燃煤电厂碳捕集、利用与封存商业模式与政策激励研究

王喜平，唐 荣

（华北电力大学经济管理系，河北 保定 071000）

碳捕集、利用与封存（carbon capture，utilization and storage，CCUS）技术是指将工业生产过程中所排放的CO2分离，经压缩纯化后注入深部地质进行长期封存或实现资源化利用的技术。依据碳中和[1]的减排目标需求，到2060年，需要CCUS技术实现的CO2减排量为10亿～18亿t，CCUS技术将为实现我国的化石能源近零排放提供重要支撑。然而，从现实实践来看，尽管已有相关研究表明CCUS技术可行，中国也早在2000年就开始了对CCUS的探索，但目前的CCUS产业化整体仍处于早期发展阶段，CCUS项目的规模与实现碳中和愿景的减排 需求之间还存在较大差距，CO2捕获率相比满足2050年的2 ℃温控目标所需的最低要求还要低100倍，CCUS距离实现大规模商业化应用还存在较大缺口[2]。这不仅因为CCUS产业化面临成本高昂、技术安全性及公众接受性等多重挑战，缺乏成熟的商业模式以及相应的激励政策也是阻滞CCUS技术产业化发展的重要因素。

因此，探索有利于CCUS产业化发展和稳定运营的商业模式，并研究制定相应的激励政策，对于促进CCUS商业化部署、推进燃煤发电绿色低碳转型进而实现国家碳中和愿景目标具有重要意义。

1 CCUS商业模式和激励政策

1.1 对CCUS商业模式的研究

由于学者从不同层面定义商业模式的概念，因此目前对商业模式内涵的界定并不统一。本文倾向于Amit和Zott[3]的商业模式内涵，认为商业模式是企业为实现价值创造和价值获取而建立的一种交易结构、内容和治理的组合，是企业间交易连接模式的概念化。

涉及能源领域商业模式的研究有许多：Pätäri、Sinkkonen[4]和Pantaleo[5]研究了能源服务公司（ESCos）的商业模式；一些学者指出政策制定者要重视能源部门中商业模式对政策的依赖[6]；Bryant等人[7]研究了可再生能源领域中商业模式的可行性，认为有效的商业模式是实现能源转型的重要支撑。越来越多的学者将商业模式作为能源领域的分析工具[8-9]。Kheshgi等人[10]指出目前仍没有可行的商业模式用于大规模部署CCUS技术。梁大鹏[11]率先设计了电力公司的CCUS运营商模式，并指出该模式是最具发展潜力的CCUS商业模式。Yao等人[12]分析评估了CCUS未来发展的4种潜在商业模式，并利用蒙特卡罗模拟得到了不同模式下各利益主体的收益分布，研究结果表明垂直整合模式是我国在早期CCUS示范阶段的最佳选择。曾俣琳[13]研究并设计了3种不同的CCUS商业模式，采用实物期权法测算了不同商业模式下CCUS的投资价值，分析了影响燃煤电厂投资CCUS技术的主要因素，研究证明了垂直整合模式对燃煤电厂投资来讲最优。可见，目前对CCUS商业模式的研究并未形成一致定论。

1.2 对CCUS的系统动力学研究

对CCUS技术的早期研究主要集中在经济技术可行性评价方面，主要采用传统的净现值方法来分析CCUS项目的成本和收益。考虑到CCUS投资面临技术、成本、政策等诸多不确定性因素，实物期权理论逐渐被引入CCUS技术经济评价，以凸显CCUS的战略投资价值及其管理柔性。然而，在对CCUS投资成本收益的分析中仍未能考虑CCUS这一复杂系统中各成员之间的密切联系。为克服上述缺陷，系统动力学（SD）作为一种处理复杂、大规模动态系统的分析工具和方法逐渐受到研究者的青睐，目前已经有相关的研究将SD模型用于CCUS系统的社会经济分析。梁大鹏[11]根据CO2价值链将CCUS分为捕集、运输、存储和利用4个子系统，研究证明了商业化碳捕集与封存系统稳态的存在；此外，他还发现碳排放交易市场和碳税等外部激励因素对系统进入稳态至关重要[14]。Proao等人[15]利用SD方法评估了在不同的市场情景和碳税政策下，在水泥行业实施CCUS技术的整体经济影响，研究证明了征收20～80美元/t的碳税将激励CCUS技术的实施。Yao等人[16]建立了钢铁行业的CCUS系统动态模型，从钢铁供应链角度分析了应用碳捕获技术的经济和技术可行性，证明了在特定条件下钢铁厂可以成功应用CCUS技术，并确定了影响系统运行的3个关键变量。由此可知，SD方法可以作为对CCUS系统进行建模的合理工具。

