中國工業碳排放交易政策影響研究

劉 勇，曾康佳

(華南理工大學工商管理學院，廣東 廣州 510000)

1 文獻綜述

目前，學者們大多利用實證以及構建數學模型的方法對碳排放交易政策進行研究。Martin等通過實證方法研究碳交易制度帶給企業的影響，研究表明，碳交易制度的建立不會對企業的經濟績效產生較為嚴重的負效應，并能顯著促進企業技術創新[1]。F?re 等構建了跨期交易和空間交易的DEA模型，測算出美國燃煤發電廠的產出能力以及碳排放交易帶來的潛在績效[2]。Tang等通過構建multi-agent模型，研究碳排放交易機制對中國經濟和環境的影響，并對不同碳配額初始分配方法的效果進行研究[3]。Hermeling等通過構建可計算一般均衡模型研究歐盟碳交易市場的建立對歐盟、中國以及美國經濟和碳排放的影響[4]。馬秋卓等構建供應鏈的碳交易超網絡模型，對比分析了建立碳交易市場后，供應鏈各個參與方及系統的績效變化[5]。

從碳交易政策分析的范圍上看，學者們大多是分析碳交易政策的實施對中國特定區域的影響。Wang等通過構建CGE模型分析碳交易政策的實施對廣東地區經濟及環境的影響[6]。Wang等構建了碳配額分配模型，用以預測不同減排比例下各個省份地區的減排成本以及相對應的碳配額[7]。隗斌賢等對國際碳交易市場進行研究，提出了基于長三角地區的碳交易市場構建思路及對策[8]。

從碳交易產品角度上看，上述學者的研究中，都只對碳交易市場主要產品之一的碳排放權配額進行分析。中國碳排放權交易市場的主要交易產品有兩種：碳排放權配額和中國核證減排量(CCER)，CCER是參與自愿減排交易的項目經過有資質審定機構的審定、核證后，經國家發改委備案的自愿減排量。碳配額與CCER的區別在于：碳配額的實施具有強制性，CCER項目是出于自愿的減排量；企業分到的碳配額總量是有限的，當排放超過配額需要在市場上購買配額或接受罰款，CCER用于抵消企業當年的碳排放量，不計入配額總量中，作用機制不同；碳交易政策的實施根本任務是降低二氧化碳排放量，碳交易市場中若僅有配額交易，會帶給企業較高的減排成本，不利于減排政策的推廣實施，CCER價格一般低于配額價格，CCER實施推廣的目的在于降低企業減排成本，緩和碳交易市場的建立對經濟發展的沖擊。目前現有的CCER方面的研究多是對CCER項目本身價值進行分析，如風電項目、水電項目、碳匯項目等。曹先磊等基于竹子造林碳匯項目方法學和減排量經濟價值評價模型，對竹子造林碳匯項目的二氧化碳減排量及經濟價值進行估算[9]。代春艷等利用B-S定價模型，構建了基于實物期權的垃圾焚燒發電CCER項目投資收益評估模型，為企業對該類項目的投資提供決策參考[10]。

綜上所述，碳交易政策研究存在以下不足之處：①碳交易政策的實施離不開復雜的社會經濟系統，在系統中，政策與其他因素之間存在多重反饋關系，現有方法不能很好地模擬因素之間的這種關系；②中國今后的目標是建立全國性的碳交易市場，按照地區分析的碳交易政策，由于規則的制定不盡相同，不利于全國性碳交易市場的建設和完善；③現有研究在碳交易市場的分析中，大多只涉及了配額交易，對于CCER的研究大多是站在單個CCER項目自身收益的角度，缺乏CCER機制實施對中國工業整體經濟和環境所帶來的影響進行分析。

本文的創新之處主要有以下三點：一是利用系統動力學對中國工業碳交易政策進行研究，從系統的角度出發，能夠很好地體現碳交易政策在社會經濟系統中各個因素之間的反饋關系；二是中國的二氧化碳排放大部分來源于工業，目前的文獻中，關于碳交易政策實施對工業影響的分析較少，本文對這方面的研究進行了補充，建立了全國范圍的工業碳交易政策系統，中國政府2015年在巴黎氣候大會上做出承諾，到2017年建成全國性的碳交易市場，因此本文基于全國性范圍的碳交易政策研究對于今后碳交易市場的建立更具有政策指導意義；三是本文研究了CCER交易機制的實施對中國整體工業經濟和環境帶來的影響，而不是僅僅站在CCER單個項目自身收益的角度。

