燃煤電廠碳捕集、利用與封存商業模式與政策激勵研究

王喜平，唐 榮

（華北電力大學經濟管理系，河北 保定 071000）

碳捕集、利用與封存（carbon capture，utilization and storage，CCUS）技術是指將工業生產過程中所排放的CO2分離，經壓縮純化后注入深部地質進行長期封存或實現資源化利用的技術。依據碳中和[1]的減排目標需求，到2060年，需要CCUS技術實現的CO2減排量為10億～18億t，CCUS技術將為實現我國的化石能源近零排放提供重要支撐。然而，從現實實踐來看，盡管已有相關研究表明CCUS技術可行，中國也早在2000年就開始了對CCUS的探索，但目前的CCUS產業化整體仍處于早期發展階段，CCUS項目的規模與實現碳中和愿景的減排 需求之間還存在較大差距，CO2捕獲率相比滿足2050年的2 ℃溫控目標所需的最低要求還要低100倍，CCUS距離實現大規模商業化應用還存在較大缺口[2]。這不僅因為CCUS產業化面臨成本高昂、技術安全性及公眾接受性等多重挑戰，缺乏成熟的商業模式以及相應的激勵政策也是阻滯CCUS技術產業化發展的重要因素。

因此，探索有利于CCUS產業化發展和穩定運營的商業模式，并研究制定相應的激勵政策，對于促進CCUS商業化部署、推進燃煤發電綠色低碳轉型進而實現國家碳中和愿景目標具有重要意義。

1 CCUS商業模式和激勵政策

1.1 對CCUS商業模式的研究

由于學者從不同層面定義商業模式的概念，因此目前對商業模式內涵的界定并不統一。本文傾向于Amit和Zott[3]的商業模式內涵，認為商業模式是企業為實現價值創造和價值獲取而建立的一種交易結構、內容和治理的組合，是企業間交易連接模式的概念化。

涉及能源領域商業模式的研究有許多：P?t?ri、Sinkkonen[4]和Pantaleo[5]研究了能源服務公司（ESCos）的商業模式；一些學者指出政策制定者要重視能源部門中商業模式對政策的依賴[6]；Bryant等人[7]研究了可再生能源領域中商業模式的可行性，認為有效的商業模式是實現能源轉型的重要支撐。越來越多的學者將商業模式作為能源領域的分析工具[8-9]。Kheshgi等人[10]指出目前仍沒有可行的商業模式用于大規模部署CCUS技術。梁大鵬[11]率先設計了電力公司的CCUS運營商模式，并指出該模式是最具發展潛力的CCUS商業模式。Yao等人[12]分析評估了CCUS未來發展的4種潛在商業模式，并利用蒙特卡羅模擬得到了不同模式下各利益主體的收益分布，研究結果表明垂直整合模式是我國在早期CCUS示范階段的最佳選擇。曾俁琳[13]研究并設計了3種不同的CCUS商業模式，采用實物期權法測算了不同商業模式下CCUS的投資價值，分析了影響燃煤電廠投資CCUS技術的主要因素，研究證明了垂直整合模式對燃煤電廠投資來講最優。可見，目前對CCUS商業模式的研究并未形成一致定論。

1.2 對CCUS的系統動力學研究

對CCUS技術的早期研究主要集中在經濟技術可行性評價方面，主要采用傳統的凈現值方法來分析CCUS項目的成本和收益。考慮到CCUS投資面臨技術、成本、政策等諸多不確定性因素，實物期權理論逐漸被引入CCUS技術經濟評價，以凸顯CCUS的戰略投資價值及其管理柔性。然而，在對CCUS投資成本收益的分析中仍未能考慮CCUS這一復雜系統中各成員之間的密切聯系。為克服上述缺陷，系統動力學（SD）作為一種處理復雜、大規模動態系統的分析工具和方法逐漸受到研究者的青睞，目前已經有相關的研究將SD模型用于CCUS系統的社會經濟分析。梁大鵬[11]根據CO2價值鏈將CCUS分為捕集、運輸、存儲和利用4個子系統，研究證明了商業化碳捕集與封存系統穩態的存在；此外，他還發現碳排放交易市場和碳稅等外部激勵因素對系統進入穩態至關重要[14]。Proao等人[15]利用SD方法評估了在不同的市場情景和碳稅政策下，在水泥行業實施CCUS技術的整體經濟影響，研究證明了征收20～80美元/t的碳稅將激勵CCUS技術的實施。Yao等人[16]建立了鋼鐵行業的CCUS系統動態模型，從鋼鐵供應鏈角度分析了應用碳捕獲技術的經濟和技術可行性，證明了在特定條件下鋼鐵廠可以成功應用CCUS技術，并確定了影響系統運行的3個關鍵變量。由此可知，SD方法可以作為對CCUS系統進行建模的合理工具。

