張 寧 劉青君

引 言

氣候變化是當(dāng)前國(guó)際間共同關(guān)注的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。多年來，中國(guó)政府在溫室氣體減排方面采取了有力措施。2020年，中國(guó)碳排放量為100億噸，約占全球碳排放的29%；中國(guó)碳強(qiáng)度較2005年降低約48.4%，大幅超額完成所承諾的2020年氣候行動(dòng)目標(biāo)。2011年10月，國(guó)家發(fā)改委首先批準(zhǔn)北京、天津、上海、重慶、深圳、廣東、湖北7個(gè)省市啟動(dòng)碳排放權(quán)交易地方試點(diǎn)工作。2017年底中國(guó)正式啟動(dòng)了以火電行業(yè)為主體的全國(guó)統(tǒng)一碳排放權(quán)交易體系。2021年7月16日，分別在北京、武漢、上海三地同步啟動(dòng)全國(guó)碳市場(chǎng)上線交易。自政策實(shí)施至2021年6月，7個(gè)試點(diǎn)省市碳市場(chǎng)累計(jì)配額成交量4.8億噸二氧化碳當(dāng)量，成交額約114億元人民幣。

在“雙碳”目標(biāo)的號(hào)召下，碳交易市場(chǎng)加快進(jìn)入人們的視線，涉及能源、工業(yè)、科技等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。碳排放權(quán)交易作為運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制控制溫室氣體排放的政策工具，主要是為碳排放權(quán)進(jìn)行定價(jià)，并通過碳價(jià)格信號(hào)來引導(dǎo)企業(yè)以最小成本實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，①齊紹洲、黃錦鵬：《碳交易市場(chǎng)如何從試點(diǎn)走向全國(guó)》，《光明日?qǐng)?bào)》2016年2月3日，第15版。碳交易成本效益分析有助于我國(guó)進(jìn)一步建立全國(guó)統(tǒng)一的碳交易市場(chǎng)，以市場(chǎng)化的手段推進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。中國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)起步較晚，所涉及的行業(yè)主體相對(duì)較少，研究中國(guó)碳排放權(quán)交易成本的文獻(xiàn)相對(duì)有限，因此如何合理地測(cè)算碳排放權(quán)交易價(jià)格也是現(xiàn)階段面臨的一個(gè)重要問題。為了克服環(huán)境污染價(jià)格信息缺失的困難，研究者們常通過度量污染物影子價(jià)格或邊際減排成本來進(jìn)行替代。

對(duì)估算影子價(jià)格的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)關(guān)于中國(guó)碳交易的文章主要研究至省份整體或是全國(guó)分行業(yè)層面，而對(duì)于區(qū)域分行業(yè)和微觀企業(yè)的相關(guān)研究目前還相對(duì)較少。同時(shí)，在估計(jì)過程中時(shí)，大多數(shù)文章并沒有控制住時(shí)間、行業(yè)或是個(gè)體的固定效應(yīng)，以減少或是降低這些因素所導(dǎo)致的異質(zhì)性。②張寧、劉青君:《碳交易減少了中國(guó)火電廠的減排成本嗎？——基于2005—2010年面板數(shù)據(jù)的實(shí)證分析》，《北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）》2019年第1期。在計(jì)算影子價(jià)格時(shí)，采用線性規(guī)劃方法進(jìn)行估算的居多，③Kaneko,Shinji,et al,'Financial allocation strategy for the regional pollution abatement cost of reducing sulfur dioxide emissions in the thermal power sector in China,'Energy Policy,vol.38,no.5,2010,pp.2131-2141.而采用隨機(jī)前沿分析進(jìn)行估算的文獻(xiàn)目前相對(duì)較少④Qi,Chao and Yongrok Choi,'A study on the CO2 marginal abatement cost of coal-fueled power plants:is the current price of China pilot carbon emission trading market rational?'Carbon Management,vol.11,no.3,2020,pp.303-314.。例如，陳詩(shī)一（2010）采用參數(shù)線性規(guī)劃方法對(duì)環(huán)境方向性產(chǎn)出距離函數(shù)進(jìn)行了估計(jì)，并計(jì)算了中國(guó)工業(yè)行業(yè)38個(gè)兩位數(shù)行業(yè)在1980—2008年跨度期間內(nèi)的二氧化碳影子價(jià)格。⑤陳詩(shī)一:《工業(yè)CO2的影子價(jià)格:參數(shù)化和非參數(shù)化方法》，《世界經(jīng)濟(jì)》2010年第8期。陳醒、徐晉濤（2021）基于參數(shù)化的方向距離函數(shù)估計(jì)了2007—2012年867家化工企業(yè)兩種空氣污染物和二氧化碳的影子價(jià)格，得出樣本化工企業(yè)二氧化碳的平均影子價(jià)格為164元/噸當(dāng)量。⑥陳醒、徐晉濤：《化工企業(yè)污染物影子價(jià)格的估計(jì)——基于參數(shù)化的方向性距離函數(shù)》，《北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》2021年第2期。Du et al.（2015）利用二次型方向距離函數(shù)研究了2001—2010年中國(guó)各省份的面板數(shù)據(jù)，并計(jì)算得到二氧化碳影子價(jià)格從2001年的1000元/噸變化至2010年的2100元/噸。⑦Du Limin,Aoife Hanley,and Chu Wei,'Marginal abatement costs of carbon dioxide emissions in China:a parametric analysis,'Environmental and Resource Economics,vol.61,no.2,2015,pp.191-216.

