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全球观“碳”——美国加州电力行业碳交易的启示

2018-9-11 09:06 来源: 美国环保协会 |作者: 王昊

2018年9月12-14日,全球气候行动峰会将在美国加州旧金山举行。这次峰会将汇聚全球气候领袖,共同“构建下一阶段的雄伟目标”。 全球气候行动峰会将是一个庆祝各国、地方、城市、企业、投资者和公民在气候行动方面获得的非凡成就的时刻。它也将成为促进落实全球气候承诺,加速国家气候行动的平台,对于积极应对气候变化挑战,推动落实《巴黎协定》具有重要意义。
 
本次峰会的东道主美国加州向来是美国环境保护行动的领军者,在控制温室气体排放方面也走在了美国的最前沿。加州碳市场已经成功运行了4年,并实现了与加拿大魁北克省、安大略省碳市场的链接。与RGGI[1]不同,加州碳市场除了电力行业外还包含了建材有色石化交通等行业。本文将着重介绍电力行业参与加州碳市场的情况,并提出加州电力行业通过碳市场实现低碳转型对中国的启示,供已经起航的全国碳排放权交易市场参考。

全球观“碳”——美国加州电力行业碳交易的启示

旧金山地标,金门大桥

2006年,在时任州长施瓦辛格的带领下,加州通过了控制温室气体排放的AB32法案,为控制温室气体排放确立了坚实的法律基础。根据法案要求,加州2020年的温室气体排放要回归到1990年水平。2016年9月30号,加州通过了SB32法案。SB32是AB32的延续,它提出,到2030年将加州的温室气体排放在1990年的基础上减少40%,并到2050年实现加州温室气体排放量在1990年基础上减少80%以上。2012年,加州和加拿大魁北克省实现了碳市场的链接。2018年,9月5日,加州又提交了关于全面将REDD纳入加州碳排放交易系统的草案。如果这一草案得以实施,加州将成为世界上第一个认可REDD这种碳信用额度的碳市场。

总量控制和交易手段是帮助加州实现温室气体减排的重要途径,包括电力行业在内的主要排放源都被纳入加州碳市场。市场机制提供的价格信号,促进了清洁技术的长期投资和能效项目的发展。通过市场机制的作用,加州电力行业也向低碳转型迈出了关键一步。
 
加州电力行业参与碳市场的独特之处在于,通过电力市场和碳市场的共同作用,既让加州的发电企业将参与碳市场产生的额外成本进行了传递,又没有给电力用户带来额外的经济负担。

加州电力行业概况

加州是世界第五大经济体。它是美国经济最发达,人口最多的州。加州的能源和电力消耗总量居全美之首,但由于其对环境的严苛要求和对新技术的不断追求,加州人均用电量远低于美国其他地区。
 
2016年,加州州内电力装机总规模7902.2万千瓦,约占美国电力总装机的7.3%[2]。加州的发电类型以天然气为主,其天然气电厂装机为4305万千瓦,约占加州州内总装机规模的一半。包括核电、大型水电和新能源发电在内的零碳排放发电类型装机也颇具规模,其中大型水电装机1225万千瓦,光伏装机862万千瓦,风电装机564万千瓦,核电装机239万千瓦。加州目前仅有一家煤电厂,是一个装机容量6.3万千瓦的热电厂。
 
2016年,加州电力系统发电总量为2905.7亿千瓦时[3],约占美国2016年总发电量的7.1%,其中加州州内发电量约为1982.3亿千瓦时,约占68%,外州进口电量为923.4亿千瓦时,约占32%。加州为其电力行业制定了雄心勃勃的可再生能源目标,提出到2020年实现1/3的电力来自可再生能源。
 
加州电力行业的温室气体总排放量包括加州州内发电排放和进口的外州发电排放。2015年,加州电力行业的温室气体排放量为18.86亿吨[4],占美国电力行业碳排放量的2.33%,占加州温室气体总排放的19%[5],且比2014年下降5.2%。电力行业温室气体的减排主要来自能效标准的提高和可再生能源配额制政策及碳市场的贡献,且进口电量的减排贡献远大于加州州内的自发电量。

