碳排放权价值评估与运用
——以粤电力为例

魏 锋,刘 炎,周 慧

(1.广西科技大学 经济与管理学院,广西 柳州 545006;2.柳州工学院 科研部,广西 柳州 545006)

自人类工业革命开始,化石燃料的消耗猛增,导致空气中二氧化碳的浓度不断升高,环境问题日益严重。党的二十大报告对“碳达峰”及“碳中和”的战略地位进一步提高到历史新高度,将其纳入“五位一体”布局的生态文明建设之下,是中国式现代化发展的重要内容。我国为了更好地控制碳排放的总量,设置了碳排放权以及碳交易市场,以此激励企业减少碳排放量来获取利益或节约成本,而碳排放权的价格成为了市场上交易的重要信息指标。2019年我国碳排放量达98.3亿吨,同比增长了0.71%,其中主要来源是火力发电,占比达78%。因此。以某火电企业为例,探讨PCV(Putty-Clay Vintage)模型对基础排放权价值评估的可行性。

一、模型构建

结合我国当前碳排放市场发展到中期的实际情况,相对而言PCV模型更适合进行定价评估。PCV模型从企业内在价值的角度对碳排放权价值进行分析[1],将碳排放权当作一种生产要素,而非一种投资手段[2];以实际市场环境为基础进行计算,实用性较强。在计算上,模型中的参数相对较少,并且火电企业等已经有全面的各项成本数据和减排量数据系统,无需耗费过多的人力和物力,计算方法容易理解和接受,满足了可操作性且适合推广。同时,该模型很好地构建了火电企业的利润函数,将其电力收入和燃料成本纳入其中,考虑了火电企业的减排成本和碳排放权交易的支出[3],基本涵盖火电企业的主要经营状态。在现阶段的市场发展程度下,使用PCV模型对企业碳排放权进行定价,既考虑了企业生产经营的要求,也更准确地评估了碳排放权的真实价值[4]。

(一)利润函数的构建

将营业收入剔除营业成本及费用后可以得到企业的利润总额,本文的研究对象是火电企业,其主营业务的实质是碳生产[5],所以本文在构建利润函数时,分别核算变动成本和固定成本,金额较小的其他业务成本忽略不计[6],例如风力发电、水力发电等。因此,企业年利润总额R计算公式如下:

其中I表示企业因碳排放业务取得的收入;C表示企业总的成本和费用;VC表示变动成本;FC表示固定成本;Pi表示销售第i件商品的价格;Qi表示销售i类商品的数量;n表示企业制造商品种类的数目;VCc表示与碳排放权相关的变动成本;VCo表示除碳排放权以外的变动成本的总和。

在细化成本函数的因素时,由于PCV模型是一个短期函数模型,因此长期生产时需考虑的技术水平的发展以及时间价值等因素对碳排放权成本的影响微乎其微[7],因此,成本函数中并不考虑固定成本的变化。火电企业在计算与碳排放权成本相关的变动成本中主要考虑三个细化的成本:一是企业在生产活动中因碳排放量超标而面临的罚款;二是企业从碳交易市场上外购的碳排放权[8];三是企业履行节能减排义务的过程中对引入先进技术或升级减排设备时投入的成本[9]。因此,与碳排放权相关的变动成本VCc计算公式如下:

VCc=Cf+Cb+Cr=Cf+Cb+Et×c。

(1)

其中:Cf表示企业因碳超额排放所支付的罚款;Cb表示企业从第三方购买碳排放量支付的金额;Cr表示企业引入减排新技术或旧设备节能改造花费的相关费用;Et表示企业实际减排量;c表示单位更新改造成本。

在短期内,假设企业引入先进技术和升级减排设备的成本与碳排放量之间呈线性的负相关关系[10],则将技术设备升级的成本Cr拆分为Et与c的乘积。

(二)约束条件

根据前文的描述,企业难以因为技术设备等“硬件”的升级和团队管理等“软件”的更新而在短期内产生较大的效益,因此公司的碳排放量短期内不会有明显变化。企业实际碳排放量不应超过国家分配、第三方采购和超额排放的总和[11],即该模式的约束条件如下:

