基于地方保護(hù)的碳限額與交易機(jī)制下電力供應(yīng)鏈企業(yè)的低碳技術(shù)投資研究

□陳 威 王圣潔 尚雅茹 白春光

[1. 成都理工大學(xué) 成都 610059；2. 電子科技大學(xué) 成都 611731]

引言

習(xí)近平總書記提出2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和的目標(biāo)后，加快電力行業(yè)的低碳行為勢在必行，主要原因是電力行業(yè)的碳排放量約占到全行業(yè)38%，因此，減少電力行業(yè)的碳排放量是極其有必要的。政府對(duì)電力行業(yè)積極實(shí)施碳限額與交易機(jī)制，其主要內(nèi)容就是政府根據(jù)企業(yè)以往的碳排放量給企業(yè)分配一定量的免費(fèi)碳配額，如果企業(yè)有剩余的碳配額則可以售賣從而獲利，但如果所分配的碳配額無法滿足企業(yè)的需求，則企業(yè)可以購買其他企業(yè)售賣的碳配額，以此來激勵(lì)電力企業(yè)減少碳排放量。例如，湖北、上海等區(qū)域在電力行業(yè)試點(diǎn)碳交易機(jī)制，這激勵(lì)了發(fā)電企業(yè)對(duì)低碳技術(shù)的投資，進(jìn)而大幅度地減少碳排放量。同時(shí)由于企業(yè)對(duì)碳排放權(quán)交易的市場意識(shí)不敏感，以及企業(yè)的履約驅(qū)動(dòng)特性，這就使得售電商參與碳交易會(huì)有優(yōu)勢①。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2022》中顯示，以2005年為基準(zhǔn)年，從2006年到2021年，通過發(fā)展非化石能源，降低供電煤耗和線損率等措施，電力行業(yè)累計(jì)減少二氧化碳排放量約為215.1億噸②。在電力市場中，對(duì)于本地的發(fā)電廠，由于距離問題以及成本問題，往往更利于快速刺激地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此地方政府在保護(hù)本地電廠上一直保持相當(dāng)高的熱情。例如，2021年，全國市場化交易電量中省內(nèi)交易占81.4%，省間交易占18.6%，跨省跨區(qū)送電占比較小，與省級(jí)市場的銜接程度不高③。這就導(dǎo)致跨地域的電力交易存在一定的壁壘，造成資源分配不均等問題?？梢?，在目前減少電力行業(yè)的碳排放量是極其重要的，而減少電力行業(yè)碳排放量的主要方式之一就是投資低碳技術(shù)；同時(shí)，目前電力市場中存在的地方保護(hù)帶來的影響也不容忽視。

碳限額與交易機(jī)制主要存在基準(zhǔn)法和祖父法。具體而言，基準(zhǔn)法是根據(jù)行業(yè)單位碳排放量設(shè)定單位碳配額，針對(duì)的是產(chǎn)品單位碳排放量[1]；祖父法是根據(jù)企業(yè)上一周期的總碳排放量來設(shè)定當(dāng)期碳配額，針對(duì)的是產(chǎn)品的總碳排放量[2]?；诖?，關(guān)于碳限額與交易機(jī)制的研究，例如，Chang等研究了不同的碳限額與交易機(jī)制（基準(zhǔn)法和祖父法）對(duì)再制造的低碳技術(shù)投資決策影響，他們發(fā)現(xiàn)，基準(zhǔn)法比祖父法更有利于低碳技術(shù)投資[3]。鄒清明等研究了在碳限額與碳交易機(jī)制下由公平關(guān)切制造商和零售商組成的低碳供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策，分析了公平關(guān)切對(duì)定價(jià)和碳減排水平及利潤的影響[4]。陳曉紅等考慮碳限額交易機(jī)制下碳交易價(jià)格對(duì)供應(yīng)鏈碳排放的影響,研究了供應(yīng)鏈分散決策模式和集中決策模式下碳交易價(jià)格對(duì)碳排放的影響，研究發(fā)現(xiàn),集中決策模式下制造商最優(yōu)單位碳排放量低于分散決策模式[5]。Chen等在電力市場中構(gòu)建了最優(yōu)化的模型，比較祖父法和基準(zhǔn)法對(duì)可再生能源投資決策的影響，他們發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于祖父法而言，雖然基準(zhǔn)法更有助于可再生能源投資，但是碳排放量也更多[6]。在此基礎(chǔ)上，Chen等將低碳技術(shù)投資引入電力供應(yīng)鏈中，比較碳限額與交易機(jī)制對(duì)可再生能源投資的影響[7]。Chen等考慮峰谷電價(jià)下碳限額與交易機(jī)制對(duì)低碳技術(shù)投資的影響[8]。上述文獻(xiàn)主要集中在電力市場中，研究不同碳限額與交易機(jī)制對(duì)企業(yè)可再生能源或低碳技術(shù)投資的影響，而本文與上述文獻(xiàn)研究所不同的是，本文聚焦在地方保護(hù)主義的背景下，研究地方保護(hù)力度對(duì)低碳技術(shù)投資的影響。

