排放权才交易机制下企业碳减排的决策模型研究
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2012 年第 8 期
排放权交易机制下企业碳减排的决策模型研究
安崇义 唐跃军
*
内容提要： 不同的碳排放权交易机制之间有何内在促进和制约关系 ， 排放权交易市场 中企业的决策标准是什么， 为何发达国家热衷 于 实 行 CDM 项 目， 碳税的加入对排放权交 易市场有何影响 。 围绕这一系列重 要 问 题， 本 文 从 微 观 角 度 出 发， 在 AIM-Enduse 模 型 的 基础上加入新的目标函数， 重新定义参数， 修 改 约 束 条 件， 构建在排放权交易机制下企业 本文分析了基于配额的排放权交易和 减排的单阶段最优化决策模型 。 在此模型基 础 上， 基于项目的排放权交易（ CDM ） 之 间 内 在 的 促 进 和 制 约 关 系， 进 而 发 现， 参与者数量及参 与者之间减排边际成本的离散程度将决定排 放 权 交 易 市 场 的 交 易 量； 对 于 减 排 技 术 高 度 CDM 机制不仅有 利 于 大 幅 降 低 其 减 排 成 本， 发达的国家来说， 还有利于增加排放权交易 CDM 机制对其几乎没有影响 。 市场的交易量， 但是对于减排技术较为落后的国家来说， 关键词： 排放权交易机制 最优化模型 清洁发展机制 AIM-Enduse 模型
Fra Baidu bibliotek
一、 引
言
20 世纪 50 年代后期， 科学界开始注意和 研 究 全 球 气 候 变 化 与 温 室 气 体 的 关 系 。 1992 年 通 过 的《联合国气候变化框架公约 》 规定了部分发达国家（ 附件 1 国家） 的减排责任 。1997 年 12 月达成 则规定了三种灵活的交易机制： 排放贸易 （ ET ） ， 即排放权 可 以 在 附 件 2 国 家 之 间 的《京都议定书 》 进行买卖； 联 合 实 施 机 制 （ JI ） ， 即 附 件 B 国 家 可 以 通 过 项 目 进 行 减 排 量 转 移， 以及清洁发展机制 （ CDM ） ， 即附件 B 国家能与非附件 B 国家进行合作减排来满足减排义务 。 2005 年 1 月， 欧盟正式 启动了欧盟排放交易体系（ EU ETS ） ， 成为世界上第一个建立跨国二氧化碳排放权交易机制的地 随着碳税机制的产生， 以及国际社会对中国施加 的 日 益 沉 重 的 碳 减 排 责 任， 碳减排机制 区 。 而后， 更趋向于复杂化， 已经由一个单纯的环境问题转变为了一个与政治 、 经济 、 社会高度挂钩的问题 。 显然， 在现今的国际政治经济大背景下， 对碳减排机制的研究正日益显出重要的战略价值 。 然 而， 对于不同的碳排放权交易机制之间有何内在促进和制约关系 ， 排放权交易市场中企业的决策标 准是什么， 为何发达国家热衷于实行 CDM 项目， 碳税的加入对排放权 交 易 市 场 有 何 影 响 等 一 系 列 重要的理论和实践问题， 目前学界 、 业界 、 政府等依然处在 初 步 探 索 阶 段， 远 未 形 成 清 晰、 可靠的认 识 。 有鉴于此， 本文从微观角度出发， 在 AIM-Enduse 模型的基础上加入新的目标函数， 重新定义参 数， 修改约束条件， 构建在排放权交易机制下企业减排的单阶段最优化决策模型 。
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安崇义 、 唐跃军： 排放权交易机制下企业碳减排的决策模型研究
