2021年4月，國際能源署網站發布《中國碳市場在電力行業低碳轉型中的作用》（The Role of China’s ETS in Power Sector Decarbonisation）報告。

報告探索了中國碳交易市場（ETS）在推動電力行業減排和支持電力系統轉型中的作用。報告基于電力行業的發展和政策趨勢，對中國電力系統2020年至2035年的發展進行了國家和省級層面的情景分析，并研究了中國碳市場基于產出和基準值的設計對發電相關碳排放、技術和成本的影響以及區域間的差異性影響。報告就如何使碳市場在激勵電力行業經濟有效和結構性減排方面發揮更大作用、進一步服務于中國長期氣候目標提出建議。

中國的全國碳排放權交易體系于2017年正式啟動建設，預計全國碳市場于2021年啟動交易。中國碳市場在初期首先納入電力行業，從而覆蓋中國40%以上的化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放；未來全國碳市場將逐步拓展到其它能源密集型行業。全國碳市場可成為助力實現中國近期提出的更高氣候目標的一項重要市場政策工具，幫助落實中國二氧化碳排放2030年前達峰的目標和2060年前實現碳中和的愿景。

執行摘要

中國于近期就提高其中長期氣候雄心做出了一系列重要聲明。習近平主席在2020年9月的第七十五屆聯合國大會上宣布，中國將力爭實現二氧化碳排放于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，為未來四十年的發展提出了開創性的愿景。中國于2020年12月宣布提高《巴黎協定》框架下的2030年國家自主貢獻目標，包括到2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右，風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。2021年3月發布的“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出“制定2030年前碳排放達峰行動方案”，“錨定努力爭取2060年前實現碳中和，采取更加有力的政策和措施”。

在這一背景下，中國碳市場可成為助力實現中國氣候目標和能源轉型的一項重要的市場政策工具。中國的全國碳排放交易體系于2017年正式啟動建設，預計全國碳市場于2021年實現運行，將首先納入電力行業，并在未來逐步拓展到其它能源密集型行業。中國碳市場在初期將覆蓋發電行業燃煤和燃氣機組，從而覆蓋中國40%以上的化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放，使其在運行初期就成為世界上最大的碳市場。

目前，中國碳市場根據產出和基準值進行碳排放配額的分配1，與歐盟和加州碳市場等采用的預先設置排放上限、進行總量控制的排放交易設計不同。中國碳市場的配額根據機組在履約期內的實際產出（如2019-2020年的實際供電量）和對不同燃料和技術預先規定的排放強度基準值（如為各類燃煤和燃氣機組設置的單位供電碳排放基準值）進行分配。中國碳市場配額目前采取免費分配，未來可能引入配額拍賣（MEE, 2021）。生態環境部在2020年底發布了發電行業配額分配實施方案，首個履約周期覆蓋2019和2020年的排放（MEE, 2020a）。

本報告旨在探索中國碳市場在推動電力行業減排和支持電力系統轉型中的作用。報告基于電力行業的發展和政策趨勢，對中國電力系統2020年至2035年的發展進行了國家和省級層面的情景建模分析。

本報告采用在技術、資源和政策約束下最小化電力系統總成本的容量擴張和調度優化模型。模型假設中國電力系統自2025年起實施經濟調度，跨省電力交易增長；2020年后新建的風電和光伏裝機不再享受上網電價補貼，模型內對未來風光裝機發展設定最低值。

報告模型所納入的碳市場設計采用基于產出和基準值的配額分配方法，按照機組發電量和四類燃煤和燃氣發電技術的碳排放基準值分配配額3。配額價格為模型輸出結果之一，代表了配額總量約束下能夠使得系統成本最小化的碳減排邊際成本；配額價格受碳排放基準值嚴格程度影響明顯。

1、無碳價情景（No-Carbon-Pricing Scenario）4是用以評估碳市場作用的對照情景。無碳價情景中沒有針對性的二氧化碳排放控制政策，即沒有碳市場或排放上限、能耗標準等命令控制型政策，但該情景假設2025年起電力系統實行經濟調度，并對風電、光伏的裝機發展設計了最低值。

2、碳市場情景（ETS Scenario）是研究碳市場對電力行業影響的主要情景。在無碳價情景的政策假設基礎上，碳市場情景自2020年起實施基于產出、配額免費分配的全國碳市場。該情景假設所有針對燃煤發電技術的基準值設置將不斷收緊。基于中國碳市場當前的配額分配方案，該情景中配額短缺的燃氣機組無需為履約額外購買配額。

3、碳市場拍賣情景（ETS Auctioning Scenario）旨在探索逐步引入配額拍賣制度對碳市場的影響。該情景采用與碳市場情景相同的基于產出的配額分配設計和基準值收緊幅度。碳市場拍賣情景假設于2025年引入拍賣制度，拍賣比例初始設置為10%，然后將配額拍賣比例逐步提高到2030年的30%和2035年的50%。

