（环境科学专业论文）基于多目标优化理论的小流域水排污权交易技术研究.pdf

氧量削减成本较高等原因，青山流域水排污权交易的经济效益较低，所以建议水 排污权交易技术在实际应用过程中，应增大交易区域面积，增加交易污染物的种 类，如氨氮、总磷等，寻求面源污染削减成本较低的削减措施。 通过水化学需氧量排污权理论研究与实证分析，发现水排污权交易技术是改 善流域水环境质量的必要管理措施之一，但在我国实施流域水排污权交易技术尚 有诸多技术政策问题亟待探索 关键词：流域，排污权，交易技术，多目标优化，水污染控制 i i i a b s t r a c t d i s c h a r g ep e r m i tt r a d i n g ，a sam a r k e t - b a s e de c o n o m i cp o l i c y , h a sg r a d u a l l y d r a w nt h ea t t e n t i o no ft h ep u b l i ca n dm a n a g e m e n ta g e n c y t h ep a p e rr e f e r st h eu p d a t e r e s e a r c hs i t u a t i o no nt r a d i n gt e c h n o l o g yo fw a t e rp o l l u t i o ni nt h ew o r l d ，e x p i o r a t i v e l y p r o p o s e sat r a d i n gt e c h n o l o g yo f w a t e rp o l l u t i o nd i s c h a r g ep e r m i t sf o ras m a l lr a n g e o fw a t e r s h e db a s e do nm u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o nt h e o r y , a n dt a k e sq i n s h a n w a t e r s h e d 邪ar e s e a r c hc a s et oa d d r e s st h ef e a s i b i l i t yo ft h et e c h n o l o g y t h er e s u l t s o fr e s e a r c ha r el i s t e da sf o l l o w s ( 1 ) t r a d i n gt e c h n o l o g yo fw a t e r p o l l u t i o nd i s c h a r g ep e r m i t sf o rs m a l l w a t e r s h e d t r a d i n gt e c h n o l o g yo fw a t e rp o l l u t i o nd i s c h a r g ep e r m i t si n c l u d e sa l l o c a t i o n t e c h n o l o g yo ft h ei n i t i a ld i s c h a r g ep e r m i t s ，w a s t e l o a da l l o c a t i o nm o d e lb a s e do nt h e m u l t i - o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o nt h e o r ya n dt r a d i n gp r o c e s s o fd i s c h a r g ep e r m i t s i no r d e r t os a t i s f yt h er e q u i r e m e n to ft o t a la m o u n t sc o n t r o lt a r g e ti nw a t e r s h e d ，t h ei n i t i a l d i s c h a r g ep e r m i t sq u o t a so fd i f f e r e n ts p a c ep o i n t sa r ed e t e r m i n e db yap r o p o r t i o n a l a l l o c a t i o nm e t h o db a s e do na l l o c a t i o nt e c h n o l o g yo ft h ei n i t i a ld i s c h a r g ep e r m i t s p r i c i n gm e c h a n i s mi sd e f i n e da n d t r a n s a c t i o np r i c er a n g ei sc a l c u l a t e db yc o m p a r i n g p o l l u t i o na b a t e m e n tc o s t s