计及碳排放权交易的电力市场纵向合作减排策略研究

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1、(双月刊)2010年第5期(总第48期)计及碳排放权交易的电力市场纵向合作减排策略研究112□任玉珑□黄守军□张谦(1．重庆大学经济与工商管理学院，重庆400030;2．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400030)摘要:为减少温室气体的排放，一些发达国家和地区已经制定了相应的减排机制，其中最主要的就是实施CO2排放权交易。电力行业作为CO2减排的主力军，面临巨大减排任务的同时，又具备显著的减排空间。在此背景下，本文研究了CO2排放权交易机制下电网公司与寡头发电商间的纵向合作减排问题，基于现货市场结清结构框图思想提出了一个多方竞争下博弈对策模型，求解出最优合作策略并设计

2、了合理的收益分配方案。最后，以一个包含4个发电商参与的电力市场为例进行了仿真计算，结果表明了该模型的可行性。关键词:寡头电力市场;碳排放权交易;纵向合作;合作减排中图分类号:TM73;F123．9文献标识码:A文章编号:1671-9301(2010)05-0051-07一、问题的提出在温室气体引致的全球气候变暖效应中，CO2的作用高达77%。因此，减少CO2的排放，是一个亟待解决的问题，它对于控制温室效应、减缓全球变暖至①关重要。我国已成为全球CO2排放量最大的国家之一，实施低碳经济战略，是［1］我国发展经济的必由之路。电力工业长期以来都是以煤炭为主要燃料来生产电能，因此在以燃煤发电为主的国家

3、，电力工业都将成为限制CO2排放的重收稿日期:2010-06-12作者简介:任玉珑(1944—)，女，湖南长沙人，重庆大学经济与工商管理学院和能源电力技术经济研究院教授，博士生导师;黄守军(1984—)，男，安徽巢湖人，重庆大学经济与工商管理学院和能源电力技术经济研究院硕士研究生;张谦(1980—)，女，四川内江人，博士，重庆大学电气工程学院副教授。基金项目:本文获得国家自然科学基金资助项目(项目编号:90510016)、国家自然科学基金青年科学基金资助项目(项目编号:70903080)资助。—51—任玉珑黄守军张谦计及碳排放权交易的电力市场纵向合作减排策略研究点行业。CO2具有典型的公共产品

4、属性，无法通过自发的市场机制实现配置，需引入适度的宏观调控，由政府制定相应的制度予以规范与引导。从世界各国的实践看，主要的制度包括CO2排放交易等市场机制，包括低碳电量配额、最低能耗标准、CO2排放指标等约束机制;碳税、污染税等税则机制;绿色电价等激励机制等。如何通过合理的制度设计，在深入挖掘电力行业各环节碳排放特性与低碳潜力的基础上，寻找CO2减排成本与效益的均衡，实现低碳电力与低碳经济的协调发展，促进我国电力行业的可持续发展，是当前及未来的一个重要研究方向。②目前，我国正在电力调度中大力推进节能发电调度办法，通过优先调度和充分利用洁净能源的电量来达到节能减排的目标。在现货电力市场中，市场主

5、体的行为对市场状态和调度结果有明显的影响。因此，有必要对如何合理地利用这种影响调整调度结果，从而体现调度规则进行研究。研究发电商行为的文献较多，按照是否考虑之间合作可以分为2类:第1类采用基于对竞争对手行为估计、市场仿真、博弈论等方法研究发电商最优独立报价策略的制定;第2类主要利用合作博弈或典型寡头市场模型研究发电商之间合作时的市场状态及收益分配。但是，对发电商与电网公司之间的纵向合作进行研究的却很少。减排机制实施后，发电商排放CO2就需要拥有相应的配额。CO2的排放权已经成为通过市场交［2］易的商品，具有市场价值或价格，意味着发电商需要支付CO2排放成本。不同类型的发电商的收益会受到明显不同

6、的影响，其市场份额、收益及运营策略都会相应地发生变化;另外，方兴未艾的低碳［3］技术尚未完全成熟，存在着风险大、成本高、效果不确定等特点。这样，引进CO2减排技术的发电商可能会在竞价上网中处于相对劣势，其希望通过政策扶持保障自己的发电收益，而电网公司在保证自身收益的基础上会优先调度所有低碳电力，因此双方存在合作动机。鉴于此，本文尝试研究了寡头垄断电力市场中电网公司和发电商纵向合作减排策略，提出提供发电商适当减排补贴与政策优惠激励发电商加大减排投入。算例仿真表明了本文发展的模型与方法的基本特征。二、数学模型(一)市场结清与收益函数假设1:本文研究电力库(pool)模式现货市场单个竞价时段中发电商

7、与电网公司间的纵向合作行为;有N(N＞2)个独立的发电商以古诺竞争方式参与市场运营，各自的战略空间是选择发电出力qk(为无差异产品)。假设2:发电商k在电能生产过程中所产生的CO2量与出力线性相关，记为μkqk，μk为其所属机组CO2排放因子;采用基于发电出力的排放权初始分配方式，且不考虑发电商在排放权市场的投机行为，则发电商k拥有的碳排配额为Mck(qk)=μkqk。假设3:发电商k的运行成本(