基于求償權的電力碳排放權公平分配及收益機制研究.pdf

1、隨著全球變暖壓力的不斷增大，低碳化已經成為各國經濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略，市場機制在降低碳減排社會成本中的作用也日益明顯。如何分配初始碳排放權是開展碳排放權交易的重要前提。在我國電力工業(yè)是最大的碳排放行業(yè)，其排放量已經占到了全國碳排放總量50％左右。電力行業(yè)的碳減排壓力已經對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運行等產生了顯著的影響。在初始碳排放權分配中，公平性往往是最為重要的考慮因素。目前初始碳排放權公平分配研究主要是將哲學研究的成果應用于分配實踐，多數未能從數

2、理模型的角度，對分配方法本身的公平性進行系統(tǒng)的分析，“公平”概念的科學化程度還不高。本文在論證我國發(fā)電機組的碳排放求償權基礎上，嘗試應用公理化方法和社會選擇理論，建立初始碳排放權公平分配的數學模型。從而實現公平分配研究的科學化和分配方法的實用化，并通過一系列定理和分配實例表明了這一路徑的合理性和可行性?？紤]到我國碳排放權交易市場的建立還尚需時日，本文還研究了碳交易市場缺位情況下的低碳電力調度及其利益平衡機制，提出了考慮碳排放權約束的低碳

3、電力調度模型。具體研究內容主要包括:
　　1)提出了基于加總原理的公理化公平分配方法。在論證我國發(fā)電機組碳排放求償權的基礎上，討論了基于求償權的公平分配算法及主要爭議。為處理機組擁有者對公平分配方法的爭議，引入了加總分配機制。通過匿名性、單調性、有界性、公平排序型、單位選擇無關性和可行性公理，推導了加總算法的具體形式。證明了加總分配結果滿足唯一性、可行性、匿名性和公平排序性，并對算法的人數單調性和資源單調性進行了討論。討論了加總分

4、配機制下的博弈均衡問題，給出了博弈均衡的證明。結合電力初始碳排放權分配的實例，表明了基于加總的分配算法可以滿足公平分配的主要原則。
　　2)提出了基于選舉機制的公理化公平分配方法。主要討論應用多數選舉機制，協(xié)調機組擁有者對初始碳排放權公平分配方法爭議的可行性。提出了基于求償權和多數選舉的電力初始碳排放權公平分配模型。通過匿名性、確定性、逆向變動無關性、正向變動單調性和奇中立性等對選舉分配算法進行了公理化。證明了選舉分配機制滿足匿名

5、性、單位選擇無關性、公平排序性等性質，對分配有效性進行了探討。結合碳排放權初始分配實例，表明選舉分配算法可以對公平性爭議進行有效調和。
　　3)提出了基于迭代選舉的公理化公平分配方法。為解決選舉分配模型中有效性和一致性問題引入了迭代機制，提出了滿足有效性和一致性要求的迭代選舉分配算法。證明了迭代選舉分配滿足匿名性、單位選擇無關性、有效性和公平排序性等公平公理。證明了一致同意迭代選舉分配的“UL占優(yōu)”(Uniform Loss me

6、thod dominated)定理和多數同意迭代選舉分配的“UG占優(yōu)”(Uniform Gain method dominated)定理，對應用迭代選舉分配機制容易產生的問題進行了討論。研究了迭代選舉分配機制下的博弈均衡問題，通過“局部尋優(yōu)”和“貪心算法”對復雜環(huán)境下參與人的有限理性進行了描述。通過引入嚴格意向表的方法，對特定條件下的一般均衡和四策略以下的博弈均衡問題進行了詳細的分析求解。最后結合電力排放權分配的實例，表明迭代選舉分配算

7、法能夠滿足公平分配的主要原則，給出的分配結果容易被各機組擁有者所接受。
　　4)提出了考慮歷史排放的公理化公平分配模型。歷史因素是當前碳減排公平的難點問題。本文建立了基于Shapley值的歷史排放赤字分攤模型，解決了歷史排放赤字在減排年份的分攤問題，并對分配模型進行了公理化。根據“誰引起、誰負責”的原則，建立了歷史排放赤字在各機組擁有者之間的分攤模型，解決了歷史排放赤字對不同機組排放求償權的削減問題。進一步通過分配方法的一致性約束

8、，建立了考慮歷史排放赤字的初始碳排放權分配模型。研究了機組擁有者在自主參與分配機制下的博弈行為，證明了博弈均衡的存在性。給出了考慮歷史排放分配模型的匿名性、有效性和單位選擇無關性的證明，并對公平排序性進行了討論。結合算例表明，該方法可以有效處理歷史因素對當前分配的影響問題，分配方案滿足主要公平公理，并容易被各參與人所接受。
　　5)給出了低碳電力調度中的碳排放權收益模型。利益格局的劇烈調整是影響電力低碳轉型的最大阻力之一，而碳排放

9、權是實現調度公平、利益平衡和帕累托改進的重要金融工具。本文應用加總方法給出了機組碳排放權分配方案，建立了考慮碳排放權約束的低碳調度模型。考慮到當前我國碳交易市場建設滯后的客觀情況，對機組碳排放權的合作博弈機制進行了研究。對合作減排和非合作減排下的機組運行情況進行了對比，建立了基于Shapley值的合作盈余分攤模型。研究表明通過合作減排機制，可以更好的優(yōu)化系統(tǒng)運行，平衡各方利益，減少低碳電力調度轉型阻力。研究還發(fā)現，如果減排目標過于激進，