o fv a r i o u st y p e so fp o l l u t i o ns o u r c e s aw a s t e - l o a d a l l o c a t i o nm o d e li se s t a b l i s h e da n du s e di nt h eo p t i m i z a t i o no ft h ea l l o c a t i o nq u o t a so f d i s c h a r g ep e r m i t si no r d e rt om i n i m i z et h ep o l l u t a n tr e d u c t i o nc o s t sa n dt h er i s ko f w a t e rb o d i e s o nt h eb a s i so ft r a n s a c t i o np r i c e s ，a n n u a lt r a d a b l ep e r m i ta m o u n t sa n d t r a d i n gp a r t i e sa taw a t e r s h e da r ea p p r o v e db yc o m p a r i s o no ft h ei n i t i a ld i s c h a r g e p e r m i t sq u o t a sa n d t h eo p t i m a ll o a da l l o c a t i o nq u o t a s f i n a l l y , at r a d i n gs c h e m ea n d r e l a t e dt r a d i n gp r o c e s sa r ee s t a b l i s h e d ( 2 ) a ne m p i r i c a ls t u d yo nt r a d i n gt e c h n o l o g yi nq i n g s h a nw a t e r s h e do ft h e s o u t ht i a o x i q i n g s h a nw a t e r s h e di sas u b w a t e r s h e do f t h es o u t ht i a o x i ，w i t hac a t c h m e n t a r e ao f6 2 5 5k m 2 t h ep r o p o s e dt r a d i n gt e c h n o l o g yi sa p p l i e dt oq i n g s h a nw a t e r s h e d ， c o m b i n e dw i t hd a t ao nw a t e rp o l l u t i o na b a t e m e n tc o s t so fz h e j i a n gp r o v i n c e t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ld i s c h a r g ep e r m i t sc a l lb et r a d e da m o n gi n d u s t r i e sw i t hd i f f e r e n t e n v i r o n m e n t a li m p a c t si nt h r e es c e n a r i o s ，o fw h i c ht h er i v e rd i s c h a r g ep e r m i t so f c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) a r e118 1 4 3 ，11 2 7 5 8 ，8 9 6 0 9 ，7 4 6 7 5 ，7 4 1 5 8 ， 6 0 8 5 8a n d5 0 0 7 7t 毛r e s p e c t i v e l y m e a n w h i l e ，m a n a g e m e n ta g e n c i e sf i r es u p p o s e d t o p u r c h a s ee x c e s s a b a t e m e n t sf r o md i s c h a r g ep e r m i t ss u p p l i e r sb yt h ei n i t i a l d i s c h a r g ep e r m i t sp r i c e s ，w h i c hw i l lb ea f f e c t e db yt h ed i f f e r e n c eo ft r a n s a c t i o np r i c e s a n dt h es i z eo ft r a d a b l ep e r m i t s t h ed i s c h a r g ep e r m i t sd e m a n do fc h e m i c a li n d u s t r y f r o mp a