1.3 CCUS相关激励政策研究

由于CCUS高昂的投资成本以及技术不确定性，相关企业往往不会主动参与CCUS的研发；缺少有效的激励政策也是CCUS商业化推广过程中的主要障碍之一。因此，对相关的产业政策研究也是实现CCUS技术扩散的重要内容。张新华等[17]研究了激励政策对CCUS投资的影响，发现碳价下限政策会激励电站投资碳减排。投资补贴是早期在激励政策方面的研究焦点。Chen等人[18]构建实物期权模型，分析了电价补贴对中国燃煤电厂CCUS投资改造和CO2减排的影响，并揭示了碳价格可以决定电价补贴的影响程度。由于CCUS能有效减少碳排放，因此还有学者从成本节约的角度把碳税政策视为对CCUS投资的激励政策。林则夫等[19]将碳税视为政策变量，用数值仿真的方法研究了碳税政策对CCUS项目投资产生的影响。伊长生等[20]将碳税和清洁电价等政策变量引入实物期权评价模型，分析结果表明，高力度的激励政策可促进CCUS项目投资。程承等[21]针对不同的激励政策建立了4种实物期权模型，并求解了项目预期最优执行时间以及激励政策的最优值。Wang和Qie[22]研究表明CCUS投资受到碳价格、捕获率和转移支付系数的积极影响，而受到资本补贴的负面影响。总的来说，目前在激励政策方面的研究主要关注发电补贴、碳税等政策，但大多数研究都只针对单一的政策，少有研究把不同的激励政策放入同一模型进行比较，这也是本文试图要填补的地方。

综上分析发现，CCUS商业模式的构建及相关政策评估是目前CCUS产业化发展面临的重要制约因素，有关商业模式的已有研究尚未得出一致性结论，相关激励政策研究也有待进一步深化。鉴于此，本文在已有研究的基础上，创新性地构建了系统动力学模型，对CCUS垂直整合模式和运营商模式进行比较，细化了每种模式下各利益相关者的业务范围、收益分配和责任风险分担，并通过仿真模拟比较了不同模式下CCUS系统的经济、技术可行性和减排效益。同时，本文将额外电力配额、电价补贴、碳税、碳交易等政策因素纳入模型，通过设置多种情景对不同政策的激励效果进行了分析和评估，从中总结出CCUS成功商业化的需求。

2 商业模式界定与模型构建

2.1 CCUS商业模式界定

CCUS商业模式的关键问题为：1）CCUS相关环节的设备及技术投资成本高昂，需要大量的资金投入，需要政府对碳捕获、运输、封存等环节相关企业进行补贴以确保CCUS项目商业运营的成功；2）CCUS涉及的产业链相对较长，利益相关者之间错综复杂的关系导致企业间难以实现长期合作，同时也增加了交易成本；3）CCUS的产业周期长、高度不确定性的特点使政策激励面临着较高风险，而缺乏激励工具对于CCUS项目的商业化发展是致命的。

