黃守軍，楊 俊，2，陳其安，2，孫 睿，2

(1.重慶大學經濟與工商管理學院，重慶 400044；2.重慶大學能源技術經濟研究院，重慶 400044)

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基于風險效益均衡的發(fā)電側碳排放權交易差價合約談判模型

黃守軍1，楊 俊1，2，陳其安1，2，孫 睿1，2

(1.重慶大學經濟與工商管理學院，重慶 400044；2.重慶大學能源技術經濟研究院，重慶 400044)

在由排放配額價格所引發(fā)的發(fā)電側碳交易所和獨立發(fā)電企業(yè)之間的排放權交易矛盾仍未解決的情況下，從理論方面引入排放權交易差價合約來規(guī)避發(fā)電企業(yè)的市場力并穩(wěn)定排放配額價格。在此背景下，對考慮差價合約的排放權交易模式下碳交易所與發(fā)電企業(yè)的利潤風險、經濟效益進行了測度，在此基礎上構建了二者之間合約談判風險效益均衡模型，并給出了模型最優(yōu)參數(shù)的求解程序，從而促進排放權供應與電能生產之間的協(xié)調與競爭型交易機制的形成。數(shù)值仿真與分析結果表明，本文所提出的模型可以有效規(guī)避發(fā)電側排放權交易價格波動所帶來的風險，且談判雙方面臨的交易風險均與差價合約初始有效報價區(qū)間長度負相關。

電力市場；發(fā)電側CO2排放權交易；差價合約；風險效益均衡；合約談判

1 引言

人類活動導致全球氣候變化已是一個不爭的事實，氣候變化因關系到人類社會的可持續(xù)發(fā)展，在全球范圍正引起前所未有的重視和關切[1]。在引起全球氣候變暖的諸多因素中，人類活動所排放的溫室氣體不斷增加是最主要原因。溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等，在溫室氣體引致的全球氣候變暖效應中，CO2的作用高達77%。因此，減少CO2的排放，是一個亟待解決的問題，對于控制溫室效應、減緩全球變暖至關重要。應對氣候變化的核心是減少人類活動導致的溫室氣體過度排放，其中主要是能源部門，尤其電力工業(yè)的CO2排放[2]。目前，電力市場化改革面臨的又一大重點問題，就是如何通過市場化手段促進本行業(yè)減排目標的實現(xiàn)。CO2排放的外部性和資源的公共產品屬性，決定了無法通過自發(fā)的市場機制實現(xiàn)配置，需要引入適度的宏觀調控，由政府制定必要的制度予以規(guī)范與引導[3]。如何通過合理的制度設計，在深入挖掘電力行業(yè)各環(huán)節(jié)碳排放特性與低碳潛力的基礎上，尋找CO2減排成本與效益的均衡，實現(xiàn)低碳電力與低碳經濟的協(xié)調發(fā)展，促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，將是未來的重要研究方向之一。

經濟制度具有不可替代的效率作用，且應針對不同情況安排與市場機制相溝通的不同制度形式。在限制CO2排放中安排有效的經濟制度，即要按“排放者付費”、“CO2資源有償使用”原則，建立與市場經濟相適應的利益機制，將減排問題由政府行為轉變?yōu)橐环N由政府調控與經濟利益機制驅動相結合的市場行為和企業(yè)行為[4]。許多國家和地區(qū)先后啟動了相應的減排機制，其中最主要的就是實施碳排放權交易。碳排放權交易是應對氣候變化、實現(xiàn)低碳化可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，而CO2排放權的合理有效分配又是碳排放權交易成功實現(xiàn)減排的關鍵步驟[5]。按照《京都議定書》的規(guī)定，碳排放權交易主要包括聯(lián)合履約(JI)、清潔發(fā)展機制(CDM)和排放權交易機制(ETS)3種交易形式[6]。很明顯，CO2排放權交易將對其覆蓋到的行業(yè)和領域產生相當?shù)挠绊?，這其中就包括了電力工業(yè)。這樣，隨著碳排放權交易的實施，可競爭市場環(huán)境下發(fā)電企業(yè)的發(fā)電策略也會出現(xiàn)一些新的變化，并呈現(xiàn)出一些新的特點。碳排放權交易屬于數(shù)量控制的范疇，在規(guī)定排放配額的前提下，由價格機制來決定排放權在不同經濟主體之間的分配[7]。在排放權交易中，CO2排放配額動態(tài)定價及其市場表現(xiàn)至關重要，已有一些文獻報道了相關的研究工作，如Benz和Trück等[8-11]。不足的是，所提出的算法缺乏考慮排放交易的實施監(jiān)督、調控，以及發(fā)電企業(yè)的潛在理性反應，難以保障CO2排放權的有效配置。