1.3 CCUS相關激勵政策研究

由于CCUS高昂的投資成本以及技術不確定性，相關企業往往不會主動參與CCUS的研發；缺少有效的激勵政策也是CCUS商業化推廣過程中的主要障礙之一。因此，對相關的產業政策研究也是實現CCUS技術擴散的重要內容。張新華等[17]研究了激勵政策對CCUS投資的影響，發現碳價下限政策會激勵電站投資碳減排。投資補貼是早期在激勵政策方面的研究焦點。Chen等人[18]構建實物期權模型，分析了電價補貼對中國燃煤電廠CCUS投資改造和CO2減排的影響，并揭示了碳價格可以決定電價補貼的影響程度。由于CCUS能有效減少碳排放，因此還有學者從成本節約的角度把碳稅政策視為對CCUS投資的激勵政策。林則夫等[19]將碳稅視為政策變量，用數值仿真的方法研究了碳稅政策對CCUS項目投資產生的影響。伊長生等[20]將碳稅和清潔電價等政策變量引入實物期權評價模型，分析結果表明，高力度的激勵政策可促進CCUS項目投資。程承等[21]針對不同的激勵政策建立了4種實物期權模型，并求解了項目預期最優執行時間以及激勵政策的最優值。Wang和Qie[22]研究表明CCUS投資受到碳價格、捕獲率和轉移支付系數的積極影響，而受到資本補貼的負面影響。總的來說，目前在激勵政策方面的研究主要關注發電補貼、碳稅等政策，但大多數研究都只針對單一的政策，少有研究把不同的激勵政策放入同一模型進行比較，這也是本文試圖要填補的地方。

綜上分析發現，CCUS商業模式的構建及相關政策評估是目前CCUS產業化發展面臨的重要制約因素，有關商業模式的已有研究尚未得出一致性結論，相關激勵政策研究也有待進一步深化。鑒于此，本文在已有研究的基礎上，創新性地構建了系統動力學模型，對CCUS垂直整合模式和運營商模式進行比較，細化了每種模式下各利益相關者的業務范圍、收益分配和責任風險分擔，并通過仿真模擬比較了不同模式下CCUS系統的經濟、技術可行性和減排效益。同時，本文將額外電力配額、電價補貼、碳稅、碳交易等政策因素納入模型，通過設置多種情景對不同政策的激勵效果進行了分析和評估，從中總結出CCUS成功商業化的需求。

2 商業模式界定與模型構建

2.1 CCUS商業模式界定

CCUS商業模式的關鍵問題為：1）CCUS相關環節的設備及技術投資成本高昂，需要大量的資金投入，需要政府對碳捕獲、運輸、封存等環節相關企業進行補貼以確保CCUS項目商業運營的成功；2）CCUS涉及的產業鏈相對較長，利益相關者之間錯綜復雜的關系導致企業間難以實現長期合作，同時也增加了交易成本；3）CCUS的產業周期長、高度不確定性的特點使政策激勵面臨著較高風險，而缺乏激勵工具對于CCUS項目的商業化發展是致命的。

