CN110415030A - 一种碳排放权的定价方法及计算设备 - Google Patents

一种碳排放权的定价方法及计算设备 Download PDF

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石云芳
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于交易和减排的权衡，计算完全竞争市场环境下碳排放权的均衡价格；计算当前碳排放权的平衡价格；根据当前碳排放权的平衡价格，计算市场势力影响下碳排放权的交易价格；以及根据碳排放权的均衡价格和交易价格评估市场势力对碳排放权价格的影响。本发明实施例还公开了相应的计算设备和存储介质。

Description

一种碳排放权的定价方法及计算设备
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种碳排放权的定价方法及计算设备。
背景技术
在影响碳排放权价格的诸多因素中，市场势力是碳排放权交易市场发展中极易出现的一种现象。例如，在《京都议定书》签订之后的国际碳排放权交易市场的创建中，市场势力作为影响价格的一个重要因素已经显现。《京都议定书》执行的第一个阶段(1997-2012)所指定的二氧化碳排放目标是以1997年的排放水平为基准预测的，5年的发展时间导致所有参与国的经济情形发生变化，各自的碳排放量与预测目标也不尽相同。例如，俄罗斯、乌克兰等国经济转轨导致经济停滞，使得它们的碳排放量远远低于以1997年为基准的估计值，这些国家将出现较多的剩余排放权。有学者研究指出，它们不仅不会减少排放，而且还会设法占有更多的排放权用于交易，以实现对碳排放权交易市场的垄断。
我国碳排放权交易市场的创建也存在类似的问题。当前我国政府已经出台加快创建我国碳排放权交易市场的政策建议，深圳等7个省、市碳排放权交易试点工作已经陆续展开，并逐渐向全国推进。这一过程中的一个突出问题就是我国各地区的经济发展速度、技术水平、特色产业差别很大。东南部沿海地区经济比较发达，中西部地区相对落后；有些地区以重工业为主，有些地区以农业为主。这些差异也造成它们对碳排放量的需求不尽相同，减排潜力也千差万别。同时还存在不同地区的经济发展方向、速度与预期不一致的现象，导致当前某个时期制定的碳排放目标与几年后实际的碳排放量之间存在着较大的偏差。类似的情形在各行业和各厂商之间也是普遍存在的。例如，某些厂商(减排能力强的)会出现碳排放权剩余，而某些厂商(减排能力弱的)将出现碳排放权严重不足的情况。碳排放权不足的厂商为维持生产的正常运作和利润的增长，就必须到碳排放权交易市场上购买相应数量的碳排放权，否则将面临高额的罚款。此时拥有碳排放权剩余的厂商会成为市场上的卖方，也会联合起来成为市场价格的操纵者。厂商中碳排放权不足的最大买家或者买家联盟也将成为一个最有力的与卖家议价的市场参与者，进而控制市场价格的走势。
通常有两类厂商会表现出市场支配力，一类是在碳排放权交易市场中拥有大量碳排放权排放权证的卖家，另一类是碳排放权交易市场中需要大份额碳排放权排放权证的买家。他们的行为都会对碳排放权的市场交易价格产生控制力。而作为政府的管理者，必须对掌握市场控制力的厂商进行管制，维持正常、平稳的交易价格，这对碳排放权交易市场的设计与管理有重要意义。
关于碳排放权交易参与者的市场支配能力对碳排放权价格的影响研究目前几乎不见。现实的市场是充满摩擦的，是一个不完全竞争市场，剩余的碳排放量通常会导致市场无效。如果剩余的碳排放量集中在某个市场参与者手中达到一定程度，必然会形成对市场的控制力，出现垄断行为。
因此，需要提供一种通过分析市场势力的碳排放权的定价方案。
发明内容
为此，本发明实施例提供了一种碳排放权的定价方法及计算设备，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种碳排放权的定价方法，包括：基于交易和减排的权衡，计算完全竞争市场环境下碳排放权的均衡价格；计算当前碳排放权的平衡价格；根据当前碳排放权的平衡价格，计算市场势力影响下碳排放权的交易价格；以及根据所述碳排放权的均衡价格和交易价格评估市场势力对碳排放权价格的影响。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；和存储器；一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本发明实施例的碳排放权的定价方法中任一方法的指令。
根据本发明实施例的还有一个方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当计算设备执行时，使得计算设备执行根据本发明实施例的碳排放权的定价方法中的任一方法。
根据本发明实施例的。
附图说明
为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