p e ri n d u s t r ya n ds e w a g et r e a t m e n tp l a n t su n d e rs e v e ns c e n a r i o so fd i f f e r e n t r i v e rd i s c h a r g ep e r m i t sw e r e 0 8 6t aa n d12 4 9 t ar e s p e c t i v e l y s i m i l a r l y , t h ed e m a n d o fd y e i n ga n dp r i n t i n gi n d u s t r yf r o mt h es e w a g et r e a t m e n tp l a n t sa n do t h e ri n d u s t r i e s u n d e rt h es c e n a r i oo f11 2 7 5t aw e r e3 4 9 9t aa n d5 0 2 饥r e s p e c t i v e l y ；t h ed e m a n d f r o mt h es e w a g et r e a t m e n tp l a n t su n d e rt h es c e n a r i oo f1181 4 3t aw a s3 4 9 9t a b e s i d e s ，c o s t - b e n e f i ta n a l y s i ss h o w e dt h a te c o n o m i cb e n e f i t so ft r a d i n gi nq i n s h a n w a t e r s h e dw a sq u i t el o wb e c a u s eo ft h es m a l lc a t c h m e n ta r e a , l i m i t e da m o u n to f p o i n ts o u f c c sd i s c h a r g e ，a sw e l l 弱ah i i g ha b a t e m e n tc o s to fn o n - p o i n ts o u r c e p o l l u t i o n t h e r e f o r e ，c a t c h m e n ta r e as h o u l db ee x p a n d e d ，m o r ep o l l u t a n t si n d i c e s s h o u l db ea d d e d ，s u c h 嬲n h 4 - na n dt p , a n dl o w e r - c o s tp o l l u t i o na b a t e m e n tm e a s u r e s f o rn o n - p o i n ts o u r c e ss h o u l db ec o n s i d e r e dt oa c h i e v et h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no f t r a d i n gt e c h n o l o g yi nt h ef u t u r e t r a d i n gt e c h n o l o g yo fw a t e rp o l l u t i o nd i s c h a r g ep e r m i t si sp r o v e dt ob eo n eo f t h ek e ym a n a g e m e n tm e a s u r e st oi m p r o v et h ew a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t y , b a s e do n c u r r e n tt h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n de m p i r i c a la n a l y s i s h o w e v e r , s e v e r a lt e c h n i c a li s s u e s a n dp o l i c yp r o b l e m ss h o u l db es o l v e df i r s tb e f o r ea p p l y i n gt h et r a d i n gt e c h n o l o g yo f w a t e rp o l l u t i o nd i s c h a r g ep e r m i t st ow a t e r s h e di nc h i n a k e yw o r d s ：w a t e r s h e d ，d i s c h a r g ep e r m i t , t r a d i n gt e c h n o l o g y , m u l t i - o b j e c t i v e o p t i m i z a t i o n ，w a t e rp o l l u t i o nc o n t r o l v 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿态鲎或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对奉研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 一签名翻峰一期：冲年弓月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向围家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被企阅和借阅。本人授权逝江盘堂 可以将学位论文的伞部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位敝作者躲弓对脚 签字h 期：1 。年弓月1 h 导师签名： 签字h 期：沙f o 年3 月f h 致谢 当历史的时针走到2 0 1 0 时，也就意味着将向我的硕士研究生生涯告别。从 选择“水排污权交易”作为论文研究主题，到发现自身知识积淀的欠缺和面临研 究思路的瓶颈，直至最后克服困难研论成稿，回首其中的酸甜苦辣，我心中满怀 感激之情。感谢给予我美好回忆的母校一一浙江大学，感谢辛勤栽培的恩师，感 谢并肩相伴的伙伴，是你们给了我莫大的勇气、信心与坚持 感谢我的导师张建英副教授，您是一位辛勤耕耘的老师，一位严谨求是的学 者，一位宽厚仁爱的长辈，也是一位亲切的朋友您在学术上给我耐心的指导， 引领我走入了精彩的科研世界，培养了我严谨的态度和追求卓越的精神；您把“努 力工作、快乐生活一理念传递给我，让我懂得痛苦中坚持的收获；更是感谢您的 严厉与包容，您的严厉给了我动力、鞭策我前行，您的包容给了我温暖、鼓励我 坚持一日为师，终生为母 感谢课题组可爱的伙伴们和谐互助的氛围帮我解决一个又一个的难题，让 我愉快度过研究生生活感谢张杭君师兄的关照和指导，感谢王慧芬师姐在研究 上和生活中的帮助，感谢倪婉敏和罗阳一路的陪伴和扶持，感谢周蔚凤师妹、丁 腾达师弟和姜建惠小师妹的帮助与鼓励在此一并向他们表示诚挚的谢意! 感谢我的爸妈和其他至亲，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报。 感谢我的朋友们，感谢你们陪伴我品尝生活的种种甘与苦。 最后感谢三位论文评阅人对本论文的评阅；感谢论文答辩委员会主席朱荫湄 教授的肯定与指导；感谢答辩委员会委员裴洪平教授对本论文给出细致的修改意 见；感谢答辩委员会委员周洁红教授对本论文的宝贵建议论文的改进与完善离 不开你们的辛勤工作 李丹峰 2 0 1 0 年1 月于淅大西溪校区 浙江大学硕士学位论文 绪论 l 绪论 1 1 研究背景、目的和意义 1 1 1 研究背景 通过工业点源治理、实施排污费制度、排污许可制度和污染物排放标准等以 技术为基础的水污染控制措施与政策，我国水体点源污染得到基本控制。但是纵 观我国地表水环境质量状况，河流高锰酸盐指数等综合性水质指标达标率仍较 低，水环境恶化现象未得到明显遏制【1 1 流域水环境管理措施和政策亟待调整， 基于总量控制的更适用于当前流域经济发展和环境特征的创新型水污染综合治 理政策和技术研究亟待完成 1 1 2 研究目的与意义 ( 1 ) 研究目的 因流域系统的复杂性与不确定性，流域排污权交易受到更多因素的制约和影 响本研究在借鉴国内外流域水排污权交易技术研究进展的基础上，以流域主要 水污染物总量控制和污染负荷优化配置为核心，以流域污染源控制一水质风险管 理一污染物环境容量控制的技术思路，基于多目标优化理论，从分配与交易两方 面进行探讨，研究小流域水排污权交易技术，并探索在太湖流域浙江省南苕溪青 山流域应用的可行性，在此基础上提出成本和水质目标最优化的污染物削减方案 和排污权交易方案，为进行流域水排污权交易提供技术支持。 ( 2 ) 现实意义 实施环境资源有偿使用和排污权交易政策是实践科学发展观与优化经济增 长方式的重要手段，是实现我国主要污染物减排和环境可持续的有效机制，其有 效性和可行性已经在美国和欧盟国家等的研究应用中得到了证实【2 1 。我国的排污 权交易研究处于起步阶段且实践应用往往局限于较小的范围内，相关技术的研究 将加快其在我国环境污染控制中的应用进程，并最终建立起真正的交易体制和交 易市场，通过市场的手段，促使污染控制技术的革新，激励污染源的自愿减排， 提高管理部门的行政效率 1 2 文献综述 1 2 1 排污权交易研究进展 浙江大学硕士学位论文绪论 1 2 1 1 排污权交易的提出与机理 ( 1 ) 排污权交易的提出 针对公共资源的管理问题，英国人科斯于1 9 6 0 年在社会成本问题( t h e p r o b l e mo fs o c i a lc o s t ) 中明确提出“交易成本”的概念，即利用价格机制的费 用或利用市场的交换条件进行交易的费用其实质上是环境产权交易，即将环境 产权与外部性联系起来，提出了解决外部性问题的最佳途径【3 】。