弊， 认为附件 2 国家可以通过排放权交易市场来获利， 且其收益在非附件 2 国家也包括在交易机制 下时有望达到最大 。 Copeland ＆ Taylor （ 2005 ） 通 过 在 双 产 品 （ 高 污 染 产 品 和 低 污 染 产 品 ） 、 双因子 （ 劳动力供给因子和废气排放因 子 ） 、 多 国 家 情 境 下 的 微 观 最 优 化 决 策 模 型， 分析了在不同贸易自 由度和排放权交易自由度下， 国家的总福利及社会总污染排放的变化情况 。 Klaassen et al． （ 2005 ） 通过在排放权自由多边交易及拍卖交易情境下的博弈实验证明 ， 经典的市场效率理论适用于排放 权交易市场， 即排放权交易可以达到市场均衡， 实现经济效率最大化 。 Veld ＆ Plantinga （ 2005 ） 建立 基于时间轴的企业最优化决策模 型 证 明， 当 碳 排 放 权 的 价 格 持 续 上 升 时， 在 原 有 的 碳 减 排 （ carbon abatement project ） 项目 保 持 实 行 的 同 时 延 缓 碳 埋 存 （ carbon sequestration ） 可 降 低 企 业 减 排 成 本 。 Bruneau （ 2005 ） 研究了政策模式对实现低碳经济的重要性， 认为即使国家有能力将碳排限制设定在 经济学意义上的最优点， 低效 率 的 监 管 模 式 （ mode of regulation ） 仍 会 导 致 国 家 承 担 大 量 的 额 外 成 本 。 Lund （ 2007 ） 所做的微观经济分析发现， 虽然同样在排放权交易框架（ ETS ） 下， 但是不同行业成 本上升的比率存在很大的差异 。 Subramanian et al． （ 2007 ） 构建了企业在投资减排 、 拍卖排放权 、 实 施生产三阶段的博弈模型并得出最优策略 。 Mandell （ 2008 ） 通过构建随机模型在理论上证明， 在一 个特定的市场中， 政府部门同时 使 用 排 放 权 限 制 与 交 易 （ cap-and-trade ） 和 碳 税 两 种 政 策 限 制 碳 排 放的经济效率要高于使用单一政策 。 Castro ＆ Michaelowa （ 2010 ） 分析了在 CDM 机制下排放权价值 折扣（ discounting the value of emission credits ） 对发达国家的执行 CDM 项目的抑制作用以及对欠发 达国家执行 CDM 项目的促进作用 。 可以发现， 目前国外学者对低碳经济的研究侧重于理论分析， 主要通过构建数学模型刻画低碳 经济活动中研究对象的特性； 而且， 总体来看， 研究者主要采用 基 于 微 观 经 济 学 的 经 济 效 率 及 企 业 碳减排相关的最优化决策 收益最大化分析和基于博弈论的决策分析这两种方法构建与低 碳 经 济 、 模型， 其研究方法及研究重点大多集中于机制本身的内在逻辑 ， 并不十分依赖于已有的数据， 因此， 可以被用来研究尚未形成或尚不成 熟 、 已有数据不足以进行大样本分析的体系 （ 例如排放权交易 体系） 。 不过， 虽然相关 研 究 已 取 得 一 定 进 展， 但是其所构建的研究模型依然存在较为显著的缺 陷 。 首先， 不同于基于实证分析的研究模型， 基于博弈论的决策模型以及一部分微观经济学模型对 导致企业的决策因子过于简化 。 比如， 目前主流的研究 企业碳排放相关影响因素的分解并不透彻， 模型仅将企业的碳减排用一条减排边际曲线来代替， 与事实相距甚远， 无法给出一个较为明确的决 策标准 。 其次， 已有的研究文献对微观与宏观层面的分析大多处于脱节状态 ， 研究者在得出微观层 往往没有 进 一 步 推 导 至 宏 观 层 面 的 市 场 行 面的研究结论或构建出单个企业的最优化决策模型后， 为。 虽然有所滞后， 但是目前中国学者亦正逐步展开对 碳 排 放 情 景 及 相 关 减 排 机 制 的 研 究 。 