相應(yīng)地在學(xué)術(shù)界一些針對(duì)地方保護(hù)的問題展開了研究。例如，Sahoo和Shrimali在可再生能源技術(shù)部署背景下，研究了國內(nèi)含量要求，即對(duì)本地制造商的支持政策，能否有效確保本國太陽能行業(yè)的長期競爭力[9]。Bougette和Charlier基于考慮了實(shí)施上網(wǎng)電價(jià)政策時(shí)是否考慮本地含量的情形，分別設(shè)計(jì)了國內(nèi)和國外兩家可再生能源發(fā)電設(shè)備制造商的雙頭壟斷模型，探索了下游部門的環(huán)境監(jiān)管對(duì)上游減排設(shè)備市場的影響，他們發(fā)現(xiàn)本地含量具有歧視性，外國供應(yīng)商也可以從中受益[10]。羅進(jìn)輝從地方保護(hù)主義制度根源和加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的政策演進(jìn)兩方面進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，分析闡述了地方保護(hù)主義的宏微觀經(jīng)濟(jì)后果，突出反映了加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的必要性和迫切性[11]。Johnson通過開發(fā)地方保護(hù)有效性評(píng)估的框架，確定了使本地含量成為建立具有競爭力的本地制造業(yè)的有效政策工具的條件[12]。Cui和Lu通過使用風(fēng)格化建模與Stackelberg博弈、福利優(yōu)化和古諾競爭，探索了發(fā)展中國家如何優(yōu)化地方保護(hù)政策以最大限度的提高社會(huì)福利[13]。Van der Loss等以歐洲海上風(fēng)電為例，使用12 000多份供應(yīng)商合同的數(shù)據(jù)，調(diào)查了開發(fā)商在什么情況下通過選擇當(dāng)?shù)毓?yīng)商來支持市場國家的行業(yè)增長，他們發(fā)現(xiàn)地方保護(hù)政策刺激了對(duì)低價(jià)值本地供應(yīng)商的選擇[14]。本文與上述文獻(xiàn)存在主要不同表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，本文的應(yīng)用場景是電力市場，刻畫了地方保護(hù)對(duì)低碳技術(shù)投資決策的影響；第二，本文主要考慮地方保護(hù)主義下不同的碳限額與交易機(jī)制對(duì)電力供應(yīng)鏈運(yùn)營決策的影響。

基于此，為了探究存在地方保護(hù)的碳限額與交易機(jī)制下電力供應(yīng)鏈企業(yè)對(duì)低碳技術(shù)投資的影響，本文構(gòu)建了由售電商和兩個(gè)發(fā)電商（即本地發(fā)電商和外地發(fā)電商）組成的二級(jí)供應(yīng)鏈，其中外地發(fā)電商為領(lǐng)導(dǎo)者，售電商為追隨者；由外地發(fā)電商決策批發(fā)電價(jià)和低碳技術(shù)投資，售電商決策銷售電價(jià)。其中外地發(fā)電商可以通過投資低碳技術(shù)來提高低碳技術(shù)水平。本文考慮電力市場存在對(duì)本地電力企業(yè)的保護(hù)，比較在碳限額與交易機(jī)制下的不同政策對(duì)供應(yīng)鏈成員均衡解的影響，同時(shí)也分析了對(duì)本地企業(yè)的保護(hù)程度、綠色技術(shù)投資成本等變量對(duì)各個(gè)均衡解的影響。最后，通過數(shù)值分析更進(jìn)一步地分析了不同變量以及不同政策對(duì)電力供應(yīng)鏈成員決策的影響。

本文的主要貢獻(xiàn)：（1）現(xiàn)有的研究已探究碳限額與交易機(jī)制，但是鮮有文獻(xiàn)聚焦電力市場中低碳技術(shù)投資決策，除了Chen等在峰谷定價(jià)的背景下研究了基準(zhǔn)法與祖父法對(duì)低碳技術(shù)投資決策的影響[8]，而本文聚焦在地方保護(hù)背景下，考慮低碳技術(shù)投資決策，這進(jìn)一步豐富了電力市場的研究；（2）本文通過對(duì)電力市場存在地方保護(hù)以及不同的碳限額與交易機(jī)制的觀察，構(gòu)建了電力供應(yīng)鏈的博弈模型，梳理地方保護(hù)與碳限額與交易機(jī)制內(nèi)在的機(jī)理。本研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)于祖父法而言，基準(zhǔn)法更有助于低碳技術(shù)的投資；同時(shí)受地方保護(hù)本地發(fā)電商的利潤在基準(zhǔn)法和祖父法下均大于外地發(fā)電商的利潤，發(fā)電商采用基準(zhǔn)法將有助于低碳技術(shù)的發(fā)展。在加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的背景下，本研究為政府和電力供應(yīng)鏈企業(yè)在異地采購時(shí)提供了可借鑒的分析框架。

一、模型假設(shè)

