碳排放权交易机制:模型与应用

全书围绕碳交易市场建设过程中的碳配额分配、碳资产定价、碳市场风险管理以及碳市场对减排的影响等关键问题，建立了一系列定量模型方法，开展了系统深入的科学研究和政策分析。研究成果不仅丰富了能源环境经济管理、碳金融与碳减排等领域的理论方法和学术见地，也对我国碳交易有关政策制定提供了重要参考。

目录
第1章 碳交易的政策背景与发展需求 1
1.1 中国应对气候变化的宏观形势 1
1.2 碳交易的本质与发展状况 2
1.3 碳交易可持续发展的关键需求 6
第2章 基于Shapley 值方法的中国区域碳排放配额分配研究 9
2.1 中国区域碳排放配额分配机制及研究诉求 9
2.2 国内外研究状况 10
2.3 数据说明与研究方法 12
2.4 中国区域碳排放配额分配结果分析 18
2.5 主要结论与启示 25
第3章 基于公平与效率原则的中国工业碳排放配额分配研究 27
3.1 中国工业行业碳排放配额分配原则及主要问题 27
3.2 国内外研究状况 28
3.3 数据说明与研究方法 30
3.4 基于公平与效率原则的中国工业碳排放配额分配结果 40
3.5 主要结论与启示 47
第4章 中国五大发电集团的碳排放配额分配研究 48
4.1 中国发电企业碳排放配额分配原则及主要特征 48
4.2 国内外研究状况 51
4.3 数据说明与研究方法 52
4.4 研究结果讨论分析 59
4.5 主要结论与启示 64
第5章 碳配额分配机制对控排企业产品定价及减排行为的影响研究 66
5.1 中国碳交易试点地区的碳配额分配机制 66
5.2 国内外研究状况 67
5.3 研究方法 69
5.4 优化结果分析 74
5.5 主要结论与启示 78
第6章 欧盟碳期货市场多尺度价格关联机制研究 79
6.1 欧盟碳期货市场定价机制 79
6.2 国内外研究状况 80
6.3 数据说明与研究方法 82
6.4 EUA 与sCER 的多尺度价格关联机制研究结果 85
6.5 主要结论与启示 93
第7章 欧盟碳市场与能源市场的波动溢出效应研究 94
7.1 欧盟碳市场与能源市场的关联机制 94
7.2 国内外研究状况 95
7.3 数据说明与研究方法 97
7.4 欧盟碳市场与能源市场的波动溢出实证结果分析 102
7.5 主要结论与启示 109
第8章 中国碳交易市场效率研究 110
8.1 中国碳市场交易状况及问题 110
8.2 国内外研究状况 110
8.3 数据说明与研究方法 111
8.4 基于Hurst 指数的碳市场效率实证结果分析 114
8.5 主要结论与启示 121
第9章 欧盟碳期货市场特别风险测度研究 123
9.1 欧盟碳期货市场的风险特征 123
9.2 国内外研究状况 123
9.3 数据说明与研究方法 125
9.4 基于EVT-VaR 方法的欧盟碳市场特别风险测度 结果分析 128
9.5 主要结论与启示 132
第10章 欧盟碳期货市场动态很优套利策略研究 134
10.1 欧盟碳市场套利环境及主要问题 134
10.2 国内外研究状况 135
10.3 数据说明与研究方法 137
10.4 欧盟碳期货市场很优套利策略实证结果分析 140
10.5 主要结论与启示 146
第11章 中国碳交易对试点地区碳排放的影响研究 147
11.1 问题的提出 147
11.2 国内外研究状况 148
11.3 数据说明与研究方法 151
11.4 中国碳交易对碳排放的影响结果分析 156
11.5 主要结论与启示 163
第12章 中国碳交易对工业经济产出与碳减排绩效的影响研究 165
12.1 问题的提出 165
12.2 国内外研究状况 166
12.3 数据说明和研究方法 168
12.4 碳交易对工业经济产出与碳减排绩效的影响结果分析 171
12.5 主要结论与启示 181
参考文献 184
附录 202

    第1章 碳交易的政策背景与发展需求
    1.1 中国应对气候变化的宏观形势
