基于碳市場(chǎng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)的全球碳排放貿(mào)易研究

基于碳市場(chǎng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)的全球碳排放貿(mào)易研究

1997年通過(guò)的《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架協(xié)議》第三卷《條例》通過(guò)了《京都協(xié)定》，該協(xié)議為了所占國(guó)家（主要是發(fā)達(dá)國(guó)家）溫室氣體的六種污染總數(shù)，并定義了具有法律約束力的排放指標(biāo)和時(shí)間表。換句話說(shuō)，從2008年到2012年，ghs的排放量應(yīng)至少減少5.2%。同時(shí),京都議定書設(shè)置了3種旨在降低實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)總成本的靈活機(jī)制:聯(lián)合履行(JI)、清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)和排放貿(mào)易(ET)。這3種機(jī)制允許附件1締約方通過(guò)境外合作獲得GHGs減排指標(biāo),并用于履行在議定書下的承諾,從而以較低的經(jīng)濟(jì)成本履約。其中,CDM是唯一與發(fā)展中國(guó)家直接相關(guān)的合作機(jī)制。本文用全球碳排放貿(mào)易均衡模型(tradingthereductionsofcarbonintheworld,TRCW)來(lái)分析各種靈活機(jī)制在實(shí)施京都議定書中的作用、以及相關(guān)因素對(duì)全球碳排放貿(mào)易市場(chǎng)的影響,從而估計(jì)CDM市場(chǎng)規(guī)模與結(jié)構(gòu)、CDM對(duì)全球溫室氣體減排的貢獻(xiàn)等問(wèn)題。1碳排放信用結(jié)果的預(yù)測(cè)結(jié)果TRCW模型的基本假設(shè)是:在完全競(jìng)爭(zhēng)的碳排放貿(mào)易市場(chǎng)上,供給方和需求方通過(guò)追求利潤(rùn)最大化和成本最小化達(dá)到全球供需均衡。圖1顯示了構(gòu)建TRCW模型的概念框架。模型將全球分為12個(gè)國(guó)家和地區(qū),分別包括附件1的6個(gè)國(guó)家及地區(qū)(西歐、美國(guó)、日本、東歐經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國(guó)家、前蘇聯(lián)國(guó)家、其他附件1國(guó)家)和6個(gè)非附件1國(guó)家及地區(qū)(中國(guó)、印度、巴西、能源輸出國(guó)、亞洲新興工業(yè)化國(guó)家、其他非附件1國(guó)家)。盡管美國(guó)沒(méi)有批準(zhǔn)京都議定書,但為保持完整性,在模型描述時(shí)仍然把它作為附件1國(guó)家處理;在模型應(yīng)用時(shí),可以根據(jù)研究問(wèn)題的需要設(shè)定包括或不包括美國(guó)的情景。TRCW模型是以其他一般均衡模型得出的各個(gè)國(guó)家及地區(qū)邊際減排成本數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的局部均衡模型,本身并不是一個(gè)獨(dú)立的全球市場(chǎng)一般均衡模型。如同所有這類模型一樣,由TRCW模型得出的結(jié)論應(yīng)理解成情景分析而不是預(yù)測(cè)結(jié)果。各個(gè)國(guó)家及地區(qū)的境內(nèi)減排量Qi將由碳排放信用的世界市場(chǎng)價(jià)格P和境內(nèi)邊際減排成本函數(shù)MCAi決定。