差價合約(Contract for Difference，CFD)是指市場交易雙方為了規(guī)避現(xiàn)貨交易風險而簽訂的一種中長期合約，其本質是純粹的財務合同，而與商品的實際交割無關。在差價合約中，交易雙方在合約中商定一個交易價格，當現(xiàn)貨市場價格低于合同價時，購買方應將少于合約價的費用支付給賣方；如果現(xiàn)貨市場價格高于合約價時，則賣方應將多于合約價的費用退還給購買方[12-13]。為了規(guī)避電力市場中的價格風險或解決電力市場化以前原有的購售電合同，在一些電力市場中采用了差價合約，如原來的英國電力市場和浙江電力市場。目前，差價合約已被廣泛應用于國內外電力市場交易中[14-17]。在電力差價合約中，從合同形成的基礎條件看，差價合約可分為單一購買者和發(fā)電企業(yè)之間簽定的差價合約(在部分電力市場，稱這種合約為政府授權差價合約)和雙方協(xié)商達成的雙邊差價合約。在本文下述的研究中，差價合約特指前者。差價合約可以由不同的實現(xiàn)方式，在完全市場環(huán)境下，差價合約電量所占的比例及合約的敲定價(Strike Price)是由發(fā)電企業(yè)與單一購買者預先簽定的，但在我國現(xiàn)階段該指標由政府來確定。作為規(guī)避價格風險的手段，差價合約的存在肯定會影響發(fā)電公司的報價策略，且不同的差價合約實現(xiàn)方式產生的影響也不同。由于差價合約的價格是提前確定的，而上網電價的波動又較大，如果差價合約電量分配率不合理，則不能平衡電網公司和發(fā)電公司的效益和風險[18]。因此在電力市場改革過渡時期，電力監(jiān)管者如何確定差價合約電量分配率是一個值得深入研究的問題。

根據(jù)黨中央、國務院關于應對氣候變化工作的總體部署，為落實“十二五”規(guī)劃關于逐步建立國內碳排放交易市場的要求，推動運用市場機制以較低成本實現(xiàn)2020年我國控制溫室氣體排放行動目標，加快經濟發(fā)展方式轉變和產業(yè)結構升級，經綜合考慮并結合有關地區(qū)申報情況和工作基礎，國家發(fā)展和改革委員會同意北京市、天津市、上海市、重慶市、湖北省、廣東省及深圳市開展碳排放權交易試點。業(yè)內專家表示，開展碳交易能夠通過市場化的手段，使得減排的成本最低化，促使資源流向節(jié)能減排空間最大、機會成本最低的地區(qū)和企業(yè)。一方面分擔發(fā)達地區(qū)的減排責任，另一方面發(fā)揮欠發(fā)達地區(qū)的減排優(yōu)勢，推動各種減排資源的優(yōu)化配置，有利于整體經濟效率的提高。從相關文獻中可發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有差價合約的研究對象僅限于發(fā)電側與售電側之間的電量市場，而對于碳排放權交易所與發(fā)電企業(yè)之間的發(fā)電側CO2排放權市場一直未有研究，而在現(xiàn)實中這些問題就顯得至關重要。在低碳約束下，為了降低發(fā)電企業(yè)的排放成本風險，同時也為保證碳交易所長期穩(wěn)定的收入，碳排放權交易所與參與市場競爭的發(fā)電企業(yè)之間可以通過遠期合約的方式規(guī)避市場風險、保障交易雙方的利益不受損失。其中，CO2排放權差價合約形式簡單，也易于操作和管理。