图1示出了根据本发明一个实施例的计算设备100的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一个实施例的计算设备100的示意图。如图1所示，在基本的配置107中，计算设备100典型地包括系统存储器106和一个或者多个处理器104。存储器总线108可以用于在处理器104和系统存储器106之间的通信。
取决于期望的配置，处理器104可以是任何类型的处理器，包括但不限于：微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器104可以包括诸如一级高速缓存110和二级高速缓存112之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心114和寄存器116。示例的处理器核心114可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器118可以与处理器104一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器118可以是处理器104的一个内部部分。
取决于期望的配置，系统存储器106可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。系统存储器106可以包括操作系统120、一个或者多个应用122以及程序数据124。在一些实施方式中，应用122可以布置为在操作系统上由一个或多个处理器104利用程序数据124执行指令。
计算设备100还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备142、外设接口144和通信设备146)到基本配置102经由总线/接口控制器130的通信的接口总线140。示例的输出设备142包括图形处理单元148和音频处理单元150。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口152或者HDMI接口与诸如显示器或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口144可以包括串行接口控制器154和并行接口控制器156，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口158和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备、遥控输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备146可以包括网络控制器160，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口164与一个或者多个其他计算设备162通过网络通信链路的通信。
网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以是这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。
计算设备100可以实现为服务器，例如数据库服务器、应用程序服务器和WEB服务器等，也可以实现为包括桌面计算机和笔记本计算机配置的个人计算机。当然，计算设备100也可以实现为小尺寸便携(或者移动)电子设备。
在根据本发明的实施例中，计算设备100被配置为执行根据本发明实施例的碳排放权的定价方法。其中，计算设备100的应用122中包含执行根据本发明实施例的碳排放权的定价方法的多条指令。
1博弈模型建立与求解
参考Maeda模型(2003)，建构一个有大量厂商参与的碳排放权交易市场的博弈模型，旨在分析碳排放权的定价结构，给出市场势力出现的条件。设计大量厂商参与的碳排放权交易市场是为了满足市场的竞争性。
本模型与Maeda模型的区别主要在于：Maeda模型假设存在两个市场决定者，本模型假设只有一个市场决定者，因为通过市场势力的比较，原则上只存在一个占优的决定者。
Maeda模型假设每个协约国都没有减排约束，而且每个协约国具有相似的成本结构，显然，这与实际情况不符。本节模型假设每个厂商都要完成管理者提前设定的减排目标，履行减排任务，并且每个厂商的减排水平也不相同。这样的假设对于管理者政策的制定更具有现实意义。
1.1模型的描述与假设
假设当前我国碳排放权交易市场中有n家厂商，其中，设厂商1为“市场决定者”，其余n-1家厂商作为“价格接受者”。所谓市场决定者，是指可以通过决定碳排放权的买卖数量来控制碳排放权市场价格的厂商；所谓价格接受者，是指接受碳排放权交易价格的厂商。
此外，该市场还满足如下假设：
假设1碳排放权市场中厂商的数目n足够大。
假设2记国家制定的二氧化碳排放总量为G*；厂商i(i＝1,2,···,n)的减排量为xi；实际生产所需的碳排放量为yi；拥有的碳排放权排放许可的数量为gi；市场中碳排放权数量的总和符合国家制定的碳排放总目标，即