在某區(qū)域，一個(gè)受碳限額交易機(jī)制約束的售電商和外地發(fā)電商以及不受碳限額與交易機(jī)制規(guī)制的本地發(fā)電商共同組成電力供應(yīng)鏈為該地提供電力服務(wù)。兩個(gè)發(fā)電商中一個(gè)是受本地保護(hù)的本地發(fā)電商，另外一個(gè)是外地發(fā)電商?；谏鲜霰尘埃疚目紤]了對(duì)本地發(fā)電商有地方保護(hù)的情況，并基于基準(zhǔn)法和祖父法兩種情形構(gòu)建了博弈模型。在基準(zhǔn)法和祖父法兩種情況下，外地發(fā)電商作為領(lǐng)導(dǎo)者，先決策電力批發(fā)電價(jià)和低碳技術(shù)投資水平。其次，售電商根據(jù)政府分配的免費(fèi)碳配額數(shù)量，決策電力售價(jià)。為了更好地分析博弈模型，做出如下的具體假設(shè)。

假設(shè)1：一般而言，政府會(huì)鼓勵(lì)使用本地電力，因此，本文假設(shè)售電商會(huì)采用 α比例的本地電力，1-α比例的外地電力。其中，受到地方保護(hù)的影響，我們假設(shè)。

假設(shè)2：由于外地發(fā)電商受到碳限額與交易機(jī)制的約束，因此，外地發(fā)電商有必要投資低碳技術(shù)，借鑒Cao和Yu[15]， Xu和Fang[16]，假設(shè)投資成本函數(shù)為：

其中，d為低碳技術(shù)成本系數(shù)，表明了單位投資效率的高低。

假設(shè)3：假設(shè)消費(fèi)者具有低碳意識(shí)，因此電力的需求量不僅取決于電價(jià)，還取決于外地發(fā)電商的低碳投資水平，借鑒Xu等[17]，因此需求函數(shù)為：

其中，a為潛在市場規(guī)模，p為電價(jià)，一般來說，電價(jià)越低，對(duì)電力的需求就越高； α為地方保護(hù)力度，為低碳技術(shù)投資水平，投資水平越高，表示電力的綠色度越高。

假設(shè)4：外地發(fā)電商具有一定的輸電成本，過高的流通成本限制了電力外送，嚴(yán)重壓低了發(fā)電企業(yè)的利潤空間，形成了“供省外價(jià)低、供省內(nèi)價(jià)高”的現(xiàn)象④。售電商以w的批發(fā)電價(jià)從外地采購電力，而以w+f價(jià)格采購本地發(fā)電商的電價(jià)。并以無差異的電價(jià)p出售給本地消費(fèi)者。這是由于即便投資低碳技術(shù)的外地發(fā)電商所生產(chǎn)的低碳電力更具有市場競爭力，但政府為了保護(hù)本地發(fā)電商，要求售電商在采購綠電的批發(fā)電價(jià)基礎(chǔ)上，給予更高的價(jià)格。其中，f為外生參數(shù)。此外，為了保證決策變量非負(fù)性，本文假設(shè)可行域和a>Max{fα+e(1+t+α)-te0,fα+e(1+t)}。類似處理可參考文獻(xiàn)[6]。

二、模型求解

本文通過構(gòu)建博弈來探究地方保護(hù)和碳配額交易機(jī)制在不同的免費(fèi)碳配額分配（基準(zhǔn)法和祖父法）情形下的影響。并分別用上標(biāo)B、G表示基準(zhǔn)法和祖父法兩種免費(fèi)碳配額分配情形，此外，（*）代表均衡解。

（一）基準(zhǔn)法情形

（二）祖父法情形

三、敏感性分析

證畢。

命題3的結(jié)果表明，在碳限額與交易機(jī)制下，隨著對(duì)本地發(fā)電商的保護(hù)力度增加，低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)以及外地發(fā)電商和售電商的利潤均減少。因?yàn)?，隨著對(duì)地方保護(hù)的力度增加，外地發(fā)電商通過降低低碳技術(shù)投資與批發(fā)電價(jià)來維護(hù)自身的利益；此外，由于對(duì)外地發(fā)電商的電力購買比例的減少，其利潤也減少；同時(shí)，由于外地發(fā)電商投資低碳技術(shù)水平的降低，售電商的碳交易成本增大，以及本地批發(fā)電價(jià)較高，所以隨著購買比例的增加，售電商的利潤也隨之減少。這些結(jié)論表明，雖然對(duì)本地發(fā)電商的保護(hù)可以拉動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長，但是考慮到低碳技術(shù)投資以及其他電力參與者的利潤，政府還是要權(quán)衡兩者之間的利弊，避免盲目地進(jìn)行地方保護(hù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，在“十三五”期間富煤省份核準(zhǔn)上馬的煤電項(xiàng)目居多，這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長常年依賴煤炭，但是另一方面也嚴(yán)重制約了其能源結(jié)構(gòu)向高比例可再生能源的轉(zhuǎn)型，并將有可能對(duì)中國盡早實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)造成負(fù)面的影響，地方是全國雙碳目標(biāo)的基本單位，富煤省份是控制碳排的木桶短板，那么如何做好經(jīng)濟(jì)增長和碳排強(qiáng)度控制的平衡是目前需要重點(diǎn)關(guān)注的問題⑤。