碳交易所作為第三方公共交易服務平臺，努力利用市場機制為為企業(yè)進行碳排放權交易提供規(guī)范的、具有信用保證的服務。本文是在前人對差價合約研究成果的基礎上，選擇對《京都議定書》規(guī)定的ETS交易模式下，碳交易所如何通過對發(fā)電側CO2排放權交易差價合約的合理設計，在深入挖掘電力工業(yè)發(fā)電環(huán)節(jié)碳排放特性與低碳潛力的基礎上，尋找CO2排放風險與效益的均衡控制問題展開研究。但下述方法可拓展到更為復雜的情形，只是增加了模型分析、求解的數(shù)學難度。針對具有差價合約的發(fā)電側CO2排放權市場，在引入風險和效益目標下，構建了碳交易所與獨立發(fā)電企業(yè)之間的排放權交易差價合約談判風險效益均衡模型。在此基礎上，用數(shù)值仿真與分析對所發(fā)展的模型和方法的可行性進行了測試，并比較了實施差價合約前后，談判雙方利潤與風險情況的變化以及初始報價策略對交易雙方風險的影響。期望所得到的相關結論能為豐富發(fā)電側CO2排放權市場交易形式、規(guī)避市場價格風險以及協(xié)調交易雙方之間的利益關系等方面的科學決策提供理論依據(jù)。

2 排放權交易差價合約

差價合約隸屬于金融合同，交易雙方根據(jù)合約和現(xiàn)貨市場的實際情況進行結算，其中差價合約部分按合約價格結算，超出差價合約部分的按統(tǒng)一市場價格結算。在考慮差價合約的ETS交易模式下，碳交易所與發(fā)電企業(yè)之間的CO2排放權交易主要在差價合約市場和現(xiàn)貨市場中進行。設所研究的碳排放權現(xiàn)貨市場以小時為單位結算交易價格，合約市場實行每天簽訂一次合約價格。在CO2交易考察時區(qū)的任何時段內，參與者實際上面對的是相同的博弈，因而可將策略限制在靜態(tài)策略[19]，其均衡為靜態(tài)反饋均衡。

(1)

碳交易所根據(jù)每個時段的CO2需求預測結果確定所有獨立發(fā)電企業(yè)的競價空間，在收到各發(fā)電企業(yè)的排放權報價數(shù)據(jù)后，以此為基礎并對競價較高的發(fā)電企業(yè)優(yōu)先安排購買計劃，直至實現(xiàn)排放權市場配額總供給函數(shù)曲線和總需求函數(shù)曲線有交點。若沒有交點，則該次交易撮合失敗，交易所要求各發(fā)電企業(yè)重新申報競價函數(shù)，直至交易撮合成功，形成統(tǒng)一的市場清算配額價格pct。

式(1)表明，交易所每時段碳交易收入是由現(xiàn)貨市場結算與差價合約市場結算兩部分組成。其中，現(xiàn)貨市場結算收入是由現(xiàn)貨市場CO2交易量乘以市場配額價格形成，而差價合約市場結算收入則是由合約配額價格與市場配額價格之差乘以合約交易量所形成，其收益情況是不確定的，即可正可負。引入差價合約結算機制，使得后一部分收入與現(xiàn)貨市場CO2交易價格的高低形成反比，形成了價格與收入的對沖交易：