假设3当前期碳排放权不允许储存到下期，若对于厂商i而言，有yi-gi＞0，则说明厂商i的碳排放权不足，需要进行减排或者买人碳排放权；若yi-gi＜0，则说明厂商i的碳排放权充足，其储存的碳排放权数量超过实际生产所需的碳排放量，可以出售剩余的碳排放权。
假设4厂商i的碳排放权交易量记为ti。若ti＞0，表示买人相应数量的碳排放权；若ti＜0，则表示卖出相应数量的碳排放权。由于所有的厂商都参与交易，市场维持供求平衡状态，即
假设5厂商i的减排成本函数记为其中，ci为减排成本系数，代表厂商减排水平的高低。
假设6为了后续公式的书写方便，记：
1.2完全竞争市场下碳排放权的均衡价格
完全竞争市场环境下，所有的厂商进行交易和减排的权衡，设市场碳排放权的单位价格为p，则每个厂商的最优决策要使得减排成本最小，即：
s.t.yi-gi-xi-ti≤0
由于约束条件是线性函数，约束规格自动满足。
构造拉格朗日函数：
其一阶必要条件满足：
yi-gi-xi-ti≤0 (13.21)
λ(yi-gi-xi-ti)＝0 (13.22)
λ≥0 (13.23)
以下分两类情形讨论：
若λ＝0，则由式(13.19)，解得xi＝0，与条件不符，舍掉。
若λ＞0，解得：
又因为市场是出清的，则满足所以有：
从而完全竞争市场下的均衡价格为：
由于：
市场均衡价格pc是关于厂商i的边际减排成本的增函数，边际减排成本越高，均衡价格越高。
1.3市场势力影响下碳排放权的价格
若市场中的厂商1具有绝对市场势力，成为市场价格的决定者，其余厂商为价格的追随者。设厂商1的决策行为导致碳排放权的市场价格为pm，由逆推归纳法，先求价格接受者的决策行为：
s.t.yi-gi-xi-ti≤0(i＝2,3,···,n)
其解答过程与模型1类似不再重复，得到：
结合市场出清条件求得此时的平衡价格为：
pm(t1)＝C2(t1+Y2-G*+g1)
然后，再求厂商1的决策行为，即：
s.t.y1-g1-x1-t1≤0
pm(t1)＝C2(t1+Y2-G*+g1)
则有：
由一阶条件解得：
从而市场价格：
此即市场势力影响下的碳排放权交易价格。
1.4市场势力对碳排放权价格的影响分析
记减排总量为ΔG＝Y1-G*，厂商i的减排量为Δgi＝yi-gi，则式(13.24)变为：
式(13.25)变为：
从而：
若市场中厂商的数目n非常大，则有：
故取则式(13.26)可以表示为：
记：
这里，δ表示厂商1的减排额度占市场总减排额度的比例，则得到：
通过此式可以得出，厂商1的市场支配力与其减排额度占市场总减排额度的比例值和厂商的减排水平两个因素相关。具体分析如下。
(1)若c1＝1，则即表明厂商1不具备市场支配力，此时市场等同于完全竞争市场状态。
(2)若0＜c1＜1，恒有α＞1，即pm＞pc。表明厂商1具备市场支配力，且排放权价格高于完全竞争下的均衡价格。
此时：
δ越小，α越大，即厂商1所分担的减排比例越小，其市场支配力越强。
(3)若c1＞1，恒有α＜1，即pm＜pc。表明厂商1具备市场支配力，且排放权价格低于完全竞争下的均衡价格。
此时：
δ越小，α越小，即厂商1所分担的减排比例越小，其市场支配力越强。又：
δ越大，α越小，即厂商1所分担的减排比例越低，其市场支配力越强。
2模型评价与政策建议
2.1模型结论的评价
哈恩(Hahn,1984)证明当存在市场支配力的时候，排放价格可能超过市场价格，也可能低于市场价格，这与本节的结论是一致的。哈恩在其文章当中，令为在竞争的市场环境中具有市场支配力的企业所需拥有的排放权的数量，如果该企业最初得到的排放权的数量少于那么该企业所设置的价格低于竞争条件下的均衡价格。如果该企业最初得到的排放权的数量大于那么他所设置的排放权价格将高于竞争水平。通过数值分析，哈恩观察到前者的垄断行为所产生的效果要弱于后者。他还断言垄断和垄断行为的相对重要性可能对参数的变化非常敏感”。在这一点上，本节的结论[式(13.28)]与他的结论存在一致性。
而蒂腾伯格(Tietenberg,1985)提到的排放权初始分配的不重要性与本节的结论是相悖的。通过本模型所确立的价格公式，可以看到碳排放权的初始分配决定了厂商的减排额度的相对大小，进而影响价格的偏离。
本节所提出的式(13.28)，其优点是形式简洁，而且便于转换成文字描述，不足是在使用它估算受市场支配力影响的市场价格及价格偏离程度时，要注意对厂商的边际减排水平做出估计，并确认厂商间的减排额度比例。由于厂商的边际减排成本通常是其私人信息，政府管理者要想获得这一信息需要花费较大的成本，这在一定程度上增加了管理的难度。
2.2政策建议
对政府管理部门而言，加强对市场价格的预测能力和对市场势力的防范是非常重要的。通过本节模型所建立的结论，政府管理部门可以借助式(13.25)估算一个有市场支配力厂商出现的碳排放权市场价格，通过式(13.28)指明具有市场支配力的厂商对均衡价格的扰动主要体现为其减排额度占市场总减排额度的比例值和减排水平两个因素。