目前，關(guān)于中國(guó)碳交易市場(chǎng)的研究多集中于機(jī)理、制度體系及必要性等方面。劉逸飛、楊愛軍（2021）以廣州碳排放權(quán)交易所為例，從碳排放權(quán)市場(chǎng)的規(guī)模與價(jià)格角度，分析了我國(guó)碳排放權(quán)市場(chǎng)的影響因素。⑧劉逸飛、楊愛軍：《我國(guó)碳排放權(quán)市場(chǎng)影響因素分析——以廣州碳排放權(quán)交易所為例》，《中國(guó)林業(yè)經(jīng)濟(jì)》2021年第1期。楊奕（2020）選取湖北、北京和廣東三個(gè)主要碳排放交易市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格收益率數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，研究了確定碳交易價(jià)格對(duì)于建設(shè)碳市場(chǎng)的重要性。①楊奕：《我國(guó)碳排放交易市場(chǎng)時(shí)變跳躍特征研究》，《中國(guó)林業(yè)經(jīng)濟(jì)》2020年第5期。姜瑜、吳哲宇（2021）選取2014年7月—2018年12月五個(gè)活躍度高的碳試點(diǎn)日交易價(jià)格數(shù)據(jù)，采用多元回歸模型分析了技術(shù)進(jìn)步等六個(gè)影響因素與我國(guó)碳排放權(quán)交易價(jià)格的相關(guān)性。②姜瑜、吳哲宇：《我國(guó)碳排放權(quán)交易價(jià)格影響因素回歸分析》，《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》2021年第1期。

縱觀相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：首先，現(xiàn)有研究維度多集中于省級(jí)地區(qū)或是全國(guó)行業(yè)等宏觀層面，省級(jí)分行業(yè)層面測(cè)算二氧化碳影子價(jià)格的研究較少。其次，對(duì)于“雙碳”目標(biāo)下的碳交易市場(chǎng)，還尚未有文獻(xiàn)從實(shí)證角度具體分析中國(guó)省級(jí)分行業(yè)層面的碳交易成本效益的大小，多數(shù)文獻(xiàn)也只是簡(jiǎn)單測(cè)算出相關(guān)污染物的影子價(jià)格。因此，厘清中國(guó)現(xiàn)有的碳減排成本和減排潛力可以更好地幫助我們算清楚實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要多大的成本以及進(jìn)行碳交易時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益空間，亦是進(jìn)一步優(yōu)化全國(guó)碳交易市場(chǎng)的重要依據(jù)。

據(jù)此，本文采用2001年至2017年中國(guó)7個(gè)碳交易試點(diǎn)（北京市、天津市、上海市、重慶市、廣東省、深圳市和湖北?。┧诘?個(gè)省市（深圳市歸屬于廣東?。┲械牧蟾吆哪苄袠I(yè)的面板數(shù)據(jù)，基于方向距離函數(shù)和隨機(jī)前沿分析（在估計(jì)中控制了時(shí)間、省市與行業(yè)的固定效應(yīng)，以減少估計(jì)結(jié)果的異質(zhì)性）估計(jì)了典型6個(gè)省市六大行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格并對(duì)其進(jìn)行多維度的碳排放權(quán)模擬交易分析，進(jìn)而在上述實(shí)證結(jié)果的基礎(chǔ)上提出相關(guān)政策建議。

與以往文獻(xiàn)相比，本文可能的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：首次以中國(guó)2001年至2017年省級(jí)分行業(yè)面板數(shù)據(jù)為研究對(duì)象來進(jìn)行碳交易市場(chǎng)的實(shí)證研究，在測(cè)算出相關(guān)影子價(jià)格的基礎(chǔ)上，采用多維度模擬交易分析方法計(jì)算了在我國(guó)建立碳交易市場(chǎng)的市場(chǎng)空間以及不同交易情境下的經(jīng)濟(jì)效益大小，并根據(jù)實(shí)證結(jié)果提出相關(guān)建議。

一、研究方法

本文主要在F?re 等 （1993） 計(jì)算非合意產(chǎn)出的理論方法上，③F?re Rolf,et al,'Derivation of shadow prices for undesirable outputs:a distance function approach,'The review of economics and statistics,vol.75,no.2,1993,pp.374-380.采用方向產(chǎn)出距離函數(shù)的方法計(jì)算二氧化碳的影子價(jià)格，克服了傳統(tǒng)謝潑德距離函數(shù)（Shepherd distance function）的缺點(diǎn)，具有期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出可以按照任意比例和方向進(jìn)行變化的特點(diǎn)。

在實(shí)證研究的過程中，通常假設(shè)方向距離函數(shù)的基本理論模型為：④Chung Yangho H.,Rolf F?re,and Shawna Grosskopf.'Productivity and undesirable outputs:a directional distance function approach,'Journal of Environmental Management,vol.51,no.3,1997,pp.229-240.