這種結算機制可以平衡碳排放權交易所與獨立發(fā)電企業(yè)的利益，規(guī)避CO2配額價格波動給交易雙方帶來的風險。數(shù)學上，可以將式(1)變形為：

(2)

式(2)說明，交易所每天碳交易收入由合約收入和交易量差結算收入兩部分組成。其中，合約收入是由合約CO2排放權交易量乘以合約配額價格形成，而交易量差結算收入則是合約以外CO2交易量的收入，即碳交易所在現(xiàn)貨市場上的交易量與合約交易量之差乘以市場配額價格形成。交易量差結算收入也是不確定的，其不確定性決定于交易所的實際CO2交易量：

這樣，就促使交易所盡可能多地增加其與發(fā)電企業(yè)i的CO2排放權交易量，以使雙方實際交易量大于合約交易量，即保證交易量差結算這一部分收入為正，從而獲取更多的交易收入，同時也提升了CO2排放權交易市場的可競爭性及其競爭強度。

盡管本文暫時不考慮更多其它的控制變量，但這并不意味著其他控制變量對碳交易所或發(fā)電企業(yè)的排放權差價合約決策不重要，而是由于這樣做可能會卷入十分復雜的分析，很難找到雙方互動的理性的均衡策略。

3 基本模型構建

3.1 碳排放權交易所風險與效益測度模型

出于一致性的考慮，后文將統(tǒng)一以天為計算單位進行分析。根據(jù)式(2)，可得如下碳交易所每天與發(fā)電企業(yè)i的CO2排放權交易收入：

(3)

實踐中，碳交易所在t時段的交易成本與排放權交易量qct,i之間有著密切聯(lián)系。對碳交易所而言，固定成本是一個常數(shù)，而變動成本一般隨著發(fā)放排放配額的增加而增加，且其邊際變化率不斷上升。由此，在本文建立的模型中，可以構造碳排放權交易所的非線性成本函數(shù)。不失一般性，假設碳交易所的等效CO2交易成本以二次函數(shù)進行表達，且：

(4)

其中，αe,t和βe,t為交易耗量特性參數(shù)，是碳排放權交易所的私有信息，可用曲線擬合的方法得到；γe,t為固定成本，啟動成本在此忽略不計。

按是否涉及到最終的實物交割，差價合約可以分為物理性合約和金融性合約。其中，物理性合約需要進行實物交割，而金融性合約則只需要做金融結算。以下針對兩種情況分別構造關于CO2排放權交易決策變量qct,i的優(yōu)化模型。

1)物理性合約下的優(yōu)化模型：

(5)

(6)

其中，pct為隨機變量，且pct=(pc1,pc2,…,pc24)T。由上式可見，在物理性合約下，碳排放權交易所的最優(yōu)CO2交易量受到pct和qcc,i影響。

2)金融性合約下的優(yōu)化模型：

(7)

由其最大化條件得：

(8)

由式(8)可知，在金融性合約下，碳交易所的最優(yōu)CO2配額交易量只受到pct影響。

在金融性差價合約下，由于均衡碳交易量不受合約排放權約束，交易雙方勢必容易出現(xiàn)投機行為。而正是因為投機行為的存在，使得CO2排放權金融合約市場在起到穩(wěn)定碳排放權現(xiàn)貨市場價格的同時，也產生了較大而且復雜的風險。為最大程度控制CO2配額交易風險，下面重點研究金融性合約下的碳排放權交易過程風險測算和控制方法。

至此，交易所每天與發(fā)電企業(yè)i的最優(yōu)碳配額交易利潤可解析表達為：

(9)

本文將隨機變量pct下，碳交易所的經濟效益(即單位成本利潤)定義為交易利潤與成本之比的數(shù)學期望，測度模型如下：

(10)

式中，E(·)為期望值算子，Ωpct為隨機向量pct的所屬集合。

風險被認為是由于利率、匯率、商品價格、股票價格的波動而導致的收益偏離期望值或平均值的可能性，因此，風險度量成為金融工程的一個主要組成部分。在此背景下，構建隨機變量pct下碳交易所的CO2排放權交易利潤風險測度模型為：