2 模型構建

碳交易機制是一個復雜的系統，涉及能源、環境、碳交易政策、經濟等各種因素，因此本文通過建立系統動力學模型，去探索工業碳排放政策系統中關鍵變量的變化對中國工業經濟和環境的影響。本文建立的模型共包括四個模塊，經濟、能源、環境和碳交易。經濟模塊中主要包括工業增加值、工業固定資產投資和工業利潤等變量，能源模塊主要包括各類能源的消費量及排放系數等變量，環境模塊主要變量是二氧化碳的排放量，碳交易模塊包括配額交易和CCER交易，包括配額交易價格、免費配額比例、CCER交易價格、CCER免費比例上限等變量。工業經濟的增長會帶動能源的消費[11]，能源消費量的增長會加劇二氧化碳溫室氣體排放。通過碳交易政策的實施，可以控制二氧化碳的排放，但碳交易政策實施的同時，也會對工業經濟造成一定的影響。構建模型框架圖，如圖1所示。

圖1 模型框架圖

2.1 因果關系圖

根據模型框架圖和研究目的，建立圖2所示的因果關系圖。圖2中主要包含以下幾條反饋回路：

(1)工業增加值→(+)能源消費總量→(+)二氧化碳排放量→(+)工業污染治理成本→(-)工業增加值。工業經濟的增長會拉動化石能源的消費[11]，化石能源的燃燒會產生二氧化碳，因此化石能源消費的增長會增加二氧化碳的排放量。二氧化碳的排放量增加，政府勢必需要更多的投入去治理環境，而治理成本的增加在短期內會對工業經濟的發展產生一定負效應[12]。

(2)工業增加值→(+)科技投資→(-)能源強度→(+)二氧化碳排放量(+)懲罰量→(+)碳排放成本→(-)工業利潤→(+)工業增加值。科技投資的能力會受到工業經濟發展水平的影響，經濟不斷發展，則有更多的投資用于科技發展，科技不斷進步，能夠提高能源利用效率，降低能源強度，從而減少二氧化碳的排放[13]。若二氧化碳排放量增加，超額排放企業的懲罰量會增加，懲罰量的增加會導致碳排放成本的增加。增加的碳排放成本對工業利潤會產生一定負效應，最終抑制工業經濟的發展。

(3)工業增加值→(+)工業利潤→(+)工業增加值。工業經濟發展會促進企業產出的增加，對工業利潤產生正效應，工業利潤的增加也會進一步推動工業經濟的增長[12]。

(4)工業增加值→(+)工業固定資產投資→(+)工業增加值。工業經濟的發展會帶動工業固定資產投資的增長，工業固定資產投資增長反過來也會促進工業經濟增長[14]。

圖2 因果關系圖

2.2 公式設置

根據因果關系圖構建系統流圖(見圖3)，并設定系統中各個變量的公式及參數。建模過程中所用的數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》以及中國八個碳交易試點交易所官方網站。模型中的主要公式如下：

(1)目標單位工業增加值二氧化碳減少量=2015單位工業增加值二氧化碳排放×目標單位工業增加值二氧化碳減少率。

(2)目標單位工業增加值二氧化碳減少率=-0.04。 《中國制造2025》中提出，到2025年單位工業增加值的二氧化碳排放量要比2015年下降40%。為了簡化模型，將40%分攤到每年，平均每年下降4%。

(3)CCER交易量=二氧化碳排放量×CCER抵消比例限制。CCER的作用是用于抵消二氧化碳的排放量，中國8個碳交易試點對CCER抵消的比例均有所限制。

(4)配額總量=目標單位工業增加值二氧化碳排放量×工業增加值。以《中國制造2025》的減排目標設定每年配額總量。

(5)免費配額量=免費比例×配額總量。

(6)配額交易量=配額總量-免費配額量-CCER交易量。配額總量中有一部分比例的配額會免費發放，扣除用于抵消的CCER，剩余的配額需要在碳交易市場中購買。

(7)懲罰量=IF THEN ELSE( 二氧化碳排放量-免費配額量-配額交易量-CCER交易量>0,二氧化碳排放量-免費配額量-配額交易量-CCER交易量,0)。如果二氧化碳排放量過大，企業超額排放，則超過的部分會遭到相關部門的懲罰。