此處，S表示省市，H表示行業(yè)。文章分析中，主要有兩個(gè)產(chǎn)出，合意產(chǎn)出（y）和非合意產(chǎn)出（b）；三個(gè)要素投入：勞動(dòng)力（l），資本（k）和能源消耗量（e）；時(shí)間變量用t表示。將各變量代入公式（1）中，并對(duì)其進(jìn)行展開，可得到方向距離函數(shù)的實(shí)證模型為：

另外，很容易證明方向產(chǎn)出距離函數(shù)滿足轉(zhuǎn)換性的特征：

由于基本的隨機(jī)前沿模型為：

在滿足約束條件的情況下

為了能夠推導(dǎo)出非合意產(chǎn)出的影子價(jià)格，需要知道在方向產(chǎn)出距離函數(shù)與利潤(rùn)函數(shù)之間存在著對(duì)偶性。參考F?re 等（2006）的做法，①F?re Rolf,Shawna Grosskopf,and William L.Weber.“Shadow prices and pollution costs in US agriculture,”Ecological economics,vol.56,no.1,2006,pp.89-103.我們可以將決策變量的利潤(rùn)函數(shù)定義為：

此處，p，q分別表示合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出的價(jià)格向量。利潤(rùn)函數(shù)表示當(dāng)生產(chǎn)者面臨合意產(chǎn)出的價(jià)格p以及非合意產(chǎn)出的價(jià)格q時(shí)，最大的可行性利潤(rùn)。

通常按照拉格朗日乘數(shù)的方法來求得利潤(rùn)函數(shù)的最值問題，Chambers et al.（1998）將拉格朗日乘子定義為：②Chambers Robert G.,Yangho Chung,and Rolf F?re.“Profit,directional distance functions,and Nerlovian efficiency,”Journal of optimization theory and applications,vol.98,no.2,1998,pp.351-364.

在此利潤(rùn)函數(shù)的基礎(chǔ)上分別對(duì)合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出求一階偏導(dǎo)數(shù)，繼而推導(dǎo)出本文實(shí)證模型中二氧化碳的影子價(jià)格計(jì)算公式為：

二、數(shù)據(jù)與描述性統(tǒng)計(jì)

本文實(shí)證研究部分所采用的總樣本數(shù)據(jù)為中國(guó)碳排放權(quán)交易7個(gè)試點(diǎn)所在的6個(gè)省市中的六大高耗能行業(yè)在2001年至2017年的投入和產(chǎn)出面板數(shù)據(jù)。6個(gè)省市分別是北京市、重慶市、天津市、廣東省、湖北省和上海市。六大高耗能行業(yè)為《2010年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》中所列的化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)（26），非金屬礦物制品業(yè)（30），黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（31），有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（32），石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)（25），電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（44）。①本文六大高耗能行業(yè)括號(hào)中所對(duì)應(yīng)編碼，均與《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T4754-2017）中所列述的中國(guó)工業(yè)行業(yè)兩位數(shù)代碼相對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)價(jià)格年鑒》《中國(guó)城市（鎮(zhèn)）生活與價(jià)格年鑒》，各省份的統(tǒng)計(jì)年鑒、CEAD 數(shù)據(jù)庫(kù)（Carbon Emission Accounts & Datasets，中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)）以及IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)）等。具體選取情況如下文所示：

（一）合意產(chǎn)出

本文選取的合意產(chǎn)出為，各省市各行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)以2001年為基期，換算成不變價(jià)格的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)總值，單位為億元。

（二）能源投入

能源消耗數(shù)據(jù)為我國(guó)分省市分行業(yè)的表觀能源消耗量，并通過IPCC碳排放清單上的折標(biāo)系數(shù)折算為標(biāo)準(zhǔn)煤，單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（三）勞動(dòng)力投入

勞動(dòng)力數(shù)據(jù)為分省市分行業(yè)的全部從業(yè)人員平均人數(shù)，單位為萬人。

（四）資本投入

資本投入數(shù)據(jù)為根據(jù)永續(xù)盤存法估算出來的以2001 年為基期的資本存量數(shù)據(jù)，單位為億元。②相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算過程由于較為復(fù)雜，詳細(xì)方法步驟可與作者聯(lián)系。

（五）非合意產(chǎn)出

本文選擇二氧化碳排放量作為非合意產(chǎn)出。二氧化碳排放量的估計(jì)采用IPCC碳排放因子乘以能源種類來計(jì)算，如公式（11）所示：

其中，i為燃料種類；fc為能源消耗量（標(biāo)準(zhǔn)煤）；cef為IPCC（2006）溫室氣體清單提供的碳排放系數(shù)；cr為燃料消耗率；（44/12）為CO2的分子量與碳的分子量之比。使用CEAD數(shù)據(jù)庫(kù)的碳排放系數(shù)計(jì)算CO2排放量，單位為兆噸。

綜上，相關(guān)變量的數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 主要變量描述性統(tǒng)計(jì)

