IEA报告:中国碳交易市场在电力行业低碳转型中的作用
阅读 24 次    更新时间:2021-04-27    

2021年4月,国际能源署网站发布《中国碳市场在电力行业低碳转型中的作用》(The Role of China’s ETS in Power Sector Decarbonisation)报告。

主要结论(节选二)

1、随着配额基准值逐渐收紧,中国碳市场可经济有效地促使电力行业二氧化碳排放在2030年前达峰

在碳市场配额分配的排放基准值逐渐收紧下调的情况下,全国碳市场在扭转发电碳排放上升趋势方面可发挥重要作用,支持发电碳排放在2030年前达峰,有助于落实中国二氧化碳排放2030年前达峰的目标和2060年前实现碳中和的愿景。

在碳市场情景中,碳排放基准值不断收紧,碳市场的配额价格逐渐从2020年的约100元/吨二氧化碳(15美元/吨二氧化碳)增长至2035年的约360元/吨(52美元/吨二氧化碳)。在碳市场情景中,2035年发电产生的二氧化碳排放量较无碳价情景低12%,即减少约5.7亿吨二氧化碳,相当于2018年加拿大燃料燃烧产生的二氧化碳排放总量。

碳市场主要通过提高燃煤发电效率和推动碳捕集利用与封存(CCUS)技术实现减排。2020-2030年间煤电能效提升为减排的主要驱动因素;2030年后,碳市场对CCUS技术发展的推动作用不断加强。然而,如果不同技术使用不同排放基准值且配额分配免费,碳市场对于促进其他燃料替代燃煤发电的作用将较为有限。

2、碳市场的配额分配设计鼓励煤电能效提升

通过与电力体制改革相结合,采取配额免费分配的碳市场可以在2035年平均供电成本5保持在2020年水平的情况下实现上述减排。碳市场可比强制性的煤电能耗标准更经济有效,能够降低电力系统减排成本。

中国的燃煤发电装机容量在2000年到2018年间增长了四倍多,于2018年达到10亿千瓦。中国煤电不仅装机容量全球最大,而且也是全球现役煤电机组中最年轻、效率最高的之一(IEA, 2020a)。然而,亚临界机组等较低效机组仍占中国现役煤电装机容量的近一半。加强对燃煤发电机组的管理,对实现中国的减排目标和清洁能源转型至关重要。

通过采用基于产出和基准值的配额分配设计,碳市场将促进燃煤发电的效率提升。在此设计下,排放强度低于基准值的机组将获得可出售的盈余配额,而排放强度高于基准值的机组将需要购买配额。在基准线法和经济调度的激励下,高效机组将显著增加运行时间。在碳市场情景中,超超临界机组发电量在2025年占燃煤发电量的66%、在2035年占未加装CCUS的燃煤机组发电量的94%;同时,低效老旧机组将成为运行时间较短的备用机组或直接退役。

除改变煤电机组的运行情况外,碳市场也将加快高效机组对低效机组的替代。在碳市场情景中,约1.5亿千瓦的亚临界、高压和循环流化床机组将在2020-2030年间退役,退役容量较无碳价情景高出43%。与无碳价情景相比,碳市场对高能效的激励将进一步提高高效燃煤机组的利用小时数,同时也可能在2030年前鼓励新建更多高效燃煤机组。

在碳市场情景中,2035年未加装CCUS的燃煤发电机组平均供电煤耗降低到275克标煤/千瓦时,比“十三五”能源发展和电力发展规划中要求的2020年现役煤电机组供电煤耗310克标煤/千瓦时的指标低11%。未加装CCUS的燃煤发电的碳排放强度相应降低到764 克二氧化碳/千瓦时,比无碳价情景下低5%。

3、碳市场设计可能推动碳捕集利用与封存技术在2030年前应用于电力行业

在当前配额分配方法下,通过允许加装CCUS的机组通过出售富余配额而盈利,碳市场可能推动CCUS技术在2030年前应用于电力行业。如果加装CCUS机组适用大型常规燃煤发电机组的碳排放基准值,至2030年,碳市场将可为煤电加装CCUS技术提供显著的经济激励,并使加装CCUS的燃煤机组在部分地区具有成本竞争力。

在碳市场情景下,加装CCUS的燃煤机组的发电量到2030年可占燃煤发电总量的3%,到2035年其占比将增加到8%。CCUS技术的应用可在2035年替代超过4700亿千瓦时未加装该技术的燃煤发电量,从而避免近3亿吨的二氧化碳排放,并将燃煤发电机组的平均碳排放强度降低到近710克二氧化碳/千瓦时。

