热点研究 | 碳定价政策在中国煤电淘汰进程中的作用

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研究背景

中国拥有全球最高的煤电产能（约占50%），贡献了大量CO2排放。2021年7月，全国碳排放交易权市场上线交易，虽然仅覆盖了电力行业，但其CO2排放量超40亿吨。利用市场机制来控制和减少温室气体排放，是推动绿色低碳发展的一项重大制度创新，也是实现碳达峰、碳中和双碳目标的重要政策工具。

碳定价政策作为市场机制的一种，研究其对中国煤电淘汰、二氧化碳减排影响的意义重大。本研究定量分析了不同碳定价政策对中国煤电厂退役进程的影响，为我国煤电淘汰、温室气体减排相关政策制定提供参考，助力加速实现能源领域近零排放。

研究方法

本研究选取全国正在运营的4540个煤电机组（总产能为1038.57GW，几乎包含中国现有全部煤电产能），建立了包含机组运行与投资相关的技术层面和经济层面的全样本数据库，在不同政策情景下运用随机蒙特卡罗金融模型（Stochastic Monte-Carlo Financial Model），推导出不同煤电机组的退役时间与剩余寿命分布，计算了对应二氧化碳减排量。此外，本研究还分析了碳定价政策中不同碳价（50CNY/t CO2、100CNY/t CO2和150CNY/t CO2）对中国29个省级行政区煤电机组退出影响的差异性，识别出了受碳定价政策影响较大的地区。

表1. 本研究模拟的情景与具体内容

研究结论

一

碳定价政策对煤电淘汰的影响

1. 碳定价政策中不同碳价对煤电机机组剩余寿命的影响

结果显示，碳定价政策对中国煤电机组剩余寿命的影响显著。碳排放配额拍卖比例一定时，碳价越高，机组剩余寿命越少。在参考情景下，煤电机组剩余寿命的平均值和中位数分别为17.28年和17年。基准情景的煤电机组剩余寿命与参考情景下剩余寿命相当（平均值与中位数分别为16.99年和17年）。在碳定价政策情景下，同时设定碳排放配额分配方式为全额拍卖，当碳价为50CNY/t CO2时，机组剩余寿命的平均值和中位数分别为11.56年和10.98年；当碳价为150CNY/t CO2时，机组剩余寿命的平均值和中位数仅为1.66年和0.10年。

2. 碳定价政策中不同碳价对煤电机组数和煤电产能的影响

研究发现，较参考情景和基准情景，碳定价政策情景下的煤电机组提早退役的风险更高。当碳排放配额拍卖比例一定时（碳排放配额为全额拍卖），碳价越高，煤电机组数量和煤电产能削减越多，煤电机组全部淘汰时间越早。对于中国现有的4540个煤电机组，当碳价为50CNY/t CO2时，在短期内（2025年之前），碳定价政策对煤电机组数和产能影响较小。但中长期内（2025年以后）煤电机组数和产能大幅下降，2030年煤电机组数和煤电产能下降至2550个和720.61GW，所有煤电机组淘汰时间为2048年。当碳价为150CNY/t CO2时，2021年将有近58%煤电机组淘汰，所有煤电机组将会在2035年前淘汰（图1）。

研究还发现，在实施碳定价政策后，煤电机组数量的下降速率比煤电产能下降速率更快。这可能出于两点原因：1）相较于产能大的机组，产能小的机组效率较低、发电碳排放强度较高，碳排放成本更高，因此更易被淘汰；2）淘汰产能小的机组的沉没成本更小。

图1. 较基准情景，不同碳价下煤电机组数量及其产能的变化

3. 碳定价政策中不同碳排放配额拍卖比例对煤电机组淘汰进程的影响

碳排放配额可以通过全额拍卖、部分拍卖或免费分配的方式分配给电厂。当拍卖比例超过50%时，碳定价政策可有效促使煤电机组退役。碳价一定时，随着碳排放配额拍卖比例的增大，剩余煤电机组数量将越小、平均剩余寿命越短、煤电产能越小。与基准情景相比，当碳价为50CNY/t CO2、碳排放配额拍卖比例为25%、50%、75%和100%时，煤电机组的平均剩余寿命将会缩短0.51、1.00、2.29和5.43年（图2）。

图2. 参考情景、基准情景和碳价为50CNY/t CO2时，不同碳排放配额拍卖比例对煤电机组剩余寿命的影响 

二

碳定价政策对CO2排放量的影响

碳定价政策的实施会加速煤电机组的退役进程，减少相关碳排放量。基准情景下，2020-2050年中国煤电机组累计CO2排放量将达843.8亿吨。较高的拍卖比例和碳定价将会削减更多的CO2排放量。实施碳定价政策后，若碳配额拍卖比例为100%，当碳价分别为50CNY/t CO2、100CNY/t CO2和150CNY/t CO2时，煤电机组2020-2050年累计CO2排放量将分别下降26.93%、62.87%和81.58%。

三

碳定价政策对机组寿命影响的地区差异

由于中国不同地区资源禀赋、经济发展和政策环境等方面的差异，实施碳定价政策对不同地区煤电机组退役进程的影响存在差异。与东部省份相比，西部省份煤电机厂对碳定价政策更为敏感，相同碳定价政策下机组剩余寿命缩减幅度更大（图3）。这是由于西部省份多数煤电厂在现有状况下已难以收支平衡，甚至处于亏损状态，较低的碳价即可对其经济运营造成影响，使得电厂被迫关闭。

图3. 较基准情景，实施不同碳定价政策对29个省级行政区现存煤电机组剩余寿命的影响

综上所述，中国煤电运行机组较为年轻，剩余寿命较长，实施碳定价政策将有助于我国淘汰煤电产能并减少其带来的二氧化碳排放，助力实现碳达峰、碳中和目标。煤电厂的退役关闭可能会出现大规模失业和能源供给不足的情况，因此要在经济损失小、碳排放减少和保证能源供应的前提下推进碳定价政策，逐步提高碳价和碳排放配额拍卖比例。此外，由于碳定价政策会对不同省份煤电厂产生不同的影响，要考虑当地的资源禀赋、能源结构等因素，谨慎开展能源投资。

文章

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原文标题：The role of national carbon pricing in phasing out China’s coal power

发表期刊：iScience

作者：Jianlei Mo, Weirong Zhang, Qiang Tu, Jiahai Yuan, Hongbo Duan, Ying Fan, Jiaofeng Pan, Jian Zhang, and Zhixu Meng

第一作者机构：Center for Energy and Environmental Policy research, Institutes of Science and Development, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

发表时间：June, 2021

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102655

【CCAPP秘书处根据原文整理发布】

【图片来源：网络】

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