1 9 6 6 年，c r o c k e d 4 】 在空气污染控制领域的研究奠定了排污权交易的理论基础；1 9 6 8 年，d a l e s 5 e 式提出了排污权市场的理念，其主要思想是建立一个交易市场，使超额完成污染 物减排的企业将多余的排污权出售给污染物排放多、治污成本高的企业，这样超 额减排与超额排污企业双方都可以从交易中获利，从而促使企业积极主动减少污 染物的排放 ( 2 ) 排污权交易的机理 排污权交易是建立在最优化排污权数量基础上的，也就是所谓的实现社会纯 收益最大化的污染水平根据图1 1 所示，图中横坐标是指生产规模( 污染水平) 或排污权数量，纵轴代表社会效益或成本m n p b ( m a r g i n a ln e tp r i v a t eb e n e f i t s ) 表示边际个人纯收益，随着生产规模的扩大，m n p b 逐步降低，因此该曲线向右 下方倾斜m e c ( m a r g i n a le x t e r n a lc o s t ) 表示边际外部成本，随着生产规模的扩 大和污染排放量的增加而逐步上升，因此该曲线向右上方倾斜从图1 1 中可以 看出只有当经济活动水平为q 幸时，总效益与总成本之差最大，也就是恰好为a o a b 的面积，此时对应的是最优污染水平d 【6 】。 成本或效益 b 0 q 生产规模或排污权 图1 1 最优排污水平确定示意图 在上述基础上，图1 2 进一步阐述了排污权交易的基本思想。图1 2 中横轴 表示污染源的污染物排放量，纵轴表示边际治理成本，m c l 和m c 2 表示两个污 2 浙江大学硕士学位论文绪论 染源减污的边际成本曲线。从图中可以看出，为达到b 点所代表的污染物排放水 平，污染源a 需要为每单位的污染物减排支付5 3 元，而污染源b 只需要支付3 元因此要求污染减排边际成本不同的污染源达到同样的污染物排放水平是不经 济的，甚至可能打击污染源a 减排的积极性排污权交易为兼顾公平与效率提 供了新的方法假设两个污染源获得同样数量的排污权，污染源a 因自身面临 较高的减排边际成本，因此愿意为单位排污权支付5 3 元，而排污权对于污染源 b 的价值是3 元，因此污染源b 将会以3 5 3 元之间的价格与污染源a 进行交易。 每 篁 位 治 理 奏5 元 图1 2 排污权交易的作用机理 因此，通过排污权交易，可以在实现既定环境保护目标的前提下，降低环境 治理成本，并使交易各方均获得收益。 1 2 1 2 理论研究综述 1 ) 国外关于排污权交易的理论研究 在d a l e s 提出排污权交易的理念后，许多经济学家对其进行了深入研究。 b a u m o i 和o a t e s 首次从理论上证实了d a l e s 和c r o c k e r 所设想的结果，即预定目 标所对应的成本有效性的税率是唯一的，通过排污权交易产生的统一价格也能达 到同样成本有效性的结果问。1 9 7 2 年，m o n t g o m e r y 从理论上证明了基于市场机 制的排污权交易体系明显优于传统的环境治理政策【羽。美国环境经济学家 t i e t e n b e r g 对排污权交易计划进行了全面且系统的论述，包括排污权交易的理论 基础，成本效益的分析、排污权交易市场机制的创建、排污权的分配、市场组成 等方面【9 】p o r t h e y 在环境保护的公共政策中把环境政策和具体的环境问题 结合起来讨论，这对排污权交易具有普遍的指导意义【1 0 1 。 在过去的几年中，美国对排污权交易的理论研究主要集中在该项政策对环境 3 浙江大学硕士学位论文 绪论 和经济影响的实证分析，具体涉及对排污权交易实际应用的效果和影响因素的分 析、对环境效益和经济影响的未来预期以及对政策设计的探讨等 2 ) 中国关于排污权交易的理论研究 中国对排污权交易的研究起步较晚，主要集中在排污权交易的理论研究、中 国的总量控制制度和排污权交易中的问题分析，以及中国运用排污权交易的可行 性分析。2 0 世纪9 0 年代初，由马中主持翻译出版的排污权交易- 污染控制 政策的改革) 至今是排污权交易领域的主要参考书【1 1 】马中与杜丹德合著的总 量控制与排污权交易分析了总量控制制度与现行环境管理制度的关系，介绍了 排污权交易的经济学理论基础，以及排污权交易在美国和中国的实践经验，较全 面地探讨了中国现有政策体系与排污权交易的关系和合作的可能性【1 2 1 我国的排污权交易制度的理论研究也从二氧化硫开始，如二氧化硫排放交 易美国的经验与中国的前景和二氧化硫排放交易中国的可行性等 书籍，对美国的实践经验和我国实施的可行性进行了专门的分析1 1 ”4 1 我国水污 染物排污权交易理论的相关研究开始于2 0 世纪9 0 年代，主要是在对国外水排污 权交易制度的学习与在中国运用的操作性分析上，其中有代表性的是戴星翼的 走向绿色的发展1 1 5 ，其认为中国最严重的环境问题是水环境污染，并针对 上海市的情况，提出了在上海全市范围内组建排污权交易市场的方案构想，为排 污权交易的实际使用做出了重要的理论探索。2 0 0 0 年3 月，江苏省环保厅牵头 开展水污染物排污权交易的理论研究，尝试引入环境经济学的概念，强化对水环 境资源的管理，建立规范的水排污权交易体系，探索一条新的水污染控制技术途 径，最终形成了“江苏省水污染物排污权交易体系的总体设计”等报告【1 6 1 。