命題4說明了單位碳排放量在碳限額與交易機(jī)制下對(duì)均衡低碳技術(shù)投資量、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。命題4中的（3）和（8）表明，當(dāng)碳價(jià)比較高時(shí)，兩種機(jī)制下的電價(jià)與單位碳排放量呈正相關(guān)的關(guān)系，當(dāng)碳價(jià)較低時(shí)則相反。當(dāng)碳價(jià)較高時(shí)，單位碳排放量增加帶來的成本增加，使得售電商抬高電價(jià)。此外，隨著單位碳排放量的增加，低碳技術(shù)投資量、批發(fā)電價(jià)、外地發(fā)電商和售電商的利潤均降低。這是因?yàn)殡S著碳排放量增加，當(dāng)碳價(jià)較高時(shí)，電力電價(jià)增加導(dǎo)致的收益增量不足以彌補(bǔ)售電商碳交易成本的增量，因此售電商的利潤降低；反之，當(dāng)碳價(jià)較低時(shí)，電價(jià)降低的影響高于碳排放成本的影響，故而售電商的利潤降低。外地發(fā)電商為了吸引售電商購買自身的電力，則會(huì)選擇降低批發(fā)電價(jià)來增加競爭優(yōu)勢，同時(shí)為了緩解批發(fā)電價(jià)降低給外地發(fā)電商帶來的利潤損失，外地發(fā)電商通過減少對(duì)低碳技術(shù)的投資來降低自己的成本。命題4的結(jié)論表明，為了達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的以及提高發(fā)電商和售電商的利潤，企業(yè)應(yīng)該盡可能地減少單位碳排放量，同時(shí)也應(yīng)注意碳價(jià)的變化給自身帶來的影響。

命題5說明了低碳技術(shù)投資成本系數(shù)d在碳限額與交易機(jī)制下對(duì)均衡的低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。命題5中（3）和（8）結(jié)果表明，當(dāng)碳價(jià)較低時(shí)（t<3），碳限額與交易機(jī)制下電價(jià)均隨著成本系數(shù)的增加而減少。這是由于低碳技術(shù)投資成本系數(shù)增加，低碳技術(shù)投資受到負(fù)面影響，而此時(shí)碳價(jià)比較低，碳排放成本也比較低，當(dāng)售電商發(fā)現(xiàn)低碳技術(shù)投資水平降低時(shí)，就會(huì)選擇降低電價(jià)；而當(dāng)碳價(jià)比較高時(shí)，雖然低碳技術(shù)投資降低，但是碳排放成本升高，也就是說，碳價(jià)上升帶來的碳排放成本增加的效應(yīng)超過低碳技術(shù)帶來的負(fù)面效應(yīng)，售電商選擇提高電價(jià)。此外，隨著成本系數(shù)增加，低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)、外地發(fā)電商和售電商的利潤均降低。這是因?yàn)?，如果成本系?shù)增加，就意味著生產(chǎn)效率降低，這會(huì)對(duì)低碳技術(shù)投資帶來負(fù)面影響，故而外地發(fā)電商會(huì)選擇降低批發(fā)電價(jià)；同時(shí)，外地發(fā)電商由于低碳技術(shù)投資成本系數(shù)的增加導(dǎo)致成本的增加，其利潤會(huì)受到負(fù)面的影響。上述結(jié)論表明，低碳技術(shù)投資成本系數(shù)較高會(huì)對(duì)環(huán)境以及供應(yīng)鏈成員的效益帶來負(fù)面的影響，所以企業(yè)要盡可能地降低成本系數(shù)，提高發(fā)電效率，有利于提高低碳技術(shù)投資，同時(shí)也會(huì)相應(yīng)提高外地發(fā)電商與售電商的利潤。

四、比較分析

此部分主要對(duì)基準(zhǔn)法和祖父法兩種免費(fèi)碳配額分配機(jī)制下電力供應(yīng)鏈成員的均衡批發(fā)電價(jià)w、低碳技術(shù)投資e? 、電價(jià)p以及發(fā)電商的均衡利潤進(jìn)行比較，并得到如下命題。