CCUS技术商业化进展缓慢的根本原因之一是CO2应用价值难以实现，关于该技术价值链的关键驱动力也还未形成成熟的结论。目前较为成熟的4种技术为：CO2强化石油开采技术（EOR）、CO2强化深部咸水开采技术（EWR）、CO2强化天然气开采技术（EGR）、CO2驱替煤层气技术（ECBM）。其中，前两者已有商业化应用[23]。Hammond等人[24]指出CO2-EOR是最具吸引力和最成熟的地质选择，EOR的长期积累已经促使北美形成较稳定的CO2需求市场。研究表明，将CO2注入油层，不仅能够通过大幅提高原油采收率来实现获利，而且可以对CO2进行大规模封存，达到减排目的，同时满足经济效益和环境保护的双重要求。

本文基于中国当前的政策环境和能源产业结构，参考已有文献，根据CCUS项目中各利益相关者业务范围的不同设计了2种CCUS商业模式。为了使不同的商业模式具有可比性，本文假设CO2捕获源为设备改造后的燃煤电厂，并参考Hammond[24]和Yao等人[12]将EOR作为所捕获CO2的唯一利用方法。

2.1.1 垂直整合模式

CCUS技术的早期主要特点是CO2捕获成本高、缺乏大规模商业化示范项目以及不确定性高，这导致许多公司难以进入该行业，不同部门更无法实现长期的合作。因此，结合我国CCUS行业背景以及中国国有企业和能源集团高度一体化的特征设计了垂直整合模式，该模式也称为全资模式，其流程如图1所示。

图1 垂直整合模式Fig.1 Vertical integration mode

在这种模式下，CO2的捕集、运输、利用和封存被看成一个整体，整个CCUS产业链由1个集团公司来投资和运营，因此对该类型公司的整合程度提出了较高的要求。该公司的内部员工包括工程师、地质学家、运输人员以及现场技术人员等，负责对旗下的燃煤电厂进行投资改造，然后自行捕获CO2并统一运输到公司内部油田进行驱油以提高原油采收率，从而确保了CCUS项目的捕集源、EOR和储存点。采用垂直整合模式的公司，其关键优势在于公司可以自行控制和管理相关的风险和运营成本。垂直整合公司由碳捕获企业、运输商、利用商以及封存商组成，公司负责CCUS产业链上的所有环节，因此收益包括政府对项目的直接补贴、来自碳市场的碳交易收入，以及来自EOR的原油销售收入。费用包括捕获、运输、储存和EOR环节的投资和运维成本。此外，本文假设政府对CO2的排放征收碳税来激励CCUS的推广，因此费用还包括企业上缴的碳税税额。由于该模式下CO2高度集成，因此假定此时的交易成本为0。

2.1.2 运营商模式

为便于比较，本文还引入了一种更受市场因素驱动、参与主体更加多样化的运营商模式，其流程如图2所示。

图2 CCUS运营商模式Fig.2 CCUS operator mode

这种模式最早由梁大鹏提出且被认为是CCUS最具发展潜力的商业模式。该模式假设有发电公司、运营商和油田公司3个主体。其中，发电公司不以盈利为动机，否则难以实现合作。运营商在该模式中负责捕获、运输和存储环节，因此收益包括政府对相关环节的直接补贴、由碳排放配额产生的碳交易市场收益，以及将CO2销售给油田公司获得的收益。在获得收益的同时，运营商也需要承担捕获成本、运输成本、存储成本以及碳排放税。油田公司的收益则为EOR所获得的原油销售收益，支出为CO2的采购费用和驱油成本。考虑到该模式下投入成本和风险更大，不同部门间达成合作更加困难，因此交易成本比垂直整合模式更高。

2.2 CCUS商业模式SD模型构建

由于目前CCUS暂未形成成熟的商业运营模式，因此在构建SD模型前，有必要作出如下假设：1）政府对CO2的排放征收碳税，没有碳税的激励作用，企业不会主动承担减少碳排放的义务；2）建立碳排放权交易市场，系统的利益相关者才能利用相应的市场工具来创造和实现CO2的商业价值及其流动；3）技术的开发不会出现破坏性创新，确保CCUS系统后期不会因为新的减排技术出现而系统崩溃；4）CO2的存储需求得到充分满足，确保捕获量不受存储空间限制；5）建立完善的监管和信息共享机制，避免系统成员在仿真模拟期内做出不一致的决策从而使系统难以实现向稳定状态的过渡。