加州碳市场介绍

加州电力行业概况加州电力行业概况

加州碳市场是实现AB32法案提出的加州州内温室气体减排目标的重要途径。加州碳市场覆盖了450家排放实体,管控约85%的州内温室气体排放,是北美地区最大的碳市场。2014年1月1日和2018年1月1日,加州碳市场分别和加拿大魁北克、安大略省的碳市场实现了链接。
 
加州碳市场于2013年正式启动,2012年11月首次进行配额拍卖。2020年前,加州碳市场分为三个阶段,第一阶段是2013和2014年,随后每三年为一个阶段。碳市场为2013年和2014年设定的排放目标是碳排放总量分别比前一年减少2%。从2015年到2020年,其设定的排放目标为每年的排放总量比前一年减少3%。

2013年纳入加州碳市场的行业包括电力和其他的高耗能工业领域,2015年,交通和商用民用天然气使用也被纳入了加州碳市场。这些行业中,年排放量超过2.5万吨的企业都要参与到碳市场中。下图显示了从2013到2020年间,每年加州碳市场设定的配额总量。由于2015年新的行业纳入碳市场,因此2015年的总量呈现突然增加的趋势。

加州碳市场年度配额总量(2013-2020)

在加州碳市场中,对于大型的工业排放源,为了不影响其市场竞争力,在碳市场启动初期配额发放以免费为主。随着碳市场的深入进行,更高比例的配额将通过拍卖进行分配。对于大多数工业行业来说,配额的分配标准采用了基准线法设定。为了鼓励高能效设施,基准线设置在整体排放强度的前10%。工业行业每年根据实际的生产情况调整配额的额度。加州碳市场为输配电企业免费发放配额,配额发放量的设定是用9770万吨二氧化碳当量乘以2013-2020年各年的总量调整系数[6]。
 
加州碳市场预留了一部分配额用于拍卖,拍卖的价格可以为碳市场的价格设定提供参考。且为了避免价格过低,加州设定了拍卖保留价格。目前,只有发电企业需要通过拍卖来获得全部配额,而其他行业内的企业都是以免费发放为主。2015-2020年间,配额总量的10%被用来拍卖(主要是电力行业)。另外有占总量0.25%的配额被放入自愿可再生能源电力储配。
 
加州的配额拍卖按季度进行。在加州碳市场启动的前两年,拍卖的总收入达到26.5亿美元,其中来自州政府的拍卖收入约为970万美元,被归入温室气体减排基金(Greenhouse Gas Reduction Fund),用来在州内投资温室气体减排项目,且其中的25%将用于供应贫困社区。另外输配电公司出售配额所获得的16.8亿美元将被用来反馈给电力用户。
 
加州碳市场允许企业使用经过独立认证的抵消量,但最多不超过8%的抵消量可以用来履约。按规定,抵消项目必须来自美国境内,且必须从森林、城市森林、牧场沼气、减少破坏臭氧层物质、采矿甲烷气捕获和水稻种植这6个领域产生。

纳入碳市场的排放源按要求每年需要提交排放数据和其他额外所需的数据,且加州碳市场设有独立的第三方进行核查。加州碳市场三个阶段中,在每个阶段可以循环履约。纳入加州碳交易体系的企业,每年要提交前一年排放量30%的配额和抵消量用于履约。每个阶段的履约期末,会对整个履约期配额进行调整,且纳入企业在履约期末需要提交剩余全部的配额和抵消量。若过期未履约,或配额短缺,每吨短缺配额要支付4吨的配额作为惩罚。加州空气质量委员会设立了市场监控机构,与州和联邦相关机构一起对碳市场进行监管。
 
加州碳市场允许配额的存储和预借。存储的配额不会过期,但会受到当年配额总量的限制。加州碳市场的机制设置还允许预借配额,但预借的配额只能以当年履约为目的来使用。
 
加州碳市场采用了灵活的市场手段控制成本。这些手段包括,采用配额存储机制以应对配额不足和价格波动,预留4%的配额在必要时使用,且多年履约期的设计也可以弥补单独一年由于产量变化造成的影响。