圖3 系統流圖

(8)懲罰價格=4×配額交易價格。中國8個碳交易試點對于超額排放的罰款范圍在配額平均價格的2～5倍，本文假設超額排放的懲罰價格為配額平均價格的4倍。

(9)碳排放成本=懲罰量×懲罰價格+配額交易價格×配額交易量+CCER交易量×CCER交易價格。

(10)科技進步因子=(能源強度初始值-能源強度)/ 能源強度初始值×0.0006。科技投資的增長會促進科技進步，提高能源效率，降低能源強度，從而降低二氧化碳的排放量。李園和吳英姿等學者通過實證分析，中國工業能源強度平均每降低1%，可以減少二氧化碳排放量約0.06%[15-16]。

(11)二氧化碳排放量=(煤合計消費量×煤碳排放系數+油品合計消費量×油碳排放系數+焦炭消費量×焦炭碳排放系數+天然氣消費量×天然氣碳排放系數+熱力消費量×熱力碳排放系數+電力消費量×電力碳排放系數)×(44/12)×(1-科技進步因子)。該公式的設置參考了文獻[12]和[17]，技術進步對二氧化碳具有減排作用[13]。本文使用的能源數據為終端能源消費，數據來自《中國能源統計年鑒》，年鑒中將終端能源消費品劃分為19種。為了方便統計與計算，本文將19中能源消費品整合成了6種能源品種：煤合計、油品合計、焦炭、天然氣、熱力、電力[18]。其中煤、油、焦炭、天然氣、電力的碳排放系數參考《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》，熱力的碳排放系數通過供熱投入的這6種能源對應的二氧化碳排放量除以熱力產出量測算。

模型中其他內生變量之間的公式設置參考文獻[12]和[19]的方法，利用SPSS根據真實數據擬合而成。

2.3 模型檢驗

構建完學習型組織的系統流圖后，用Vensim PLE軟件進行系統動力學的仿真，在進行仿真分析前，對模型的準確性進行檢驗。

本文選取工業增加值、能源消費總量和二氧化碳排放量三個變量作為模型的檢驗變量，對模型進行檢驗，檢驗結果見表1。由表1中2005-2015年擬合值和真實值的誤差比較，可見誤差均控制在±10%以內，達到了系統動力學模型誤差要小于15%的要求，且大多數值的誤差控制在5%以內，而各個變量的平均誤差都控制在2.5%以內，表明模型具有良好的準確性。

2.4 情景設定

本文模型的假設如下：①模型的邊界設定為工業產業；②全國的工業碳交易市場于2016年開始實施，模型的政策模擬時間為2016-2025年；③中國有6個碳交易試點規定，CCER的來源需是控排企業排放邊界范圍之外，因此模型中的CCER假定均來自工業的邊界范圍之外。

本文著重研究配額交易價格、配額免費比例、CCER抵消比例限制、CCER交易價格等碳交易政策對中國工業經濟發展以及環境(二氧化碳排放量)的影響。根據模型研究需要，設定以下情景：①基準情景BAU，該情景下不實施任何碳交易政策；②經典情景S1，該情景下僅實施配額交易，但不實施CCER交易；③經典情景S2，該情境下實施配額交易，并實施CCER交易；④配額交易價格影響情景A1-A5、配額免費比例影響情景B1-B5、CCER抵消比例限制影響情景C1-C5、CCER交易價格影響情景D1-D5，分別研究各個碳交易政策下對中國工業經濟和碳排放的影響。參數的具體設定如表2所示。

表1 模型準確性檢驗

表2 碳交易政策參數設定

根據八個試點的碳交易所提供的碳市場行情(見圖4)，2016年11月—2017年11月，配額交易價格在5～70元/噸浮動，因此設定配額交易價格參數分別為5元、20元、35元、50元、65元/噸。八個試點的免費配額比例均在90%以上，歐盟碳交易體系初期免費配額比例也在90%以上，隨著碳交易制度的三個階段發展，逐步縮減到50%[20]，因此設定配額免費比例參數分別為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。目前八個試點的CCER抵消機制規定抵消比例不能高于5%～10%，過高的抵消比例可能會影響減排效果，因此設定CCER抵消比例限制參數分別為0、0.05、0.10、0.15、0.20。在CCER交易價格的設定上，由于CCER的交易信息不夠透明，除了北京的交易所有公開CCER的交易數據，其他交易所并沒有透露任何當日的CCER具體成交情況，因此主要參考北京交易所的CCER交易數據。利用python爬取北京交易所CCER交易數據后發現，CCER交易價格為同期配額交易價格的10%～50%，設定CCER交易價格分別為配額交易價格的10%、20%、30%、40%、50%。