2.2.1 SD模型的因果循环图

因果循环图是用来展示各变量之间的因果关系、显示系统中信息反馈的一种直观方式[25]。基于以上对经济关系的假设，绘制了一个基本的因果图来表示2种CCUS商业模式，如图3所示。

图3 CCUS系统商业模式因果循环图Fig.3 Causal diagram of business model for CCUS system

图3中，箭头表示变量之间的因果关系，箭头上的“+”和“-”分别表明变量的关系是积极的或消极的。图3中共有5个正反馈循环、5个负反馈循环。从这些循环回路中可以看出，CO2的捕集量与捕集意愿有关。捕集量随着捕集意愿的增强而逐渐增加，而政府补贴、再投资、碳市场收入和捕集成本等因素会影响CO2捕集意愿。根据这些反馈回路，可以描绘出整个CCUS运营系统的流图，如图4、图5所示。

图4 CCUS垂直整合模式流图Fig.4 Flow diagram of the CCUS vertical integration mode

图5 CCUS运营商模式流图Fig.5 Flow diagram of the CCUS operator mode

2.2.2 SD模型的流图及方程建立

SD模型中流图的主要优势在于展现了各个因素之间的关系以及相互之间的动态变化，因此不局限于具体的数值。本文将系统分为政府、CO2捕获以及项目收益3个模块，2种模式的大部分环节都是一致的，区别主要集中在项目收益模块，这是因为不同的模式中各利益主体负责的业务不同。

政府在促进CCUS商业化中发挥着重要作用：一方面，政府对企业征收碳排放税以鼓励其主动投资和创新碳捕获技术；另一方面，为了实现减排所创造的潜在社会福利，政府对相关企业提供直接补贴，从而推动CCUS系统的建立和顺利运行。模型中，CO2捕集量受到CO2捕集意愿、捕集能力和理论CO2排放量的影响。首先，CO2捕集意愿由公司的收入和捕集意愿系数决定（捕集意愿系数的设置参考Yao和Yuan[16]的方法，与主观捕集意愿、碳税税率、单位捕集成本和附加值接受度有关）。其次，捕集能力为捕集前CO2排放量与主观捕获率的乘积，假定后者为定值。还需强调的是，在影响捕集前CO2排放量的因素中，本文通过年发电小时数（RT）来实现对额外电力配额的调节[26]，在减轻对政府补贴的依赖同时，能够激励燃煤电厂积极进行CCUS示范。

2种CCUS商业模式在变量关系设置上的区别主要体现在项目收益模块。项目收益主要包括政府补贴、碳市场收入、CO2销售收入以及原油收入；而项目成本则主要包括捕集成本、运输成本、存储成本、驱油成本、碳税税额和再投资。垂直整合公司负责全环节项目，风险增大但交易成本为0；运营商模式专业性有所增强但增加了交易成本。总的来说，该模型描述了CCUS系统的全过程，模拟了应用CCUS技术后的公司收益、CO2捕获量、捕集率等变量的动态变化。本文将根据仿真结果来分析CCUS的运营效益，明确影响该系统成功与否的关键因素。此外，相关变量的初值取自不同的数据来源，包括不同的统计年鉴和技术报告、已有的研究等。由于篇幅限制，本文不再赘述。

2.2.3 模型检测

在进行仿真分析之前，需要检测模型的整体性和有效性[27]。在VENSIM软件中，设定初始时间为0，连续仿真50年，时间单位为1年，执行软件中的Check Model命令，界面上提示Model is OK，表明模型通过了model check和unit check 2项检验。