比 如 曹静（ 2009 ） 从税基 、 税率设定 、 中性税收条件下税收返还 、 减排激励与补贴及碳税对居民影响等为 出发点， 对中国的碳税政策进行了动态 CGE 模型分析； 许广月和宋 德 勇 （ 2010 ） 在 环 境 库 茨 涅 兹 曲 线理论的基础上， 选用 1990 —2007 年中国省域面板数据， 运用面板单位根的协整检验方法， 验证了 黎 德 福 （ 2010 ） 提 出 基 于 环 境 资 中国东部及西部地区碳排放环境库 茨 涅 兹 曲 线 的 存 在 性； 唐 跃 军 、 本和负外部性的碳金融创新， 由政府界定环境资源的初始产权并建立环境能源交易市场， 引导企业 在清洁发展机制的基础上进行环境资源交易； 张友国（ 2010 ） 基于投入产出结构分解方法实证分析 了 1987 年至 2007 年经济发展方式变化对中国 GDP 碳 排 放 强 度 的 影 响； 林 伯 强 、 刘 希 颖 （ 2010 ） 对 Kaya 恒等式做出修正， 引入城市化因 素， 研究了现阶段中国碳排放的主要影响因素并得出了相关 的政策建议； 王峰等（ 2010 ） 使用对数平均 Divisia 指数分解法， 把 1995 —2007 年间中国能源消费的 二氧化碳增长率分解为 11 种驱动因素的加权贡献， 并对这一时期中的 6 个时间段和每一种驱动因 素进行了研究； 孙传旺等（ 2010 ） 提出 了 碳 强 度 约 束 下 的 全 要 素 生 产 率 指 数， 并得出技术进步是推 46
上 海 市 哲 学 社 会 科 学 规 划 一 般 课 题 （ 2012BGL003 ） 、 上海市教育委员会科研创新重点项目 科学研究项 目 （ 10692103400 ） 、 （ 13ZS009 ） 、 国家自然科学基金项目（ 70802015 ） 资助 。 感谢两位匿名审稿人的宝贵意见， 但文责自负 。
二、 相关研究回顾
近年来， 由于其重要的理论价值和巨大的现实意义， 碳减排问题日益成为相关国外学者的研究 Painuly （ 2001 ） 探讨了 CDM 项目对发展中 国 家 的 利 热点， 并取得了一系列初步的研究成果 。 比如，
* 安崇义 、 唐跃军， 复 旦 大 学 管 理 学 院， 邮 政 编 码： 200433 ， 电 子 信 箱： yjtang@ fudan． edu． cn 。 本 文 受 上 海 市 科 技 发 展 基 金 软
排放权交易机制下企业碳减排的决策模型研究
安崇义 唐跃军
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内容提要： 不同的碳排放权交易机制之间有何内在促进和制约关系 ， 排放权交易市场 中企业的决策标准是什么， 为何发达国家热衷 于 实 行 CDM 项 目， 碳税的加入对排放权交 易市场有何影响 。 围绕这一系列重 要 问 题， 本 文 从 微 观 角 度 出 发， 在 AIM-Enduse 模 型 的 基础上加入新的目标函数， 重新定义参数， 修 改 约 束 条 件， 构建在排放权交易机制下企业 本文分析了基于配额的排放权交易和 减排的单阶段最优化决策模型 。 在此模型基 础 上， 基于项目的排放权交易（ CDM ） 之 间 内 在 的 促 进 和 制 约 关 系， 进 而 发 现， 参与者数量及参 与者之间减排边际成本的离散程度将决定排 放 权 交 易 市 场 的 交 易 量； 对 于 减 排 技 术 高 度 CDM 机制不仅有 利 于 大 幅 降 低 其 减 排 成 本， 发达的国家来说， 还有利于增加排放权交易 CDM 机制对其几乎没有影响 。 市场的交易量， 但是对于减排技术较为落后的国家来说， 关键词： 排放权交易机制 最优化模型 清洁发展机制 AIM-Enduse 模型
Fra Baidu bibliotek
一、 引
言