CCUS技術商業化進展緩慢的根本原因之一是CO2應用價值難以實現，關于該技術價值鏈的關鍵驅動力也還未形成成熟的結論。目前較為成熟的4種技術為：CO2強化石油開采技術（EOR）、CO2強化深部咸水開采技術（EWR）、CO2強化天然氣開采技術（EGR）、CO2驅替煤層氣技術（ECBM）。其中，前兩者已有商業化應用[23]。Hammond等人[24]指出CO2-EOR是最具吸引力和最成熟的地質選擇，EOR的長期積累已經促使北美形成較穩定的CO2需求市場。研究表明，將CO2注入油層，不僅能夠通過大幅提高原油采收率來實現獲利，而且可以對CO2進行大規模封存，達到減排目的，同時滿足經濟效益和環境保護的雙重要求。

本文基于中國當前的政策環境和能源產業結構，參考已有文獻，根據CCUS項目中各利益相關者業務范圍的不同設計了2種CCUS商業模式。為了使不同的商業模式具有可比性，本文假設CO2捕獲源為設備改造后的燃煤電廠，并參考Hammond[24]和Yao等人[12]將EOR作為所捕獲CO2的唯一利用方法。

2.1.1 垂直整合模式

CCUS技術的早期主要特點是CO2捕獲成本高、缺乏大規模商業化示范項目以及不確定性高，這導致許多公司難以進入該行業，不同部門更無法實現長期的合作。因此，結合我國CCUS行業背景以及中國國有企業和能源集團高度一體化的特征設計了垂直整合模式，該模式也稱為全資模式，其流程如圖1所示。

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

在這種模式下，CO2的捕集、運輸、利用和封存被看成一個整體，整個CCUS產業鏈由1個集團公司來投資和運營，因此對該類型公司的整合程度提出了較高的要求。該公司的內部員工包括工程師、地質學家、運輸人員以及現場技術人員等，負責對旗下的燃煤電廠進行投資改造，然后自行捕獲CO2并統一運輸到公司內部油田進行驅油以提高原油采收率，從而確保了CCUS項目的捕集源、EOR和儲存點。采用垂直整合模式的公司，其關鍵優勢在于公司可以自行控制和管理相關的風險和運營成本。垂直整合公司由碳捕獲企業、運輸商、利用商以及封存商組成，公司負責CCUS產業鏈上的所有環節，因此收益包括政府對項目的直接補貼、來自碳市場的碳交易收入，以及來自EOR的原油銷售收入。費用包括捕獲、運輸、儲存和EOR環節的投資和運維成本。此外，本文假設政府對CO2的排放征收碳稅來激勵CCUS的推廣，因此費用還包括企業上繳的碳稅稅額。由于該模式下CO2高度集成，因此假定此時的交易成本為0。

2.1.2 運營商模式

為便于比較，本文還引入了一種更受市場因素驅動、參與主體更加多樣化的運營商模式，其流程如圖2所示。

圖2 CCUS運營商模式Fig.2 CCUS operator mode

這種模式最早由梁大鵬提出且被認為是CCUS最具發展潛力的商業模式。該模式假設有發電公司、運營商和油田公司3個主體。其中，發電公司不以盈利為動機，否則難以實現合作。運營商在該模式中負責捕獲、運輸和存儲環節，因此收益包括政府對相關環節的直接補貼、由碳排放配額產生的碳交易市場收益，以及將CO2銷售給油田公司獲得的收益。在獲得收益的同時，運營商也需要承擔捕獲成本、運輸成本、存儲成本以及碳排放稅。油田公司的收益則為EOR所獲得的原油銷售收益，支出為CO2的采購費用和驅油成本。考慮到該模式下投入成本和風險更大，不同部門間達成合作更加困難，因此交易成本比垂直整合模式更高。

2.2 CCUS商業模式SD模型構建

由于目前CCUS暫未形成成熟的商業運營模式，因此在構建SD模型前，有必要作出如下假設：1）政府對CO2的排放征收碳稅，沒有碳稅的激勵作用，企業不會主動承擔減少碳排放的義務；2）建立碳排放權交易市場，系統的利益相關者才能利用相應的市場工具來創造和實現CO2的商業價值及其流動；3）技術的開發不會出現破壞性創新，確保CCUS系統后期不會因為新的減排技術出現而系統崩潰；4）CO2的存儲需求得到充分滿足，確保捕獲量不受存儲空間限制；5）建立完善的監管和信息共享機制，避免系統成員在仿真模擬期內做出不一致的決策從而使系統難以實現向穩定狀態的過渡。