Ve,i(pct,pcc,i,qcc,i)=Pr[χe,i(pcc,i,qcc,i)-πe,i(pct,pcc,i,qcc,i)≥μeχe,i(pcc,i,qcc,i)|pct∈Ωpct]

(11)

其中，Pr(·)表示概率，在[0,1]區(qū)間取值；μe為碳交易所自己定義的風險系數(shù)，而χe,i(·)為其與發(fā)電企業(yè)i的CO2配額交易利潤均值。

為了計算方便，同時考慮到標準離差率(Coefficient of Variance)是從相對量的角度衡量風險的大小，適用于比較預期收益不同方案的風險程度，從而可以把碳交易所的風險測度模型近似表示為交易利潤標準差與預期利潤的比率，即：

(12)

式中，σπe,i(·)為碳交易所與發(fā)電企業(yè)i之間交易利潤的標準差。

3.2 發(fā)電企業(yè)風險與效益測度模型

在聯(lián)營電力交易中，為了規(guī)避電力交易中的價格風險或解決電力市場化以前原有的購售電合同，在一些電力市場中電網公司與發(fā)電企業(yè)簽訂差價合約。假設市場規(guī)則要求發(fā)電企業(yè)全電量競價，且在一個交易時段被調度的發(fā)電量的一定比例按預先確定的敲定價結算，其余按統(tǒng)一的市場清算電價結算。

為便于論述，假設每家發(fā)電企業(yè)只擁有一臺發(fā)電機組或一臺等值發(fā)電機組，但下文所提出的模型和算法可以推廣到一般情況。在部分電量差價合約模式下發(fā)電企業(yè)i每天的發(fā)電(被調度上網)收入可以表述為：

(13)

其中，fc,i為每天發(fā)電企業(yè)i被批準的合約電價，Qc,i為相應的合約電量；ρt為t時段的市場清算電價，Qt,i為該時段發(fā)電企業(yè)i的調度上網電量，由于交易時段以小時為單位，所以也為發(fā)電企業(yè)所屬機組的發(fā)電出力，這里給定其預測估計值；Qtc,i為電力聯(lián)營體分配給發(fā)電企業(yè)i競價時段t的合約發(fā)電量，且滿足：

(14)

設發(fā)電企業(yè)i的運行成本(不包括CO2排放成本)為發(fā)電量的正比例函數(shù)δsi,tQt,i，其中δsi,t>0為運行耗量特性參數(shù)；在電能生產過程中所產生的CO2排放量與發(fā)電線性相關，記為ηsi,tQt,i，其中ηsi,t為發(fā)電企業(yè)i單位電量的CO2排放因子。

作為初步的研究工作，本文假設發(fā)電企業(yè)i將根據(jù)現(xiàn)貨電力市場的出清結果或對下一個交易時段被調度發(fā)電量的估計，在電力市場下一個交易時段開始之前就在排放權市場購買超額的CO2配額。這里不考慮發(fā)電企業(yè)在排放權市場的投機行為，即：

(15)

(16)

基于此，可以構造關于電力交易決策變量Qt,i的優(yōu)化模型：

(17)

(18)

由此可見，發(fā)電企業(yè)的i均衡上網電量受到ρt和Qtc,i影響，且其最優(yōu)發(fā)電利潤可以表達為：

πs,i(ρt,fc,i,pcc,i,Qtc,i,qcc,i)=

(19)

同理可得，隨機變量pct下發(fā)電企業(yè)i的經濟效益測度模型為：

(20)

式中，Ωρt為隨機向量ρt的所屬集合。

類似于式(12)，構建發(fā)電企業(yè)i的電力交易利潤風險測度模型，即：

(21)