20 世纪 50 年代后期， 科学界开始注意和 研 究 全 球 气 候 变 化 与 温 室 气 体 的 关 系 。 1992 年 通 过 的《联合国气候变化框架公约 》 规定了部分发达国家（ 附件 1 国家） 的减排责任 。1997 年 12 月达成 则规定了三种灵活的交易机制： 排放贸易 （ ET ） ， 即排放权 可 以 在 附 件 2 国 家 之 间 的《京都议定书 》 进行买卖； 联 合 实 施 机 制 （ JI ） ， 即 附 件 B 国 家 可 以 通 过 项 目 进 行 减 排 量 转 移， 以及清洁发展机制 （ CDM ） ， 即附件 B 国家能与非附件 B 国家进行合作减排来满足减排义务 。 2005 年 1 月， 欧盟正式 启动了欧盟排放交易体系（ EU ETS ） ， 成为世界上第一个建立跨国二氧化碳排放权交易机制的地 随着碳税机制的产生， 以及国际社会对中国施加 的 日 益 沉 重 的 碳 减 排 责 任， 碳减排机制 区 。 而后， 更趋向于复杂化， 已经由一个单纯的环境问题转变为了一个与政治 、 经济 、 社会高度挂钩的问题 。 显然， 在现今的国际政治经济大背景下， 对碳减排机制的研究正日益显出重要的战略价值 。 然 而， 对于不同的碳排放权交易机制之间有何内在促进和制约关系 ， 排放权交易市场中企业的决策标 准是什么， 为何发达国家热衷于实行 CDM 项目， 碳税的加入对排放权 交 易 市 场 有 何 影 响 等 一 系 列 重要的理论和实践问题， 目前学界 、 业界 、 政府等依然处在 初 步 探 索 阶 段， 远 未 形 成 清 晰、 可靠的认 识 。 有鉴于此， 本文从微观角度出发， 在 AIM-Enduse 模型的基础上加入新的目标函数， 重新定义参 数， 修改约束条件， 构建在排放权交易机制下企业减排的单阶段最优化决策模型 。
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安崇义 、 唐跃军： 排放权交易机制下企业碳减排的决策模型研究
弊， 认为附件 2 国家可以通过排放权交易市场来获利， 且其收益在非附件 2 国家也包括在交易机制 下时有望达到最大 。 Copeland ＆ Taylor （ 2005 ） 通 过 在 双 产 品 （ 高 污 染 产 品 和 低 污 染 产 品 ） 、 双因子 （ 劳动力供给因子和废气排放因 子 ） 、 多 国 家 情 境 下 的 微 观 最 优 化 决 策 模 型， 分析了在不同贸易自 由度和排放权交易自由度下， 国家的总福利及社会总污染排放的变化情况 。 Klaassen et al． （ 2005 ） 通过在排放权自由多边交易及拍卖交易情境下的博弈实验证明 ， 经典的市场效率理论适用于排放 权交易市场， 即排放权交易可以达到市场均衡， 实现经济效率最大化 。 Veld ＆ Plantinga （ 2005 ） 建立 基于时间轴的企业最优化决策模 型 证 明， 当 碳 排 放 权 的 价 格 持 续 上 升 时， 在 原 有 的 碳 减 排 （ carbon abatement project ） 项目 保 持 实 行 的 同 时 延 缓 碳 埋 存 （ carbon sequestration ） 可 降 低 企 业 减 排 成 本 。 Bruneau （ 2005 ） 研究了政策模式对实现低碳经济的重要性， 认为即使国家有能力将碳排限制设定在 经济学意义上的最优点， 低效 率 的 监 管 模 式 （ mode of regulation ） 仍 会 导 致 国 家 承 担 大 量 的 额 外 成 本 。 Lund （ 2007 ） 所做的微观经济分析发现， 虽然同样在排放权交易框架（ ETS ） 下， 但是不同行业成 本上升的比率存在很大的差异 。 Subramanian et al． （ 2007 ） 构建了企业在投资减排 、 拍卖排放权 、 实 施生产三阶段的博弈模型并得出最优策略 。 Mandell （ 2008 ） 通过构建随机模型在理论上证明， 在一 个特定的市场中， 政府部门同时 使 用 排 放 权 限 制 与 交 易 （ cap-and-trade ） 和 碳 税 两 种 政 策 限 制 碳 排 放的经济效率要高于使用单一政策 。 Castro ＆ Michaelowa （ 2010 ） 分析了在 CDM 机制下排放权价值 折扣（ discounting the value of emission credits ） 对发达国家的执行 CDM 项目的抑制作用以及对欠发 达国家执行 CDM 项目的促进作用 。 