唐燕 王慶山 李健

摘要：基于EU ETS碳排放權(quán)交易體系，構(gòu)建了能源密集型行業(yè)碳排放權(quán)總量分配兩階段決策模型，并根據(jù)天津市碳排放權(quán)交易現(xiàn)狀，選取石化行業(yè)進(jìn)行模型算例。研究得出：碳排放權(quán)總量不僅與企業(yè)排放參數(shù)相關(guān)，同時(shí)受到碳排放權(quán)價(jià)格影響；同質(zhì)企業(yè)市場(chǎng)下，碳排放權(quán)總量受碳排放權(quán)價(jià)格均值影響較大，與價(jià)格波動(dòng)無關(guān)；單個(gè)企業(yè)碳排放權(quán)總量受企業(yè)減排技術(shù)成本因子影響較大，受碳交易市場(chǎng)價(jià)格總量系數(shù)影響相對(duì)較小。

關(guān)鍵詞：碳排放權(quán)總量；兩階段決策模型；能源密集型行業(yè)；碳排放權(quán)交易

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.08.12

中圖分類號(hào)：F205 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-8409（2016）08-0052-05

隨著京都議定書的簽訂，世界溫室氣體排放逐漸受到眾多國(guó)家和環(huán)保組織的重視[1]。2005年歐盟碳排放交易體系（EU ETS）正式建立運(yùn)行[2]，基于限量和交易（Capandtrade）的碳排放權(quán)交易和碳稅兩個(gè)碳減排政策工具對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，而成為各區(qū)域乃至各國(guó)選擇何種減排工具開展碳減排工作的重要依據(jù)[3]。眾多學(xué)者認(rèn)為碳稅的引入會(huì)對(duì)能源價(jià)格和供給關(guān)系產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生負(fù)面影響，擴(kuò)大社會(huì)貧富差距，是不利于社會(huì)穩(wěn)定的因素[4～6]，使得多數(shù)發(fā)展中國(guó)家望其卻步，尋求采用碳排放權(quán)交易形式開展減排工作，這一過程中如何制定合理碳排放權(quán)總量，成為困擾各個(gè)國(guó)家和組織的關(guān)鍵問題。EU ETS作為國(guó)際性碳排放權(quán)交易體系運(yùn)行的第一階段（2005～2007），由于配額分配經(jīng)驗(yàn)不足，有的排放實(shí)體分配到的排放額度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該階段其實(shí)際排放量，配額供給出現(xiàn)過剩現(xiàn)象[7]。配額價(jià)格從2006年3月最高的30歐元跌到2007年初最低的3歐元。第二階段（2008～2012）受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)波及，碳排放權(quán)供給依舊過剩，2008年第三季度之后碳排放權(quán)價(jià)格一路下跌[8]。由于受碳排放檢測(cè)技術(shù)限制，實(shí)際排放微觀數(shù)據(jù)缺失，當(dāng)前各國(guó)確定碳排放權(quán)總量主要通過歷史法和基準(zhǔn)法[9]。前者通過測(cè)算企業(yè)歷史排放量再乘以相應(yīng)系數(shù)確定[10]，后者通過對(duì)企業(yè)排碳設(shè)備的測(cè)定，以同產(chǎn)品同排放的理念估計(jì)企業(yè)排碳量[11]。二者通性在于制定過程中脫離市場(chǎng)變化，僅通過技術(shù)、效率等因素對(duì)納入企業(yè)的碳排量加以估計(jì)和考察，或者通過初始碳排放權(quán)免費(fèi)比例的探討，分析其對(duì)某一行業(yè)的經(jīng)濟(jì)影響[12]，抑或探尋減排環(huán)境下最大化利潤(rùn)最小化成本問題[13]。