三、實(shí)證分析

（一）實(shí)證結(jié)果及二氧化碳影子價(jià)格的測(cè)算

1.實(shí)證結(jié)果

研究使用stata16.0軟件對(duì)式（7）采用無偏半正態(tài)分布分布隨機(jī)前沿法（SFA）進(jìn)行求解，估計(jì)出相關(guān)參數(shù)，在求解之前對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的處理，隨機(jī)前沿模型的參數(shù)估計(jì)值如表2所示。

表2 無偏半正態(tài)分布隨機(jī)前沿法估計(jì)結(jié)果

2.二氧化碳影子價(jià)格的測(cè)算

將相關(guān)參數(shù)估計(jì)值代入公式（10）求解相關(guān)二氧化碳影子價(jià)格，即二氧化碳邊際減排成本。本文計(jì)算得到樣本期間不同省市的二氧化碳影子價(jià)格均值，廣東省在樣本期間的價(jià)格均值最高，為22023.907元/噸，湖北省的價(jià)格均值為6070.460元/噸，北京市、天津市、上海市和重慶市的價(jià)格均值均在4500元/噸左右。從各省市的時(shí)間趨勢(shì)來看，在樣本期間各省市的影子價(jià)格均值總體均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2001—2012年期間的上升趨勢(shì)較為平緩，2012年之后的上升趨勢(shì)開始變大，這可能與2012年底我國(guó)開始進(jìn)行的碳排放權(quán)交易行動(dòng)有關(guān)。由于在碳交易市場(chǎng)實(shí)施之前，我國(guó)已經(jīng)存在其他相關(guān)的環(huán)境規(guī)制政策，結(jié)合價(jià)格的總體上升趨勢(shì)，本文在下文分析中選取2001—2017年的全樣本來模擬分析跨省市和跨行業(yè)間的碳排放權(quán)交易成本效益，并不會(huì)因政策是否實(shí)施而對(duì)成本效益空間的大小產(chǎn)生劇烈沖擊。

同時(shí)，本文將估算的二氧化碳影子價(jià)格與早期一些的研究進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)除因測(cè)度方法、樣本數(shù)據(jù)以及時(shí)間跨度等的不同導(dǎo)致所估算的二氧化碳影子價(jià)格出現(xiàn)差異外，二氧化碳影子價(jià)格整體趨勢(shì)和范圍基本保持一致。張寧、趙玉（2021）①?gòu)垖?、趙玉：《中國(guó)能順利實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和嗎？——基于效率與減排成本視角的城市層面分析》，《蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）》2021年第4期。運(yùn)用相同方法所估計(jì)的中國(guó)164個(gè)地級(jí)市二氧化碳影子價(jià)格均值為1466.98元/噸，蔣偉杰、張少華（2018）②蔣偉杰、張少華：《中國(guó)工業(yè)二氧化碳影子價(jià)格的穩(wěn)健估計(jì)與減排政策》，《管理世界》2018年第7期。利用參數(shù)方向距離函數(shù)和線性規(guī)劃的方法估算出中國(guó)36個(gè)工業(yè)行業(yè)1998—2011年的二氧化碳影子價(jià)格為5480元/噸。

在下文的碳交易市場(chǎng)模擬分析中，為了保證分類分析中模擬碳交易的公平性，本文所使用的碳交易影子價(jià)格均為所估算出來的二氧化碳影子價(jià)格取對(duì)應(yīng)分類別中二氧化碳排放量的權(quán)重，同時(shí)，設(shè)定每個(gè)參與主體均進(jìn)行1噸的碳排放權(quán)交易。

（二） 多維度模擬交易分析

為了計(jì)算在全國(guó)推行二氧化碳排放權(quán)交易之后可能的市場(chǎng)獲益空間，選取首批7個(gè)試點(diǎn)所在的6個(gè)省市和六大高耗能行業(yè)作為代表性省市與行業(yè)從以下三個(gè)維度對(duì)實(shí)證結(jié)果進(jìn)行多維度分析：相同行業(yè)不同省市之間的比較、相同省市不同行業(yè)之間的比較和不同省市不同行業(yè)之間的比較。本部分主要通過分析跨省市間、跨行業(yè)間和跨省市跨行業(yè)間進(jìn)行交易時(shí)可獲得的經(jīng)濟(jì)效益，來論證在全國(guó)范圍多行業(yè)間推行碳排放權(quán)交易的必要性。省市間（或行業(yè)間）內(nèi)部交易時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益主要是由省市間（或行業(yè)間）的最低減排成本決定，以最低成本價(jià)所在省市（或行業(yè)）的價(jià)格作為交易價(jià)格，計(jì)算出內(nèi)部交易的最大可節(jié)約成本；跨省市跨行業(yè)間外部交易時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益主要是由交易主體的效益增加值或者成本節(jié)約值來決定。

1.相同行業(yè)不同省市之間的比較

如圖1所示，分別展示了六大高耗能行業(yè)中每個(gè)不同行業(yè)在六個(gè)省市間二氧化碳影子價(jià)格的差異以及每個(gè)行業(yè)在2001—2017年間二氧化碳影子價(jià)格均值變化趨勢(shì)，并以此來分析相同行業(yè)不同省市之間進(jìn)行碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)空間。每一年不同省市不同行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格具體數(shù)值本文不做詳細(xì)列述。