命題6表明，當(dāng)基準(zhǔn)法下的單位碳配額較大時(shí)，基準(zhǔn)法下的均衡低碳技術(shù)投資和均衡批發(fā)電價(jià)均大于祖父法情形下的；當(dāng)基準(zhǔn)法下單位碳配額較小時(shí)則相反。當(dāng)采用基準(zhǔn)法時(shí)，由于單位碳配額增加，售電商所需要承擔(dān)的碳交易成本就會(huì)降低，那么發(fā)電商就會(huì)借此提升批發(fā)電價(jià)，所以批發(fā)電價(jià)會(huì)大于在祖父法情況下的價(jià)格；同時(shí)，為了減少提升批發(fā)電價(jià)帶給電力需求量的負(fù)面影響，外地發(fā)電商會(huì)選擇提高低碳技術(shù)投資水平，來吸引售電商的購買。命題6的結(jié)果還表明，碳限額與交易機(jī)制下的低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)之間的比較是受到多種因素的影響的，并且需要指定合理的制度。例如，如果選擇基準(zhǔn)法的碳配額分配機(jī)制，那么就應(yīng)該指定合理的單位碳配額。因?yàn)槿绻麊挝惶寂漕~過高，那么其對(duì)減少環(huán)境污染的約束力就會(huì)降低，但是如果過低，又會(huì)影響到售電商的成本，因此政府應(yīng)慎重考慮，以兼顧各方利益需求。

命題7表明，當(dāng)基準(zhǔn)法下單位碳配額較小且成本系數(shù)較小，或者單位碳配額比較大且成本系數(shù)比較大時(shí)，基準(zhǔn)法下的均衡電價(jià)小于祖父法情形下的；否則，基準(zhǔn)法下的均衡電價(jià)大于祖父法情形下的售價(jià)。由于成本系數(shù)對(duì)兩種碳配額分配機(jī)制的影響作用相同，故只考慮單位碳配額帶來的影響。當(dāng)單位碳配額較小時(shí)，由命題6可知，基準(zhǔn)法下低碳技術(shù)投資和均衡批發(fā)電價(jià)均小于祖父法下的，基于低碳技術(shù)投資與批發(fā)電價(jià)的原因，基準(zhǔn)法下的電價(jià)也就低于祖父法下的電價(jià)。當(dāng)單位碳配額較大時(shí)，同理也可得出相應(yīng)的結(jié)論。

命題8比較了基準(zhǔn)法和祖父法兩種機(jī)制下的外地發(fā)電商和本地發(fā)電商的利潤。當(dāng)單位碳配額較大時(shí)，基準(zhǔn)法下的兩個(gè)發(fā)電商的利潤均大于祖父法；當(dāng)基準(zhǔn)法下單位碳配額較小時(shí)則相反。結(jié)合命題6可知，由于外地發(fā)電商的利潤是隨著批發(fā)電價(jià)的增加而增加，隨低碳技術(shù)投資增加而降低的，當(dāng)基準(zhǔn)法的單位碳配額較大時(shí)，批發(fā)電價(jià)增加對(duì)外地發(fā)電商利潤的正向影響高于低碳技術(shù)投資帶來的成本增量，故而相較于祖父法，基準(zhǔn)法情形下外地發(fā)電商的利潤較高；同理，對(duì)于本地發(fā)電商來說，當(dāng)基準(zhǔn)法的單位碳配額較大時(shí)，批發(fā)電價(jià)增加對(duì)其利潤的正向影響高于外地發(fā)電商使用的低碳技術(shù)投資帶來的銷量減少的負(fù)面影響，故而基準(zhǔn)法下本地發(fā)電商的利潤高于祖父法下的值。

命題9比較了外地發(fā)電商和本地發(fā)電商在基準(zhǔn)法和祖父法下的利潤。結(jié)果表明，無論是在基準(zhǔn)法下還是在祖父法下，本地發(fā)電商的利潤始終大于外地發(fā)電商的利潤。這主要是和發(fā)電商給售電商的電價(jià)不同以及在地方保護(hù)下使得本地發(fā)電商的銷售比例較高導(dǎo)致的。一般來說，電力越發(fā)達(dá)、電企越多的省區(qū)，保護(hù)主義越嚴(yán)重，而這顯然非常不利于資源優(yōu)化配置，因此，在《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的意見》中就提出，要引導(dǎo)各層次電力市場協(xié)同運(yùn)行和有序推進(jìn)跨省跨區(qū)市場間開放合作⑥。但跨區(qū)域交易涉及GDP問題、穩(wěn)定問題，很多短期內(nèi)的負(fù)面影響無法量化，也很難量化利弊，要實(shí)現(xiàn)改革并不容易，需要各界共同努力⑦。

五、數(shù)值分析

為更好地說明不同方法對(duì)電力供應(yīng)鏈成員決策的影響，此部分采用數(shù)值分析方法進(jìn)行闡述，分析了低碳技術(shù)投資成本系數(shù)、本地發(fā)電商銷售比例、碳交易價(jià)格、單位碳排放量對(duì)均衡解的影響。分析過程中的參數(shù)取值均符合理論分析的有關(guān)約束條件。

（一）低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)均衡解的影響

此部分主要分析低碳技術(shù)成本系數(shù)對(duì)低碳技術(shù)投資量、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。固定參數(shù)為a=20、 α =0.6、f=2、e=3、e0=1和t=1，取d∈[1,2]，對(duì)儲(chǔ)能成本系數(shù)進(jìn)行靜態(tài)比較分析。

