碳交易市场背景下对DSM成本效益模型的几点改进

王敬敏 朱益平

华北电力大学经济管理系 河北 保定 071003

0 引言

温室效应引起的气候灾害已经严重危害人类赖以生存的自然环境，低碳已经成为了全球共同的话题。最近召开的“德班气候会议”正在验收各国家第一承诺期的成果，并讨论下一承诺期的要求。但再好的承诺也要以强大的行动作保障，减碳目标最终要落实在企业或个人的行动上。企业实施电力需求侧管理（DSM）是一种常见的低碳投资行为，在生产制造企业进行设备（工艺）节能改造或负荷管理，在节电的同时也减少了碳排放。对DSM的成本效益进行分析可以判断DSM项目是否可行，影响着企业的低碳投资决策。随着我国区域碳交易市场化的建立和逐步完善，传统的DSM成本效益模型已经难以准确计量新环境下的综合成本效益，因此，完善并改进效益模型，正确指导企业低碳经济下的减碳决策，现实意义重大。

国内文献中对DSM成本效益分析多集中于各参与方的设备购买或改造成本和节电效益［1－5］，虽然也有文献考虑到了DSM的环境效益［6］、市场因素的影响［7］、以及实施DSM的风险和不确定因素［8］，但以上文献中都没有考虑到DSM的减碳效益，忽视了碳交易市场中的碳交易带来的减碳利益，不能准确计量低碳背景下DSM减碳的综合成本效益，也无法正确指导企业低碳投资决策。国外文献对DSM成本效益分析多集中于各参与方成本效益的数据分析、优化、计算机仿真等［9－12］。此外，为适应新时期的发展要求，国外学者也作出一些改进，文献［13］针对DSM项目的效益，成本，可行性，效率和利益相关者接受等特性，以印度电力部门实施DSM为实例，提出了多指标DSM评价体系；文献［14］在DSM成本效益模型基础上，采用倒负荷持续曲线（ILDC）来计算非负荷管理方式下的DSM效益问题，但以上文献均未考虑DSM的减碳效益。为此，本文首先论述了碳交易市场化DSM综合成本效益的构成，构建基于碳交易市场化环境下的企业DSM综合成本效益模型，以此为基础，根据综合效益成本的好坏，为企业低碳投资决策提供几点建议，以供参考，以提高企业在低碳环境下的生存力与发展力。

1 碳交易市场化背景下的DSM成本效益的构成

参考DSM成本效益方面的文献，结合碳交易市场化新环境的要求，本文认为，企业DSM低碳投资项目的综合成本效益包含三大部分：为实现低碳目标而进行DSM的总成本Cde、总效益B以及出售（购买）碳排放权产生的效益（成本）Bc，其成本效益即：

此外，为了完善综合DSM成本效益模型，本文在上式考虑了一下改进内容：

1）将资金的时间价值考虑到企业DSM成本效益分析中去。

考虑连续一段时间（几年）低碳投资的成本效益，将这几年的效益折合到“现在”这一时间点上，综合看待DSM下的低碳投资效果。

2）增加调整系数。

为了鼓励长期进行DSM（低碳投资）的企业以及考虑到低碳投资的而产生的长期利益，对其DSM效益基础上乘上一个调整系数（＞1），并且后几年的调整系数将有所提高。

3）增加约束条件

企业实行DSM进行设备节能改造或者负荷管理减少的碳排放量，购买（或者出售）的碳排放量，与政府下达的减碳指标有如下关系：

设实施DSM减少的CO2为x，在碳交易市场购买碳排放量为y1，出售量为y2，政府下达企业的减碳指标为s，以上数据存在以下关系：

下文将阐述DSM成本效益的构成，包括：碳交易效益（成本）、总成本、总效益。

2 碳交易定价模型

2.1 碳价格及其影响因素分析

碳交易效益（成本）是出售（购买）的碳排放量以及碳价格决定的，即

碳交易市场上的碳价格Pc有两个因素决定：一是市场碳交易双方的供需关系，二是国家对区域碳交易的宏观调控。两个影响因素具体阐述如下：

1）市场碳交易双方的供需关系

假设企业在做减碳行为决策之前，碳交易市场有个初始碳定价Pc，DSM的单位减碳成本（Unit Cost of Carbon Reduction：UCCR减少一个单位的碳排放的DSM成本减效益）会与初始碳定价进行比较：