在圖1行業(yè)26中，我們可以觀察到除上海市此行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格在2016年之后有所下降，以及北京市此行業(yè)的影子價(jià)格在2011年之后有所下降外，此行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格在其他4個(gè)省市均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。通過分析發(fā)現(xiàn)2011年之后該行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值仍在增加，但其能源消耗量與二氧化碳排放量則處于下降趨勢(shì)，這表明2011年之后北京市此行業(yè)的發(fā)展模式轉(zhuǎn)向資本密集型的低碳發(fā)展；上海市在2016年之后二氧化碳排放量也處于下降趨勢(shì)，行業(yè)32中，除上海市和天津市此行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格在2017年有所下降，在其他4個(gè)省市均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)；通過對(duì)比此行業(yè)在上海市和天津市的二氧化碳排放量發(fā)現(xiàn)，它們的排放量在2017年明顯下降，這與本文為了公平原則所采取的取二氧化碳排放量權(quán)重的方法有關(guān)。行業(yè)44中，北京市和湖北省的影子價(jià)格在2011年之后有所下降，行業(yè)25中，重慶市的影子價(jià)格在2016年之后有所下降，行業(yè)30中，北京市的影子價(jià)格在2014年之后有所下降以及上海市和天津市的影子價(jià)格在2017年下降，行業(yè)31中，北京市的影子價(jià)格在2010年之后有所下降，究其原因，可能與這些省市在相應(yīng)年份之后的能源消耗量和二氧化碳排放量的下降有關(guān)，對(duì)應(yīng)行業(yè)其他省市的二氧化碳影子價(jià)格均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。圖1中均值折線圖展示了6個(gè)試點(diǎn)省市在同一行業(yè)中的二氧化碳影子價(jià)格均值在樣本期間內(nèi)整體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。本文雖沒有直接列出來樣本期間內(nèi)不同行業(yè)在進(jìn)行碳交易時(shí)可以獲得的收益（交易收益=影子價(jià)格×碳交易量），但從整體價(jià)格均值的上升趨勢(shì)中亦可以推斷出進(jìn)行碳排放權(quán)交易會(huì)帶來可觀的收益空間。本部分的重點(diǎn)在于分析行業(yè)內(nèi)交易時(shí)的成本效益，即經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 相同行業(yè)不同省市之間二氧化碳影子價(jià)格及行業(yè)均值的時(shí)間趨勢(shì)

如表3所示，展示了相同行業(yè)不同省市間的邊際減排成本分布及通過同一行業(yè)內(nèi)部交易時(shí)每個(gè)省市的最大可節(jié)約成本。石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)（25）行業(yè)中6個(gè)試點(diǎn)省市的邊際減排成本范圍為21.205元/噸至47.850元/噸，就其均值而言，每個(gè)省市轉(zhuǎn)移1噸的碳排放量需要支付33.529元。在這種情景下，行業(yè)25給每個(gè)省市分配1噸的碳減排份額時(shí)，可以以該行業(yè)的最低減排成本做為交易價(jià)格，此時(shí)通過同一行業(yè)不同省市內(nèi)部交易可以最大化提高該行業(yè)的碳排放權(quán)交易可節(jié)約成本。當(dāng)以每噸21.205元的碳交易價(jià)格減少6噸二氧化碳排放權(quán)交易時(shí)，該行業(yè)中每個(gè)省市平均可以節(jié)約12.324元/噸。

表3 相同行業(yè)不同省市間交易時(shí)的最大可節(jié)約成本

非金屬礦物制品業(yè)（30）行業(yè)的邊際減排成本變化范圍最大，因此也是可以通過同一行業(yè)內(nèi)部交易獲益最多的行業(yè)，此行業(yè)中6個(gè)省市的邊際減排成本從10.083元/噸到5522.917元/噸（均價(jià)997.565元/噸）。如果非金屬礦物制品業(yè)（30）行業(yè)中減排成本最低的省市以每噸10.083元的價(jià)格減排該行業(yè)的減排總量（6噸二氧化碳），則平均每個(gè)省市可以節(jié)省987.482元/噸?；瘜W(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)（26）行業(yè)中6個(gè)省市的邊際減排成本范圍為10.639元/噸到181.994元/噸，減排均價(jià)為63.527元/噸，因此通過此行業(yè)內(nèi)部不同省市間交易時(shí)，平均每個(gè)省市每交易1噸的碳排放權(quán)可以節(jié)約52.889元。同理，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（31）行業(yè)和電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（44）行業(yè)，每個(gè)省市平均可以節(jié)約碳交易成本36.961 元/噸和49.773 元/噸。非金屬礦物制品業(yè)（30）行業(yè)的減排成本均值最大，有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（32）行業(yè)的碳減排成本均值緊隨其后，如果該行業(yè)讓其減排成本最低的省市減少所有的6噸二氧化碳排放時(shí)，平均每個(gè)省市每減1噸的二氧化碳可以節(jié)約74.861元。