ET≤Eg+Eb+Eo。

其中,ET表示企业可排放的碳总量;Eg表示企业被无偿分配的碳排放额;Eb表示企业外购的可排放的碳量;Eo表示企业超标排放的碳量。

综上所述,公式汇总如下:

在评估的角度上,单位碳排放量为企业利润总额带来的边际效益就是碳排放权的内在价值,就是当单位碳排放量为企业带来最大效益时的价值[12]。以此为出发点,需要对利润函数R做实际碳排放总量ET的求导,得出关于碳排放量的偏导数。同时调整系数μ表示影响碳排放权价值的其他因素[13],由于碳排放的影响范围过广并带有连环效应,在此不多赘述。根据上述逻辑得出碳排放权的价值评估模型:

(三)其他条件

(1)在火电企业的生产中,燃料的投入量与发电量之间存在一定的折算关系,通常会将煤炭与标准煤进行折算,并转换成发电量Q,则

其中,m为燃料使用量与发电量之间的折算系数,ri为燃料的投入使用量。

(2)一次能源的燃烧与二氧化碳排放量之间也存在一定的关系,即一定量的煤炭和天然气燃烧会释放相对量的二氧化碳,其转化因子为αj,j表示常用燃料的种类,则

其中,NCVj表示燃料平均低位发热量,单位为kJ/kg;CEFj表示燃料碳排放系数,一般单位为kg·C/GJ;COFj表示燃料的碳氧化因子。

二、案例分析

(一)企业碳排放的现状

广东电力发展股份有限公司(下称粤电力)是广东大规模发电的火电企业之一,主要业务收入是电力销售,其中火电销售收入最高,主要的发电燃料是原煤。表1为粤电力2020—2021年主营业务收入状况,该公司2021年创造了441.67亿元的主营业务收入,其中97.99%为电力销售收入;表2为粤电力2020—2021年主营业务成本状况,2021年主营业务成本达468.15亿元,其中电力消耗成本占比82.59%;对比2020年与2021年的数据可知,2021年的主营业务收入和主营成本都有大幅度地上涨,这是由于煤炭成本上升、煤炭存量减少等因素共同造成的结果。2021年粤电力平均上网电价为465.70元/兆瓦时(含税),即0.47元/度,同年原煤平均单价为575元/吨,同比增加了15%。

表1 粤电力2020—2021年主营业务收入状况

表2 粤电力2020—2021年主营业务成本状况

(二)碳排放权价值的确定

1.利润函数

(1)收入的确定。根据粤电力2021年年报可知,该公司主要的业务收入是电力销售。粤电力有多种发电方式,其中占比最大的是火力发电,燃煤发电收入额为352.83亿元,占主营业务收入的81.53%,如表3所示。

表3 公司各类型发电情况

由于燃煤发电机主要是为火力发电供给,因此在本研究确认与碳排放有关的业务收入时以火电收入为准,忽略其他类型的发电收入,即

I火电收入=P×k×u。

其中,P表示电力的价格,k表示每一单位原煤产生的发电量,u表示原煤的总投入量。

(2)碳排放权变动成本的确定。粤电力是大型火电企业,燃料成本在总成本中的占比较大,其中与碳排放权相关的变动成本可按式(1)计算。

2021年粤电力出现了超量排放二氧化碳的现象,根据财务报告和《全国碳排放权交易管理办法(试行)》可知企业购买了额外的碳排放额,共花费约1.35亿人民币,因超额排放碳而需缴纳的罚金0元,则外购成本Cb=1.35 亿元。外购成本Cb的计算可以通过该公司所在区域的碳排放权交易市场的实时动态来计算得出结果,首先算出碳排放权市场的交易单价,再根据公司在2021年累计购买的碳排放额度来确认外购的成本。如2021年广州碳排放权交易试点市场公布的年度数据,该年碳排放额累计成交量为2750 万吨,创造了10.49 亿元的价值,由此估算碳排放权交易单价为38.12 元/吨。根据已有的研究数据,并综合考虑物价上涨等客观因素后,最终确认2021年的碳排放减排成本为c=290.22 元/吨。