3 仿真结果与分析

3.1 商业模式的可行性分析

在初始参数设定下，利用VENSIM软件对2种CCUS商业模式从经济、技术可行性和减排效益2方面进行对比分析。

3.1.1 经济和技术可行性分析

垂直整合模式和运营商模式2种不同商业模式下的累计收入和捕集率仿真结果如图6所示。由图6a)可见，2种商业模式下CCUS系统在经济上和技术上均可行。首先，通过模拟期间累计收入的变化可以看出，2种商业模式都经历了由亏损转向盈利的过程，但曲线的斜率不同。垂直整合模式的累积收入前期一直在运营商模式上方，表示垂直整合模式下公司更有盈利优势，但由于在研究期间增长相对缓慢，从第37年开始，其累积收入被运营商模式赶超，并且暂时没有追回。由图6b)可知：随着技术再投资的增加，捕集率也随时间提高，且由于前期碳捕获技术水平快速增长，捕集率的斜率相对更大，后期捕集率的稳定增长表明系统已经形成了相对成熟的碳捕获技术。其中，垂直整合模式下碳捕集技术在第26年就实现稳态，捕集率达到70%；从第27年开始，每年的捕集率缓慢上升，基本稳定在90%的水平。运营商模式下捕集率相对较低，第41年才达到70%，速率比垂直整合模式慢约57.69%，表明在技术上垂直整合模式表现力更好。虽然2种模式的变化趋势不同，但是最终在经济和技术上都实现了稳定经营。

图6 不同商业模式下系统的仿真结果Fig.6 Changes in systems across different business models

3.1.2 减排效益分析

不同模式下的CO2流图、CO2排放仿真结果如图7所示。由图7a）和图7b）可见：2种模式捕集前的CO2排放量一致；CO2捕集量由于技术进步和政府财政支持逐渐上升；CO2排放量为捕集前排放量与捕集量之差，因此随着捕集量达到稳定值而逐渐减少至0。垂直整合模式中CO2捕集量和CO2排放量的交点出现在第22年，在这之后捕集量开始超过了最终的排放量；而运营商模式下二者直到第34年才相交，这表明垂直整合模式在减排效益上相对更具优势。由图7c)可见，2条曲线虽然都呈现下降趋势，但垂直整合模式的CO2排放量自始至终都位于运营商模式的下方，这也表明了垂直整合模式下CCUS的碳减排作用得到更充分发挥。

图7 不同模式下的CO2变化趋势仿真结果Fig.7 The simulated change trends of CO2 in different modes

3.2 政策激励分析

上述研究表明，垂直整合模式无论是经济、技术可行性上还是减排效益上都更具优势，因此选定垂直整合模式作为参考模型，来重点探讨额外电力配额、电价补贴政策、碳交易政策以及碳税政策这4种不同的激励政策如何影响CCUS系统。表1总结了每种情景的仿真结果，可以从中对比不同政策的激励效果。

表1 不同激励政策情景下的仿真结果Tab.1 Simulation results in different incentive policy scenarios

3.2.1 额外电力配额

图8分别为不同的电力配额下垂直整合公司的累积收入、捕集率以及CO2排放的变化情况。图8中，S1-1和S1-2分别为电力配额减少50%和减少25%的情景，S1-3为基准情景，S1-4和S1-5分别为电力配额增加25%和增加50%的情景。

由图8a)可以看出，几种情景均能实现CCUS项目的盈利。在本文中，燃煤电厂的基准电力配额假定为4 293 h/a，此时获得累积收入27.87亿元；但当额外电力配额增加时，垂直整合公司的收入在前期相对于基准情景有所减少，但在后期呈现快速上升趋势并实现收益赶超，最终能带来的最大累计收益为37.07亿元。可见，额外电力配额的减少虽然能在短期增加收益，但大大降低了CCUS项目的最终收益。

由图8b)可以看出：当额外电力配额减少50%时，CCUS系统在第17年就达到70%的捕集率，相比基准情景（26年）用时减少34.62%；而当电力配额增加50%时，捕集率到第37年才达到技术上的稳态，效率降低42.31%，但无论其怎样变动，CCUS系统最终都能够实现稳定经营。由图8c)可以看出，额外电力配额与碳排放呈现正相关关系，即额外电力配额越大，CCUS项目的碳排放随之增加。当额外电力配额增加50%时，碳捕集量从基准情形的161.4万t增加至247.9万t，增长率高达53.59%；最终的碳排放量从17.47 t增加至23.95 t，增长率为37.09%。其原因在于额外电力配额的增加是由于燃煤电厂年发电小时数的增加，这必然会导致CO2排放量增大。