碳市场的具体设计(如配额分配方法和豁免规则等)与其他政策支持相结合,将可以推动碳排放强度较低的技术的应用与发展。

4、在采用多条基准线免费分配配额的情况下,碳市场在激励天然气和非化石能源替代燃煤发电方面作用有限

尽管碳市场可促进中国煤电行业向更高效和加装CCUS技术的方向转型,但在当前基于产出、分技术设置多条基准线且免费分配配额的设计下,它在激励非化石能源发电或燃气发电方面的作用将较为有限。

在基于产出的配额设计下,机组所获配额量与供电量成比例,碳市场激励各技术类别的机组将自身碳排放强度降低到适用的基准值以下,从而避免配额不足、转而获得配额盈余。因此,在特定的配额价格下,发电机组所面对的实际碳成本还将取决于机组排放水平和其适用基准值间的差距。尽管多条基准线的设计有助于缓解部分技术面临过大配额短缺问题,但多基准线比单一基准线的设计更进一步造成碳排放交易对各技术的影响不同(Goulder et al. , 2020)。

目前的基准线设计对燃煤和燃气发电机组采用不同的基准值,并且不直接覆盖非化石能源。碳市场覆盖的企业若使用排放强度较低的燃煤发电机组,将可实现排放配额盈余;但若采用燃气发电、核能或可再生能源发电替代燃煤发电,则不一定有盈余配额。同时,在基于产出、免费分配的配额分配设计下,只有排放强度高于相应基准值、配额不足的机组才需要购买配额,因此机组面临的实际碳成本有限,难以激励燃料替代。

在基于产出和多基准线免费分配配额的碳市场情景中,燃气发电量和非化石能源发电量到2035年较无碳价情景仅有少量增长。风能和太阳能在两个情景中发电量相近,并未明显受到碳市场的激励。挖掘碳市场在促进燃料替代方面的潜力将进一步加强其在推动电力行业减排和转型中的作用。

5、在基于产出的碳市场中引入配额拍卖制度可推动电力系统进一步的低碳转型

在基于产出的碳市场设计下,总排放水平并不被固定的排放总量限制,而是取决于供电量和使用的基准值。在配额免费分配情况下,由于只有出现配额短缺的企业需要购买配额,碳市场施加的实际碳成本相对有限。如果引入配额拍卖,大多数企业将需要购买一定量的配额,拍卖制度将由此提高排放者面临的碳成本,同时降低通过提高供电量获得更多配额的吸引力,从而进一步推动减排。

在碳市场拍卖情景中,从2025年起逐步引入部分配额拍卖,拍卖比例逐渐提高,在2035年达到50%。相比于配额免费分配的碳市场情景,拍卖情景中发电产生的碳排放将在更低水平达峰,且2035年的发电年排放量将再降低10%(约5亿吨二氧化碳),低于2020年的排放水平。

配额拍卖制度将增强可再生能源、核能和燃气发电技术相对于煤电的竞争力,加速淘汰低效煤电机组、减少新建煤电。逐步引入拍卖制度将使未加装CCUS的燃煤发电在2035年的发电结构中占比降低到40%以下,明显低于碳市场情景中的近50%。同时,碳市场拍卖情景下燃气发电量翻倍,太阳能和风能发电量较免费分配的碳市场情景分别提高10%和40%以上。更高比例的配额拍卖将很可能带来更为迅速、彻底的电力行业低碳转型。

6、碳市场对各地区的影响存在一定差异

由于各地区之间发电结构的差异,碳市场可能导致配额盈余和短缺的不均衡分布,造成区域间的差异性影响。 

在碳市场情景中,2020年,发电结构中超超临界煤电占比较大的地区可从碳市场中获利,而亚临界和高压机组占比高的地区将可能面临额外成本。随着配额基准线的逐渐收紧和CCUS技术的发展应用,区域间的差异性影响将出现显著变化。发展加装CCUS的煤电机组的地区将可能获得大量配额盈余,而未发展CCUS的地区将出现配额短缺。由于配额价格的升高,各地区面临的收益和成本差异将进一步扩大。考虑潜在的区域间公平问题将对保障碳市场的公平性和政治接受度具有重要意义。

政策建议

全国碳市场即将启动上线交易,这是中国气候政策和市场机制应用的重要一步。为强化碳市场在激励电力行业经济有效和结构性减排方面的作用,使碳市场的近期和中期效果进一步服务于中国2030年前碳达峰和2060年前碳中和的目标,本报告提出以下政策建议:

持续收紧配额基准值、逐步融合基准线,保证基于产出的碳市场的有效性;

加速电力体制改革以加强碳市场的作用;

适时逐步引入配额拍卖制度,为燃料替代提供更强的碳价信号,同时创造拍卖收入;

逐步将碳市场转向总量控制的设计,设置固定的排放量上限,以保证碳排放总量的确定性,支持碳达峰和碳中和目标;

加强碳市场在电力行业实施过程中和扩展到其他行业后的政策协调,包括碳市场与可再生能源发展、能效提升、支持CCUS发展等政策的协调。 (来源:国际能源署网站  节选二)