由圖1～圖3表明，隨著低碳技術(shù)投資成本系數(shù)的增加，兩種機(jī)制下的均衡低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)以及電價(jià)均下降。低碳技術(shù)投資成本系數(shù)的增加意味著生產(chǎn)效率的下降，這會(huì)導(dǎo)致低碳技術(shù)投資的下降，同時(shí)也會(huì)增加外地發(fā)電商的成本，所以外地發(fā)電商會(huì)提高批發(fā)電價(jià)進(jìn)而緩解成本的上升。同時(shí)，生產(chǎn)效率的下降，使得售電商不得不降低電價(jià)，以適應(yīng)低碳技術(shù)投資較低的電力。事實(shí)上，低碳技術(shù)投資是影響電價(jià)的主要因素之一，即提供低碳技術(shù)投資的電力理應(yīng)支付高電價(jià)。所以外地發(fā)電商應(yīng)該努力提升自己的技術(shù)，盡量降低成本系數(shù)，提高效率，降低碳排放。例如，得益于風(fēng)電項(xiàng)目布局的優(yōu)勢，華潤電力風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)大幅超過全國平均水平，連續(xù)多年高于風(fēng)電龍頭企業(yè)龍?jiān)措娏?，展現(xiàn)了其風(fēng)電項(xiàng)目在新能源行業(yè)中強(qiáng)勁的競爭力⑧。同時(shí)，圖1和圖2還表明在此情況下，基準(zhǔn)法下的均衡低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)均小于祖父法，這驗(yàn)證了命題6的準(zhǔn)確性。圖3也表明在此情況下，基準(zhǔn)法下的均衡價(jià)格是大于祖父法的，這驗(yàn)證了命題7的結(jié)論。

圖1 低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)低碳技術(shù)投資的影響

圖2 低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)批發(fā)電價(jià)的影響對(duì)低碳技術(shù)投資的影響

圖3 低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)電價(jià)的影響

圖3表明，隨著低碳技術(shù)投資成本系數(shù)的增加，兩種機(jī)制下的均衡電價(jià)均下降。此外，圖4和圖5說明了低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)外地發(fā)電商和售電商的利潤影響，可以看出，在碳限額與交易機(jī)制下，兩者的利潤均隨著成本系數(shù)的增加而減少。這說明外地發(fā)電商由于成本系數(shù)的增加造成了成本的增加，進(jìn)而導(dǎo)致利潤減少；而售電商由于低碳技術(shù)投資下降而被迫下調(diào)價(jià)格，從而影響自身的利潤，這同樣符合上述中得到的啟示。同時(shí)可以看出，祖父法下的利潤均大于基準(zhǔn)法下的利潤，這驗(yàn)證了命題8的準(zhǔn)確性。

圖4 低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)外地發(fā)電商利潤的影響

圖5 低碳技術(shù)投資成本系數(shù)對(duì)售電商利潤的影響

（二）本地發(fā)電商銷售比例對(duì)均衡解的影響

此部分主要分析本地發(fā)電商銷售比例對(duì)低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。固定參數(shù)為a=20、d=2、f=2、e=3、e0=1和t= 1，取 α ∈[0.5,1]，對(duì)本地發(fā)電商銷售比例進(jìn)行靜態(tài)比較分析。

圖6和圖7表明，隨著本地發(fā)電商銷售比例的增加，兩種方法下的均衡低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)均下降。隨著售電商對(duì)本地發(fā)電商購買比例的增加，外地發(fā)電商通過減少低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)來盡可能維護(hù)自身的利益，吸引售電商的購買。所以為了提高低碳技術(shù)投資，售電商應(yīng)該盡量減少對(duì)本地發(fā)電商購買的比例。同時(shí)可以看出，在此條件下，當(dāng) α較小時(shí)，基準(zhǔn)法下的均衡低碳技術(shù)投資和電力批發(fā)電價(jià)均大于祖父法下的，隨著 α的增大，祖父法下的均衡低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)又高于基準(zhǔn)法下的值，這驗(yàn)證了命題6的準(zhǔn)確性。

圖6 本地發(fā)電商銷售比例對(duì)低碳技術(shù)投資的影響

圖7 本地發(fā)電商銷售比例對(duì)批發(fā)電價(jià)的影響

由圖8可以看出，隨著本地發(fā)電商銷售比例的增加，祖父法下的電價(jià)先下降，到達(dá)一定條件后又上升，而基準(zhǔn)法下的電價(jià)在此范圍下是隨著銷售比例的增加而增加的；由圖7可知，在祖父法下，隨著比例的增加，批發(fā)電價(jià)和低碳技術(shù)投資是下降的，所以電價(jià)也相應(yīng)的下降，但是當(dāng)比例較大時(shí)，對(duì)于售電商來說，過于依賴本地發(fā)電商的電力會(huì)導(dǎo)致采購成本的顯著增加，所以售電商不得不提高電力價(jià)格；在基準(zhǔn)法下，在此范圍內(nèi)，只會(huì)受到由于過度依賴本地發(fā)電商電力的影響，也就是成本增加使得售電商提高自身的售價(jià)來緩解成本壓力。還可以看出，過高的比例對(duì)于售電商來說也是一種負(fù)擔(dān)，所以要盡量調(diào)整比例，降低對(duì)地方保護(hù)的力度。此外，當(dāng) α較小時(shí)，祖父法下的電力電價(jià)大于基準(zhǔn)法情況下的電價(jià)，隨著 α的增大，基準(zhǔn)法情形下的價(jià)格上升，最后大于祖父法下的值。