其中，χs,i(·)和σπs,i(·)分別為發(fā)電企業(yè)i發(fā)電利潤的均值與標準差。

4 合約談判風險效益均衡模型

在低碳環(huán)境下，交易所在排放權交易過程中采用差價合約的市場模式，可以達到抑制發(fā)電企業(yè)的市場力，穩(wěn)定CO2配額價格的作用，因此這是規(guī)避碳價風險的一種比較好的方式。但從監(jiān)管的角度考慮，排放權價格的波動和交易需求量的不確定性都是不可控的，而差價合約碳量分配率是可控的。若合約量占比過高，不利于競爭型CO2交易機制的形成與發(fā)揮，排放權配置效益也得不到提高；而合約量占比過低，則容易引起部分發(fā)電企業(yè)運用市場力操縱排放權交易市場，壓低CO2配額價格。因此，如果運用不當，效果也不會很理想。如何確定碳交易的合約價格與合約量，促進排放權供應與電能生產之間的協(xié)調，是本文需要討論解決的一個關鍵問題。

一般而言，期望經濟效益隨著風險的增加而增加，風險越大，要求得到的經濟效益就越高；風險越小，要求得到的經濟效益就越低。這符合經濟效益-風險正相關性的客觀規(guī)律。但是二者的增長速度并不同步，僅從任一的角度來衡量市場參與主體的公平與否還不是很合理[18]。隨著差價合約碳量分配率的增大，交易所所面臨的風險越來越小，發(fā)電企業(yè)i卻因為其不能行使市場力以及電價的波動而使其面臨越來越大的風險。因此，碳交易所的單位風險效益是遞減的，而發(fā)電企業(yè)i的單位風險效益是遞增的，二者之間必然存在一個均衡點；反之，則相反。

本文在現(xiàn)有文獻的基礎上，對CO2排放權交易差價合約談判設計問題展開研究。為了更全面地體現(xiàn)排放權市場主體的平等地位，由微觀經濟學中的邊際效用原理可知，若使差價合約雙方的風險與經濟效益均衡，其標準是使發(fā)電企業(yè)i的單位經濟效益所帶來的風險與碳交易所的單位經濟效益所帶來的風險相等。但考慮到二者經濟屬性以及市場職能的不同，實際上很難形成嚴格意義上的均衡。因此，本文將以碳交易所與發(fā)電企業(yè)i之間單位風險效益差最小作為雙方談判的目標函數(shù)，同時考慮到各自能夠承擔的最大風險和期望的最小單位成本利潤，建立以下合約談判均衡模型[22]：

(22)

可以看出，上述優(yōu)化問題是一個有約束的非線性隨機優(yōu)化問題，用常規(guī)的解析方法難以求解。針對此優(yōu)化問題的特點，本文初步提出采用如下談判求解程序：

以上CO2排放權交易差價合約優(yōu)化設計顯然滿足參與約束和激勵相容約束，因為在本文機制下，碳交易所的目標必須在保證獨立發(fā)電企業(yè)單位風險效益最大化的基礎之上才能夠實現(xiàn)。

5 數(shù)值仿真與分析

由于計算和證明結果比較復雜，很難直接利用模型對所設計的排放權差價合約前后的市場狀態(tài)與談判雙方效益與風險水平進行比較，為更形象地描述差價合約談判對CO2交易決策的影響程度，本節(jié)設計一個算例對結果進行數(shù)值模擬。