TRCW模型的邊際減排成本函數(shù)形式如下:ΜCAi=aiQ2i+biQi?i=1,?,12.MCAi=aiQ2i+biQi?i=1,?,12.其中:MCAi是境內(nèi)碳的邊際減排成本(美元/t);ai和bi分別為系數(shù)。由上式的反函數(shù)可得到當(dāng)世界碳市場(chǎng)價(jià)格水平為P時(shí)i地區(qū)的碳減排量Qi/Mt:Qi=-bi2ai+√(bi2ai)2+(Ρai),i=1,?,12.對(duì)于非附件1國(guó)家及地區(qū),京都議定書沒(méi)有規(guī)定限制排放的目標(biāo),其減排需求量為零;碳排放信用的供給量來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)CDM項(xiàng)目在其境內(nèi)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際減排量。對(duì)于附件1國(guó)家,如果《京都議定書》中排放配額高于它在沒(méi)有任何減排措施情況下的預(yù)期排放量,即出現(xiàn)熱空氣,則不僅不需要額外的碳排放信用,而且還可以通過(guò)出售熱空氣或者通過(guò)JI項(xiàng)目在其境內(nèi)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際減排量成為碳排放信用市場(chǎng)的供給方。沒(méi)有熱空氣的附件1國(guó)家既可能是碳排放信用市場(chǎng)的凈進(jìn)口方,也可能是供給方,取決于其境內(nèi)減排量Qi與減排需求量ˉRDi之間的相對(duì)大小。所有這些情形,都可以用下列公式來(lái)描述。Si=Qi+hri?ˉΗi-ˉRDi?Qi≥ˉRDi-hri?ˉΗi；Di=0?Qi≥ˉRDi-hri?ˉΗi.或者:Si=0；Qi≤ˉRDi-hri?ˉΗi；Di=ˉRDi-Qi-hri?ˉΗi?Qi≤ˉRDi-hri?ˉΗi.碳排放信用市場(chǎng)的均衡是指總供給與總需求相等,為∑iSi=∑iDi.其中:ˉRDi是各國(guó)家/地區(qū)的碳減排需求量(Mt);ˉΗi是各國(guó)家/地區(qū)擁有的熱空氣規(guī)模(Mt);hri是允許出售的熱空氣比例;P是全球碳排放信用價(jià)格(美元/t);Si是各國(guó)/地區(qū)的碳排放信用供給量(Mt);Di是各國(guó)/地區(qū)的碳排放信用需求量(Mt);Qi是各國(guó)/地區(qū)境內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)情景的實(shí)際碳減排量(Mt)。以上是以完全競(jìng)爭(zhēng)為基本假設(shè)所建立的碳交易市場(chǎng)局部均衡模型?，F(xiàn)實(shí)中的京都議定書靈活機(jī)制還面臨著交易成本等非完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)因素。為了考察這些因素對(duì)全球碳排放貿(mào)易的影響,TRCW引入了適應(yīng)性基金、CDM交易成本、JI交易成本、ET交易成本、熱空氣銷售率等外生變量。圖2顯示了TRCW模型的碳排放信用供給和需求曲線,從中可以看出模型對(duì)上述因素的處理方式。2邊際減排成本附件1國(guó)家2010年的減排需求量RDi是基準(zhǔn)情景的排放量與京都議定書允許排放量的差額,很多研究對(duì)此進(jìn)行了預(yù)測(cè)。本文計(jì)算使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)能源部能源信息局(EIA)對(duì)能源部門CO2基準(zhǔn)排放進(jìn)行的最新預(yù)測(cè)結(jié)果:美國(guó)、日本、西歐、東歐、前蘇聯(lián)、其他附件1國(guó)家在第1承諾期的碳減排需求量分別為584、90、189、-19、-298和92Mt/a。