    气候变化是当今人类社会面临的共同挑战，它对全球自然生态系统产生了显著影响，也给人类生存和发展带来了严峻考验。作为一个温室气体排放大国，中国一直积极做好自身的减排工作，走绿色低碳的发展道路。
    近年来，随着我国经济持续高速发展，粗放的经济增长方式与资源环境约束之间的矛盾日益突出，人民群众对环境的焦虑和不满也越来越突出。在此背景下，我国“十三五”规划明确了“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，顺应了绿色低碳发展的国际潮流，把低碳发展作为我国经济社会发展的重大战略和生态文明建设的重要途径。积极应对气候变化，既是我国贯彻落实五大发展理念、实现“两个一百年”奋斗目标的内在需要，也是积极参与全球治理、打造人类命运共同体的责任担当。
    2015年底，巴黎气候大会顺利召开。习近平主席出席了会议，并阐述了全球气候治理的中国方案。我国为巴黎会议的成功做出了历史性贡献，与会各方达成的《巴黎协定》，明确了2020年后全球气候治理的制度安排，既体现了“共同但有区别的责任”原则，维护和拓展我国发展空间，又发出了全球向绿色低碳转型的积极信号，与我国生态文明建设的战略选择保持一致。
    我国作为全球优选的发展中国家、第二大的经济体、优选的能源消费国和碳排放国，碳排放存量大和增速快的趋势在短期内难以改变，由此面临着很大的国际减排压力，亟须化挑战和压力为推动低碳转型与能源革命的机遇和动力，贯彻落实中央部署的发展新理念，主动引领经济新常态，为人民创造良好的生产、生活环境，为全球生态安全做出新贡献。
    2011年，为推动运用市场机制以较低成本实现我国控制温室气体排放的行动目标，加快经济发展方式转变和产业结构升级，国家发展和改革委员会批准北京市、上海市、天津市、重庆市、湖北省、广东省、深圳市开展碳交易试点工作，并于2013年正式启动碳排放配额上市交易。2015年9月，习近平主席和美国奥巴马总统联合发布《中美元首气候变化联合声明》，明确提出我国计划于2017年启动覆盖钢铁、电力、化工、建材、造纸和有色金属等重点工业行业的全国碳排放权交易体系。2017年2月，联合国开发计划署(United Nations Development Programme，UNDP)发布的《环维易为中国碳市场研究报告2017》称，中国碳市场启动后，将覆盖40亿吨二氧化碳当量，超过欧盟碳市场的两倍，将成为全球优选的碳交易体系①。2017年12月19日，国家发展和改革委员会发布《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，以发电行业为突破口，率先启动全国碳排放权交易体系。随着方案的发布，全国碳排放权交易市场建设进入新的阶段。
    1.2 碳交易的本质与发展状况
    1.2.1 碳交易的本质
    全球日益增长的碳排放及其导致的气候变暖已对经济社会发展和人类身体健康甚至生存造成了巨大威胁。根据美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)数据分析，2016年上半年全球温度和北极海冰面积已打破多项纪录。同时，全球气候变化会给人类带来难以估量的损失，会使人类付出巨额代价，控制碳排放刻不容缓的观念已被全世界广泛接受。1997年，通过艰难的国际谈判，在日本京都举行的《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会上通过了《京都议定书》，其中提出了碳排放权交易(又称碳配额交易或碳交易)②的灵活机制，以帮助有关国家完成数量化的温室气体减排目标。
    碳交易是以成本有效的方式控制碳排放的一种政策工具。这是因为碳排放具有外部性特征，而根据外部性理论，碳交易的方式可将碳减排成本内部化。从本质上看，碳交易是一种利用市场机制达到预防污染和实现碳减排目标的市场控制模式。具体而言，碳交易是政府将碳排放空间分配到各排放主体，并在一定规则下允许市场化交易，各排放主体按照市场规律做出灵活选择，在交易过程中追求自身利益优选化，从而推动全社会在既定碳排放总量空间下实现优选的产出效益(康艳兵等，2015)。因为碳交易体系具有以大力度优惠成本实现既定碳减排目标、激励低碳创新的特点，所以受到众多政策制定者的密切关注，目前已成为全球气候治理的重要手段。
