中国碳交易价格与电力价格相关性研究

朱丽洁

（南京林业大学 经济管理学院，南京210037）

人们从近二十年开始，加强了对电力与碳排的关系研究。在对电力行业与碳排放市场关联性的早期研究中，Benz[1]等（2009）分析了碳配额交易对火电机组的发电成本的影响，严格控制发电系统的碳排放量将会降低电能生产的效率；陈启鑫[2]等（2009）将我国电力市场的碳要素进行了排列和对比，进而比较出了各低碳要素的实效。在我国正式批准北京、上海、天津等7省市开展碳交易试点工作后，针对我国的碳交易状况，田艳秀[3]（2012）提出中国电力行业发展与碳排放的矛盾；贾科华[4]（2013）指出碳交易会影响火电企业的成本，火电行业得到碳交易价格倾斜；Aatola[5]等（2013）研究发现碳交易价格对于电力价格的整合作用会随着时间的推移而增加，随后被我国学者多次引用；Tang[6]（2015）考虑到中电力市场的CO2排放量很大，继而提出了适合中国实行的碳减排方法。而后不同学者又开始尝试从不同角度来研究碳排放权交易市场和电力市场的关系，Zhang[7]（2016）等人通过自适应的Agent法研究了碳交易市场与火电市场的关系；许小虎[8]等（2016）等考虑到发电侧和电网侧探究了我国电力行业受碳排交易的影响。目前国内外有关碳排市场与电力市场的研究多数集中在碳配额对电力行业产出、成本等的影响，且多数集中在宏观层面，较少有从价格这个微观变量出发，来研究碳交易市场价格与电力市场价格间的相关性。

1 基本现状与研究意义

电力能源是近代发展的主要能源，具有十分重要的地位，但发电往往又是造成温室气体排放的主要源头。2016年，碳交易市场覆盖面包括石油、电力和航空等8各行业，经国家发改委的调整，碳交易市场覆盖面在第二年缩至电力、水泥和电解铝三个行业。电力市场的超大碳排放量，使得电力行业正成为重要的市场主体，因此也成为学者们关注的对象；在国际碳市场上，我国若能探寻到碳交易价格的规律，那么这些企业能更加积极地参与到各国碳排放交易体系。因此，研究我国碳排放交易市场与电力市场之间的关系，发现二者之间的市场相依性，有助于我国在节能减排上找到突破点。

2 动态关系及影响程度分析

碳市场和电力市场虽然在制度层面上是独立运作的，但两者的关联性是紧密相连的，两种机制之间存在着价格传导效应。2013年，伴随着我国第一个碳排放交易市场——广东碳排放交易市场的建立，广东电力市场采用集中竞价和统一出清竞价价差两种模式，在这里采用统一出清价差为参考数据。考虑到数据的完整性和可得性，因此选择广东2017年2月至2019年12月三年的碳交易月平均价格与电力市场月度集中竞争交易的统一出清价差作为样本数据进行进一步分析。

2.1 时变参数状态空间模型

定义电力市场统一出清价差为x，碳交易月平均价格为y[9]。首先，当电力市场统一出清价差x为回归变量，碳交易月平均价格y为因变量时，建立变参数状态空间模型[10]，通过计算得出模型具体形式为：

时变参数sv1的各期变化趋势如图1：

图1 电力市场统一出清价差对碳交易价格影响

从图1可以看出，在样本期间电力市场统一出清价差对碳交易价格影响在-0.4946～0.0179之间变动，最高峰值在2017年初。可以表示，当统一出清价差每增加1%时，碳交易价格增幅为-49.49%-1.789%，这种影响有正有负，负影响比较大，而正影响很低。

然后，当碳交易月平均价格y为回归变量，电力市场统一出清价差x为因变量时，建立变参数状态空间模型，通过计算得出模型具体形式为：

对应的时变参数sv1的各期变化趋势如图2：

图2 碳交易价格对电力市场统一出清价差影响

由图2可以看出，碳交易价格对电力市场统一出清价差影响主要也为正影响，svl的变动区间为-2.714 5-3.990 7，平均值为2.822 7，当碳交易价格没增加1个百分点时，电力市场统一出清价差的增长幅度为2.822 7个百分点。

2.2 脉冲响应函数

这里继续利用脉冲响应函数继续研究广东月碳交易平均价格与电力市场月度集中竞争交易的统一出清价差间的关系。考虑到数据的平稳，这里选取20期进行观察。两个变量均通过单位根平稳检验，VAR（4）通过滞后结构检验后，单位根均在单位圆内，表明模型稳定[11]。之后得到电力市场统一出清价差对碳交易价格的脉冲响应和碳交易价格对统一出清价差的脉冲响应，X表示广东电力市场统一出清价差，Y表示广东碳交易市场月平均价格，结果如图3、4所示，其中横轴表示滞后时期数，纵轴表示脉冲响应函数的变量变化，红色虚线表示两倍标准差的偏离值[12]。

图3 电力市场统一出清价差对月平均价格的脉冲响应

图4 月平均价格对电力市场统一出清价差的脉冲影响

在图3中，第一期的广东电力市场统一出清价差对交易价格的一个标准差新息并没有立即做出响应，统一出清价差的响应在第一期等于0；在第二、第三期，统一出清价差对碳交易价格的扰动所做出的响应陡然增加，同时在第三期，正响应达到峰值1.5，表明碳交易价格对统一出清价差在一开始有着较大拉动作用；在第四期，这种响应开始呈现上下波动，最终趋于平缓。碳交易价格对统一出清价差始终是正冲击，说明碳交易价格对统一出清价差有着正影响作用。