图8 不同电力配额下系统的变化Fig.8 Changes in systems under different power quotas

3.2.2 电价补贴政策

CCUS技术商业化推广的一个主要障碍是项目投资要求大且投资回收期较长，因此在技术推广的早期阶段，政府有必要为项目提供财政支持，但是不断增加的补贴也会导致政府财政负担过重。本文在其他变量保持基准水平下，使电价补贴分别减少25%（S2-1）和50%（S2-2）、增加25%（S2-3）和50%（S2-4），得到不同电价补贴对系统累计收入、捕集率、碳排放量的影响如图9所示。

图9表明，电价补贴的增加在给公司带来更大的收益同时，也大大减少了CO2的排放，对捕集率的提升具有加速效应。当电价补贴增加50%，也就是从0.05元/(kW·h)增加至0.075元/(kW·h)，垂直整合公司累计收入从27.87亿元增至32.05亿元，技术上提前9年达到稳定水平。但是随着政府补贴力度的加大，电价补贴政策的激励效果呈现 出明显的边际下降趋势。电价补贴政策对系统运营 有决定性影响，当电价补贴下降50%时，系统在经济上一直处于亏损状态（图9a)曲线S2-1），捕集率始终为0（图9b)曲线S2-1），自然也无法带来减排效益，这表明过低的电价补贴会直接导致系统的崩溃。总之，对于电价补贴政策，补贴的增加能促使系统更快进入稳定状态，但政府不可能无限地提供资金，当补贴过多时，就会造成资源浪费，导致这种加速效应降低。激励力度从25%扩大至50%时，效率也降低了大约25%。同时，政府也不能过于降低电价补贴，否则企业将缺少捕集CO2的动力，最终导致系统无法正常运营。因此，政府需要仔细确定一个适当的补贴力度，这对于CCUS的成功商业化至关重要。

图9 不同电价补贴对系统的影响Fig.9 Effects of tariff subsidies on the system

3.2.3 碳交易政策

碳交易机制作为一种以市场为导向的政策工具，可以为CCUS项目带来额外的收益，有效抵消项目的部分减排成本[28]。不同水平的碳交易价格会对CCUS系统产生不同的影响，具体如图10所示。首先，S3-1至S3-5的累积收入曲线呈现依次增加的特征。当碳交易价格上升50%时，累积收入增加了17.58%，表明较高的碳价格能给公司带来相对更高的收益。其次，观察捕集率曲线，发现碳交易价格提升能增加系统在技术上的优越性，在基准情景下系统达到稳定的时间需要26年；当碳交易价格提升50%，用时显著减少了15.38%。最后，碳价格对CO2排放的影响主要体现在项目中期。当碳价格水平升高50%，CO2排放量相比基准情景减少了45.97%；但大约从33年开始，几种情形的碳排放情况达到一致。有研究发现[29]，目前中国的经济环境还不足以引发CCUS项目的即时投资，但引入碳交易机制能够显著提高项目的投资价值，降低投资失败概率。因此，碳交易价格政策也是CCUS商业化过程中的重要激励因素。

图10 不同碳交易价格下系统的变化Fig.10 Changes in systems at different carbon trading prices

3.2.4 碳税政策

碳税是一个有效的环境政策工具。据中国气候变化国别研究组的研究显示，征收碳税不仅可以从量的方面降低能源消耗，而且还能从质的方面优化能源消费结构，同时可以有效地削减温室气体的排放量。虽然碳税在中国暂未实施，但是对于CCUS系统来说，碳税的重要性不可忽视。在本文的垂直整合模式中，碳税的作用体现在碳税税率与捕集意愿系数是正相关关系（图11a)）。税率从减少50%到增加50%的过程中，垂直整合公司的累计收入曲线一开始是呈逐次递减排列；随着时间推移，高碳税税率情景下公司收益迅速增加，很快赶超了缓慢上升的低税率情景。这表明碳税所带给企业的经济压力只是暂时的，经过一定的时间后有利于经济的健康发展。图11b）为不同碳税税率下碳捕集技术的进步趋势。情景S4-5相比S4-1使系统提前了21年进入稳态，效率提升高达95.45%。这表明如果不征收碳税，那么企业的主观捕集意愿会大大降低，CCUS系统的减排效力会大打折扣。