    归纳起来，在众多节能减排的政策工具中，碳交易作为一种重要的制度创新，其本质应该包括三个关键要素，即推动二氧化碳减排，降低碳减排成本，以及推动低碳技术投资增长和低碳技术进步。
    1.2.2 国外碳交易发展态势
    碳交易是许多国家和地区控制碳排放的重要气候政策。自2005年启动碳交易以来，欧盟排放交易体系(EU ETS)成为全球优选的碳交易市场，纳入交易的二氧化碳排放量占欧盟碳排放总量的45%，涵盖了欧盟各个成员方和欧洲经济区的冰岛、列支敦士登和挪威等3个国家。同时，美国和加拿大多个州、省联合签署的西部气候行动形成了区域碳交易市场。在该市场框架下，加利福尼亚州碳交易体系纳入交易的二氧化碳排放量占该州碳排放总量的85%。另外，澳大利亚、韩国、日本等国的碳交易市场也正在稳步发展中。不难发现，碳交易作为控制温室气体排放的重要气候政策，已经得到世界主要国家的普遍认可。
    EU ETS 依据《欧盟2003年87号指令》成立于2005年1月1日，目前已进入第三阶段①，其目的是将环境“成本化”，借助市场的力量将环境转化为一种有偿使用的生产要素，通过建立“欧盟排放配额”(European Union allowance，EUA)交易市场，有效地配置环境资源，鼓励节能减排技术的发展，实现在气候环境受到保护下的企业经营成本最小化。EU ETS 采取“总量交易”的机制：确定纳入限排名单的企业根据一定标准免费获得EUA，或者通过拍卖有偿获得EUA，而实际排放低于所得配额的企业可以将其在碳交易市场出售，超过所得配额的企业则必须购买EUA，否则会遭受严厉的惩罚。目前，EU ETS 覆盖的国家、行业与企业范围逐渐扩大，配额分配过程中拍卖的比例逐渐提高，免费配额的分配方式也从历史排放法(又叫祖父法)过渡到基准线法，体现出EU ETS 管理体制的不断成熟。
    从国际上看，碳交易主要采用“总量交易”机制实现控排，这不仅可以节约社会治理的总成本，而且鼓励技术优选者治污并获得治污红利，有利于环保技术和低碳技术的不断创新(赵细康，2013)。总量上限设定有“自顶向下”和“自底向上”两种方式。其中，“自顶向下”方式依据社会总体或行业层面的碳排放控制目标确定碳排放配额总量；而“自底向上”方式按照相应的分配规则确定纳入控排主体的碳排放配额数量，所有控排主体的碳排放配额的总和即总量上限。两种机制互为参照，欧盟和美国加利福尼亚州的碳交易体系主要采用“自顶向下”的总量上限设定方式，即在碳排放配额总量上限设定的基础上，调整覆盖主体的配额。
    实际上，碳减排总量目标宽松和碳配额过剩是碳交易实践中存在的重要问题。碳配额过剩往往会导致碳市场交易活跃度和流动性不足，以及碳交易制度刺激碳减排和推动技术创新的成效减弱。历史数据表明，欧盟碳交易运行以来一直存在总量目标宽松导致碳配额过剩的问题；同时，美国初始阶段的二氧化硫排污权交易、东北部十个州的碳交易都出现过碳配额过剩的情况。而解决这些问题需要建立坚实的数据基础和科学的预测方法，还需要政府采取灵活措施，根据减排状况和市场行情对总量目标与碳配额进行动态调整。
    1.2.3 中国碳交易发展态势
    碳交易已成为中国控制温室气体排放的国家战略，市场体系建设稳步推进。中国作为全球优选的碳排放国，2017年的碳排放量占全球碳排放总量的27.6%，在国际气候谈判中承受着巨大的政治压力和社会压力。同时，中国长期粗放式的发展给经济社会带来了巨大的资源压力和环境压力。基于国际和国内的双重严峻挑战，控制碳排放已对我国调整产业结构与能源结构形成倒逼机制，推动我国经济社会转向低碳发展。在此背景下，我国提出建立碳排放权交易体系，试图以市场机制推动节能减排和应对气候变化。