2.2.1 SD模型的因果循環圖

因果循環圖是用來展示各變量之間的因果關系、顯示系統中信息反饋的一種直觀方式[25]。基于以上對經濟關系的假設，繪制了一個基本的因果圖來表示2種CCUS商業模式，如圖3所示。

圖3 CCUS系統商業模式因果循環圖Fig.3 Causal diagram of business model for CCUS system

圖3中，箭頭表示變量之間的因果關系，箭頭上的“+”和“-”分別表明變量的關系是積極的或消極的。圖3中共有5個正反饋循環、5個負反饋循環。從這些循環回路中可以看出，CO2的捕集量與捕集意愿有關。捕集量隨著捕集意愿的增強而逐漸增加，而政府補貼、再投資、碳市場收入和捕集成本等因素會影響CO2捕集意愿。根據這些反饋回路，可以描繪出整個CCUS運營系統的流圖，如圖4、圖5所示。

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

圖5 CCUS運營商模式流圖Fig.5 Flow diagram of the CCUS operator mode

2.2.2 SD模型的流圖及方程建立

SD模型中流圖的主要優勢在于展現了各個因素之間的關系以及相互之間的動態變化，因此不局限于具體的數值。本文將系統分為政府、CO2捕獲以及項目收益3個模塊，2種模式的大部分環節都是一致的，區別主要集中在項目收益模塊，這是因為不同的模式中各利益主體負責的業務不同。

政府在促進CCUS商業化中發揮著重要作用：一方面，政府對企業征收碳排放稅以鼓勵其主動投資和創新碳捕獲技術；另一方面，為了實現減排所創造的潛在社會福利，政府對相關企業提供直接補貼，從而推動CCUS系統的建立和順利運行。模型中，CO2捕集量受到CO2捕集意愿、捕集能力和理論CO2排放量的影響。首先，CO2捕集意愿由公司的收入和捕集意愿系數決定（捕集意愿系數的設置參考Yao和Yuan[16]的方法，與主觀捕集意愿、碳稅稅率、單位捕集成本和附加值接受度有關）。其次，捕集能力為捕集前CO2排放量與主觀捕獲率的乘積，假定后者為定值。還需強調的是，在影響捕集前CO2排放量的因素中，本文通過年發電小時數（RT）來實現對額外電力配額的調節[26]，在減輕對政府補貼的依賴同時，能夠激勵燃煤電廠積極進行CCUS示范。

2種CCUS商業模式在變量關系設置上的區別主要體現在項目收益模塊。項目收益主要包括政府補貼、碳市場收入、CO2銷售收入以及原油收入；而項目成本則主要包括捕集成本、運輸成本、存儲成本、驅油成本、碳稅稅額和再投資。垂直整合公司負責全環節項目，風險增大但交易成本為0；運營商模式專業性有所增強但增加了交易成本。總的來說，該模型描述了CCUS系統的全過程，模擬了應用CCUS技術后的公司收益、CO2捕獲量、捕集率等變量的動態變化。本文將根據仿真結果來分析CCUS的運營效益，明確影響該系統成功與否的關鍵因素。此外，相關變量的初值取自不同的數據來源，包括不同的統計年鑒和技術報告、已有的研究等。由于篇幅限制，本文不再贅述。

2.2.3 模型檢測

在進行仿真分析之前，需要檢測模型的整體性和有效性[27]。在VENSIM軟件中，設定初始時間為0，連續仿真50年，時間單位為1年，執行軟件中的Check Model命令，界面上提示Model is OK，表明模型通過了model check和unit check 2項檢驗。