2.相同省市不同行業(yè)之間的比較

圖2分別展示了6個(gè)代表性省市在每個(gè)不同省市中六大高耗能行業(yè)之間的二氧化碳影子價(jià)格之間的差異以及每個(gè)省市在2001—2017年間二氧化碳影子價(jià)格均值變化趨勢(shì)，并以此來分析相同省市不同行業(yè)之間進(jìn)行碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)空間。

圖2 相同省市不同行業(yè)之間二氧化碳影子價(jià)格及行業(yè)均值的時(shí)間趨勢(shì)

在圖2北京市各行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格比較中，我們可以觀察到北京市行業(yè)26、行業(yè)30、行業(yè)31和行業(yè)44的二氧化碳影子價(jià)格分別從2013年、2015年、2010年和2015年開始下降，其余行業(yè)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；北京市各行業(yè)二氧化碳影子價(jià)格的均值呈現(xiàn)輕微上升而后又下降的趨勢(shì)，整體趨于穩(wěn)定。天津市各行業(yè)的二氧化碳影子價(jià)格均呈現(xiàn)出均衡上升的趨勢(shì)。上海市行業(yè)26、行業(yè)30、行業(yè)31和行業(yè)44的二氧化碳影子價(jià)格分別從2016年、2017年、2017年和2014年開始下降，其余行業(yè)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；湖北省行業(yè)32和行業(yè)44的二氧化碳影子價(jià)格分別從2014年和2015年開始下降，其余行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)定或上升趨勢(shì)；廣東省行業(yè)25的二氧化碳影子價(jià)格分別從2015年開始下降，其余行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)定或上升趨勢(shì)；重慶市行業(yè)25和行業(yè)26的二氧化碳影子價(jià)格分別從2016年和2017年開始下降，其余行業(yè)呈現(xiàn)穩(wěn)定或上升趨勢(shì)；通過分析統(tǒng)計(jì)年鑒中二氧化碳影子價(jià)格下降的相關(guān)行業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)此類行業(yè)的二氧化碳排放量在下降年份均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。圖2中均值折線圖中六大高耗能行業(yè)在6個(gè)試點(diǎn)省市中的整體價(jià)格均值所呈現(xiàn)出的上升趨勢(shì)中亦可以推斷出進(jìn)行碳排放權(quán)交易會(huì)帶來可觀的收益空間。

表4展示了相同省市不同行業(yè)間的邊際減排成本分布及通過同一省市內(nèi)部交易時(shí)每個(gè)行業(yè)的最大可節(jié)約成本。北京市六大高耗能行業(yè)的邊際減排成本范圍為0.057元/噸至153.557元/噸，就其均值而言，每個(gè)行業(yè)轉(zhuǎn)移1噸的二氧化碳排放量需要支付35.721元。在這種情景分析下，北京市給每個(gè)高耗能行業(yè)分配1噸的碳減排份額時(shí)，可以以該省市的最低減排成本作為交易價(jià)格，此時(shí)通過同一省市不同行業(yè)內(nèi)部交易可以最大化提高該省市的碳排放權(quán)交易可節(jié)約成本。當(dāng)以每噸0.057元的碳交易價(jià)格減少6噸二氧化碳排放權(quán)交易時(shí)，北京市每個(gè)高耗能行業(yè)平均可以節(jié)約35.664元/噸。

表4 相同省市不同行業(yè)間交易時(shí)的最大可節(jié)約成本

廣東省的邊際減排成本變化范圍最大，因此也是可以通過同一省市不同行業(yè)內(nèi)部交易獲益最多的省份，此省份中六大高耗能行業(yè)的邊際減排成本從2.912元/噸到2030.126元/噸（均價(jià)414.212元/噸）。如果廣東省以減排成本最低的行業(yè)以2.912元/噸的價(jià)格減排該省份的減排總量（6噸二氧化碳），則平均每個(gè)行業(yè)可以節(jié)省411.300元/噸。天津市六大高耗能行業(yè)的邊際減排成本從1.243元/噸變化至190.698元/噸，減排均價(jià)為58.198元/噸，因此通過天津市內(nèi)部不同行業(yè)之間進(jìn)行交易時(shí)，平均每個(gè)行業(yè)每交易1噸的二氧化碳排放權(quán)可以節(jié)約56.955元。湖北省的減排均價(jià)僅次于廣東省的減排均價(jià)，如果湖北省以其減排成本最低的行業(yè)減少所有分配的6噸二氧化碳排放時(shí)，平均每個(gè)行業(yè)每交易1噸的二氧化碳排放權(quán)可以節(jié)約62.644元。同理，上海市和重慶市中每個(gè)行業(yè)平均可以節(jié)約的碳交易成本分別為30.240元/噸和47.032元/噸。

3.不同省市不同行業(yè)之間的模擬交易

為了測(cè)算不同省市不同行業(yè)間進(jìn)行碳排放權(quán)交易時(shí)的可獲益空間，即跨省市跨行業(yè)間的碳排放權(quán)交易時(shí)可獲益空間有多大。本部分主要采用2017年6個(gè)試點(diǎn)省市六大高耗能行業(yè)的橫截面數(shù)據(jù)所估算出來的二氧化碳影子價(jià)格進(jìn)行分析，分析中所使用的邊際減排成本仍是采用了取二氧化碳排放量為權(quán)重計(jì)算后的價(jià)格。