但是，如何避免出現(xiàn)EU ETS第一、第二階段碳排放權(quán)總量設(shè)定失誤對(duì)于碳交易市場(chǎng)的沖擊，尚需深入研究。本文認(rèn)為，不同能源需求類型的企業(yè)對(duì)于碳排放權(quán)的依賴程度具有差異性，能源密集型行業(yè)如石化行業(yè)等碳排放強(qiáng)度較高，即單位碳排放創(chuàng)造的價(jià)值較低[14]，如中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家的石化行業(yè)單位碳排量創(chuàng)造價(jià)值僅為7～8元人民幣，遠(yuǎn)低于30～60元人民幣的市場(chǎng)碳價(jià)格，這就意味著若國(guó)際不通過相應(yīng)刺激和補(bǔ)償機(jī)制，該行業(yè)運(yùn)行將呈現(xiàn)高額負(fù)收益（約每排放1噸二氧化碳損失21～53元人民幣）。因而，本文通過建立基于兩階段的碳排放權(quán)總量決策模型，測(cè)算能源密集型行業(yè)碳排放權(quán)總量，探討政府應(yīng)如何制定相關(guān)刺激與補(bǔ)償機(jī)制，以在完成碳減排目標(biāo)的同時(shí)，維護(hù)能源密集型行業(yè)的正常運(yùn)作。

1碳排放權(quán)總量確定模式

EU ETS確定碳排放權(quán)總量過程為：歐盟碳交易管理中心確定全球國(guó)家配額總量，成員國(guó)確定擬納入交易部門配額總量，再確定納入行業(yè)配額總量，最后確定納入企業(yè)的配額總量[15]。由于在整個(gè)碳排放權(quán)交易過程中，自上而下確定各國(guó)、各行業(yè)、各企業(yè)碳排放權(quán)，數(shù)據(jù)來源龐大，過程較為復(fù)雜。因此，將碳排放權(quán)交易過程可分成自行交易和被動(dòng)交易兩個(gè)階段[16]。當(dāng)企業(yè)配額存量低于當(dāng)期消耗時(shí)，企業(yè)為避免違約懲罰，將被動(dòng)購(gòu)買碳配額以滿足企業(yè)生產(chǎn)消耗；當(dāng)企業(yè)配額存量高于當(dāng)期消耗時(shí)，企業(yè)可根據(jù)其減排邊際成本和當(dāng)期碳市場(chǎng)價(jià)格對(duì)比進(jìn)行自由交易，即當(dāng)減排邊際成本大于碳市場(chǎng)價(jià)格時(shí)，企業(yè)買入碳配額，反之賣出。由此可見，企業(yè)當(dāng)期碳排放權(quán)存量與排放量、當(dāng)期碳市場(chǎng)價(jià)格以及企業(yè)邊際碳減排成本相關(guān)。因而，本文擬構(gòu)建基于以上兩階段交易的碳排放權(quán)總量確定模式（見圖1），每次企業(yè)進(jìn)行碳排放交易時(shí)，首先對(duì)其存量和當(dāng)期計(jì)劃排放量進(jìn)行判定，當(dāng)存量大于當(dāng)期計(jì)劃排放量時(shí)，企業(yè)進(jìn)入自由交易階段，此時(shí)企業(yè)根據(jù)減排邊際成本與當(dāng)期市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行買賣決策判定，當(dāng)減排邊際成本大于碳市場(chǎng)價(jià)格時(shí)，企業(yè)買入碳配額，其額度設(shè)為初始市場(chǎng)達(dá)到均衡時(shí)的均衡交易量，反之亦然。當(dāng)存量小于當(dāng)期計(jì)劃消耗量時(shí)，企業(yè)進(jìn)入被動(dòng)消耗階段，此時(shí)企業(yè)僅考慮避免違約罰金，因而將買入與當(dāng)期消耗量等量的碳配額數(shù)。

3模型算例

31模型數(shù)據(jù)選取

在單個(gè)企業(yè)及總體碳排放權(quán)量表達(dá)公式（式（11）、式（12））的基礎(chǔ)上，通過具體數(shù)據(jù)進(jìn)行算例研究，分析市場(chǎng)價(jià)格變化對(duì)碳排放權(quán)總量的影響。