TRCW模型包含多組成本函數(shù),本文計(jì)算時(shí)采用表1所列的邊際減排成本函數(shù)。其中,非碳匯項(xiàng)目的CO2邊際減排成本數(shù)據(jù)主要來(lái)自EPPA模型的計(jì)算結(jié)果,中國(guó)的邊際成本系數(shù)來(lái)自TEDCGE模型;附件1國(guó)家及地區(qū)碳匯項(xiàng)目的邊際減排成本函數(shù)由Reilly等的研究結(jié)果按照二次函數(shù)形式進(jìn)行校準(zhǔn)得到;對(duì)于發(fā)展中國(guó)家的匯項(xiàng)目,目前尚無(wú)系統(tǒng)的邊際成本函數(shù),本文假設(shè)它們?yōu)榱愠杀镜墓┙o。參考世界銀行的調(diào)研結(jié)果,模型中CDM、JI、ET這3種靈活機(jī)制的CO2交易成本分別為0.75、0.50和0.10美元/t,此外,CDM項(xiàng)目的收益還需要繳納2%的適應(yīng)性基金。碳匯項(xiàng)目的成本一般要低于非碳匯項(xiàng)目,因此在履約措施中具有優(yōu)先性,但這類項(xiàng)目的CERs數(shù)量被限制在議定書規(guī)定的排放目標(biāo)的1%以內(nèi),模型取值為50Mt/a。熱空氣作為超額分配的減碳信用不存在減排成本,可以通過(guò)排放貿(mào)易出售,盡管其銷售規(guī)模不受任何限制,但有研究表明只有較少比例的熱空氣會(huì)在第一承諾期內(nèi)售出。本文分析時(shí)假設(shè)該比例為20%。3結(jié)果與討論3.1cdm國(guó)家的減排任務(wù)TRCW模型關(guān)于2010年3種靈活機(jī)制市場(chǎng)規(guī)模的模擬結(jié)果顯示,考慮美國(guó)退出京都議定書、匯項(xiàng)目、交易成本、適應(yīng)性基金等因素后,附件1國(guó)家在第1承諾期的年均CO2減排需求量約為13.7億t。其中,發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)內(nèi)減排量為3.0億t左右,僅占總需求量的22%;其余的減排任務(wù)通過(guò)靈活機(jī)制來(lái)完成:來(lái)自發(fā)展中國(guó)家CDM項(xiàng)目的CO2排放信用(CERs)約5.6億t/a,占所有減排量的41%;來(lái)自附件1國(guó)家內(nèi)部JI項(xiàng)目的CO2排放信用(ERUs)約2.6億t/a;通過(guò)排放貿(mào)易進(jìn)入市場(chǎng)的熱空氣(AAUs)為2.2億t/a。進(jìn)一步分析表明,在5.6億t/a的CO2減排量的CDM項(xiàng)目中,碳匯項(xiàng)目占15%左右,能源等其他非碳匯項(xiàng)目的規(guī)模大概是4.7億t/a。CO2排放信用的國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格約7.6美元/t,根據(jù)這一價(jià)格,發(fā)展中國(guó)家第1承諾期的CDM總收入將達(dá)到210億美元。3.2co減排規(guī)模TRCW模型可以區(qū)別非碳匯CDM項(xiàng)目在6個(gè)發(fā)展中國(guó)家/地區(qū)之間的分布情況,見表2。中國(guó)CDM市場(chǎng)的CO2減排規(guī)模為2.2億t/a,占CER市場(chǎng)總量的40%,CDM收入約17.1億美元/a。除去減排項(xiàng)目的實(shí)際成本,在7.6美元/t的CER價(jià)格下的利潤(rùn)收入達(dá)到5.5億美元/a,第1承諾期總利潤(rùn)約26億美元。印度是第2大CDM供給國(guó),占CDM市場(chǎng)份額的17.3%。3.3cer市場(chǎng)份額將全球CER市場(chǎng)價(jià)格作為TEDCGE模型的輸入,可以進(jìn)一步考察中國(guó)CDM項(xiàng)目在不同行業(yè)中的分布,結(jié)果見表3。