1、隨著配額基準值逐漸收緊，中國碳市場可經濟有效地促使電力行業二氧化碳排放在2030年前達峰

在碳市場配額分配的排放基準值逐漸收緊下調的情況下，全國碳市場在扭轉發電碳排放上升趨勢方面可發揮重要作用，支持發電碳排放在2030年前達峰，有助于落實中國二氧化碳排放2030年前達峰的目標和2060年前實現碳中和的愿景。

在碳市場情景中，碳排放基準值不斷收緊，碳市場的配額價格逐漸從2020年的約100元/噸二氧化碳（15美元/噸二氧化碳）增長至2035年的約360元/噸（52美元/噸二氧化碳）。在碳市場情景中，2035年發電產生的二氧化碳排放量較無碳價情景低12%，即減少約5.7億噸二氧化碳，相當于2018年加拿大燃料燃燒產生的二氧化碳排放總量。

碳市場主要通過提高燃煤發電效率和推動碳捕集利用與封存（CCUS）技術實現減排。2020-2030年間煤電能效提升為減排的主要驅動因素；2030年后，碳市場對CCUS技術發展的推動作用不斷加強。然而，如果不同技術使用不同排放基準值且配額分配免費，碳市場對于促進其他燃料替代燃煤發電的作用將較為有限。

2、碳市場的配額分配設計鼓勵煤電能效提升

通過與電力體制改革相結合，采取配額免費分配的碳市場可以在2035年平均供電成本5保持在2020年水平的情況下實現上述減排。碳市場可比強制性的煤電能耗標準更經濟有效，能夠降低電力系統減排成本。

中國的燃煤發電裝機容量在2000年到2018年間增長了四倍多，于2018年達到10億千瓦。中國煤電不僅裝機容量全球最大，而且也是全球現役煤電機組中最年輕、效率最高的之一(IEA, 2020a)。然而，亞臨界機組等較低效機組仍占中國現役煤電裝機容量的近一半。加強對燃煤發電機組的管理，對實現中國的減排目標和清潔能源轉型至關重要。

通過采用基于產出和基準值的配額分配設計，碳市場將促進燃煤發電的效率提升。在此設計下，排放強度低于基準值的機組將獲得可出售的盈余配額，而排放強度高于基準值的機組將需要購買配額。在基準線法和經濟調度的激勵下，高效機組將顯著增加運行時間。在碳市場情景中，超超臨界機組發電量在2025年占燃煤發電量的66%、在2035年占未加裝CCUS的燃煤機組發電量的94%；同時，低效老舊機組將成為運行時間較短的備用機組或直接退役。

除改變煤電機組的運行情況外，碳市場也將加快高效機組對低效機組的替代。在碳市場情景中，約1.5億千瓦的亞臨界、高壓和循環流化床機組將在2020-2030年間退役，退役容量較無碳價情景高出43%。與無碳價情景相比，碳市場對高能效的激勵將進一步提高高效燃煤機組的利用小時數，同時也可能在2030年前鼓勵新建更多高效燃煤機組。

在碳市場情景中，2035年未加裝CCUS的燃煤發電機組平均供電煤耗降低到275克標煤/千瓦時，比“十三五”能源發展和電力發展規劃中要求的2020年現役煤電機組供電煤耗310克標煤/千瓦時的指標低11%。未加裝CCUS的燃煤發電的碳排放強度相應降低到764 克二氧化碳/千瓦時，比無碳價情景下低5%。

3、碳市場設計可能推動碳捕集利用與封存技術在2030年前應用于電力行業

在當前配額分配方法下，通過允許加裝CCUS的機組通過出售富余配額而盈利，碳市場可能推動CCUS技術在2030年前應用于電力行業。如果加裝CCUS機組適用大型常規燃煤發電機組的碳排放基準值，至2030年，碳市場將可為煤電加裝CCUS技術提供顯著的經濟激勵，并使加裝CCUS的燃煤機組在部分地區具有成本競爭力。

在碳市場情景下，加裝CCUS的燃煤機組的發電量到2030年可占燃煤發電總量的3%，到2035年其占比將增加到8%。CCUS技術的應用可在2035年替代超過4700億千瓦時未加裝該技術的燃煤發電量，從而避免近3億噸的二氧化碳排放，并將燃煤發電機組的平均碳排放強度降低到近710克二氧化碳/千瓦時。

碳市場的具體設計（如配額分配方法和豁免規則等）與其他政策支持相結合，將可以推動碳排放強度較低的技術的應用與發展。

4、在采用多條基準線免費分配配額的情況下，碳市場在激勵天然氣和非化石能源替代燃煤發電方面作用有限

盡管碳市場可促進中國煤電行業向更高效和加裝CCUS技術的方向轉型，但在當前基于產出、分技術設置多條基準線且免費分配配額的設計下，它在激勵非化石能源發電或燃氣發電方面的作用將較為有限。