在图4中，统一出清价格对碳交易价格的冲击在一开始就存在，并在后面七期间缓慢增加，最大响应在第八期时达到0.6；在第九、第十期正响应微微减弱，在第十期时接近于0.5，减缓幅度较小；十期以后趋于平缓，并逐渐靠近0。统一出清价差对月平均交易价格的冲击也都是正效应，并且这种冲击从大体上来看比较平稳，因此影响也是平稳的，表明统一出清价格对碳交易价格始终有着缓和的拉动作用。

2.3 方差分解

进一步通过方差分解，可以看出系统中变量受其他因素的显著性影响，从而反映了模型的动态特性[13]。为了保证数据的连续性和结果的准确可靠，本文依然使用广东2017年2月至2019年12月共计35组数据作为方差分解分析的样本。按照VAR模型进行了20期方差分解分析，X表示广东电力市场统一出清价差，Y表示广东碳交易市场月平均价格，结果如图5、图6所示：

图5 统一出清价差方差分解图

图6 碳交易价格的方差分解图

图5 是统一初请价差标准误差被分解为自身因素和碳交易价格的贡献比重变化情况。在第一期，统一出清价差的变动完全受自身因素控制，从第四期开始，贡献比重增长趋势放缓。伴随着统一出清价差冲击的贡献比重下降，碳交易价格冲击的贡献比重的上升，从十九期开始，碳交易价格对统一出清价差有着较多的解释力度。

图6 是碳交易价格标准误差被分解为统一出清价差和自身因素的贡献比重变化情况。在期初预测中，碳交易价格的预测方差大部分由自身所引起，并且解释比重在第二、第三期缓慢上升，贡献比重达到74.16%，与此同时，碳交易价格的预测方差中由统一出清价差扰动所引起的扰动缓慢下降。因此碳交易价格的预测方差中大部分是由统一出清价差的扰动所引起的。

2.4 结果分析

首先从时变参数状态空间模型的结果可知，统一出清价差变动总是会给碳交易价格带来较小的影响，且这种影响时正时负；碳交易价格的变动会对电力市场价格带来较大影响。其次通过脉冲响应函数的结果表明，广东电力市场的统一出清价差与月平均交易价格是相互影响的，且互为正冲击，一方对另一方有着积极作用。但是电力市场统一出清价差对月平均价格的脉冲响应比月平均价格对电力市场统一出清价差的脉冲影响更大一些，且不确定性更大。同时前者的响应1.5要远远大于后者的响应0.6。最后方差分解的结果进一步表明，统一结算价格差异和碳交易价格都可以被对方解释，而碳交易价格对统一结算价格差异的解释更充分。

3 结论和建议

3.1 结论

本文选取代表地广东的碳交易市场与其电力市场的相关性进行了研究，对电力市场价格与碳交易市场价格的动态关系及影响程度进行量化分析。得出如下结论：第一，两者之间确实有作用关系，且在连续时间中呈现出交错影响的状态；第二，碳交易的价格变化所带来的电力价格变化的影响相对更大一些。

3.2 建议

在证实碳排放价格与电力价格之间存在着相关关系后，可以从各可能影响方面来控制电力价格进而影响碳排放，来达到减排的目的。另外通过碳排放权的价格来对电力市场价格进行预测，来达到把握电力行业状况或是对经济进行宏观调控的目的。影响碳市场价格和电力市场价格的因素很多，但不尽相同，主要可分为市场因素、政策因素和能源因素[14]。

3.2.1 控制碳配额，减少发电行业碳排放

碳市场价格的影响因素同样可能包括能源因素、市场因素、政策因素等其他因素。考虑到自然资源是影响碳交易价格的重要因素，而能源价格的变化影响能源需求，使用化石燃料必然会产生二氧化碳排放。在成本的约束下，企业的电力需求变化也将受碳排放权价格的变化，因此可以实现通过碳配额减少以达到电力企业碳排放减少的目的。除此之外，政策因素也会对碳交易价格产生影响。目前，中国碳交易市场还不成熟，想要真正完善市场，促进碳减排，还需要政府的引导和调控[15]。政府控制碳排放配额并发布生产法规、产业结构、能源价格调整等政策，从而影响碳交易价格，减少发电行业碳排放。

3.2.2 建立以技术为导向的低碳电力系统

技术依然是发展的关键。在当前经济发展还无法完全摆脱电力行业支持的情况下，除了开拓风能、太阳能资源外，电力系统自身的升级与绿色转型不失为一个解决之道，优化结构产出单元，逐步淘汰消耗高的火力发电单元，最大限度地抑制电力行业的碳排量。

3.2.3 给予欠发达地区碳排放额支持

在将来会有更多的地区加入碳排放交易市场，包括西部地区，而不再局限于北上广深等发达地区。同时伴随着我国碳市场的大规模发展，电力行业受碳交易价格的影响会更大。在这种情况下，欠发达地区如果能获得碳配额的支持，较低的碳排放价格会为当地的重工业发展带来新的机遇，后续的产业升级和绿色发展也指日可待。因此对碳交易市场的发展中，也需要考虑给予欠发达地区碳排放额支持，而不是完全公平化。