設在某一排放權交易市場中，碳交易所作為單一銷售者向獨立的發(fā)電企業(yè)發(fā)放CO2配額，并兼有市場調度的職能。在本文的背景下，交易所和參與該市場運營的多家發(fā)電企業(yè)進行排放權交易的差價合約談判。所涉及的市場交易周期為現(xiàn)貨市場每小時結算一次交易價格，而合約市場每天簽訂一次合約價格。碳交易所的CO2交易成本參數(shù)分別為0.5元/t2、11.2元/t以及240元；所研究的發(fā)電企業(yè)i邊際運行成本為35元/MW，允許的最大時段CO2交易量為50t，所屬機組出力范圍為[30,100]MW，最大運行時間為20小時/天，啟動成本為1800元。給定發(fā)電企業(yè)i被批準的合約電價為355元/MW，合約電量為1600MW·h/天，其余電量均在現(xiàn)貨市場進行交易。在合約談判中，假設初始排放權免費分配為18t/小時，碳交易所與發(fā)電企業(yè)i能夠承受的最大風險值為15%，最小成本利潤率為10%。

在受到一些突發(fā)事件的沖擊下，CO2排放配額價格存在各種可能的波動過程，比如短期的價格波動、長期的價格漂移(變化)以及新政策公布或實施后引起的價格跳躍等，而這次都會引起電價出現(xiàn)非連續(xù)性變化?？紤]到在市場條件下，CO2短期價格會有波動，但其通常是一個均值回復過程(Mean-Reverting Process)，這一般不會影響投資決策，因此在后面發(fā)展的模型中忽略了這種短期變化?；贒ixit和Pindyck[24]所提出的不確定性價格模型，采用幾何布朗運動模型附加隨機變化過程描述CO2價格的動態(tài)變化，設在某一新的限制溫室氣體排放政策或機制出現(xiàn)后的特定時區(qū)，碳交易價格服從對數(shù)正態(tài)分布，且期望值與標準差分別為120元/t、8元/t。與此同時，根據(jù)張富強和周浩[25]對我國浙江電力市場電價的研究，當負荷很小、供求關系較寬松的情況下，上網電價近似服從正態(tài)分布。這里假設市場清算電價服從均值為415元/MW、標準差為35元/MW的正態(tài)分布。

為了直觀體現(xiàn)上述差價合約談判設計滿足參與約束和激勵相容約束，假設在此之前碳交易所與發(fā)電企業(yè)i之間的CO2配額交易沒有采用差價合約談判形式，則排放權交易將集中在現(xiàn)貨市場完成。表1給出了實施差價合約談判前后雙方的交易利潤和風險對比情況。

表1 排放權差價合約前后談判雙方利潤與風險比較

由上表可知，在CO2排放配額交易價格和總量控制不變的情況下，采用差價合約后碳交易所每天源自發(fā)電企業(yè)i的交易利潤增加了5.471萬元，相對比實施差價合約前提高了17.84%；而與此相應，發(fā)電企業(yè)i的CO2排放成本增大，每天的發(fā)電利潤減小，相對實施差價合約前降低了7.84%。在碳排放權交易市場化的環(huán)境下，交易所利潤的增加會提高其參與差價合約交易的積極性。從風險值的角度看，采用差價合約談判后，碳交易所和發(fā)電企業(yè)i面臨的風險均有明顯下降，這說明差價合約可以有效規(guī)避CO2交易中市場價格波動給買賣雙方帶來的交易風險。與此同時，在排放權差價合約談判過程中，可以證明參與雙方的初始有效報價策略對均衡模型的優(yōu)化過程與結果具有重要影響。表2列出了不同報價區(qū)間下碳交易所與發(fā)電企業(yè)i的風險比較結果。

表2 初始合約報價策略對交易雙方風險的影響

從表2可以看出，以CO2排放配額初始報價區(qū)間[240,360]元/t為基礎，隨著報價區(qū)間長度的縮小，碳交易所和發(fā)電企業(yè)i的交易風險均逐漸增大。而如果談判雙方的初始報價區(qū)間過短，則會影響差價合約談判的優(yōu)化空間，甚至造成全局最優(yōu)解很難尋找到，或者說根本就不存在。因此，在考慮交易風險的同時，碳交易所和發(fā)電企業(yè)i需要在充分權衡各自的預期交易與發(fā)電收入及其成本投入后提交合理的初始報價數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實中，這是決定CO2排放權差價合約談判風險控制與決策優(yōu)化的一個重要因素。

