基于资源优化配置的我国电力行业碳减排成本研究——以深圳市为例

摘要

应对气候变化的核心是减少人为活动的温室气体（Green House Gas，以下简称GHG）排放，其中主要是化石能源消费产生的二氧化碳排放（以下简称碳排放）。我国化石能源消费以煤炭为主，全国约占半数的煤炭消费用于发电，最近10年来煤电在我国电力消费结构中占比均超过80％。煤电行业是我国碳排放量最大的行业，控制煤电行业的碳排放增长是控制我国碳排放的关键。煤电行业的GHG减排成本是准确估算我国 GHG减排所产生的社会成本和合理的制订煤电行业的碳减排目标的重要依据。本文围绕煤电行业的碳减排成本测算主题从以下几个方面开展研究了工作：构建了煤电全生命周期碳排放强度模型和碳排放权资源影子价格模型，研究了煤电企业和煤电行业的碳减排潜力、减排成本及其影响因素，探讨了我国煤电行业实施碳减排的路径选择。
　　本文第一章介绍了本研究的背景和意义以及国内外研究现状，在总结现有模型优缺点的基础上提出本文的研究方法；第二章对局部均衡和一般均衡理论进行了梳理，分析了碳排放影子价格、碳减排成本和碳减排边际成本之间的关系。论证了通过前沿生产函数和数学规划方法估算影子价格的可行性和合理性；第三章基于生命周期评价方法，构建了煤电全生命周期碳排放强度模型，并以深圳能源集团某电厂为研究案例进行了实证研究。煤电碳排放强度测算模型为下文估算煤电减排成本提供了基础工具。为了实现节能减排目标，越来越多的电力企业，尤其是高碳排放的电力企业将面临碳排放总量和碳排放强度约束，碳排放权将成为电力企业生产活动必须拥有的一种资源和生产要素。本文第四章和第五章分别从电厂层面和区域性电网层面研究了电力行业碳排放权资源的影子价格，并据此估算碳排放权资源的稀缺性价值，进而得到电力企业和行业的碳减排成本。第四章基于前沿生产函数方法构建了电厂层面的碳排放权资源影子价格模型，将传统的生产函数模型扩展到包含电力产出和碳排放的多产出模型，利用距离函数和利润函数的对偶关系以及电力产出同碳排放的比例关系，推导包含多产出的电力生产系统中非期望产出碳排放的影子价格，并据此分析了电力企业层面的碳排放权资源价值、减排潜力和成本，以及不同电厂碳减排策略选择。第五章构建了包含碳排放约束和电力需求侧响应的电力系统成本优化模型，基于该数学规划模型的对偶模型估算了碳排放权资源在电力系统中的影子价格，并据此分析了区域电网层面的碳排放权资源价值、区域电力行业减排潜力和减排成本及其影响因素。最后，本文第六章在比较了碳税和碳交易机制异同点后，结合全国和深圳的实际提出了通过碳交易方式优化电力行业碳排放权资源配置的途径，阐述了深圳碳交易机制建设的基本思路和电力行业纳入碳市场的制度安排，结合深圳碳市场实际交易数据分析了碳交易在深圳电力行业碳排放权资源优化配置中发挥的作用，评估了碳交易的减排成本有效性。
　　近年来，由于大量新建高效发电机组的投产，我国基本结束了电力供不应求的局面，这为实施电力行业结构性减排创造了条件。深圳是一个人口超千万、GDP超万亿元的超大型城市，深圳电力行业通过技术改造实现节能减排的潜力已经非常有限，目前正在积极推动市场机制在节能减排领域的运用，如果这些基于市场的节能减排手段能够促使电力行业结构优化、从而实现结构性碳减排的目的，将对我国电力行业低碳发展起到示范作用。这是本文以深圳为例的意义所在。本人有幸自始至终地参与中国、也是发展中国家第一个碳排放市场建设工作。作为制度设计的参与者，本人从深圳的实际出发，深入的研究了以资源最优配置为基础的电力行业减排的路径选择以及由此产生的减排成本。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及问题的提出

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 国内外研究评述

1.5 研究内容和研究方法

第2章 碳减排成本测算理论研究

2.1基于资源优化配置的结构性碳减排成本研究思路

2.2 均衡理论

2.3 中国电力碳减排可能性及其减排成本

2.4 影子价格与减排成本

2.5 影子价格的测算

2.6 本章小节

第3章 煤电碳排放量测算模型研究

3.1生命周期评价框架

3.2 煤电全生命周期碳排放清单分析

3.3 模型应用研究

3.4 本章小节

第4章 电力行业结构性碳减排成本测算方法研究

4.1 深圳电力行业碳减排方案与成本分析

4.2前沿生产函数方法测算碳排放影子价格

4.3 距离函数模型的构建

4.4模型测算结果分析

4.5 电力行业结构优化碳减排成本和电力碳交易

4.6 本章小节

第5章 电力系统结构性碳减排成本测算方法研究

5.1 深圳电力系统碳减排方案与成本分析

5.2 电源结构低碳优化模型的构建

5.3 电力系统低碳规划模型应用研究

5.4 本章小节

第6章 碳排放资源优化配置和碳交易机制研究

6.1 碳税和碳交易

6.2深圳碳交易市场建设的基本思路

6.3深圳碳交易市场有效性分析

6.4碳交易市场与电力企业碳减排成本

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果

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致谢