3 仿真結果分析

根據參數設定的初始值，使用Vensim PLE對模型進行仿真，時間步長為1。

3.1 配額交易政策實施的影響

由圖5和圖6可以看出，在實施配額交易政策(但未實施CCER交易政策)后，工業經濟發展和二氧化碳的排放都有不同程度的下降。這是由于實施配額交易政策后，二氧化碳的排放總量受到限制，超過免費配額的部分需要在碳交易市場進行配額的購買，同時超過配額總量的部分會受到政府的懲罰，這些都產生了新的碳排放成本，排放成本的產生會使工業企業的利潤受到損害，最終對經濟造成一定的影響。但通過圖7可以看出，配額交易政策對二氧化碳減排作用比政策帶來的經濟發展的負面作用更為顯著。實施配額交易政策后，在2025年，工業增加值雖然下降了11.55%，但二氧化碳的排放量減少得更多，下降了15.85%。并且從圖7可以看出，配額交易政策的減排作用有延遲效應，隨著政策的實施，減排作用會越來越強，與政策帶給經濟負效應的“差值”會逐漸增大。這表明中國只有長期堅持工業碳交易政策，才能真正實現工業碳減排。

圖4 八大試點碳市場行情

圖5 BAU和S1情景工業增加值

圖6 BAU和S1情景二氧化碳排放量

為了量化配額交易政策實施期間(2016—2025年)總的減排量，計算二氧化碳減排的累積效應[19],公式如下：

式中，f2i表示S1情景下第i年的二氧化碳排放量；f1i表示BAU情境下第i年的二氧化碳排放量，2016年開始為第一年。經計算，實施配額交易政策后，2016—2025年這九年累計工業二氧化碳減排量共達到77.1億噸，減排作用顯著。

圖7 S1情景下對中國工業經濟和環境的影響

3.2 CCER交易政策的影響

實施S2政策后，對中國工業經濟和環境的影響(較BAU情景)見圖8。S2政策是在S1政策上進一步實施CCER交易政策，通過圖8和圖7的比較可以看出，CCER交易政策的實施緩和了配額交易政策實施對工業經濟發展帶來的沖擊，原因是CCER可用于抵消當年的碳排放量，從而減少了企業的碳排放成本，減弱了對企業利潤的影響，最終緩和對經濟的沖擊作用。CCER由于能抵消碳排放量，在其他碳交易制度參數不變的情況下，相當于增加了碳排放量，因此CCER實施后的二氧化碳減排作用有一定程度的下降，但在2025年，減排幅度仍然達到11.46%。經計算，S2情景下，2016—2025年累計共減排51.7億噸二氧化碳。

圖8 S2情景下對中國工業經濟和環境的影響

圖9是不同CCER抵消比例限制在2025年時對工業經濟和環境的影響(較BAU情景)，仿真結果顯示，逐步放寬CCER比例限制，有助于緩和工業配額交易政策實施后對工業經濟發展的抑制作用。與此同時，隨著CCER比例限制的放寬，減排作用也遭到削弱。若繼續提高CCER比例的限制，碳交易市場建立的本質目的(減少二氧化碳排放量)就難以達到。因此，政府實施碳交易政策初期，可以引入CCER政策，以此減少配額交易政策對工業經濟的影響，但CCER的抵消比例限制不宜放得太寬，否則難以達到良好的碳減排效果。圖10是不同CCER交易價格在2025年時對工業經濟和環境的影響(較BAU情景)，仿真結果顯示CCER交易價格的提高會增加對工業經濟的抑制作用，同時也會進一步促進減排效應。CCER政策的引入初衷是為了緩和碳交易政策實施初期對經濟發展的影響，因此CCER交易價格不宜過高。