圖8 本地發(fā)電商銷售比例對(duì)電價(jià)的影響

圖9和圖10分別表明了外地發(fā)電商利潤和售電商利潤隨著本地發(fā)電商銷售比例的變化趨勢，可以看出兩者均隨著比例的增加而下降，這說明對(duì)本地發(fā)電商過度的保護(hù)會(huì)帶來一定的負(fù)面影響。這就需要相關(guān)部門進(jìn)行統(tǒng)一的管控。例如，2022年國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的意見》中就指出，建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的一項(xiàng)重要任務(wù)是破除跨省跨區(qū)電力交易存在的壁壘，實(shí)現(xiàn)資源在全國范圍內(nèi)的優(yōu)化配置⑨。同時(shí)可以看出，當(dāng) α較小時(shí)，基準(zhǔn)法下的外地發(fā)電商利潤大于祖父法情況下，隨著 α的增大，祖父法的大于基準(zhǔn)法下的外地發(fā)電商利潤。此外，祖父法下的售電商利潤均大于基準(zhǔn)法下的利潤。

圖9 本地發(fā)電商銷售比例對(duì)外地發(fā)電商利潤的影響

圖10 本地發(fā)電商銷售比例對(duì)售電商利潤的影響

（三）碳價(jià)對(duì)均衡解的影響

此部分主要分析碳交易價(jià)格對(duì)低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。固定參數(shù)為a=20、d=2、f=2、e=3、e0=1和 α =0.6，取t∈[1,2]，對(duì)碳價(jià)進(jìn)行靜態(tài)比較分析。

由圖11、12和圖13表明，隨著碳價(jià)的增加，兩種機(jī)制下的低碳技術(shù)投資和電價(jià)均上升，批發(fā)電價(jià)均下降。碳價(jià)的上升意味著碳排放量成本會(huì)增加，故而應(yīng)該提高低碳技術(shù)投資力度，也就是提高低碳技術(shù)投資；同時(shí)，碳價(jià)上升會(huì)對(duì)售電商的成本帶來一定的負(fù)面影響，所以售電商會(huì)通過提升價(jià)格的方法來緩解成本的增加。由于碳價(jià)上升，外地發(fā)電商通過降低批發(fā)電價(jià)，來吸引售電商購買電力。此外，當(dāng)碳價(jià)較低時(shí)，基準(zhǔn)法下的低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)均小于祖父法下的值，當(dāng)碳價(jià)較高時(shí)，則相反，而兩種機(jī)制下的電價(jià)則相反，這剛好可以驗(yàn)證命題6和命題7的結(jié)論。通過上述發(fā)現(xiàn)，對(duì)整個(gè)電力供應(yīng)鏈來說碳限額與交易機(jī)制的選擇也至關(guān)重要。

圖11 碳價(jià)對(duì)低碳技術(shù)投資的影響

圖12 碳價(jià)對(duì)批發(fā)電價(jià)的影響

圖13 碳價(jià)對(duì)電價(jià)的影響

由圖14可以看出，外地發(fā)電商的利潤隨著碳價(jià)的上升，呈下降趨勢。由于批發(fā)電價(jià)的下降和低碳技術(shù)投資力度的上升，發(fā)電商利潤下降，因此，碳價(jià)的變化給企業(yè)自身利潤帶來的影響。同時(shí)，在碳價(jià)較低時(shí)，祖父法下外地發(fā)電商利潤要大于基準(zhǔn)法下的值，當(dāng)碳價(jià)較高時(shí)，則相反。這說明碳價(jià)的高低對(duì)不同的機(jī)制的影響程度也是不一樣的，同樣也需要政府以及供應(yīng)鏈企業(yè)進(jìn)行選擇。

圖14 碳價(jià)對(duì)外地發(fā)電商利潤的影響

由圖15看出，在祖父法情形下，售電商的利潤隨著碳價(jià)的增加而增加，而在基準(zhǔn)法下，隨著碳價(jià)的上升，利潤呈下降趨勢。相反的變化趨勢使得政府更應(yīng)該考慮如何合理的調(diào)控碳交易價(jià)格，并確定合理的碳限額與交易機(jī)制。

圖15 碳價(jià)對(duì)售電商利潤的影響

（四）單位碳排放量對(duì)均衡解的影響

該小節(jié)主要分析單位碳排放量對(duì)低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)、電價(jià)、外地發(fā)電商利潤和售電商利潤的影響。固定參數(shù)為a=20、d=2、f=2、t= 1、e0=1和 α =0.6，取e∈[1,2]，對(duì)單位碳排放量進(jìn)行靜態(tài)比較分析。