3 仿真結果與分析

3.1 商業模式的可行性分析

在初始參數設定下，利用VENSIM軟件對2種CCUS商業模式從經濟、技術可行性和減排效益2方面進行對比分析。

3.1.1 經濟和技術可行性分析

垂直整合模式和運營商模式2種不同商業模式下的累計收入和捕集率仿真結果如圖6所示。由圖6a)可見，2種商業模式下CCUS系統在經濟上和技術上均可行。首先，通過模擬期間累計收入的變化可以看出，2種商業模式都經歷了由虧損轉向盈利的過程，但曲線的斜率不同。垂直整合模式的累積收入前期一直在運營商模式上方，表示垂直整合模式下公司更有盈利優勢，但由于在研究期間增長相對緩慢，從第37年開始，其累積收入被運營商模式趕超，并且暫時沒有追回。由圖6b)可知：隨著技術再投資的增加，捕集率也隨時間提高，且由于前期碳捕獲技術水平快速增長，捕集率的斜率相對更大，后期捕集率的穩定增長表明系統已經形成了相對成熟的碳捕獲技術。其中，垂直整合模式下碳捕集技術在第26年就實現穩態，捕集率達到70%；從第27年開始，每年的捕集率緩慢上升，基本穩定在90%的水平。運營商模式下捕集率相對較低，第41年才達到70%，速率比垂直整合模式慢約57.69%，表明在技術上垂直整合模式表現力更好。雖然2種模式的變化趨勢不同，但是最終在經濟和技術上都實現了穩定經營。

圖6 不同商業模式下系統的仿真結果Fig.6 Changes in systems across different business models

3.1.2 減排效益分析

不同模式下的CO2流圖、CO2排放仿真結果如圖7所示。由圖7a）和圖7b）可見：2種模式捕集前的CO2排放量一致；CO2捕集量由于技術進步和政府財政支持逐漸上升；CO2排放量為捕集前排放量與捕集量之差，因此隨著捕集量達到穩定值而逐漸減少至0。垂直整合模式中CO2捕集量和CO2排放量的交點出現在第22年，在這之后捕集量開始超過了最終的排放量；而運營商模式下二者直到第34年才相交，這表明垂直整合模式在減排效益上相對更具優勢。由圖7c)可見，2條曲線雖然都呈現下降趨勢，但垂直整合模式的CO2排放量自始至終都位于運營商模式的下方，這也表明了垂直整合模式下CCUS的碳減排作用得到更充分發揮。

圖7 不同模式下的CO2變化趨勢仿真結果Fig.7 The simulated change trends of CO2 in different modes

3.2 政策激勵分析

上述研究表明，垂直整合模式無論是經濟、技術可行性上還是減排效益上都更具優勢，因此選定垂直整合模式作為參考模型，來重點探討額外電力配額、電價補貼政策、碳交易政策以及碳稅政策這4種不同的激勵政策如何影響CCUS系統。表1總結了每種情景的仿真結果，可以從中對比不同政策的激勵效果。

表1 不同激勵政策情景下的仿真結果Tab.1 Simulation results in different incentive policy scenarios

3.2.1 額外電力配額

圖8分別為不同的電力配額下垂直整合公司的累積收入、捕集率以及CO2排放的變化情況。圖8中，S1-1和S1-2分別為電力配額減少50%和減少25%的情景，S1-3為基準情景，S1-4和S1-5分別為電力配額增加25%和增加50%的情景。

由圖8a)可以看出，幾種情景均能實現CCUS項目的盈利。在本文中，燃煤電廠的基準電力配額假定為4 293 h/a，此時獲得累積收入27.87億元；但當額外電力配額增加時，垂直整合公司的收入在前期相對于基準情景有所減少，但在后期呈現快速上升趨勢并實現收益趕超，最終能帶來的最大累計收益為37.07億元。可見，額外電力配額的減少雖然能在短期增加收益，但大大降低了CCUS項目的最終收益。

由圖8b)可以看出：當額外電力配額減少50%時，CCUS系統在第17年就達到70%的捕集率，相比基準情景（26年）用時減少34.62%；而當電力配額增加50%時，捕集率到第37年才達到技術上的穩態，效率降低42.31%，但無論其怎樣變動，CCUS系統最終都能夠實現穩定經營。由圖8c)可以看出，額外電力配額與碳排放呈現正相關關系，即額外電力配額越大，CCUS項目的碳排放隨之增加。當額外電力配額增加50%時，碳捕集量從基準情形的161.4萬t增加至247.9萬t，增長率高達53.59%；最終的碳排放量從17.47 t增加至23.95 t，增長率為37.09%。其原因在于額外電力配額的增加是由于燃煤電廠年發電小時數的增加，這必然會導致CO2排放量增大。