更重要的是，借助式(13.28)，通过制度、政策的制定，政府可以有效规避有市场支配力的厂商对碳排放权价格的影响。通过上述分析可以看出，对于减排水平较高的垄断厂商，政府应该减少分配给其的碳排放权额度，使其减排额度增加；对于减排水平较低的垄断厂商，则要促使其努力提高减排水平，并提高其减排额度，以减少其对市场价格的影响。
综上所述，政府在对碳排放权流通市场价格进行管理的过程中，首先要重视对碳排放权的初始分配，碳排放权初始分配的效率将直接影响碳排放权流通市场的交易价格和市场势力的形成。其次，加大减排技术的推广，有利于碳排放权交易市场的均衡发展。政府通过技术支持、政策扶持等激励手段促进高能耗的大型厂商的减排水平的提高，有利于碳排放权交易价格向均衡价格靠近。
应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
本发明还可以包括：A8、如A2所述的方法，其中，基于各类能源客户的客户行为指标均值和所述总客户行为指标均值，将所述各类能源客户进行二次分类的步骤包括：对于各类能源客户，比较该类能源客户的客户行为指标均值和所述总客户行为指标均值；基于比较结果，将所述各类能源客户进行二次分类。A9、如A6所述的方法，其中，基于比较结果，将所述各类能源客户进行二次分类的步骤包括：基于比较结果，将所述各类能源客户划分为以下类别：重要保持客户、无价值客户、重要发展客户、重点关注客户、一般客户和一般重要客户。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种碳排放权的定价方法，包括：
基于交易和减排的权衡，计算完全竞争市场环境下碳排放权的均衡价格；
计算当前碳排放权的平衡价格；
根据当前碳排放权的平衡价格，计算市场势力影响下碳排放权的交易价格；以及
根据所述碳排放权的均衡价格和交易价格评估市场势力对碳排放权价格的影响。
2.如权利要求1所述的方法，其中，计算完全竞争市场环境下碳排放权的均衡价格的步骤包括：
设市场碳排放权的单位价格为p，则每个厂商的最优决策要使得减排成本最小，即：
s.t.yi-gi-xi-ti≤0
其中，市场碳排放权的单位价格为p。
3.如权利要求2所述的方法，其中，按照以下步骤对厂商的最优决策公式进行求解：
构造拉格朗日函数：
其一阶必要条件满足：
yi-gi-xi-ti≤0，λ(yi-gi-xi-ti)＝0λ≥0；
若λ＝0，则由式解得xi＝0，与条件不符，舍掉。
若λ＞0，解得：
根据市场出清条件和解得完全竞争市场下碳排放权的均衡价格为
4.如权利要求1所述的方法，其中，计算当前碳排放权的平衡价格的步骤包括：
按照以下公式求解价格接受者的决策行为：
求解得到
根据市场出清条件得到当前碳排放权的平衡价格pm(t1)＝C2(t1+Y2-G*+g1)。
5.如权利要求4所述的方法，其中，根据当前碳排放权的平衡价格，计算市场势力影响下碳排放权的交易价格的步骤包括：
基于当前碳排放权的平衡价格，按照以下公式求解价格决定者的决策行为：
得到
由一阶条件解得
计算得到市场势力影响下碳排放权的交易价格为
6.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述碳排放权的均衡价格和交易价格评估市场势力对碳排放权价格的影响的步骤包括：
记减排总量为ΔG＝Y1-G*，厂商i的减排量为Δgi＝yi-gi，则完全竞争市场下碳排放权的均衡价格变为：
市场势力影响下碳排放权的交易价格变为：
得到市场势力影响下碳排放权的交易价格与完全竞争市场下碳排放权的均衡价格之比为：
若市场中厂商的数目n非常大，则有：
故取则市场势力影响下碳排放权的交易价格与完全竞争市场下碳排放权的均衡价格之比表示为：
令则可以得到：
δ表示价格决定者对应的厂商的减排额度占市场总减排额度的比例。
7.一种计算设备，包括：
一个或多个处理器；和
存储器；
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-6所述方法中的任一方法的指令。
8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-6所述方法中的任一方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113888239A (zh) * 2021-10-26 2022-01-04 浙江浙达能源科技有限公司 基于虚拟电厂平台的分布式碳交易价格调节系统
CN115600795A (zh) * 2022-09-19 2023-01-13 南方电网能源发展研究院有限责任公司（Cn） 数据分析方法、装置、计算机设备和存储介质
CN116757873A (zh) * 2023-07-12 2023-09-15 南方电网能源发展研究院有限责任公司 一种基于熵值计算的碳市场有效性评估方法、装置和介质

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