本文按照地理位置的鄰近性將6個(gè)省市分為三組，第一組屬于北方區(qū)域，主要包括北京市和天津市；第二組屬于中西部區(qū)域，主要包括湖北省和重慶市；第三組屬于東部沿海區(qū)域，主要包括廣東省和上海市。同一省市或是同一行業(yè)間通常會(huì)選擇同類別的內(nèi)部交易，然而，當(dāng)跨組別的碳排放權(quán)交易所產(chǎn)生的增加值大于同類別的內(nèi)部交易時(shí)，交易主體則會(huì)選擇跨組別交易。在這種交易模式下，如果跨組別的交易每增加1噸碳排放權(quán)交易量，則同類別的內(nèi)部交易中則會(huì)減少1噸的碳排放權(quán)交易量。

表5展示了以2017年數(shù)據(jù)進(jìn)行折算的按地區(qū)分類的每個(gè)行業(yè)的邊際減排成本。在這三個(gè)組別中，每個(gè)組別中的省市相互臨近。對(duì)于第一組分類，當(dāng)碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)價(jià)格在4.206元/噸至0.528元/噸之間變動(dòng)時(shí)，如果市場(chǎng)價(jià)格為2.367元/噸（均值），則北京市和天津市可交易2噸的碳排放權(quán)，此時(shí)北京市邊際減排成本最低的行業(yè)通過和天津市邊際減排成本最低的兩個(gè)行業(yè)進(jìn)行交易所產(chǎn)生的收益將會(huì)大于它和本組第四個(gè)和第五個(gè)行業(yè)之間進(jìn)行內(nèi)部交易時(shí)所獲得的收益。北京市通過內(nèi)部交易可以節(jié)省0.464元，通過跨省市交易可以節(jié)省4.526元［（2.367元/噸-0.104元/噸）*2噸=4.526元］。因此通過不同省市不同行業(yè)之間的跨組別交易，北京市可以獲得額外的4.062元。天津市也會(huì)以2.367元/噸的價(jià)格購(gòu)買2噸的二氧化碳排放權(quán)，而不是以內(nèi)部交易時(shí)的4.206元/噸，平均每噸碳排放權(quán)可以少支付1.839元。

表5 按地區(qū)分類的每個(gè)行業(yè)的邊際減排成本

如果市場(chǎng)價(jià)格在0.144元/噸至0.528元/噸之間進(jìn)行變化，則北京市和天津市可交易1噸的碳排放權(quán)。假定碳排放權(quán)交易的價(jià)格設(shè)為0.336元/噸，北京市邊際減排成本最低的行業(yè)將會(huì)獲得額外的0.232元的收益來減少1噸的碳排放權(quán)，天津市作為碳排放權(quán)的購(gòu)買方，將以3.87元/噸的價(jià)格購(gòu)買1噸的碳排放權(quán)，低于其本身的最低價(jià)。同時(shí)，若每交易1噸的碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)價(jià)格小于0.104元（或大于4.206元），則北京市和天津市將會(huì)進(jìn)行同省市的內(nèi)部交易，將不會(huì)進(jìn)行不同省市不同行業(yè)間的跨組別交易。

在第二組中，若每交易1噸碳排放權(quán)的市場(chǎng)價(jià)格在19.651元至31.166元之間變化時(shí)，湖北省作為出售方，重慶市作為購(gòu)買方，這兩個(gè)省市之間可以進(jìn)行1噸的碳排放權(quán)交易，此時(shí)，買方重慶市的可獲益空間為0元至11.515元，賣方湖北省的可獲益空間亦為0元至11.515元；若每交易1噸的碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)價(jià)格小于14.131元（或大于31.166元），則湖北省和重慶市將會(huì)進(jìn)行同省市間的內(nèi)部交易，將不會(huì)進(jìn)行不同省市不同行業(yè)間的跨組別交易。

在第三組中，若每交易1噸碳排放權(quán)的市場(chǎng)價(jià)格在20.722元至26.983元之間變化時(shí)，上海市作為出售方，廣東省作為購(gòu)買方，這兩個(gè)省市之間可以進(jìn)行1噸的碳排放權(quán)交易，此時(shí)，買方廣東省的可獲益空間為0元至6.261元，賣方湖北省的可獲益空間亦為0元至6.261元；若每交易1噸的碳排放權(quán)交易的市場(chǎng)價(jià)格小于19.993元（或大于26.983元），則廣東省和上海市將會(huì)進(jìn)行同省市間的內(nèi)部交易，將不會(huì)進(jìn)行不同省市不同行業(yè)間的跨組別交易。