從表3可以看出,工業(yè)、電力、煤炭、石油4個(gè)部門的CER市場(chǎng)份額占了90%左右。其中,工業(yè)和電力分別占44%和20%,這2個(gè)部門在第一承諾期內(nèi)(2008—2012年)可從CDM項(xiàng)目中分別獲得約7.7億美元/a和3.5億美元/a的CER收入。具體來(lái)說(shuō),工業(yè)領(lǐng)域的CDM項(xiàng)目主要包括化工行業(yè)的HFC-23分解和N2O分解項(xiàng)目以及提高能效項(xiàng)目,電力行業(yè)主要包括新能源和可再生能源、燃料轉(zhuǎn)換和提高能效項(xiàng)目,煤炭行業(yè)的重點(diǎn)是煤層氣的收集利用。3.4cdm市場(chǎng)情景由于CDM允許附件1國(guó)家通過(guò)在非附件1國(guó)家實(shí)施減排或增加碳匯的活動(dòng)來(lái)履行其GHGs排放控制目標(biāo),因此將降低其履約成本。圖3顯示了TRCW模型模擬得到的不同情景下附件1國(guó)家的履約成本。圖中“無(wú)碳市場(chǎng)情景”指不存在京都議定書3機(jī)制,“無(wú)CDM市場(chǎng)情景”指只有JI和ET兩種靈活機(jī)制,“無(wú)中國(guó)CDM市場(chǎng)情景”指同時(shí)有JI、ET和CDM3機(jī)制但中國(guó)不參加CDM,“碳市場(chǎng)情景”指目前正在根據(jù)京都議定書實(shí)施的基準(zhǔn)情景。結(jié)果表明,所有附件1國(guó)家的履約總成本在無(wú)碳市場(chǎng)情景下要比碳市場(chǎng)情景高30多倍;如果只有JI和ET而沒(méi)有CDM市場(chǎng),其成本將比目前的碳市場(chǎng)情景高67%;如果沒(méi)有中國(guó)CDM市場(chǎng),其成本將比基準(zhǔn)情景高23%。圖中履約成本為負(fù)值代表?yè)碛袩峥諝獾膰?guó)家不僅不需要額外成本履行京都議定書的義務(wù),而且還可以通過(guò)出售其熱空氣獲益。可以看出,如果不存在CDM市場(chǎng),東歐和前蘇聯(lián)國(guó)家通過(guò)JI和ET獲得的收益將增加。3.5基準(zhǔn)情景與碳信用的交易成本變化對(duì)模擬結(jié)果的影響對(duì)TRCW模型參數(shù)的靈敏度分析表明,熱空氣比例和CDM交易成本是2個(gè)敏感參數(shù)。以中國(guó)CDM市場(chǎng)規(guī)模和碳信用價(jià)格的模擬結(jié)果為例(如圖4所示),當(dāng)東歐和前蘇聯(lián)國(guó)家出售熱空氣的比例由基準(zhǔn)情景的20%提高至30%時(shí),中國(guó)的CDM市場(chǎng)規(guī)模將降低17%左右,碳信用的世界市場(chǎng)價(jià)格將降低12%;當(dāng)CDM的CO2交易成本由基準(zhǔn)情景的0.75美元/t降低至0.4美元/t時(shí),中國(guó)CDM市場(chǎng)規(guī)模將提高9%,碳信用價(jià)格則降低12%;JI和ET交易成本的變化對(duì)模擬結(jié)果的影響不明顯。這表明加強(qiáng)旨在降低CDM交易成本的發(fā)展中國(guó)家的能力建設(shè),是促進(jìn)CDM市場(chǎng)發(fā)育的關(guān)鍵手段之一。4cdm實(shí)施的敏感參數(shù)《京都議定書》第1承諾期內(nèi)CDM項(xiàng)目CO2減排總量約5.6億t/a,占世界碳市場(chǎng)的54%。其中,碳匯項(xiàng)目占15%左右,能源等其他非碳匯項(xiàng)目的規(guī)模約4.7億t/a。中國(guó)CDM規(guī)模(CO2當(dāng)量)為2.2億t,占CDM市場(chǎng)的40%。其中,工業(yè)領(lǐng)域的HFC-23分解、N2O分解項(xiàng)目以及提高能效