图11 不同碳税水平下系统的变化Fig.11 Changes of the systems at different carbon tax levels

图11c）显示了碳税所带来的减排效益。观察CO2的排放量曲线可知，在基准水平上降低碳税所带来的消极影响显著大于提高碳税所带来的好处，这表明税率必须足够大，以确保其对CCUS系统的明显推动作用。

3.2.5 多策并举共同激励

现实中CCUS系统必然不止受单一政策的影响，需要各种政策激励工具的共同努力。由于额外电力配额和电价补贴，碳交易价格和碳税之间存在一定的互相替代性，因此本文测算了8种不同激励政策组合下系统的变化情况。S5-0为基准情形，S5-1—S5-4代表4种高力度激励政策情景，假设这些情景下各变量同时增加25%；S5-5—S5-8则代表4种低力度激励政策情景，假设这些情景下各变量同时减少25%。不同政策组合下系统的变化如图12所示。

图12 不同政策组合下系统的变化Fig.12 Changes of the system with different policy combinations

由图12a)、图12b)可见：垂直整合公司在4种高力度激励情景下的最终累积收入变动幅度分别为16.73%、28.45%、6.85%和16.11%，在低力度激励情景下最终累积收入变动幅度分别为-17.33%、-24.22%、-9.11%和-17.37%；在所有政策组合中，额外电力配额与碳交易价格的结合对项目收入的影响最大，表明在同等激励力度下，可以优先选择提高电力配额和碳交易价格。从累积收入的具体走势来看，情景S5-2虽然前期并不占优势，但其上升迅速，从第35年开始超越了其他所有情形；对于基准情景S5-0，可以看出虽然其一开始保持在中等水平，但随着时间变化也慢慢被其他高力度激励情景赶超，表明无论是哪种激励政策组合的提高，最终都能获得更大的经济收益。

由图12c)、图12d)可见：针对捕集率，最快达到稳定的情景是S5-3，用时17年，表明电价补贴和碳税的同时提高相较于其他政策组合更具有技术优势；在电价补贴和碳交易价格同时提高25%时，系统在第19年实现稳态；并不是所有高力度激励情景都能加速捕集率的提升，如情景S5-1和S5-2分别在第30年和第29年才达到系统的稳态，相对于基准情景效率分别降低了15.38%和11.54%；同样，减小激励力度也并不一定会降低效率，如情景S5-6，当额外电力配额和碳交易价格同时减少25%时，系统反而提前4年进入了稳定状态。

由图12e)、图12f)可见：S5-3曲线碳排放量最低，表明电价补贴和碳税的组合提升能实现最好的减排效益；减排效益表现最优情景是S5-6，表明当需要降低激励力度时，应优先选择额外电力配额和碳税组合。

综上，激励政策的支持能够直接减轻企业前期投资CCUS技术的巨大资金压力，降低项目的投资风险，增大项目的实施可行性，但是盲目地加大激励政策的力度并不利于CCUS的长期发展，因此在制定政策时应该综合考量、合理安排。

4 结论与政策建议

1）垂直整合模式是目前中国最有发展潜力的CCUS商业模式，因为该模式在获取较高的经济收益同时能够实现CCUS系统更快速地进入稳定经营状态，在减排效益方面也占据绝对的优势；而运营商模式涉及多个利益主体，由于各自追求利润最大化目标，因此必然会加大交易成本，导致合作难以实现。