其中Q为减碳量；

第二种情况下，企业势必会将富余的碳排放y2放在碳排放市场上交易，随着新的供方加入，市场竞争加剧，碳定价会降低，企业进行DSM较少的碳排放的富余量带来的利润将减少，导致企业停止进行低碳投资（完成政府下达的碳排放指标即可），然后碳交易市场供方减少，碳定价随之而又上身。由此可见，碳定价Pc是随着碳交易供需关系而动态变化的。

2）碳定价Pc受政府宏观调控

从政府的角度出发，制定碳定价要使得社会总效用最大，即达到碳交易双方的纳什均衡，使得我国碳交易市场健康持续发展。

2.2 基于纳什均衡的碳排放交易定价模型

碳交易中的碳定价是动态变化的，这主要取决于碳交易市场的供需关系和政府的宏观调控［15,16］。本文拟构建信息不对称情况下纳什离散动态均衡模型，以确定碳交易中的碳定价问题，并寻求社会效益最大化和企业自身持续效益最优的纳什均衡点。

2.2.1 动态纳什均衡定价策略

首先以总成本最小为目标，进行约束规划

qi为每个交易主体提供或者买入的碳排放量，供应方时qi≥0；买入方时qi≤0。

供给函数的线性部分参数ai和bi是市场参与者的决策变量，在参与主体策略选择（c-iq-i）一定的情况下，第个参与主体策略选择由以下优化模型确定：

2.2.2 信息不对称情况下纳什均衡定价策略

p*（λ）=max｛p│s（p）＝λθ｝ λ∈［0，1］λ为供应系数，θ为卖家的出售量，s（p）是价格为p时的支付函数。

目标函数代表效益最大p0为非战略买家意愿支付的最高价格，

其中

因此均衡价格p*（λ*）满足

根据理性参与人效益最大化原则得到：

3 碳交易市场化背景下的DSM成本效益模型

3.1 总效益模型

企业实施DSM而进行低碳投资的效益，包括减少的电力费用、补偿的税率或政府提供的资金支持（补贴）和消费者对低碳产品的青睐带来的额外收益。

企业实施DSM的综合效益为：

式中：

Pt为电价；

DWeq为新旧电力设备的容量差DWeq＝DW旧－DW新；

Btax为企业获得的政府支持资金，包括补贴、优惠信贷、折扣、税收优惠等；

Bx为消费者对低碳产品的青睐带来的额外收益。

企业实施第i年DSM的综合效益为：Bi=Pti×DWeqi+Btaxi+Bxi

考虑资金的时间价值后，企业实施N年后DSM的综合效益为：

DR为电力用户（企业）折现率。

为鼓励连续几年实施DSM减碳的企业，引入综合效益的调整系数λ（λ＞1）后，企业实施N年后DSM的综合效益为：

3.2 总成本模型

企业实施DSM而进行低碳投资投入的成本，包括初始设备投资费用（除去电网公司折扣，包括新设备购买费和设备节能改造或翻新费用）、设备造成不便的费用、增加的运行和维护费用。

企业实施一年DSM的综合成本为：

式中：

Ceqn为新设备购买费；

Ceqo为旧设备节能改造或翻新费用；

Cic为改造期间设备使用不便造成的费用；

Cma为新设备增加的运行和维护费用。

企业实施第i年DSM的综合成本为：Ci＝Ceqni+Ceqoi+Cici+Cmai

考虑资金的时间价值后，企业实施N年后DSM的综合成本为：

3.3 综合成本模型

根据上文分析，企业实施DSM减碳综合成本效益

上式即为碳交易市场化环境下的企业DSM综合成本效益模型，其中碳价格q由基于纳什均衡的碳排放交易定价模型来确定。

4 结论与建议

4.1 结论

本文以企业实施DSM为例，以低碳经济及碳交易市场环境为背景，对传统DSM成本效益模型做出了一些改进，包括引入碳定价模型、增加了激励机制、考虑了时间价值以及增加碳定额约束条件等，构建了碳交易市场化环境下的DSM综合成本效益模型，希望能为我国企业进行低碳投资提供一定依据，为我国低碳建设提供帮助。