吴 健博士主编的排污权交易- 环境容量管理制度创新更是为我国利用排污权 交易政策实施环境容量资源的有效管理奠定重要的基础【1 7 1 虽然中国对排污权交易的理论研究引入已将近2 0 年，但是对于水排污权交 易政策的理论和试点案例的深入研究仍不足，对理论基础的研究不够深入，同时 较少涉及到具体问题的解决上，因此无法形成系统的科学的水排污权交易技术方 法体系，以致无法对决策提供有用的支持。 1 2 1 3 实践研究进展 ( 1 ) 美国排污权交易实践 4 浙江大学硕士学位论文绪论 美国国家环保署( u s e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a g e n c y ，u se p a ) 最先尝试将 排污权交易政策用于大气污染源及河流污染源管理，并逐步建立起以气泡 ( b u b b l e ) 、补偿( o f f s e t ) 、银行( b a n k i n g ) 和容量节余( n c t t i n g ) 为核心内容的一整套 排污权交易体系。 美国酸雨计划中的二氧化硫排污交易政策已取得了明显的经济效益、环境效 益和社会效益【18 1 9 1 该项政策的实施累计节省二氧化硫控制费用1 0 0 亿美元【2 0 】 u se p a 在大气污染物排污权交易的基础上，于1 9 8 2 年批准了水污染控制的交易 准则1 9 9 6 年，u se p a 起草了流域交易框架，并且为一些流域建立水质交 易系统提供了财务支持根据u se p a 的估计，美国采用灵活的水质交易政策每 年可以节约近9 亿美元的总量控制( t o t a lm a x i m u md a i l yl o a d ，t m d l ) 实施成 本。康涅狄格公共污水处理系统通过内部排污交易使长岛海域的氮排放达到总量 控制目标，并节约了2 亿多美元的控制成本【2 1 1 同时，水质交易等市场措施在实 现水质改善的同时，为技术革新、自愿减排和高效管理等提供了经济激励基于 清洁水法案( t h ec l e a nw a t e ra c t ) ，2 0 0 3 年u se p a 颁发了最终水质交易政 策【2 】，明确了排污权交易政策的总体框架；2 0 0 4 年公布的水质交易评价手册 瞄】为明确排污权交易的环境可行性和经济可行性提供指导；基于上述两个文件， 2 0 0 7 年u se p a 制定了( ( w a t e rq u a l i t yt r a d i n gt o o l k i tf o rp e r m i tw r i t e r s ) ) 嘲，进一 步细化了排污权交易项目的设计和实施过程截至现在，美国共有4 8 项拟实施、 正在实施或已实施的流域水质交易方案水质交易政策成为2 l 世纪美国水污染控 制的主导政策，各项文件的颁布为各州和地方实施水质交易提供了指导 ( 2 ) 澳大利亚排污权交易实践 澳大利亚积极探索可交易水污染许可证制度，并已实施一些排污交易方案。 一是新南威尔士h u n t e rg i v e r g 域建立了盐度交易试行计划，并在其下游进行小 流域排污权交易系统模拟交易方案涉及1 1 个煤矿和2 个大型电站，在这些企业 的排污许可证中，明确规定了它们向水体允许排放的总含盐量各公司在区域总 合盐量的控制范围内可自由买卖相应的盐度排放权二是h a w k e s b u r y - n e p e a r l r i v e r 的磷排污权交易。新南威尔士h a w k e s b u 珂- n e p e a nr i v e r 的磷污染主要是因 为生活污水的任意排放1 9 9 6 年7 月环保部门制定了南溪泡泡许可证计划( s o u t h c r e e kb u b b l el i c e n s es c h e m e ) ，尝试通过排污权交易来降低河流中的磷含量悉 5 浙江大学硕士学位论文绪论 尼水处理公司，根据管理部门确定的河流磷含量标准，在3 个子工厂问进行磷排 放权数量分配，并允许它们互相买卖排放额度，在实现减排目标的同时保证成本 的最低 ( 3 ) 中国排污权交易实践 2 0 世纪8 0 年代中期开始，中国至少在1 0 个城市进行总量控制、排污许可及排 污权交易的试点，但是都没有获得成功，分析其原因可知，相关保障政策的缺失 导致实施过程中缺少主动的参与者，同时实施过程中存在着很多技术障碍；1 9 9 1 年开始，原国家环境保护总局开始在太原市、包头市、柳州市等1 6 个城市开展排 污许可证制度的试点工作并在部分城市尝试排污权交易，其中上海市率先开展了 化学需氧量的排污权交易“十五”以来，我国环境保护的政策开始从浓度控制 向总量控制转变，其中南通市成功地进行了二氧化硫的排污权交易；“十一五” 以来，基于总量控制的政策取向，排污权交易制度在更大范围得以推广和应用 上海市是我国最早开展化学需氧量排污权交易的城市为解决水源污染与经 济增长之问矛盾，上海市主动关闭一些经济效益差且污染严重的企业，将排污指 标让给经济效益好和环境污染少的新项目从2 0 世纪9 0 年代以来上海市闵行区先 后开展了4 0 多起化学需氧量的排污权交易项目，总金额达1 4 0 0 万元，相关政策的 保障、优惠措施的推行以及实行一对一的简单交易模式是成功的关键。