可以发现， 目前国外学者对低碳经济的研究侧重于理论分析， 主要通过构建数学模型刻画低碳 经济活动中研究对象的特性； 而且， 总体来看， 研究者主要采用 基 于 微 观 经 济 学 的 经 济 效 率 及 企 业 碳减排相关的最优化决策 收益最大化分析和基于博弈论的决策分析这两种方法构建与低 碳 经 济 、 模型， 其研究方法及研究重点大多集中于机制本身的内在逻辑 ， 并不十分依赖于已有的数据， 因此， 可以被用来研究尚未形成或尚不成 熟 、 已有数据不足以进行大样本分析的体系 （ 例如排放权交易 体系） 。 不过， 虽然相关 研 究 已 取 得 一 定 进 展， 但是其所构建的研究模型依然存在较为显著的缺 陷 。 首先， 不同于基于实证分析的研究模型， 基于博弈论的决策模型以及一部分微观经济学模型对 导致企业的决策因子过于简化 。 比如， 目前主流的研究 企业碳排放相关影响因素的分解并不透彻， 模型仅将企业的碳减排用一条减排边际曲线来代替， 与事实相距甚远， 无法给出一个较为明确的决 策标准 。 其次， 已有的研究文献对微观与宏观层面的分析大多处于脱节状态 ， 研究者在得出微观层 往往没有 进 一 步 推 导 至 宏 观 层 面 的 市 场 行 面的研究结论或构建出单个企业的最优化决策模型后， 为。 虽然有所滞后， 但是目前中国学者亦正逐步展开对 碳 排 放 情 景 及 相 关 减 排 机 制 的 研 究 。 比 如 曹静（ 2009 ） 从税基 、 税率设定 、 中性税收条件下税收返还 、 减排激励与补贴及碳税对居民影响等为 出发点， 对中国的碳税政策进行了动态 CGE 模型分析； 许广月和宋 德 勇 （ 2010 ） 在 环 境 库 茨 涅 兹 曲 线理论的基础上， 选用 1990 —2007 年中国省域面板数据， 运用面板单位根的协整检验方法， 验证了 黎 德 福 （ 2010 ） 提 出 基 于 环 境 资 中国东部及西部地区碳排放环境库 茨 涅 兹 曲 线 的 存 在 性； 唐 跃 军 、 本和负外部性的碳金融创新， 由政府界定环境资源的初始产权并建立环境能源交易市场， 引导企业 在清洁发展机制的基础上进行环境资源交易； 张友国（ 2010 ） 基于投入产出结构分解方法实证分析 了 1987 年至 2007 年经济发展方式变化对中国 GDP 碳 排 放 强 度 的 影 响； 林 伯 强 、 刘 希 颖 （ 2010 ） 对 Kaya 恒等式做出修正， 引入城市化因 素， 研究了现阶段中国碳排放的主要影响因素并得出了相关 的政策建议； 王峰等（ 2010 ） 使用对数平均 Divisia 指数分解法， 把 1995 —2007 年间中国能源消费的 二氧化碳增长率分解为 11 种驱动因素的加权贡献， 并对这一时期中的 6 个时间段和每一种驱动因 素进行了研究； 孙传旺等（ 2010 ） 提出 了 碳 强 度 约 束 下 的 全 要 素 生 产 率 指 数， 并得出技术进步是推 46
上 海 市 哲 学 社 会 科 学 规 划 一 般 课 题 （ 2012BGL003 ） 、 上海市教育委员会科研创新重点项目 科学研究项 目 （ 10692103400 ） 、 （ 13ZS009 ） 、 国家自然科学基金项目（ 70802015 ） 资助 。 感谢两位匿名审稿人的宝贵意见， 但文责自负 。
二、 相关研究回顾
近年来， 由于其重要的理论价值和巨大的现实意义， 碳减排问题日益成为相关国外学者的研究 Painuly （ 2001 ） 探讨了 CDM 项目对发展中 国 家 的 利 热点， 并取得了一系列初步的研究成果 。 比如，
* 安崇义 、 唐跃军， 复 旦 大 学 管 理 学 院， 邮 政 编 码： 200433 ， 电 子 信 箱： yjtang@ fudan． edu． cn 。 本 文 受 上 海 市 科 技 发 展 基 金 软