考虑碳交易问题的分布式发电市场机制分析

何后裕 何华琴 王彦铭 高领军

摘要：随着无补贴平价上网的进程推进及分布式光伏发电补贴的显著降低，分布式光伏发电项目盈利率也因此降低，发电侧的投资积极性受到了影响，清洁发电和分布式能源的建设步伐由此减缓。为提升发电侧的积极性，促进更多的分布式光伏发电项目落地，考虑将碳交易问题与光伏发电生产商（Photovoltaic Power Generation Prosumer，PPGP）发电成本分摊相互结合，综合考虑碳价折扣和电价折扣对发电成本回收年限的双重影响，对碳交易嵌入PPGP发电成本后造成的影响进行了分析，分析结果能有效激励分布式发电项目的推进。

关键词：分布式光伏;成本分摊;碳交易;碳足迹

0    引言

近年来，随着分布式光伏发电市场化的创新，分布式光伏发电逐渐由政策补贴方案走向了市场竞争方案，从2017年发改委发布《关于调整新能源标杆上网电价的通知》中提出适当降低分布式光伏补贴标准，到准许分布式光伏发电项目进入市场交易，分布式光伏发电的补贴有了一定比例的下调[1-2]。2019年，分布式光伏发电的补贴进一步下调，补贴对象包括了已建成并网但未纳入国家补贴范围的用户分布式光伏发电并网项目，而目前的市场上也有一批平价及竞价项目涌现[3]，鉴于此，本文首先从光伏发电项目的全生命周期追踪碳足迹，并总结了主要的碳排放过程，然后介绍了碳交易在发电市场的交易机制，并对碳交易嵌入PPGP发电成本造成的影响进行了分析。

1    PPGP碳足迹

分布式发电作为新型清洁能源项目，但实际上追踪其碳足迹路径，此类发电项目仍有碳排放。仅考虑分布式光伏发电项目，忽略PPGP其他碳生产及消费，运用全生命周期法对该类项目的碳迁移足迹进行追踪，其碳排放主要集中在以下几个阶段，如图1所示。

以1 MW典型光伏发电系统为研究对象进行数据分析，可以得到PPGP全寿命期下的碳排放占比情况，如图2所示。

图2中，光伏组件生产过程中碳排放量较大，采用冶金法冶炼太阳能级硅[4]，燃煤冶炼硅材料贡献了大部分的碳排放量;光伏组件运输过程中车辆燃油产生的碳排放量较小，仅占5.6%。光伏组件的回收过程可以获得相应的金属，如铝、铁及铜等，其中回收的高纯度硅将避免生产过程的重复性碳排放，虽然对光伏组件的回收过程仍有碳排放，但就碳排放量而言，高完整度的硅晶片回收工艺与硅土冶炼相比，排放量极小，目前光伏组件中多晶硅的回收率能达到约60%，所以回收过程对PPGP的碳足迹延伸起到滞缓作用。

2    分布式光伏发电交易

“自发自用，余量上网”的模式对于PPGP这类电量消费与生产的群体较为适合，此群体可不参与需求侧响应，进而可以对生产活动进行更灵活的安排，并且通过光伏系统改造可作为该用户的后备电源。对电网的规划而言，也避免了区域线路、变电站的容量冗余，减少了网架建设投资过剩带来的浪费。自备光伏发电系统也可分担系统的负担，为系统治理电压频率问题提供辅助服务的资源。全额上网和市场化交易更适合分布式光伏容量较大的发电商，上网交易的规模效益只有当装机容量达到一定规模后才能实现。

3    碳交易嵌入对发电成本的影响

为了提高发电侧的积极性，促进更多的分布式光伏发电项目落地，将碳交易嵌入PPGP的发电成本分摊中，一是增加经济激励的信号，扩展PPGP的发电收入，弥补光伏发电优惠力度下调带来的劣势;二是推进碳交易与能源交易的融合，提升用户侧的碳责任意识。图3为两种不同模式下的发电成本分摊途径对比。

传统的分布式发电成本分摊途径仅有两条，PPGP使用自身发出的电能，这部分电量消费抵消了PPGP从电网购取的电量，PPGP发电的余量交由电网公司代售。若考虑碳交易，则还需考虑光伏组件的碳成本，虽然碳交易会使PPGP的综合发电成本抬升，但光伏发电折算燃煤发电的碳减排量可观，且PPGP还可选择就地与购买者签订碳交易合同，或进入碳市场进行挂单交易。

4    PPGP优惠率对发电成本的影响

PPGP对COCE（Consumer of Carbon and Electricity，碳和电同时消费的用户）在电价和碳价两方面都将进行优惠，优惠力度不足无法吸引COCE参与就地消纳的交易，而优惠率太高则又将导致发电成本升高。一方面，电价折扣力度越大，投资的成本回收年限就越长，在五折的电价水平下，成本回收年限将接近光伏发电的运行寿命（25年），过多的电价折扣会让PPGP的收益下降，因此PPGP不应给予COCE过低的电价折扣;另一方面，碳价折扣系数是在电价折扣的基础上发挥影响，电价折扣力度最大时，碳价不折扣会延长成本回收的年限，电价折扣力度适中或较小，碳价折扣反而可以缩短成本回收年限。因此，PPGP在制定折扣策略时要考虑因电价折扣力度过大带来的负面影响。

5    结论

在电力市场的运营中，发电成本的分摊问题是实现公平交易和供需平衡的核心。公平地把发电成本分摊到发电侧和需求侧，可以激励分布式发电项目的推进，提高分布式发电商在市场的竞争优势，降低用户的用能成本，高效地实现清洁能源的就地消纳。

本文着重对分布式发电项目的成本分摊问题进行了分析，在分布式发电商可以参与碳市场交易及“自发自用，余量上网”的模式下，阐述了PPGP这类典型光伏发电商参与碳交易对其发电成本的影响，得到以下结论：

（1）PPGP通过碳交易可以扩展其收益途径，但同时其运行全过程中具有碳责任，若需加入碳市场交易其碳成本不容忽视，因此制定分布式发电商进入碳市场的准入规则时需考虑该问题;

（2）碳价的波动对PPGP的发电成本回收会产生较大的影响，从装机容量横向对比，小容量机组的成本回收年限对碳价的波动更为敏感，碳市场的走向也是分布式发电商在测算装机容量时的经济参考;

（3）PPGP在电能和碳排放的就近消纳中，不能给予COCE过低的电价折扣率（不应低于八折），否则即使不对碳价进行优惠，发电成本回收年限也将延长。

[参考文献]

[1] 国家发展改革委.国家发展改革委关于调整光伏发电陆上风电标杆上网电价的通知：发改价格〔2016〕2729號[A].

[2] 国家发展改革委.国家发展改革委关于2018年光伏发电项目价格政策的通知：发改价格规〔2017〕2196号[A].

[3] 国家发展改革委.国家发展改革委关于完善光伏发电上网电价机制有关问题的通知：发改价格〔2019〕761号[A].

[4] 念保义，陈兴顺，何绍福.冶金法制备太阳能级多晶硅的原理与生产工艺研究进展[J].矿产综合利用，2011（3）：8-13.

收稿日期：2019-12-13

作者简介：何后裕（1973—），男，福建福清人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：电网规划、新能源开发等。