圖9 2025年C1～C5情景對工業經濟和環境的影響

圖10 2025年D1～D5情景對工業經濟和環境的影響

3.3 配額交易價格及配額免費比例的影響

圖11和圖12分別是配額交易價格變化和配額免費比例變化對工業經濟和工業減排的影響(較BAU情景)，A1～A5情景下配額交易價格逐漸增大，意味著企業需要付出更多的二氧化碳排放成本，排放成本是企業生產成本組成部分之一，企業根據成本最小化原則，為了降低成本，會在一定程度上降低企業的產能，同時產能的減少也會對工業經濟造成一定的負效應，因此工業增加值隨著配額交易價格的上升下降幅度不斷增大，但配額交易價格變化帶來的減排效應明顯大于對工業增加值的負效應。B1～B5情景下配額免費比例逐漸增大，意味著企業能從配額市場上獲得更多的免費配額，減少了碳排放成本的付出，企業則會相應擴大產能，最終促進工業經濟的發展，因此對工業增加值的負效應越來越小。但企業產能的增加也會導致二氧化碳排放量的增加，因此配額免費比例過高帶來的減排效果會相對較弱。

4 結論和建議

本文利用系統動力學建立了中國工業碳交易政策仿真模型，通過仿真分析，得出以下結論：

(1)配額交易政策的實施可以實現工業碳減排，同時也會給工業經濟帶來一定的沖擊，但減排效應比帶給工業經濟的負效應更為顯著，配額交易政策的實施存在延遲效應，政策的減排效果隨實施時間的增加，作用越來越明顯。

圖11 2025年A1～A5情景對工業經濟和環境的影響

圖12 2025年B1～B5情景對工業經濟和環境的影響

(2)引入CCER交易政策，可以緩和配額交易政策實施帶來的對工業經濟的負效應。

(3)CCER交易價格的提高會增加對工業經濟發展的抑制作用，但同時也會促進碳減排；CCER比例限制如果過于寬松，雖然可以進一步緩和對工業經濟的負效應，但減排效應會遭到極大削弱，難以達到理想的減排效果。

(4)配額交易價格的上升會加大對工業經濟的抑制效果，同時也會增強減排效應，減排效應比經濟抑制效應更為顯著；配額免費比例的放寬可以緩和對工業經濟的抑制效應，但也會削弱減排效應。

本文對今后中國工業碳交易政策的設置提出以下建議：

(1)政府應根據碳減排目標嚴格規定碳排放總量，嚴格執行碳交易政策，適度加大對超額排放企業的懲罰力度，超額排放企業迫于成本壓力會加大節能減排的投入力度，并通過技術創新加快產業的低碳轉型升級。

(2)目前中國的CCER交易量遠少于配額交易量，這是由于各交易試點所提供的配額總量及配額總量的免費比例較高，碳排放的配額分配相對充裕，CCER不能充分發揮降低企業碳排放成本的作用。應逐步降低配額總量的免費比例，適當提高配額交易的價格，工業中碳生產力水平高的企業隨著碳配額價格的提升將具備越來越強的市場競爭力，為光伏發電、水電、風電等節能、新能源技術的研發和應用提供更為廣闊的市場空間。同時為更進一步促進工業節能減排，實現能源消費轉型，政府應重視對新能源CCER項目的推廣，盡量簡化新能源產業相關CCER項目的申報審批流程，縮短申報審批周期，以改善當前CCER項目申報審批周期較長的現狀，并確立全國統一的CCER規章制度，從而提高CCER的市場認可度，提高企業開發光伏發電等新能源CCER項目的積極性，真正促進能源消費轉型。

(3)鼓勵碳匯CCER項目的建設，盡快建立健全全國性的碳交易市場，使碳匯項目可以通過CCER交易獲取收益，利用市場化的手段推動跨區域生態環境建設與生態補償，這種方式可以提高地方政府及企業植樹造林、生態保護的積極性，為地區生態資源轉化為發展實力開辟新的路徑。但目前中國CCER交易市場透明度低，極少數CCER交易會公布買賣雙方及交易價格等信息，信息不透明增加了企業間交易成本，同時也降低了市場流動性。因此政府應對CCER交易實施有效監管，建立交易信息披露制度，并構建多元化的交易監管機制，使CCER交易透明化，增強市場流動性，提升市場化作用，使CCER能真正作用于降低企業履約成本，以提高企業碳匯建設的積極性。

(4)建立企業自愿碳減排交易的信用累計制度，對企業自愿進行的減排交易，建立每個企業獨立的結算賬戶，實行交易額度的累計制度，將此作為企業申請或獲得某些資格或權利的重要憑證，如可以設定當這種記錄累積到一定程度，企業可以獲得在財政、金融等方面的優先權，從而可以引導企業主動參與CDM機制，進一步促進企業低碳轉型和節能減排，形成一個良性循環。