4.2 建议

了提高企业在低碳环境下的生存力与发展力，针对企业实施DSM减碳这一环节，本文提出以下建议：

1）根据不同的减碳环境作出最优的低碳投资决策

减碳环境即是成本效益的大小，如果进行节能改造效益较高、出售碳排放权能获取较高利润、DSM成本较低，则减碳环境较好，反之亦然。低碳投资决策即低碳投资力度，包括进行多大力度的节能改造、投入多少资金等。为了较为明晰表现出不同减碳环境下的最优低碳投资决策，构建表1如下：

表1 不同低碳投资环境下的最优决策行为表

2）全面认识低碳投资行为带来的效益

大多数企业进行低碳投资行为时仅仅考虑到经济效益，往往忽视了一些“隐形”的效益，例如低碳投资后企业声誉和品牌形象的提升、设备 （工艺）能效水平的提高、消费者对低碳产品的青睐、政府对低碳投资行为的补贴等，而这些隐形效益占总效益的很大一部分，认识这些隐形效益有助于全面科学看待低碳投资行为，从而调动企业主动节能减排的积极性，而不是必须完成减碳指标下的被动减排。

3）完善低碳投资项目的节能计量体系

效益计量工具的落伍导致大部分低碳投资项目的成本均高于效益，企业亏损，投资积极性不高，此外缺乏对设备改造后的减少的碳排放量的科学的计量工具，也导致企业对减排力度和完成量认识不清，难以做出有效的减碳计划。完善低碳投资项目的节能计量体系，包括对节电和减碳的计量，使之更加准确，以保证节能计量的精度。一方面能衡量低碳投资后的减碳量是否满足国家下达的减碳指标量，另外，准确计量富余的减碳量也是计量碳交易产生的效益的前提。节能计量体系包括节能计量设备、计量方法、计量规则等，全面落实并完善节能计量体系意义重大。

［1］唐捷，任震，高志华等.峰谷分时电价的成本效益分析模型及其应用［J］.电网技术，2007,31（6）：61－65.

［2］刘海涛，龚乐年.关于实施需求侧管理项目的成本效益分析［J］.电力自动化设备，2002，22（10）：31－33.

［3］董雪，罗滇生，姚建刚等.湖南省电网DSM技术举措的应用研究［J］.继电器，2007，35（12）：61－64.

［4］段铷，张彩庆，刘爱芳.电力市场环境下需求侧管理的成本效益分析模型及优化［J］.华东电力，2005，33（4），7－10.

［5］唐为民，王蓓蓓，刘福斌等.需求侧管理成本效益最优化分析［J］.电网技术，2002，26（12）：49－52.

［6］陈超仁，余岳峰，胡子孝，黄日星，程韧俐.DS评估模型及新发展［J］.电力需求侧管理，2004,6（6）：16－19.

［7］宋宏坤，李扬，唐国庆.市场环境下电力需求侧管理项目评估模型的改进［J］.电力需求侧管理，2008，（1）：19－21.

［8］王绵斌，谭忠富，曹福成等.考虑不确定性因素的需求侧管理成本效益分析模型［J］.电网技术，2006,30（14）：59－63.

［9］Rosenstock S J.Issues in demand side management programs operated by electric utilities in the united states［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1993，8 （3）：1560－1572.

［10］Chen Jianming，Nilee F，Breiplhl A M，et al.Scheduling direct load control to minimize system operation cost［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1995，10 （4）：1994－2001.

［11］ARIF S.Malik.Dynamic generating costs in dsm planning［J］.ENERGY,1999（24）:1－8.

［12］Lawrence J.Hill and Marilyn A.Brown.Issues in assessing the costeffectiveness of coordinated DSM programs［J］.Utilities Policy,Vol.5,No.1,pp.47－53,1995

［13］Sanjay Vashishthaa,M.Ramachandranb.Multicriteria evaluation of demand side management （DSM）implementation strategies in the Indian power sector［J］.Energy,31,2006

［14］S.RAHMAN,J.PAN,and A.R.OSAREH.A simplified technique for screening utility dsm options for their capacity and operational benefits ［J］.ENERGY.VOL.21,NO.5,PP.401－406,1996

［15］Convery,F.J.,Redmond,L.Market and price developments in the European Union Emissions Trading Scheme［J］.Review of Environmental Economics and Policy,2007，1（1）:88–111.

［16］Chevallier J.Carbon futures and macroeconomic risk factors:a view from the EU－ETS ［J］.Energy Economics,2009,31（4）:614－625.