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温室气体过度排放引起的全球气候变化已成为当今国际社会普遍关注的问题,在保持经济社会持续发展的同时应对气候变化的挑战,需要各国共同转向低碳发展路径,因此,碳排放空间将成为越来越稀缺的自然资源和生产要素。碳排放权交易机制把碳排放空间作为一种稀缺环境资源来进行量化管理,是碳排放约束的重要手段。电力行业是碳排放量最大的行业,也是国内外碳市场最重要的参与主体,关于碳排放约束对电力行业竞争力的影响机理及其低碳转型路径研究,对于中国实现碳排放达峰和低碳政策设计具有重要的理论价值和现实意义。本文从不同维度研究碳排放权交易机制对电力行业低碳发展的影响和作用机理,研判对电力行业低碳转型具有重要影响的能源技术,探究不同碳排放约束下电力行业的低碳转型路径。
基于工程经济学,本文分析了碳排放权配额分配制度对电力企业成本和效益的影响,构建了不同机组碳成本承受临界曲线。分析结果表明,对于发电效率处于平均水平的机组,其碳成本只与碳价和配额拍卖比例相关,不同类型机组所能承受的碳成本不一致;企业的内部收益率随着碳成本的增加而下降,随着机组发电效率升高,企业对碳成本的承受能力越强。
基于社会统计学,本文调研了广东碳市场的所有电力企业。根据资源基础理论和企业动态能力理论,从管理、交易和技术三个维度识别出低碳管理制度、碳资产交易、节能减排技术等受碳交易影响的企业行为改变;根据竞争优势理论的成本领先和差异化战略,把企业竞争力分为成本竞争力和绿色竞争力,运用bootstrap多个并列中介因子模型探究碳排放权交易机制、企业行为、成本竞争力和绿色竞争力之间的作用关系。研究结果表明,碳排放权交易机制对企业行为和企业竞争力都有显著的积极影响;实行碳排放权交易机制对企业建立低碳管理制度的影响最大,对企业参与碳资产交易的影响次之,推动了企业更积极的应用节能减排技术,但影响不如前两个方面,碳排放权交易机制对企业行为的影响大小体现了企业参与碳交易程度的深浅。碳排放权交易机制是否能够进一步把对企业行为的影响力传导到企业竞争力上,取决于企业行为与竞争力的关联程度。节能减排技术和碳资产交易行为在碳排放权交易机制对企业成本竞争力的影响中起部分中介作用,即实行碳排放权交易机制可通过促进企业更多的应用节能减排技术和参与碳交易而提升企业成本竞争力;碳排放权交易机制对企业绿色竞争力的影响只通过改变企业应用节能减排技术行为的中介作用来实现。
为了研究电力企业在碳排放约束下的转型技术选择,本文从电力产业链角度,识别出46项对电力行业低碳转型高影响度的能源技术清单,构建层次分析-模糊综合评价模型,以影响度为指标,对这些能源技术进行研判。结果表明,现阶段,对中国电力结构及电力产业影响度最高的技术主要是集中式发电技术,煤电的占有份额将逐步被天然气发电所替代,可再生能源在能源供应中的占比将不断增大,新增部分主要来自于光伏和风电。天然气与非化石能源的协同发展仍然是近中期电力发展的主流。到2030年,随着储能、氢能和电网的技术突破,高影响度能源技术将转向基于智慧电网与储能的分布式能源技术,特别是天然气分布式和分布式光伏技术。
为了探寻电力行业的低碳转型路径,本文以粤港澳大湾区的电力行业为研究对象,构建以成本最小化为目标的技术经济模型进行技术优选和情景研究,以2017年为基准年,2035年为目标年份,分析不同政策情景下电力行业的低碳转型路径。研究结果表明,促进粤港澳大湾区电力行业低碳转型的主要手段是发展核电、加速淘汰低效煤电机组、提高分布式等先进气电机组占比,大规模发展可再生能源(主要有垃圾焚烧和分布式光伏)。从技术角度看,核电和垃圾焚烧发电具有市场竞争力,可得到最大限度的发展,分布式光伏等其它可再生能源需要通过加快技术进步措施才能获得规模化发展。核电和可再生能源受区域安全和资源禀赋限制,发展空间有限,而粤港澳大湾区的电力需求持续增长,这部分零碳电力只能填补部分新增的电力需求。气电等清洁能源可以满足新增的电力需求,但成本下降空间有限,还不足以压缩现有的煤电空间。
在技术进步的基础上,通过收紧碳排放约束,可加快粤港澳大湾区分布式光伏等可再生能源的发展和促进分布式气电的大规模发展,从而加速煤电机组的淘汰。在碳排放权配额100%拍卖,碳价120元/吨的碳排放约束情景下,从2017年到2035年,粤港澳大湾区的本地电力装机结构中煤电占比从52%降为5%;气电占比达47%,可再生能源占比从6%提升为20%。到2035年,在粤港澳大湾区的电力供应中,煤炭消费量从2017年的0.47亿吨标煤下降到不足0.07亿吨标煤,减少近90%;碳排放量降为不足1亿吨,单位发电量碳排放为210gCO2/kWh,比2017年降低了近70%,可以实现粤港澳大湾区电力行业的低碳转型。