2）不同的激励政策会引起CCUS系统发生不同的变化：提供更多的额外电力配额虽然最终能使企业获得更多的收益，但也降低了其在技术和减排上的表现力；当电价补贴降低50%时，垂直整合模式会面临亏损，系统无法达到稳定状态，CCUS系统出现崩溃；碳交易价格能提升系统在各方面的优越性，当碳交易价格提升50%，系统进入稳态的用时显著减少了15.38%；碳税的征收虽然短期内会增加企业的资金压力，但在长期上会通过增强主观捕集意愿而使系统得到更长远的健康发展。

3）对不同政策组合的仿真模拟表明，额外电力配额与碳交易价格的结合对项目的收益影响最大，但电价补贴和碳税的同时提高较其他政策组合更具有技术优势，同时在减排效益上也表现最好。

基于以上结论，本文提出以下关于CCUS商业化运营的建议：

首先，政府是CCUS系统中不可或缺的有机构成部分。中国的CCUS起步相对较晚，在公众接受度、政府支持、技术成熟度等方面还存在巨大的进步空间。因此，建议加大政策支持力度，利用激励和补贴机制促进现代燃煤电厂发展CCUS。前文研究表明，碳税以及政府补助是CCUS推广过程中的关键变量。政府出台碳税征收政策，针对传统燃煤电厂征收碳税，并在未来适当加大征收额度，能够提高捕获的CO2的商业价值，促使企业未来投资CCUS项目，对于提升企业的捕集意愿意义重大。根据仿真结果，电价补贴提升50%能使系统提前9年进入稳态，收益也能提升15%，因此提高政府补贴CCUS的比例可以缓冲企业高昂的投资成本，降低企业对于CCUS系统不确定性的忧虑，是CCUS系统得以顺利、高效推广的保证。当前，社会上对CCUS技术的选择还存在很多顾虑，政府既可以作为参与者主导推进CCUS系统集成和集群化，共同建立高效的CCUS系统，也能作为政策制定者为CCUS的商业化提供良好的运营环境，还能成为最后的监督者，保障CCUS的健康演化。

其次，本文发现额外电力配额可以作为一种有效的资助中国CCUS项目的方式。额外电力配额是一种创新的补贴激励措施，它能在激励燃煤电厂实施CCUS改造的同时减轻政府财政资源的消耗。政府应制定差异化的配额补贴政策，根据CCUS示范项目规模的不同，并考虑到装机容量、捕获技术等方面，重新分配电力配额，给予技术先进的企业更多的配额，适当削减技术落后企业的配额，优先考虑投资改造CCUS技术的电厂，激励燃煤电厂实施CCUS改造。随着产业的发展，当从示范阶段走向大规模产业化推广和商业化运行阶段，额外电力配额可能成为其重要的驱动因素。总体而言，要实现CCUS在未来的大规模商业部署，额外电力配额还需要结合其他强大的政策激励工具，这样才不会导致供电过剩以及造成电网的负担。

最后，积极发展碳排放交易市场。本文研究表明，碳交易机制可以有效抵消CCUS技术的部分减排成本，使碳排放的负外部效应实现内在化，给予企业以行动压力与动力，激励企业积极开展节能减排并参与到CCUS中来，促进CCUS项目的大规模部署。中国目前已经建立了全国碳排放交易市场并正处于起步阶段，具备良好的发展基础和广阔的发展前景，各交易主体间的配额交易制度也得到逐步完善；但目前CCUS并未纳入碳交易机制，碳交易价格在不同试点城市之间相差很大且不稳定，价格水平也还不能达到触发企业选择CCUS投资的理想水平。因此，应加快推进碳市场建设，维持碳价稳定，进一步规范和完善CO2封存的审批流程、制度法规，以保证CCUS项目商业模式具备可靠的CO2销售渠道，充分发挥碳交易市场在推动CCUS技术上的关键作用，使采用CCUS技术的企业能够从碳市场获取相应的收益来弥补高昂的成本，推动投资和收益增加、成本持续降低的良性循环系统形成。