由圖16、17和圖18表明，隨著單位碳排放量的增加，兩種方法下的均衡低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)和電價(jià)均下降。這驗(yàn)證了相關(guān)命題的準(zhǔn)確性，也說明在此條件下，要想提高低碳技術(shù)投資和價(jià)格，應(yīng)該降低單位碳排放量。在此條件下，在單位碳排放量較小時(shí)，基準(zhǔn)法情況下的均衡低碳技術(shù)投資和批發(fā)電價(jià)均大于祖父法下的值。

圖16 單位碳排放量對(duì)低碳技術(shù)投資的影響

圖17 單位碳排放量對(duì)批發(fā)電價(jià)的影響

圖18 單位碳排放量對(duì)電價(jià)的影響

由圖19可以看出，外地發(fā)電商的利潤隨著單位碳排放量的上升，呈下降趨勢。由于單位碳排放量增加，由碳排放帶來的成本增加，導(dǎo)致發(fā)電商利潤的下降。同時(shí)，在單位碳排放量較低時(shí)，祖父法下外地發(fā)電商利潤要小于基準(zhǔn)法下的值，當(dāng)碳價(jià)到達(dá)一定值時(shí)，則相反，結(jié)合圖17可以看出，這主要是受到批發(fā)電價(jià)的影響，批發(fā)電價(jià)越高則會(huì)使得外地發(fā)電商利潤的提高。

圖19 單位碳排放量對(duì)外地發(fā)電商利潤的影響

由圖20看出，在碳限額與交易機(jī)制下，售電商的利潤均隨著單位碳排放量的增加而減少。由于單位碳排放量的增加，導(dǎo)致電力需求的減少，結(jié)合圖18，價(jià)格也下降，這導(dǎo)致售電商的利潤下降，在此條件下，祖父法下售電商的利潤是大于基準(zhǔn)法下的值，因此，售電商要盡可能地降低單位碳排放量。

圖20 單位碳排放量對(duì)售電商利潤的影響

六、結(jié)論

在碳限額與交易機(jī)制政策下，發(fā)電商將會(huì)選擇使用投資低碳技術(shù)來適應(yīng)該政策，然而，目前在電力市場中存在著地方保護(hù)主義，對(duì)外地已經(jīng)采取低碳技術(shù)的電力企業(yè)帶來一定的影響。在此背景下，為了識(shí)別電力供應(yīng)鏈企業(yè)投資低碳技術(shù)的邊界，本文研究了不同碳限額與交易機(jī)制對(duì)低碳技術(shù)投資決策的影響，通過構(gòu)建由發(fā)電商和售電商組建的二級(jí)電力供應(yīng)鏈，研究了在基準(zhǔn)法和祖父法兩種政策下不同模型的均衡解，通過比較均衡解，得出如下結(jié)論：（1）當(dāng)單位碳配額較大時(shí)，基準(zhǔn)法下的低碳投資水平、批發(fā)電價(jià)和售電商以及外地發(fā)電商的利潤均大于祖父法下相應(yīng)的均衡解；（2）受到地方保護(hù)的本地發(fā)電商的利潤在基準(zhǔn)法和祖父法下均大于外地發(fā)電商的利潤；（3）低碳技術(shù)投資、批發(fā)電價(jià)和售電商以及外地發(fā)電商的利潤在基準(zhǔn)法和祖父法下都分別隨著地方保護(hù)對(duì)本地發(fā)電商購買比例、單位碳排放量和成本參數(shù)的增加而減少。

雖然本文研究了地方保護(hù)主義下的碳限額與交易機(jī)制對(duì)低碳技術(shù)投資決策的影響，拓展了電力市場的研究領(lǐng)域，但是仍存在以下不足。首先，本文假定本地發(fā)電商不參與電力批發(fā)電價(jià)，未來可研究本地發(fā)電商和外地發(fā)電商進(jìn)行價(jià)格競爭；其次，本文假定售電商受到碳限額與交易機(jī)制的規(guī)制，未來可探索發(fā)電商受到碳稅的規(guī)制；最后，本文是在完全信息情形下研究的電力供應(yīng)鏈的博弈問題，未來的研究可拓展到不完全信息情形下。

注釋

① http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2019/0730/64890.html.

② https://finance.ifeng.com/c/8HQZvbL5spw.

③ http://ep.baidajob.com/article-6979541.html.

④ https://baijiahao.baidu.com/s?id=1700158574356613569&wfr=spider&for=pc.

⑤ https://www.china5e.com/news/news-1111971-1.html.

⑥ https://baijiahao.baidu.com/s?id=1730130309765757202&wfr=spider&for=pc.

⑦ https://news.sina.com.cn/c/2017-05-24/docifyfkqwe0831017.shtml.

⑧ https://baijiahao.baidu.com/s?id=1709867480978094726&wfr=spider&for=pc.

⑨ http://www.gov.cn/zhengce/2022-04/10/content_5684385.htm.