综上所述,粤电力2021年的利润函数为:

R=P×k×u-m×u-Et×c-Cb-FC。

2.二氧化碳排放因子

根据前文所述,粤电力的燃料多为原煤,鉴于二氧化碳排放量不是原煤的总量,但二氧化碳转化量必须通过燃烧原煤来确定,因此碳排放可看作原煤二氧化碳排放因子与原煤使用量的乘积,即ET=EF×u。因此,将企业的利润函数改为:

(2)

3.碳排放权价值

根据式(2)计算碳排放权的价值,即计算总碳排放量ET对利润函数R的偏导数:

将本研究的评估结果与2021年广州碳排放交易价格区间37.74～55.47元/吨进行对比,可看出目前国内碳排放权的市场价值明显偏低。综合分析可得出主要原因有二:(1)从市场交易角度来看,市场交易不活跃使得市场的碳交易价格无法真实反映碳排放权的价格。(2)从企业碳排放的角度来看,忽略了清洁能源发电的因素,导致碳排放对企业利润的单位贡献率偏高,从而使得评估出的碳排放价格偏高。这个结论也说明粤电力更倾向于向市场购买额外的碳排放额来解决碳排放超额的问题,而非通过自主研发减排技术来减少碳排放量;同时该企业可通过有效地控制成本以实现产量的最大化,从而增加企业的利润。

三、研究结论与展望

(一)研究结论

(1)碳排放权的定义在当前更倾向于商品属性。碳排放权是在低碳经济发展的背景下出现的新概念,它的发展并未成熟。随着碳资产交易市场的日渐完善,碳排放权具有潜在的投资属性,日后会衍生出相关的金融产品和服务。

(2)碳排放权价值的评估适用PCV模型。我国当前的碳交易市场中往往是火电企业,于是选择粤电力2021年的数据来计算,验证了PCV模型计算碳排放权价值的合理性。我国在目前的发展阶段,节能减排是发展环境友好型社会的重中之重,PCV模型考虑了火电企业在减排环境下的相关碳排放成本,将碳排放权作为一种生产要素进行衡量,得出的碳排放权价值对企业的生产经营和碳排放权交易具有指导意义,更加符合现状。

(二)进一步研究展望

本研究在未来的改进方向主要有两个方面:

(1)考虑数据的差异化分析。在计算的过程中由于部分数据难以取得,只能作归一化的假设处理,例如在对碳减排成本的测算上可能与实际有较大的差异,影响最终价值评估结果的准确性。因此在未来计算的过程中要更加细化成本构成,设置合理的函数,比如考虑由于煤炭的二次利用等降低了的煤炭浪费率,考虑燃煤机组损耗等实体资产损耗,使得价值评估结果更加准确。

(2)考虑的生产周期短。本研究是从短期的碳生产角度来对火电企业的碳排放权价值进行评估,并没有考虑长期发展中减碳技术实现节能减排这一影响因素。

本研究集中从碳排放权的功能性的角度去评估其内在价值,但随着碳交易市场逐渐的发展和完善,碳排放权的金融属性将日益明显,碳排放权的投资价值需要被考虑到模型当中,PCV模型不太适用这一部分的讨论,运用注重资产投资价值的实物期权模型更适合综合地分析碳排放权的生产要素价值和投资价值。中国作为世界上最大的发展中国家,是国际环境问题中重要参与者,通过对碳排放权价值评估理论的丰富与拓展,有利于推动中国碳排放交易市场与国际市场接轨,加速绿色经济的发展。