加州碳市场为电力行业的参与设计了比较特殊的机制。如前文所述,发电企业是不能获得免费配额的。发电企业履约所需的全部配额都需要在一级或二级市场中购买。而输配电企业会根据上一年的输配电情况获得相应的免费配额。输配电企业本身没有排放,不需要履约,可以将其所获得的免费配额全部出售。这么做的目的是平抑电价。输配电企业在市场中出售其所获得的免费配额,产生收益,并在向用户售电时将这部分收入作为补贴返还给电力用户,可以减轻碳市场对电力消费者的经济负担。
 
加州碳市场自启动运行以来一直进展顺利,称得上是碳市场的成功尝试。加州碳市场的运行实现了其设计初衷,即在保持加州经济持续增长的同时降低了温室气体排放。数据显示,加州GDP在2013年的增长超过了2%,而碳市场启动第一年纳入行业的碳排放减少了将近4%。从拍卖和交易数据看,加州的碳市场从启动开始就保持着稳定和强劲的势头。纳入碳市场的企业都能做到积极履约。加州的电价也并未因为碳市场的存在而大幅波动。

电力市场和碳市场共促电力清洁转型

对于电力行业来说,电力市场和碳市场的共同作用能够更好地推动清洁能源的使用,促进清洁能源的发展和电力行业的清洁转型。加州的实践也证明了两个市场的共同作用激发了电力行业向清洁和低碳转型的巨大潜力。
 
加州电力市场在1998年投入运营,是美国第一个正式投入运营的电力市场。电力市场的核心目的是通过灵活的市场机制打破垄断,引入竞争,使电力价格反映成本,优化资源的利用,最大化社会效益和降低用电成本。在碳市场的背景下,发电企业在自身运营成本之上,购买履约配额所增加的成本将会通过市场进行传导,在电力批发市场中得到体现。通常电力批发市场是按照发电成本从低到高的优先顺序来调度上网的,所以发电机组会尽量降低成本,以争取更多的发电机会。

在碳市场存在的情况下,由于发电企业没有免费配额,要在市场中购买,以化石燃料为主的发电机组势必会增加碳排放这部分成本。机组的效率越低,排放量越高,这部分成本就会越高,进而影响企业在电力批发市场中的竞争力。而此时,可再生能源发电等碳排放为零的发电类型的优势在竞争中可以得到体现,从而促进清洁低碳电力结构的发展。

文章小结

加州碳市场配额的拍卖在市场中发挥了重要的作用。一方面拍卖有助于平抑过高的碳价,另一方面拍卖的收益可以发挥应有的作用。输配电公司的拍卖收益可以弥补电力用户的电价增长,拍卖收益还可以用来投资低碳项目和发展清洁能源。
 
加州碳市场中,发电企业全部通过拍卖途径获得配额。通过电力市场和碳市场的共同作用,碳市场并未给电力用户增加额外的负担,碳市场实现了减排温室气体的目的,电力市场又给发电企业增加的成本做了疏导。两个市场的协调配合发挥了重要作用。
 
碳市场成功地推动了加州电力行业向清洁低碳转型。从2013年到2016年间,加州州内主要的化石发电类型——天然气发电装机降低了9.5%,光伏装机增长了1.8倍;天然气发电量降低18.2%,光伏发电量增长了3.6倍[7]。加州进口电量中,向清洁能源转化的比例更高。因此,加州碳市场对电力行业来说实现了预期的效果。
 
参考文献

[1]“区域温室气体减排行动”,是美国首个强制性的温室气体减排市场机制。他针对电力行业,目前覆盖美国东北部10州,包括康涅狄格州、特拉华州、缅因州、马里兰州、马萨诸塞州、新罕布什尔州、新泽西州、纽约州、罗德岛州和佛蒙特州等。

[2]California Energy Commission, CEC-1304 Power plant data reporting

[3]http://www.energy.ca.gov/almanac/electricity_data/total_system_power.html

[4]https://www.eia.gov/environment/emissions/state/

[5]California Greenhouse Gas Emission Inventory: 2000 – 2015

[6]输配电企业配额计算公式为:配额分配量=每年总的可分配配额量*总量调整系数*输电调整系数

[7]http://www.energy.ca.gov/almanac/electricity_data/electric_generation_capacity.html

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