    2011年，国家发展和改革委员会发布了《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，同意北京、天津、上海等七个地区开展碳排放权交易试点。2012年，国务院发布了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》，要求加强碳排放权交易支撑体系建设，制订全国碳排放权交易市场建设总体方案。2013年《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中要求推行碳排放权交易制度。2014年，国家发展和改革委员会公布了《碳排放权交易管理暂行办法》，规定了全国碳排放权交易的监督和管理原则。2015年，习近平主席提出，2017年我国将在前期试点基础上启动全国碳交易，碳交易正式上升为国家战略。2015年，中国政府在《强化应对气候变化行动—中国国家自主贡献》中明确“在碳排放权交易试点基础上，稳步推进全国碳排放权交易体系建设”。2016年1月，国家发展和改革委员会下发《国家发展改革委办公厅关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》，明确提出了推进全国碳排放权交易市场的建立，确保2017年启动全国碳交易。
    此后，全国碳市场建设稳步推进。国家发展和改革委员会明确表示，在2016年底前完成国家立法、数据准备、配额分配、支撑系统建设等各项准备工作。2017年4月7日，中国气候变化事务特别代表解振华明确表示，2017年按照中央关于生态文明体制改革工作的部署，将适时启动全国统一的碳排放权交易市场，他说：“我们已经做到了有机构、有地方立法确定了配额，也分配了这些配额，建立了配额的分配办法，还建立了核算报告、核查的体系，建立了交易规则，完善了监管的体系和能力建设，基本形成了要素完善、特点突出、运行平稳的地方碳排放权交易市场。”2017年5月，被称为全国碳交易市场启动前最关键一步的碳配额分配方案终于成型。2017年12月19日，经国务院同意，国家发展和改革委员会印发《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，这标志着全国碳排放交易体系正式启动。根据方案，纳入碳交易市场的门槛是排放量每年2.6 万吨二氧化碳当量，相当于综合能耗1 万吨标准煤左右的水平。据了解，发电行业首批纳入碳市场，而初期纳入碳交易市场的发电行业企业有1700 多家，排放量超过30 亿吨，将来随着纳入碳市场的门槛进一步降低，会有更多企业纳入到碳市场的管理范围。
    中国碳交易试点的实施取得了显著进展。2013年到2017年11月，7个碳交易试点地区累计成交碳配额超过2 亿吨二氧化碳当量，成交金额超过46 亿元。据调研，7个试点地区在利用市场机制应对气候、控制温室气体排放上采取了实质行动，创新了制度和体制，推动了我国在基础设施建设、制度建设、市场建设等方面的发展，为中国碳交易市场机制设计和构建提供了重要基础(郑爽，2014)。例如，实现了具有一定约束力的、由强度目标转换成绝对总量控制目标的、覆盖部分经济部门的“总量交易”政策体系；逐步形成了碳交易市场；显著提高了控排企业的碳减排意识。更为直接的是，开展碳交易以来，试点地区的碳排放总量和碳排放强度均出现了下降趋势。
    诚然，前期碳排放权交易试点工作为建设全国碳交易市场奠定了有利基础，但依旧存在一些亟待解决的问题，如相关基础比较薄弱、交易体系不够开放、相关机制缺少协调、存在一定的区域和行业不公平性等。而且，部分省(区、市)①碳排放核查与复查工作进度严重拖后，数据报送质量较低。此外，碳交易的法律法规还不够完善。因此，当前，为了确保全国碳排放权交易市场的顺利上市和有序运行，发挥碳减排作用，我国亟须推动出台相关法律法规及配套政策，建立健全碳排放权交易市场管理体制，并做好数据核查、能力建设、舆论宣传等工作。
    按照国家发展和改革委员会的规划，全国碳市场建设大致可以分为三个阶段：第一阶段是2014～2016年，属于前期准备阶段；第二阶段是2016～2019年，属于全国碳市场正