在基于產出的配額設計下，機組所獲配額量與供電量成比例，碳市場激勵各技術類別的機組將自身碳排放強度降低到適用的基準值以下，從而避免配額不足、轉而獲得配額盈余。因此，在特定的配額價格下，發電機組所面對的實際碳成本還將取決于機組排放水平和其適用基準值間的差距。盡管多條基準線的設計有助于緩解部分技術面臨過大配額短缺問題，但多基準線比單一基準線的設計更進一步造成碳排放交易對各技術的影響不同（Goulder et al. , 2020）。

目前的基準線設計對燃煤和燃氣發電機組采用不同的基準值，并且不直接覆蓋非化石能源。碳市場覆蓋的企業若使用排放強度較低的燃煤發電機組，將可實現排放配額盈余；但若采用燃氣發電、核能或可再生能源發電替代燃煤發電，則不一定有盈余配額。同時，在基于產出、免費分配的配額分配設計下，只有排放強度高于相應基準值、配額不足的機組才需要購買配額，因此機組面臨的實際碳成本有限，難以激勵燃料替代。

在基于產出和多基準線免費分配配額的碳市場情景中，燃氣發電量和非化石能源發電量到2035年較無碳價情景僅有少量增長。風能和太陽能在兩個情景中發電量相近，并未明顯受到碳市場的激勵。挖掘碳市場在促進燃料替代方面的潛力將進一步加強其在推動電力行業減排和轉型中的作用。

5、在基于產出的碳市場中引入配額拍賣制度可推動電力系統進一步的低碳轉型

在基于產出的碳市場設計下，總排放水平并不被固定的排放總量限制，而是取決于供電量和使用的基準值。在配額免費分配情況下，由于只有出現配額短缺的企業需要購買配額，碳市場施加的實際碳成本相對有限。如果引入配額拍賣，大多數企業將需要購買一定量的配額，拍賣制度將由此提高排放者面臨的碳成本，同時降低通過提高供電量獲得更多配額的吸引力，從而進一步推動減排。

在碳市場拍賣情景中，從2025年起逐步引入部分配額拍賣，拍賣比例逐漸提高，在2035年達到50%。相比于配額免費分配的碳市場情景，拍賣情景中發電產生的碳排放將在更低水平達峰，且2035年的發電年排放量將再降低10%（約5億噸二氧化碳），低于2020年的排放水平。

配額拍賣制度將增強可再生能源、核能和燃氣發電技術相對于煤電的競爭力，加速淘汰低效煤電機組、減少新建煤電。逐步引入拍賣制度將使未加裝CCUS的燃煤發電在2035年的發電結構中占比降低到40%以下，明顯低于碳市場情景中的近50%。同時，碳市場拍賣情景下燃氣發電量翻倍，太陽能和風能發電量較免費分配的碳市場情景分別提高10%和40%以上。更高比例的配額拍賣將很可能帶來更為迅速、徹底的電力行業低碳轉型。

6、碳市場對各地區的影響存在一定差異

由于各地區之間發電結構的差異，碳市場可能導致配額盈余和短缺的不均衡分布，造成區域間的差異性影響。

在碳市場情景中，2020年，發電結構中超超臨界煤電占比較大的地區可從碳市場中獲利，而亞臨界和高壓機組占比高的地區將可能面臨額外成本。隨著配額基準線的逐漸收緊和CCUS技術的發展應用，區域間的差異性影響將出現顯著變化。發展加裝CCUS的煤電機組的地區將可能獲得大量配額盈余，而未發展CCUS的地區將出現配額短缺。由于配額價格的升高，各地區面臨的收益和成本差異將進一步擴大。考慮潛在的區域間公平問題將對保障碳市場的公平性和政治接受度具有重要意義。

政策建議

全國碳市場即將啟動上線交易，這是中國氣候政策和市場機制應用的重要一步。為強化碳市場在激勵電力行業經濟有效和結構性減排方面的作用，使碳市場的近期和中期效果進一步服務于中國2030年前碳達峰和2060年前碳中和的目標，本報告提出以下政策建議：

持續收緊配額基準值、逐步融合基準線，保證基于產出的碳市場的有效性；

加速電力體制改革以加強碳市場的作用；

適時逐步引入配額拍賣制度，為燃料替代提供更強的碳價信號，同時創造拍賣收入；

逐步將碳市場轉向總量控制的設計，設置固定的排放量上限，以保證碳排放總量的確定性，支持碳達峰和碳中和目標；

加強碳市場在電力行業實施過程中和擴展到其他行業后的政策協調，包括碳市場與可再生能源發展、能效提升、支持CCUS發展等政策的協調。