圖8 不同電力配額下系統的變化Fig.8 Changes in systems under different power quotas

3.2.2 電價補貼政策

CCUS技術商業化推廣的一個主要障礙是項目投資要求大且投資回收期較長，因此在技術推廣的早期階段，政府有必要為項目提供財政支持，但是不斷增加的補貼也會導致政府財政負擔過重。本文在其他變量保持基準水平下，使電價補貼分別減少25%（S2-1）和50%（S2-2）、增加25%（S2-3）和50%（S2-4），得到不同電價補貼對系統累計收入、捕集率、碳排放量的影響如圖9所示。

圖9表明，電價補貼的增加在給公司帶來更大的收益同時，也大大減少了CO2的排放，對捕集率的提升具有加速效應。當電價補貼增加50%，也就是從0.05元/(kW·h)增加至0.075元/(kW·h)，垂直整合公司累計收入從27.87億元增至32.05億元，技術上提前9年達到穩定水平。但是隨著政府補貼力度的加大，電價補貼政策的激勵效果呈現 出明顯的邊際下降趨勢。電價補貼政策對系統運營 有決定性影響，當電價補貼下降50%時，系統在經濟上一直處于虧損狀態（圖9a)曲線S2-1），捕集率始終為0（圖9b)曲線S2-1），自然也無法帶來減排效益，這表明過低的電價補貼會直接導致系統的崩潰。總之，對于電價補貼政策，補貼的增加能促使系統更快進入穩定狀態，但政府不可能無限地提供資金，當補貼過多時，就會造成資源浪費，導致這種加速效應降低。激勵力度從25%擴大至50%時，效率也降低了大約25%。同時，政府也不能過于降低電價補貼，否則企業將缺少捕集CO2的動力，最終導致系統無法正常運營。因此，政府需要仔細確定一個適當的補貼力度，這對于CCUS的成功商業化至關重要。

圖9 不同電價補貼對系統的影響Fig.9 Effects of tariff subsidies on the system

3.2.3 碳交易政策

碳交易機制作為一種以市場為導向的政策工具，可以為CCUS項目帶來額外的收益，有效抵消項目的部分減排成本[28]。不同水平的碳交易價格會對CCUS系統產生不同的影響，具體如圖10所示。首先，S3-1至S3-5的累積收入曲線呈現依次增加的特征。當碳交易價格上升50%時，累積收入增加了17.58%，表明較高的碳價格能給公司帶來相對更高的收益。其次，觀察捕集率曲線，發現碳交易價格提升能增加系統在技術上的優越性，在基準情景下系統達到穩定的時間需要26年；當碳交易價格提升50%，用時顯著減少了15.38%。最后，碳價格對CO2排放的影響主要體現在項目中期。當碳價格水平升高50%，CO2排放量相比基準情景減少了45.97%；但大約從33年開始，幾種情形的碳排放情況達到一致。有研究發現[29]，目前中國的經濟環境還不足以引發CCUS項目的即時投資，但引入碳交易機制能夠顯著提高項目的投資價值，降低投資失敗概率。因此，碳交易價格政策也是CCUS商業化過程中的重要激勵因素。

圖10 不同碳交易價格下系統的變化Fig.10 Changes in systems at different carbon trading prices

3.2.4 碳稅政策

碳稅是一個有效的環境政策工具。據中國氣候變化國別研究組的研究顯示，征收碳稅不僅可以從量的方面降低能源消耗，而且還能從質的方面優化能源消費結構，同時可以有效地削減溫室氣體的排放量。雖然碳稅在中國暫未實施，但是對于CCUS系統來說，碳稅的重要性不可忽視。在本文的垂直整合模式中，碳稅的作用體現在碳稅稅率與捕集意愿系數是正相關關系（圖11a)）。稅率從減少50%到增加50%的過程中，垂直整合公司的累計收入曲線一開始是呈逐次遞減排列；隨著時間推移，高碳稅稅率情景下公司收益迅速增加，很快趕超了緩慢上升的低稅率情景。這表明碳稅所帶給企業的經濟壓力只是暫時的，經過一定的時間后有利于經濟的健康發展。圖11b）為不同碳稅稅率下碳捕集技術的進步趨勢。情景S4-5相比S4-1使系統提前了21年進入穩態，效率提升高達95.45%。這表明如果不征收碳稅，那么企業的主觀捕集意愿會大大降低，CCUS系統的減排效力會大打折扣。