2014年《天津市碳排放權(quán)交易管理暫行辦法》和《碳排放權(quán)交易試點(diǎn)納入企業(yè)2013年度碳排放核查工作》的內(nèi)容指出：天津碳排放權(quán)交易周期為1年，參與企業(yè)為年碳排放量2萬噸以上共計(jì)114余家。據(jù)核查報(bào)告顯示，某石化企業(yè)基準(zhǔn)年產(chǎn)值為7000余萬元，因而可設(shè)m=114；c=7000；假設(shè)企業(yè)每年可進(jìn)行200次交易，即n=200；假設(shè)市場(chǎng)價(jià)格與碳排放權(quán)系數(shù)β=03；減排技術(shù)系數(shù)ξ=3；根據(jù)2014年碳排放權(quán)交易價(jià)格波動(dòng)情況，假設(shè)其符合均值30、方差20的正態(tài)概率。據(jù)此，本文以天津市碳排放權(quán)交易體系為算例藍(lán)本，分析相關(guān)數(shù)據(jù)值之間變化關(guān)系。

32結(jié)果分析

321階段點(diǎn)與總碳排放權(quán)量

通過以上數(shù)據(jù)與模型估計(jì)，碳排放權(quán)總量顯示如下趨勢(shì)：隨著階段變量k的改變，越接近期末，總碳排放權(quán)量呈現(xiàn)減速下降趨勢(shì)（見圖3），總量曲線、總量階段下降百分比曲線以及總量階段下降加速度百分比曲線下降趨勢(shì)趨同于反比例函數(shù)在第一象限圖像，總量曲線及總量階段下降百分比曲線伴隨k增大，平滑下降；總量階段下降加速度百分比曲線在反比例函數(shù)拐點(diǎn)之后呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。即能源密集型企業(yè)進(jìn)入碳排放權(quán)交易第二階段的時(shí)間越晚，總碳排放權(quán)量可設(shè)定值越小，但在階段變量k大于拐點(diǎn)階段值后，碳排放總量變動(dòng)較小。圖3中，若企業(yè)進(jìn)入碳排放權(quán)交易的階段數(shù)大于70，則總碳排放權(quán)設(shè)定值變動(dòng)在2%以下，當(dāng)階段數(shù)大于160時(shí)，總碳排放權(quán)設(shè)定值變動(dòng)在1%左右。

322碳價(jià)格與碳排放權(quán)總量

由圖4可見，相同期望和不同方差碳價(jià)格下的碳排放權(quán)總量曲線重合，同情境下行業(yè)總量曲線亦重合；而異期望同方差下，碳排放權(quán)總量及行業(yè)總量曲線隨著期望的增大而上升（見圖5）；考慮同期望同方差不同概率分布的碳價(jià)格變化（見圖6）與圖4變化趨勢(shì)相同，碳排放權(quán)總量曲線及行業(yè)總量曲線在各自情境下重合。

323企業(yè)減排效率與碳排放權(quán)總量

如圖7所示，左圖最下方曲線，為企業(yè)減排效率為3時(shí)碳排放總量隨階段點(diǎn)變化趨勢(shì)線，向上依次為企業(yè)減排效率為4、5、10及20曲線，易見隨著企業(yè)減排效率的增加，碳排放權(quán)總量曲線呈現(xiàn)躍層性下降。右圖為同情境下行業(yè)總量變化趨勢(shì)，其隨著企業(yè)減排效率增加而減少。由表1可看出，不同企業(yè)減排效率曲線下降趨勢(shì)相近，相鄰曲線之間相同k值下，碳排放權(quán)行業(yè)總量差值逐漸減少。

324市場(chǎng)價(jià)格碳排放權(quán)系數(shù)與碳排放權(quán)總量

如圖8所示，碳價(jià)格變化符合期望為30下方差分別為8正態(tài)分布，曲線由下至上的市場(chǎng)價(jià)格碳排放系數(shù)分別為03、04、05、06、07。易見，改變市場(chǎng)價(jià)格碳排放系數(shù)促使碳排放權(quán)總量及行業(yè)碳排放權(quán)總量曲線上移，即相同階段點(diǎn)下碳排放權(quán)總量值增大。但增大市場(chǎng)價(jià)格碳排放系數(shù)并不會(huì)改變曲線下降趨勢(shì)。