事实证明， 该项政策在实现环境保护目标的同时，促进了经济结构的升级与优化 江苏省在南通市成功实践的基础上，将排污权交易制度推向全省，尤其是环 太湖流域，并成为全国首个排污权交易试点省，制定了江苏省太湖流域主要水 污染物排放指标有偿使用收费管理办法( 试行) 2 0 0 8 年6 月，江苏省首先在 太湖流域内4 个城市进行水污染物排污权交易试点江苏省先建立起排污权交易 的排污权分配市场，再建立排污权交易的排污权交易市场，从而全面推行排污权 交易在进行初始排污权有偿分配时，江苏省在采取有偿分配的基础上，初始排 污权价格因排污单位的行业差异而不同其中重污染的纺织染整和化工等6 个主 要行业的c o d 初始排污权价格为4 5 0 0 元吨年，其他行业为2 6 0 0 元吨年2 0 0 9 年1 月1 日后的新污染源则需要通过竞拍或者交易来获得 2 0 0 8 年，北京环境交易所、上海环境能源交易所、天津排放权交易所和长沙 市环境资源交易所相继成立，它们业务之一就是服务于排污权交易项目。 6 浙江大学硕士学位论文 绪论 1 2 2 水污染排污权交易技术研究进展 交易体系的研究与应用为排污权交易在流域污染物控制与管理上的成功实 践提供了很好的基础非均匀分布污染物，无论是积累性污染物( 如重金属) ， 还是协同性污染物( 如水体中的生化需氧量) ，因其污染程度受到污染物排放水 平、排放位置和转移系数等多因素影响，比其他污染物的排污权交易方法要更为 复杂，因此其交易方法受到更多的关注现在已尝试应用于非均匀分布的污染物 ( 比如化学需氧量等) 的交易体系有环境许可证体系( a m b i e n t p e r m i ts y s t e m s ， a p s ) i s - u 、污染物转移体系( p o l l u t i o no f f s e ts y s t e m s ，p o s ) 2 5 - 2 7 1 、基于交换 率的交易体系( e x c h a n g er a t et r a d i n gs y s t e m s ) 2 8 , 2 1 , 2 9 - 3 0 、交易比体系( t r a d i n g r a t i os y s t e m ，t r s ) 3 1 】、排放许可证体系( e m i s s i o np e r m i ts y s t e m s ，e p s ) 【8 ，3 2 1 和区域排污许可证体系( z o n a lp e r m i ts y s t e m s ，z p s ) 【8 3 3 】等。 ( 1 ) 环境许可证体系( a m b i e n tp e r m i ts y s t e m s ，a p s ) 在a p s 中，每个纳污体都有明确的纳污容量和排污权。为增加排放量，每 个排污者必须从受自身影响的纳污体获得相应的排污许可权，其中交易比( 交换 率) 通过转移系数矩阵计算得到。m o n 蟾o m e d ，1 8 】研究认为，每个纳污体的纳污容 量一旦确定，环境市场的竞争均衡就已存在，并将基于相应的环境标准实现成本 最小化但是因每个排污者都必须明确并获得所有受其污染影响的纳污体的排污 许可权，因此a p s 的实施将产生很高的交易成本 2 5 - 2 7 , 3 3 - 3 4 此外，k r u p n i c k 等【冽 研究认为a p s 面临严格甚至难以实现的约束条件，即许可证的初始分配必须使 污染物约束条件限定于所有受纳体以确保市场均衡跟最低成本的解决方案相吻 合 2 0 0 7 年，世界银行的经济评论表明【3 5 1 ，a p s 比e p s 和排放标准制度( 强制 性手段) 更难实施且可能导致更低的净收益研究认为，如果把控制质量改善的 健康效益考虑在内的话，实施成本较高的e p s 和环境标准制度将比a p s 获得更 多的净收益 m o r g a n 等 3 6 】最早建立非点源排污权交易体系，并将a p s 用于硝酸盐交易。 该交易方法包括3 个部分：一是评估不同生产活动( 轮种和施肥率) 收益的生产 模型；二是评估每项活动的水和氮肥渗透情况的土壤模型；三是模拟地下水硝酸 盐迁移的地下水模型中介机构需要确定每个受纳体的排污权价格以达到水质标 浙江大学硕士学位论文绪论 准和供需平衡。该方法最适合于只有一个受纳体时的情景。 ( 2 ) 污染物转移体系( p o l l u t i o no f f s e ts y s t e m s ，p o s ) k = r u p n i c k 等【2 6 1 于1 9 8 3 年提出了污染物转移体系( p o s ) 在p o s 中，如果 环境质量模型的模拟结果表明交易不会使受纳体环境质量超标，排污者就可以进 行自由交易；反之，交易就需要根据不同污染源污染物的转移系数设定交易比， 其中交易比可由环境质量模型计算得到。自由交易产生的投机行为和相应的高交 易成本，以及模拟结果的不确定性等都是p o s 存在的主要问题【2 7 蚓 m c g a r t l a n d 4 4 认为环境许可证体系和污染物转移体系在完全竞争中是相同 的，而且都能够达到竞争均衡，但是在实现均衡过程中存在障碍其建议通过引 入中介机构来消除这些障碍。