由可交易回收信用驱动的光伏循环经济：基于智能体模型的政策协同

《Solar Energy Materials and Solar Cells》：Photovoltaic circular economy driven by tradable recycling credits: Policy synergies in an agent-based model

　　

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  双重拍卖机制使市场力量自然驱动光伏回收价格。
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  环境税与生产者延伸责任制（EPR）各自独立运行，互不干扰。
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  将税收与EPR相结合，制造商和回收商均受益。
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  只有在EPR法规迫使回收商削减成本时，补贴才真正发挥作用。

引言

全球能源需求不断上升，为可持续发展经济寻找优质的新型能源变得至关重要，而全球范围内对抗温室气体（GHG）排放的清洁能源追求进一步加剧了这一紧迫性。为转向低碳能源结构并提高可再生能源发电占比，中国正在积极发展清洁能源，重点关注光伏（PV）发电、风能和水电。到2022年，全球可再生能源装机容量已从2013年的1336 GW增长至2550 GW，预计到2040年将达到6400 GW [1]。太阳能光伏作为一种可靠的低碳能源，在应对全球气候变化以及日益严峻的能源和环境危机方面发挥着关键作用。预计到2050年，中国可回收光伏组件的累计量将达到1.46亿吨 [2]。光伏组件设计寿命为25至30年，大规模光伏部署将产生大量报废（EOL）光伏废弃物 [3]。根据组件技术不同，废弃组件可能含有铅（Pb）和镉（Cd）等有害物质，以及玻璃、铝、硅、铜和银等可回收材料。因此，不当处置可能对土壤和水资源构成风险。回收可以降低这些风险并回收二次材料，但它既不是唯一的也不是解决光伏废弃物管理的完整方案。回收应与终身延长、维修、重复使用和再利用等其他循环策略一同考虑。对于无法通过这些途径保留的组件，回收仍然是必要的，尽管其性能因材料和工艺而异。对FRELP和ASU工艺的评估报告或估算了74–99.4%的材料回收率，具体取决于材料和工艺 [4,5]。然而，这些工艺特定值既不代表全行业绩效，也不 necessarily 表明闭环材料质量。例如，回收的硅被报告为冶金级而非太阳能级 [4]。

报废光伏组件的处理与回收逐渐引起了各国政府的关注。2022年，中国正式实施了国家推荐标准《光伏组件回收利用通用技术要求》（GB/T 39,753-2021）。尽管技术路径清晰，但回收产业的发展仍受到经济可行性不足和回收网络体系不完善的制约。现有研究主要集中在经济和环保效益评估上，但往往将价格形成过程和政府的政策等关键因素视为受控的外生变量，缺乏对多个利益相关方之间复杂互动行为的深入了解。微观机制研究的缺失可能导致政策工具无法精准激励利益相关方，进而引发意外的市场扭曲。基于主体的建模（ABM）为解决这一缺口提供了强有力的方法。通过模拟具有不同信息和决策规则的异质性、有限理性主体之间的持续互动 [6,7]，ABM能够捕捉到回收交易系统所呈现的微观层面决策和宏观层面涌现特征。

在此基础上，我们开发了一个基于主体的模型，通过双重拍卖价格发现机制将产品市场、回收信用市场和废弃物市场联系起来。核心政策工具是一个受EPR启发的回收信用交易机制。该机制保留了与生产者相关的报废光伏回收义务，但并不旨在代表传统的EPR或生产者责任组织（PRO）体系。回收商每处理一个单位的报废光伏废弃物就产生一个可交易信用，而制造商则需获取信用以满足模型中的义务，否则将面临短缺罚金。这种设计使我们能够考察内生的合规价格、异质性主体反应和跨期适应如何塑造回收市场结果。随后，我们评估环境税、信用机制和回收商技术补贴在生产品、处置和产能投资决策中的相互作用。本模型在方法论上借鉴了Dosi等人的研究 [8]，他们开发了具有内生增长的需求驱动系统；Foramitti等人的研究 [9]，他们考察了许可市场中的税收和数量约束；以及Yu等人的研究 [10]，他们提出了本文采用的双重拍卖价格形成框架。

本文其余部分组织如下。第2节提供文献综述。第3节详细描述模型。第4节介绍数值实验和评估标准。第5节呈现结果，第6节进行讨论，第7节得出结论。

章节摘要

文献综述

近期的研究探讨了报废光伏组件回收的各个方面。与本研究的初级目标相一致，本节概述了关于光伏废弃物产生、市场政策工具和环保政策基于主体建模的当前研究。

模型描述

在本研究中，我们开发了一个基于主体的模型，用于分析结合回收信用市场的光伏废弃物回收。模型包含三类主体——制造商、光伏所有者和回收商——通过双重拍卖机制在三个相互关联的市场中互动。所有主体遵循统一的演化定价规则 $p=\text{基础价}·\left(1+m\right)$ 其中基础价反映各主体的经济角色，加价率 $m$ 通过复制动态演化。

实验设计

为了严格量化政策交互作用，我们实施了一个包含三个二元政策工具的全因子设计 [44] $2^3$：环境税（Tax，$t^{env}=0$ 与 $t^{nv}=0.5$）、生产者延伸责任制（EPR，禁用与渐进式，初始值${\theta }^{init}=0.4$，每期增量$\Delta \theta =0.03$，罚金${\pi }^{penalty}=3.0$）、以及回收商技术补贴（Sub，${\sigma }_r^{tech}=0$ 与 ${\sigma }_r^{tech}=0.3$）。这产生了八种因子组合，每种组合使用10个独立的Monte Carlo种子进行模拟。政策结果通过一组八个指标进行评估

绩效指标的动态演化

图2描绘了在$T=40$个模拟期（年；10个Monte Carlo种子；阴影带表示$\pm 1$个标准差）内，八个典型政策情景下所有八个绩效指标的动态轨迹。该图展示了市场信号（产品和回收商出价、累计产量、技术采用率）、环境物量（回收和填埋废弃物）以及现金余额。

从图2可以看出，模拟轨迹中最显著的变化是

渠道分离

制造商通过技术采用而非削减产量来抵消税收负担。连续双重拍卖机制作为两条路径的核心清算所，将外生的监管冲击转化为内生的价格发现。这种创新驱动的效率提升实际上超过了他们的税收负担，导致了一个看似矛盾的结果——环境税提升了制造商利润，这是波特假说的经典体现 [17]。EPR则通过

结论

本研究评估了环境税、EPR和技术补贴在光伏循环经济中的协同效应。连续双重拍卖市场支撑着这些动态过程。在该清算所内，环境税和EPR通过近乎正交的传导渠道运行。税收触发上游技术采用，降低废弃物产生强度，完全抵消了制造商的合规成本。EPR主要针对报废市场，推动废弃物

CRediT作者贡献声明

范文迪： 调查研究、数据整理、概念构思。李金辰： 软件开发、资源支持。龙子文： 原文撰写、可视化。段艳芳： 原文撰写、可视化。

利益冲突声明

作者声明他们不存在任何已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

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