（三）分省市不同行業(yè)間的減排潛力分析

本部分參考孫永平等（2016）的方法，①孫永平、王磊、王成：《碳排放權(quán)交易、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與配額分配》，《環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究》2016年第1期。分別測(cè)度了6個(gè)試點(diǎn)省市中六大高耗能行業(yè)的碳減排潛力。碳減排潛力衡量省市各行業(yè)碳強(qiáng)度下降的空間大小，用省市各行業(yè)的碳強(qiáng)度與全國(guó)同行業(yè)碳強(qiáng)度的比值表示。如果比值大于1，則表示該省市中對(duì)應(yīng)行業(yè)的碳強(qiáng)度大于全國(guó)水平，碳排放權(quán)下降潛力較大；如果比值小于1，則表示該省市中對(duì)應(yīng)行業(yè)的碳強(qiáng)度小于全國(guó)水平，該行業(yè)的技術(shù)比較先進(jìn)，碳排放權(quán)下降潛力較小。根據(jù)效率原則，如果比值大于1，該行業(yè)應(yīng)承擔(dān)的減排責(zé)任就越大，反之則越小。

圖3展示了2001年至2017年間分省市不同行業(yè)間的減排潛力趨勢(shì)。由圖3中可以觀測(cè)到，北京市行業(yè)26，行業(yè)30，行業(yè)31和行業(yè)32減排潛力的最終趨勢(shì)小于1，這表明北京市這四個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)較先進(jìn)，碳排放權(quán)下降的潛力較??；而行業(yè)25和44的減排潛力一直在1和2附近變化，表明這兩個(gè)行業(yè)有較大的的碳排放權(quán)下降空間。天津市除25和31的碳減排潛力大于1甚至2，有著較大的碳減排潛力承擔(dān)著較多的碳減排責(zé)任外，其他行業(yè)的碳減排潛力均小于1。上海市除了行業(yè)32的碳減排潛力在2008年急速上升至4.582，并在2014年開始下降外，其他行業(yè)的碳減排潛力變化幅度不大，表明這些未產(chǎn)生明顯變化的行業(yè)技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定；同時(shí)，上海市只有行業(yè)30和行業(yè)44的碳減排潛力小于1，其他行業(yè)的碳減排潛力均大于1。湖北省行業(yè)25，32和44的碳減排潛力小于1，其他行業(yè)的碳減排潛力均大于1。廣東省行業(yè)25，26和31的碳減排潛力小于1，其他行業(yè)的碳減排潛力均大于1。重慶市行業(yè)31和44的碳減排潛力小于1，行業(yè)25的碳減排潛力在2016年和2017年小于1，其他行業(yè)的碳減排潛力均大于1。測(cè)算結(jié)果表明，每個(gè)省市不同行業(yè)與全國(guó)水平相比，分省市不同行業(yè)的碳強(qiáng)度仍然有較大的下降空間。

圖3 2001年至2017年間分省市不同行業(yè)間的減排潛力趨勢(shì)

四、結(jié)論及政策啟示

本文通過在我國(guó)典型的6個(gè)省市六大行業(yè)間進(jìn)行多維度分析來預(yù)測(cè)建立全面的碳排放權(quán)交易市場(chǎng)的收益空間、成本節(jié)約空間及可行性的發(fā)展前景。得到以下基本結(jié)論：（1）2001—2017年省市二氧化碳影子價(jià)格均值整體均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其中廣東省的影子價(jià)格均值最高，為22023.907元/噸；（2）相同行業(yè)不同省市間進(jìn)行交易時(shí)，非金屬礦物制品業(yè)可實(shí)現(xiàn)的最大可節(jié)約成本最高，為987.482 元/噸；相同省市不同行業(yè)間進(jìn)行交易時(shí)，廣東省可實(shí)現(xiàn)的最大可節(jié)約成本最高，為411.300元/噸；不同省市不同行業(yè)的跨組別分析中還驗(yàn)證了存在跨省市跨行業(yè)之間的交易可獲得的收益高于單一組別碳排放權(quán)交易可獲得的收益，即外部交易可能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。（3）若碳交易價(jià)格完全由市場(chǎng)來決定，則會(huì)進(jìn)一步地促進(jìn)所有行業(yè)所有省市竭盡所能提高本省市本行業(yè)的生產(chǎn)效率，以便可以獲取更多的除生產(chǎn)以外的額外利益或是減少其除生產(chǎn)以外的其余不必要支出，最終會(huì)促進(jìn)所有省市所有行業(yè)綠色生產(chǎn)率的提高，形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的良性循環(huán)。（4）通過分省市不同行業(yè)間的減排潛力分析，得出在中國(guó)各省市各行業(yè)間的減排潛力不同，足以進(jìn)一步佐證建立全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)將具有廣泛的市場(chǎng)空間，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合主要結(jié)論，本文提出以下建議：第一，建議參考各層級(jí)所計(jì)算出的二氧化碳影子價(jià)格，完善碳排放權(quán)配額的初始分配機(jī)制，更加準(zhǔn)確反映不同行業(yè)配額需求，更好地平衡公平與效率、減排效果與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力之間的關(guān)系。第二，加快推進(jìn)全國(guó)更多行業(yè)主體進(jìn)入碳排放權(quán)交易市場(chǎng)，擴(kuò)大交易范圍。第三，推行跨省市、跨行業(yè)或跨省市跨行業(yè)之間多維度的交易方式，從而帶來更多的額外經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步促進(jìn)參與主體的交易意愿，增強(qiáng)碳市場(chǎng)活力。