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English 近日，南方科技大学环境科学与工程学院叶斌课题组在能源管理领域国际权威期刊“Applied Energy”发表题为“Emission trading scheme reshapes the decarbonisation pathways of China’s power sector”的研究论文。该研究围绕中国全国碳市场（CN ETS）如何影响电力系统长期低碳转型这一关键问题，构建了覆盖全国 4257 台受管制火电机组、2294 家发电企业的微观数据库，并将其与 SWITCH-China 电力系统规划模型及碳交易模块耦合，系统评估了 2025-2050 年全国碳市场对中国电力部门脱碳路径、煤电退役进程以及企业碳收益/成本分布的深远影响。研究表明，CN ETS 不仅会重塑全国电力系统的容量扩张与退役节奏，还会在省际之间产生显著异质性影响，为完善中国电力部门低碳转型政策提供了新的量化证据。
图1 全国碳市场影响电力系统脱碳路径的建模框架
电力行业是实现中国“双碳”目标和全球气候治理目标的核心领域。作为全球最大的燃煤发电体系，中国电力部门长期面临两大并行挑战：一方面需要持续压降高碳电源、提升风电和光伏等清洁能源占比；另一方面又必须兼顾系统可靠性、电力保供和存量煤电资产退出风险。尤其是中国大量煤电机组投产时间较晚、平均机龄较低，这使得煤电退出并非简单的“高碳即淘汰”，而是牵涉到碳锁定、资产搁浅和区域能源安全等多重权衡。在这一背景下，作为中国最重要的市场化减排工具之一，CN ETS 能否真正推动煤电有序退出、如何影响不同地区和不同类型企业的转型路径，成为亟待回答的现实问题。
针对这一问题，研究团队从机组与企业两个微观层级入手，构建了中国全国碳市场受管制火电机组数据库，并将其嵌入高时空分辨率的 SWITCH-China 容量扩张模型。与传统将碳价作为外生参数直接叠加到发电成本中的做法不同，该研究进一步引入了强度约束型碳市场机制，建立了动态碳排放强度模型，并通过“配额供需-碳价形成-机组调度-企业盈亏反馈”的迭代过程，实现了电力系统规划与碳交易机制的联动模拟。基于此，研究设计了基准情景、低碳价 ETS 情景和高碳价 ETS 情景，对全国及各省电力系统在不同政策强度下的演化路径进行了系统比较。
图2 2025-2050年不同情景下的 (a) 全国装机容量结构，(b) 受ETS监管机组的容量，以及 (c) ETS中不同类型机组的利润
研究发现，CN ETS 的引入总体上会重塑中国电力系统的脱碳路径，并显著影响煤电机组的退役节奏。结果显示，到 2050 年，可再生能源装机占比预计将提升至约 66%，风电和光伏将成为未来电力系统扩张的主体。与此同时，ETS 对煤电退出的作用并不是简单线性的：小容量机组在各类情景下均面临较快退出，ETS 会进一步加速其退役；300MW 和 600MW 机组则构成煤电退出的主体；而 1000MW 等大容量、高效率机组对碳价变化相对不敏感，在部分时期甚至表现出更强的“留存”倾向。这意味着，更高碳价并不一定会无差别加速所有煤电机组退出，反而可能提高大型高效机组在系统中的相对竞争力。
进一步分析显示，CN ETS 的政策效果在省际之间存在显著差异。研究团队据此将各省受管制机组的退役路径概括为三类：一类呈现较平稳、近线性的退出特征；一类则在较长时间内维持稳定、随后在特定阶段出现集中退役；还有一类受地方能源结构、燃气机组占比或煤电依赖程度影响，呈现特殊退役模式。这表明，全国碳市场虽然在国家层面提供了统一的价格信号，但其传导效果会因省份资源禀赋、煤电依赖度和机组组合结构不同而出现明显分化，因此统一政策框架下仍需要更具针对性的地方配套措施。
图3 全国碳市场下受管制煤电机组退役的省际异质性特征
在企业层面，研究揭示了一个值得关注的现象：CN ETS 下的碳收益和碳成本高度集中，真正持续活跃参与碳交易的企业比例并不高。研究表明，随着老旧机组退役和部分低效率企业逐渐退出发电调度，到 2050 年，约 90.2% 的受管制企业既不会获得明显碳市场收益，也不会承担显著碳成本。这意味着，现行碳市场覆盖机制下，大量边际企业虽然被纳入监管范围，但其实际交易活跃度和市场影响力有限。与此同时，较高碳价还可能抬升企业实质性参与碳交易的容量门槛，使碳市场收益进一步向少数规模较大、效率较高的企业集中。
该研究不仅从机组层面揭示了 CN ETS 对煤电退出与电源结构重塑的动态影响，也从企业层面刻画了碳收益分配格局的集中化特征，为理解全国碳市场如何作用于中国电力系统长期转型提供了新的微观证据。研究进一步提出，未来政策设计应更加注重分层分类施策：对于小容量低效机组，应通过更明确的退役约束加速淘汰；对于中等容量机组，应优化配额分配与碳市场激励机制，引导其有序退出；对于大型高效机组，则需通过更严格的技术标准和长期约束，防止其在过渡阶段形成新的碳锁定。同时，在省际层面，应根据不同地区煤电依赖程度、系统韧性和能源结构差异，构建更加精细化的差异化转型政策框架。
该论文第一作者为南方科技大学环境科学与工程学院博士生卢振威，通讯作者为叶斌助理教授。南方科技大学为唯一通讯单位，合作者包括纽约市立大学何钢副教授和同济大学邵帅教授等。研究得到了国家自然科学基金（编号72173058、72573075、72573116、72243004和72394391）以及高水平大学专项基金（编号G030290001 & G03050K001）的资助。