圖11 不同碳稅水平下系統的變化Fig.11 Changes of the systems at different carbon tax levels

圖11c）顯示了碳稅所帶來的減排效益。觀察CO2的排放量曲線可知，在基準水平上降低碳稅所帶來的消極影響顯著大于提高碳稅所帶來的好處，這表明稅率必須足夠大，以確保其對CCUS系統的明顯推動作用。

3.2.5 多策并舉共同激勵

現實中CCUS系統必然不止受單一政策的影響，需要各種政策激勵工具的共同努力。由于額外電力配額和電價補貼，碳交易價格和碳稅之間存在一定的互相替代性，因此本文測算了8種不同激勵政策組合下系統的變化情況。S5-0為基準情形，S5-1—S5-4代表4種高力度激勵政策情景，假設這些情景下各變量同時增加25%；S5-5—S5-8則代表4種低力度激勵政策情景，假設這些情景下各變量同時減少25%。不同政策組合下系統的變化如圖12所示。

圖12 不同政策組合下系統的變化Fig.12 Changes of the system with different policy combinations

由圖12a)、圖12b)可見：垂直整合公司在4種高力度激勵情景下的最終累積收入變動幅度分別為16.73%、28.45%、6.85%和16.11%，在低力度激勵情景下最終累積收入變動幅度分別為-17.33%、-24.22%、-9.11%和-17.37%；在所有政策組合中，額外電力配額與碳交易價格的結合對項目收入的影響最大，表明在同等激勵力度下，可以優先選擇提高電力配額和碳交易價格。從累積收入的具體走勢來看，情景S5-2雖然前期并不占優勢，但其上升迅速，從第35年開始超越了其他所有情形；對于基準情景S5-0，可以看出雖然其一開始保持在中等水平，但隨著時間變化也慢慢被其他高力度激勵情景趕超，表明無論是哪種激勵政策組合的提高，最終都能獲得更大的經濟收益。

由圖12c)、圖12d)可見：針對捕集率，最快達到穩定的情景是S5-3，用時17年，表明電價補貼和碳稅的同時提高相較于其他政策組合更具有技術優勢；在電價補貼和碳交易價格同時提高25%時，系統在第19年實現穩態；并不是所有高力度激勵情景都能加速捕集率的提升，如情景S5-1和S5-2分別在第30年和第29年才達到系統的穩態，相對于基準情景效率分別降低了15.38%和11.54%；同樣，減小激勵力度也并不一定會降低效率，如情景S5-6，當額外電力配額和碳交易價格同時減少25%時，系統反而提前4年進入了穩定狀態。

由圖12e)、圖12f)可見：S5-3曲線碳排放量最低，表明電價補貼和碳稅的組合提升能實現最好的減排效益；減排效益表現最優情景是S5-6，表明當需要降低激勵力度時，應優先選擇額外電力配額和碳稅組合。

綜上，激勵政策的支持能夠直接減輕企業前期投資CCUS技術的巨大資金壓力，降低項目的投資風險，增大項目的實施可行性，但是盲目地加大激勵政策的力度并不利于CCUS的長期發展，因此在制定政策時應該綜合考量、合理安排。

4 結論與政策建議

1）垂直整合模式是目前中國最有發展潛力的CCUS商業模式，因為該模式在獲取較高的經濟收益同時能夠實現CCUS系統更快速地進入穩定經營狀態，在減排效益方面也占據絕對的優勢；而運營商模式涉及多個利益主體，由于各自追求利潤最大化目標，因此必然會加大交易成本，導致合作難以實現。

