【太和量化】有偿配额比例和碳市场价格对电力企业的经济影响分析——数字碳中和系列研究之二

2021-04-20

☉ 本文作者:

陆培丽  上海交通大学安泰管理学院研究员、上海交通大学数学科学院业界导师、中国国际金融期货交易所特聘讲师

李小龙  瑞格人工智能科技有限公司金融研究员

☉ 太和智库总第718篇原创文章,转载请注明出处。


正文2765字,读完约需7分钟。



导语:碳定价是通过交易市场推动实现碳中和的重要途径,即企业可在市场上购买或出售碳排放额度,从而对自身经济利润带来影响。合理的碳定价能够驱动企业降低碳排放强度,从而改变企业、产业乃至全社会的清洁能源生态,对我国实现碳中和的目标影响深远。


本文以全国八大碳交易所历史碳交易价格为基础数据,以有偿配额比例碳市场价格为敏感性因素,量化分析电力企业的成本和利润变化。结果表明:碳市场价格的变动对电力企业经济效益影响较小,而有偿配额比例的变动对电力企业经济效益有不可低估的影响。


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(图片来源:搜狐新闻)


一、背景介绍


《碳排放权交易管理办法(试行)》(下称《办法》)已于2020年12月25日由生态环境部部务会议审议通过,自2021年2月1日起施行。根据《办法》规定,所有电力企业均被统一纳入碳排放权交易试点。其中发电企业均被给予了一定比例的免费配额,而免费配额以外的碳排放则需要在碳市场上购买,即有偿配额。对采用火力发电方式等碳排放量大的电企来说,未来会有越来越多的有偿配额需求,在此机制下,电力企业的成本将会持续增加。因此,市场化的碳排放价格机制会影响火力发电的成本,进而影响电力企业的清洁能源装机量和能源结构。


价格是影响市场供需的重要因素。本文围绕市场化机制下的有偿配额比例和碳市场价格这两个敏感性因素,针对目前电力企业发电的最主要方式,同时也是最大的碳排放来源——火力发电,测算有偿配额比例和碳市场价格对电力企业经营成本和利润的影响,探索如何驱动行业主动降低火力发电的碳排放量。


二、单个电力企业的火力发电量和碳排放量


本文以某上市电力企业为例,测算有偿配额比例和碳市场价格对企业经营成本和利润的影响。首先需要对该电力企业目前的能源结构、发电量和碳排放量进行统计和分析。该企业最近5年(2015-2019)的火力发电规模、单位发电煤耗与总煤耗数据如下:


图1 该企业火力发电量(亿千瓦时)

图2 该企业单位煤耗


图3 该企业单位发(供)电煤耗和发(供)电煤耗


可以看到,该企业火力发电量在最近5年内先升后降,发电(供电)总煤耗同样先升后降,而单位发电(供电)煤耗和总煤耗呈缓慢下降趋势。基于发电量以及火力发电碳排放因子,根据公式


CO2排放量=发电量*火力发电碳排放因子


即可估算该公司的火力发电CO2排放量,如下图所示:


图4 该企业发电量及碳排放量


根据《五大电力集团碳达峰时间及峰值测算——数字碳中和系列研究之一》中的假设及碳排放下降速度测算方法,该电力企业火力发电的碳排放量预测情况如下图:


图5 该企业火力发电预测碳排放量


三、企业经济效益的影响因素


1. 煤耗成本


对电力企业而言,其成本费用主要包括发电成本、财务费用、管理费用,其中发电成本占比接近90%。进一步拆分来看,发电成本费用包含燃料费、水费、材料费、工资薪酬、折旧费、修理费等,其中燃料费占比80%以上。因此,燃料费是电力企业最大的成本支出,占总成本的70%以上。


图6 成本费用组成


图7 发电成本费用组成


该企业近五年供电煤耗量(图3)及年内动力煤均价,根据公式


煤耗成本=发(供)电煤耗*动力煤均价


计算出该企业近五年的煤耗成本如图所示:


图8 该公司煤耗成本及动力煤单价


2. 碳交易成本和总成本


根据《办法》第十五条规定:碳排放配额分配以免费分配为主,可以根据国家有关要求适时引入有偿分配。此外,《办法》第二十二条还规定:碳排放权交易应当通过全国碳排放权交易系统进行,可以采取协议转让、单向竞价或者其他符合规定的方式。因此未来全国碳排放权交易将高度市场化。本文的核心假设如下:


(1)碳市场平均价格:从2013年开始,根据全国八大碳排放交易所的碳成交价格,计算每日碳成交均价,作为该日的全国碳市场平均价格。


图9  全国八大碳排放交易所碳成交均价(元/吨)


(2)免费配额与有偿配额比例:对于免费配额分配,根据《2019年发电行业重点排放单位(含自备电厂、热电联产)二氧化碳排放配额分配实施方案》,企业的免费碳排放配额为前一年发电量碳排放的70%,有偿碳排放配额为前一年发电量碳排放的30%。电力企业成本计算相关公式如下:


总成本=碳交易成本+煤耗成本

碳交易成本=碳排放量*有偿配额比例*碳市场平均价格

煤耗成本=供电煤耗*动力煤均价


经过测算,近5年该电力企业的动力煤成本、30%有偿配额碳成本及总成本如下表所示:


表10 该企业碳成本、动力煤成本、总成本


3. 敏感性分析


以有偿配额比例和碳市场价格为敏感性因素,量化分析电力企业经营成本和利润变化,有助于对不同结果有全面的了解,进而更好地对数字碳中和行动方案进行辅助决策。下面以有偿配额比例、碳市场价格为主要因素,同时分析动力煤价格的变动对火电企业经营成本、利润的变化。


【情景1】假设能源消耗不变、动力煤价格不变、有偿配额比例不变、碳市场价格变动,该企业的总成本、总成本变化、总成本变化/碳价变化如下表:


表11 碳市场价格变化对企业成本的影响


可以看到,当碳市场价格变化时,企业总成本变化/碳价变化在3%-5.5%之间,这表明,碳市场价格的变动对企业成本影响较小。当然,碳市场价格越低对企业的经济效益影响越小。


【情景2】假设能源消耗不变、动力煤价格不变、碳市场价格不变、有偿配额比例变动,该公司的总成本、总成本变化、总成本变化/有偿配额比例变化如下表:


表12 有偿配额比例变化对企业成本的影响


可以看到,当有偿配额比例变化时,企业总成本变化/有偿配额变化的绝对值较大,说明企业成本对有偿配额比例的变动更加敏感,即有偿配额比例的变动对企业经济效益的影响较大,且比碳市场价格变动对企业经济效益的影响更大。


【情景3】假设能源消耗不变,动力煤价格、碳市场价格、有偿配额比例三个维度均发生变化,且动力煤与碳价格同比例反向变动时,测算不同情况下对火电成本、利润的影响。分析的初始数据为:2019年该公司初始总成本726.65亿元,动力煤均价580.58元/吨,碳交易价格31.11元/吨,有偿配额比例30%,供电煤耗12029.36万吨,CO2排放量30264.9万吨。通过三个维度的敏感性分析,得到总成本,总成本变化和利润变化如下表:


表13 三个维度变化对企业成本的影响


表14 三个维度变化对企业利润的影响


可以看到,在有偿配额比例下降、碳市场价格上升的情况下,企业的总成本仍然有所降低,利润也相应提高,同样表明了有偿配额比例每变动10%对企业经济效益的影响要大于碳市场价格每变动1%对企业经济效益的影响。


从上述分析可以看出,一方面,碳市场价格过高或者有偿配额比例过高,都会提高企业的生产成本,不利于企业生产经营;另一方面,碳市场价格过低或者有偿配额比例过低,又不能激励企业主动降低火力发电的碳排放量。因此,国家在制定相关政策的过程中,需要考虑有偿碳配额对企业经济效益的重要影响,并考虑各个企业,乃至整个行业如何分配免费碳配额、如何利用核证自愿减排量(CCER)配额,做出碳排放配额分配的合理决策。



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