随后，e r m o l i e v t 3 7 1 等提出了污染物许可证的中介理 念和多边交易，并建议环境管理部门可作为交易买卖的的中介和协调机构。 ( 3 ) 基于交换率的交易体系( e x c h a n g er a t et r a d i n gs y s t e m s ，e r s ) 在e r s 【2 9 t 3 3 2 8 ，3 8 】中，环境主管部门首先需要进行核算并设置交换率，此值等 同于最低成本方案中污染源间边际削减成本的比值；随后排污者根据相应交换率 进行交易为了确定交易比和排污权的初始分配，环境管理部门必须先充分了解 所有排污者削减成本的信息，并确保交易后的成本优化分配方案。这明显加大了 环境管理部门的工作负担；同时，在初始分配达标的情况下，交易可能导致一些 环境约束条件超标等问题【3 3 捌 ( 4 ) 交易比体系( t r a d i n g r a t i os y s t e m ，t r s ) h o 啪【3 9 】等提出了基于交易比的氮许可证交易体系，其污染源包括点源和非 点源交易比的应用确保交易发生后污染物排放量不会增加。该体系考虑污染物 的经济成本，但不包含明确的水质标准。因此在实施此交易方法前，需要全面地 分析污染的社会成本 h u n g 和s h a w 4 0 根据水往低处流的原理提出用于河流排污权交易的交易比 体系( t r a d i n gr a t i os y s t e m ，t r s ) 。该体系有三个主要特征：( 1 ) 区域排污限值 的设置充分地考虑了上游来水中的污染负荷；( 2 ) 交易比是根据区域间转移系数 设置的；( 3 ) 根据交易比，排污者可以自由进行排污权的交易。研究表明，t r s 能够考虑排污权位置差异造成的影响，并达到预期水质目标的前提下实现总削减 成本最小化。此外，t r s 能避免高交易成本、热点区域等问题的产生，并减轻排 8 浙江大学硕士学位论文绪论 污者与环境管理部门的工作量。 ( 5 ) 排放许可证体系( e m i s s i o np e r m i ts y s t e m s ，e p s ) 环境管理部门首先确定区域内所允许的污染物排放总量，然后以某种方式将 排污权分配给各污染源，接着排污权就能开始进行交易。假设建立的排污权体系 是有效的，那么这种交易方法就可以通过最小的成本达到污染治理的整体目标 在交易达到均衡过程中，边际削污成本较高的污染源会选择购买较多的排污 权，排放较多的污染物，而不会选择自行削污；边际削污成本较低的污染源则会 选择自行削污，卖出自己排污权，排放较少污染物直到各个污染源的边际削污 成本都等于排污权的市场价格时，交易才会停止印e p s 理论上虽然可以达到 经济最优，但却并不能控制区域内污染物排放的分布，污染源边际削污成本的差 异决定了污染物的排放分布。从另一个角度来说，e p s 这种交易体系只适用于均 匀污染物的排放，而对于非均匀污染物就不适用因为对于非均匀污染物而言， 其对环境质量的影响不仅同排放总量有关，而且污染物的排放位置也是影响环境 质量的重要因素在排放总量相同的情况下，非均匀污染物局部地区的集中排放 对环境造成的损害比分散排放对环境造成的损害更大，即造成局部污染物浓度过 高，形成所谓的“热点问题”。 ( 6 ) 区域排污许可证体系( z o n a lp e r m i ts y s t e m s ，z p s ) z p s 将一个大区域分成几个小区，每个区发放一定数量的排污权环境管理 部门只需要制定每个区的可排放量，并将其分配给区内的各排污点，然后每个区 内的污染源按1 ：l 的交易比例进行交易。区域问的交易或者完全不能进行，或 者以预先定好的交易比例进行 z p s 实际应用的例子是美国洛杉矶实施的r e c l a i m 交易先将整个管辖区 划分成2 个区，即内陆区和沿海区；然后排污权交易在各自的区域内进行，对于 区间排污权交易，r e c l a i m 计划规定内陆区域排污权不能与海边区域交易，但 海边区域不仅可以在本区域内交易，也可以与内陆进行交易，即禁止内陆区域的 排污权流向沿海地区。 l o c k 、k e r r 等【4 1 ，4 2 】提出了湖泊流域非点源营养盐排放许可证交易体系。污染 源排放和受纳体污染物输入的关系可以通过z p s 表示。而区域范围是通过多年 污染物排放和湖泊输入的情况确定的。最后进入湖泊的最大容许负荷决定了某类 9 浙江大学硕士学位论文绪论 排污权的总量因此，每种类型排污权可能进行一对一的双边交易此外，当只 要一个受纳体时，z p s 是可应用的 z p s 相对于e p s 稍显复杂，并且从经济学角度来讲，它通常不能达到全局 最优。但e p s 中出现的“热点问题”，z p s 可以通过划分区域来解决不过，由 于z p s 的本质是通过将大区域划分成小区域，排除了对远处污染源的调控问题， 进而解决所谓的“热点问题”，因此区域划分方式对于交易结果将有很大的影响。 ( 7 ) 交易体系比较分析 排污权交易体系在成本节约、环境保护和管理可行性等多方面的平衡比单纯 强调成本节约的体系要具有优势在上述交易体系中，p o s 主要被用于s 0 2 减 排中，而且这种方法存在投机交易 2 5 - 2 7 和运