2）不同的激勵政策會引起CCUS系統發生不同的變化：提供更多的額外電力配額雖然最終能使企業獲得更多的收益，但也降低了其在技術和減排上的表現力；當電價補貼降低50%時，垂直整合模式會面臨虧損，系統無法達到穩定狀態，CCUS系統出現崩潰；碳交易價格能提升系統在各方面的優越性，當碳交易價格提升50%，系統進入穩態的用時顯著減少了15.38%；碳稅的征收雖然短期內會增加企業的資金壓力，但在長期上會通過增強主觀捕集意愿而使系統得到更長遠的健康發展。

3）對不同政策組合的仿真模擬表明，額外電力配額與碳交易價格的結合對項目的收益影響最大，但電價補貼和碳稅的同時提高較其他政策組合更具有技術優勢，同時在減排效益上也表現最好。

基于以上結論，本文提出以下關于CCUS商業化運營的建議：

首先，政府是CCUS系統中不可或缺的有機構成部分。中國的CCUS起步相對較晚，在公眾接受度、政府支持、技術成熟度等方面還存在巨大的進步空間。因此，建議加大政策支持力度，利用激勵和補貼機制促進現代燃煤電廠發展CCUS。前文研究表明，碳稅以及政府補助是CCUS推廣過程中的關鍵變量。政府出臺碳稅征收政策，針對傳統燃煤電廠征收碳稅，并在未來適當加大征收額度，能夠提高捕獲的CO2的商業價值，促使企業未來投資CCUS項目，對于提升企業的捕集意愿意義重大。根據仿真結果，電價補貼提升50%能使系統提前9年進入穩態，收益也能提升15%，因此提高政府補貼CCUS的比例可以緩沖企業高昂的投資成本，降低企業對于CCUS系統不確定性的憂慮，是CCUS系統得以順利、高效推廣的保證。當前，社會上對CCUS技術的選擇還存在很多顧慮，政府既可以作為參與者主導推進CCUS系統集成和集群化，共同建立高效的CCUS系統，也能作為政策制定者為CCUS的商業化提供良好的運營環境，還能成為最后的監督者，保障CCUS的健康演化。

其次，本文發現額外電力配額可以作為一種有效的資助中國CCUS項目的方式。額外電力配額是一種創新的補貼激勵措施，它能在激勵燃煤電廠實施CCUS改造的同時減輕政府財政資源的消耗。政府應制定差異化的配額補貼政策，根據CCUS示范項目規模的不同，并考慮到裝機容量、捕獲技術等方面，重新分配電力配額，給予技術先進的企業更多的配額，適當削減技術落后企業的配額，優先考慮投資改造CCUS技術的電廠，激勵燃煤電廠實施CCUS改造。隨著產業的發展，當從示范階段走向大規模產業化推廣和商業化運行階段，額外電力配額可能成為其重要的驅動因素。總體而言，要實現CCUS在未來的大規模商業部署，額外電力配額還需要結合其他強大的政策激勵工具，這樣才不會導致供電過剩以及造成電網的負擔。

最后，積極發展碳排放交易市場。本文研究表明，碳交易機制可以有效抵消CCUS技術的部分減排成本，使碳排放的負外部效應實現內在化，給予企業以行動壓力與動力，激勵企業積極開展節能減排并參與到CCUS中來，促進CCUS項目的大規模部署。中國目前已經建立了全國碳排放交易市場并正處于起步階段，具備良好的發展基礎和廣闊的發展前景，各交易主體間的配額交易制度也得到逐步完善；但目前CCUS并未納入碳交易機制，碳交易價格在不同試點城市之間相差很大且不穩定，價格水平也還不能達到觸發企業選擇CCUS投資的理想水平。因此，應加快推進碳市場建設，維持碳價穩定，進一步規范和完善CO2封存的審批流程、制度法規，以保證CCUS項目商業模式具備可靠的CO2銷售渠道，充分發揮碳交易市場在推動CCUS技術上的關鍵作用，使采用CCUS技術的企業能夠從碳市場獲取相應的收益來彌補高昂的成本，推動投資和收益增加、成本持續降低的良性循環系統形成。