4結(jié)論

41階段分界點(diǎn)越趨于期末，總量越小

能源密集型企業(yè)碳排放階段分界點(diǎn)對(duì)于碳排放權(quán)總量及行業(yè)總量影響較為明顯，且單周期內(nèi)階段數(shù)越多，碳排放權(quán)總量越趨于平穩(wěn)，當(dāng)階段數(shù)大于160時(shí)，總碳排放權(quán)設(shè)定值變動(dòng)在1%左右。因而，延長(zhǎng)單周期時(shí)間跨度，降低交易固定成本，提高交易頻率，有助于控制碳排放權(quán)總量，提高總量設(shè)定精度，減少市場(chǎng)碳排放權(quán)缺貨現(xiàn)象發(fā)生概率，實(shí)現(xiàn)碳減排既定目標(biāo)。

42總量受價(jià)格期望影響，與價(jià)格波動(dòng)及變化趨勢(shì)無關(guān)

傳統(tǒng)金融商品風(fēng)險(xiǎn)控制聚焦于波動(dòng)性分析，而碳排放權(quán)交易在總量控制方面與價(jià)格波動(dòng)及變化趨勢(shì)無關(guān)，因而需要注重碳價(jià)格期望變動(dòng)對(duì)于總量的影響。在通過市場(chǎng)價(jià)格調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)總量控制時(shí)，單周期內(nèi)完全對(duì)沖的價(jià)格幅度調(diào)節(jié)無法影響總量變動(dòng)。因此，在碳排放權(quán)總量確定之后，可以人為消除單周期內(nèi)價(jià)格波動(dòng)幅度差，實(shí)現(xiàn)周期內(nèi)碳排放權(quán)總量控制。

43高減排效率行業(yè)碳排放總量較低

相對(duì)總體碳排放權(quán)總量而言，其對(duì)于企業(yè)碳排放總量影響較小，但會(huì)引起碳排放權(quán)總量的躍層性變動(dòng)，隨著數(shù)值的增大，碳排放權(quán)總量急劇下降。因而，企業(yè)減排效率是碳交易管理機(jī)構(gòu)在設(shè)定碳排放權(quán)之初和發(fā)布碳排放權(quán)之后需要重點(diǎn)觀察的指標(biāo)。當(dāng)某一減排技術(shù)被廣泛運(yùn)用時(shí)，市場(chǎng)碳排放權(quán)交易可能出現(xiàn)供給過剩現(xiàn)象，需要通過政府購(gòu)買、價(jià)格調(diào)控等手段加以控制，以防市場(chǎng)動(dòng)蕩。

44市場(chǎng)價(jià)格碳排放系數(shù)促使總量增大

市場(chǎng)碳價(jià)格排放系數(shù)體現(xiàn)了市場(chǎng)中碳排放權(quán)總量與碳價(jià)格之間的經(jīng)濟(jì)學(xué)關(guān)系，是管理機(jī)構(gòu)通過價(jià)格調(diào)整市場(chǎng)碳排放權(quán)總量的關(guān)鍵因素，因而歐盟擬通過調(diào)整配額控制碳價(jià)格變動(dòng)。該因子的增加會(huì)促使總量增大，但并不會(huì)改變曲線下降趨勢(shì)。因此，市場(chǎng)價(jià)格碳排放系數(shù)是碳排放權(quán)總量控制的又一關(guān)鍵因素。當(dāng)此因子變大時(shí)，需要通過提高價(jià)格、政府收購(gòu)以及鼓勵(lì)新項(xiàng)目建設(shè)等一系列經(jīng)濟(jì)手段加以調(diào)控。

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（責(zé)任編輯：張勇）