本研究成果可以为全国碳市场建设的碳排放权交易制度设计,推进广东电力行业低碳转型提供科学依据和决策参考。
基于工程经济学,本文分析了碳排放权配额分配制度对电力企业成本和效益的影响,构建了不同机组碳成本承受临界曲线。分析结果表明,对于发电效率处于平均水平的机组,其碳成本只与碳价和配额拍卖比例相关,不同类型机组所能承受的碳成本不一致;企业的内部收益率随着碳成本的增加而下降,随着机组发电效率升高,企业对碳成本的承受能力越强。
基于社会统计学,本文调研了广东碳市场的所有电力企业。根据资源基础理论和企业动态能力理论,从管理、交易和技术三个维度识别出低碳管理制度、碳资产交易、节能减排技术等受碳交易影响的企业行为改变;根据竞争优势理论的成本领先和差异化战略,把企业竞争力分为成本竞争力和绿色竞争力,运用bootstrap多个并列中介因子模型探究碳排放权交易机制、企业行为、成本竞争力和绿色竞争力之间的作用关系。研究结果表明,碳排放权交易机制对企业行为和企业竞争力都有显著的积极影响;实行碳排放权交易机制对企业建立低碳管理制度的影响最大,对企业参与碳资产交易的影响次之,推动了企业更积极的应用节能减排技术,但影响不如前两个方面,碳排放权交易机制对企业行为的影响大小体现了企业参与碳交易程度的深浅。碳排放权交易机制是否能够进一步把对企业行为的影响力传导到企业竞争力上,取决于企业行为与竞争力的关联程度。节能减排技术和碳资产交易行为在碳排放权交易机制对企业成本竞争力的影响中起部分中介作用,即实行碳排放权交易机制可通过促进企业更多的应用节能减排技术和参与碳交易而提升企业成本竞争力;碳排放权交易机制对企业绿色竞争力的影响只通过改变企业应用节能减排技术行为的中介作用来实现。
为了研究电力企业在碳排放约束下的转型技术选择,本文从电力产业链角度,识别出46项对电力行业低碳转型高影响度的能源技术清单,构建层次分析-模糊综合评价模型,以影响度为指标,对这些能源技术进行研判。结果表明,现阶段,对中国电力结构及电力产业影响度最高的技术主要是集中式发电技术,煤电的占有份额将逐步被天然气发电所替代,可再生能源在能源供应中的占比将不断增大,新增部分主要来自于光伏和风电。天然气与非化石能源的协同发展仍然是近中期电力发展的主流。到2030年,随着储能、氢能和电网的技术突破,高影响度能源技术将转向基于智慧电网与储能的分布式能源技术,特别是天然气分布式和分布式光伏技术。
为了探寻电力行业的低碳转型路径,本文以粤港澳大湾区的电力行业为研究对象,构建以成本最小化为目标的技术经济模型进行技术优选和情景研究,以2017年为基准年,2035年为目标年份,分析不同政策情景下电力行业的低碳转型路径。研究结果表明,促进粤港澳大湾区电力行业低碳转型的主要手段是发展核电、加速淘汰低效煤电机组、提高分布式等先进气电机组占比,大规模发展可再生能源(主要有垃圾焚烧和分布式光伏)。从技术角度看,核电和垃圾焚烧发电具有市场竞争力,可得到最大限度的发展,分布式光伏等其它可再生能源需要通过加快技术进步措施才能获得规模化发展。核电和可再生能源受区域安全和资源禀赋限制,发展空间有限,而粤港澳大湾区的电力需求持续增长,这部分零碳电力只能填补部分新增的电力需求。气电等清洁能源可以满足新增的电力需求,但成本下降空间有限,还不足以压缩现有的煤电空间。
在技术进步的基础上,通过收紧碳排放约束,可加快粤港澳大湾区分布式光伏等可再生能源的发展和促进分布式气电的大规模发展,从而加速煤电机组的淘汰。在碳排放权配额100%拍卖,碳价120元/吨的碳排放约束情景下,从2017年到2035年,粤港澳大湾区的本地电力装机结构中煤电占比从52%降为5%;气电占比达47%,可再生能源占比从6%提升为20%。到2035年,在粤港澳大湾区的电力供应中,煤炭消费量从2017年的0.47亿吨标煤下降到不足0.07亿吨标煤,减少近90%;碳排放量降为不足1亿吨,单位发电量碳排放为210gCO2/kWh,比2017年降低了近70%,可以实现粤港澳大湾区电力行业的低碳转型。
本研究成果可以为全国碳市场建设的碳排放权交易制度设计,推进广东电力行业低碳转型提供科学依据和决策参考。