另外，本文雖然只是分析了具有兩個控制變量的動態(tài)差價合約模型，但它很容易被發(fā)展成為包括市場主體的風險偏好、電網公司排放監(jiān)管以及發(fā)電企業(yè)減排競爭等因素的復雜的談判模型。因此，本文的研究結果有助于對這些更復雜的模型進行深入的理論分析，為高層管理者的理性決策提供更有力的理論支持。

6 結語

CO2排放配額價格、電力市場價格以及談判雙方的合約碳量與價格的不確定性共同影響著發(fā)電側碳交易所和發(fā)電企業(yè)的排放權交易風險。電力結算、排放配額及其合約價格上漲，排放權合約量下跌，均可以增大談判雙方的CO2交易風險。本文在風險和效益約束條件下提出了碳交易所和發(fā)電企業(yè)之間的排放權交易差價合約談判均衡模型，對交易雙方的差價合約排放量和價格進行了優(yōu)化分析。通過數(shù)值仿真與分析發(fā)現(xiàn)：1)在CO2排放配額價格和交易總量不變的情況下，差價合約的實施可以規(guī)避價格波動給買賣雙方帶來的風險，并且有利于增加碳交易所的利潤，提高其參與差價合約交易的積極性；2)在以CO2排放權和電力市場價格為參考的基礎上，談判雙方面臨的交易利潤風險均與初始有效報價區(qū)間長度負相關，碳交易所和發(fā)電企業(yè)需在充分權衡各自的經濟效益基礎上提交初始報價策略，有效控制差價合約談判風險。

作為初步的研究，本文假定了碳交易所和發(fā)電企業(yè)之間實施完全信息的差價合約談判博弈，尚未考慮在信息不完全情況下如何有效規(guī)避CO2交易價格風險，也未考慮不同初始排放權分配模式以及發(fā)電企業(yè)在配額交易過程中的投機行為對談判均衡的影響。這些都將是下一步研究的重點。

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CFD Negotiation Models of Carbon Emissions Trading in Generation Side Based on Risk-Benefit Balance

HUANG Shou-jun1，YANG Jun1，2，CHEN Qi-an1，2，SUN Rui1，2

(1.School of Economics and Business Administration，Chongqing University，Chongqing 400044，China；2.Academy of Energy Technologic Economics，Chongqing University，Chongqing 400044，China)

In view of the unresolved transaction contradictions initiated by CO2emission allowance price between carbon exchange and independent generation enterprises in generation side，the contract for difference (CFD) of emissions trading is introduced in theoretical aspect to evade generation enterprises' market power and stabilize emission allowance price.Given this background，the profit risk and economic benefit of carbon exchange and generation enterprises under the emissions trading mode considering CFD are measured.On the basis，the risk-benefit balance models of contract negotiation between both transaction parties are constructed，and the solving programs of optimal parameters for the models are developed，which promote the formation of coordination and competitive trading mechanism for CO2emissions supply and electricity production.The results of numerical simulation and analysis indicate that the proposed models have evaded the risk brought by price fluctuation of emissions trading in generation side effectively，and both the transaction risks faced by the negotiation parties are negatively correlated with the CFD's interval length of the initial effective biddings.

electricity market；CO2emissions trading in generation side；contract for difference；risk-benefit balance；contract negotiation

1003-207(2016)01-0124-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.01.015

2013-04-10；

2014-11-04

國家自然科學基金資助項目(90510016，70903080)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費資助項目(CDJXS12020002)

簡介：黃守軍(1985-)，男(漢族)，安徽馬鞍山人，重慶大學經濟與工商管理學院博士研究生，研究方向：低碳電力、電力系統(tǒng)優(yōu)化調度協(xié)調理論及應用，E-mail:hsjqy@163.com.

TM73；F123.9

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