碳排放权可调分配机制研究

碳排放权可调分配机制研究

0碳排放权的实践价值不可否认，人类活动导致的全球气候变化是不可否认的事实。气候变化与人类社会可持续发展密切相关，对世界范围内引起了前所未有的关注和关怀。根据政府间气候变化专门委员会(intergovernmentalpanelonclimatecharge,IPCC)发布的全球气候变化第4次评估报告,1906—2005年全球平均地表温度上升了0.74℃,海洋温度的增加造成全球海平面上升约0.17m,各种极端天气及自然灾害频发。应对气候变化的核心是减少人类活动导致的温室气体过度排放,其中主要是能源消费的CO2排放。至此,人们开始反思现有经济发展模式的利弊,以低能耗、低排放、低污染为主要特征的低碳经济发展模式受到各国的高度关注。哥本哈根会议的召开,再次体现了人类应对全球气候变化的积极态度。虽然各国在会议前后宣布的减排目标仍难以缓解全球变暖现状,但就谈判推进的艰难程度而言,我国提出的到2020年使国内单位生产总值CO2排放量比2005年下降40%~45%的温室气体排放控制目标,体现了一个负责任大国的积极态度。我国是全球CO2排放总量最大的国家,实施低碳经济发展战略是我国发展经济的必由之路。要在接下来的10a内尽快转变经济发展模式,实现艰难的减排目标,作为国内碳排放主体的电力工业就不得不提前跨入低碳经济时代。《京都议定书》旨在通过全球合作实现国际碳交易市场迅速发展。根据欧盟各国的实践经验,碳排放交易、尤其是配额交易在成功实现减排目标中发挥了极大的作用,而碳排放权的合理有效分配又是碳排放交易通过市场资源优化配置成功实现减排的关键步骤。文献阐述了欧盟碳排放权交易制度的建立,分析了它对欧洲企业生产成本和利润的影响。文献分析了碳排放交易对绿色能源交易市场的影响。文献提到了澳大利亚发电部门针对碳排放权的政府分配或拍卖机制而进行调整的情况。文献为在动态环境下的碳排放权分配提出了一个可行的方案,即推荐采纳以随时更新的以排放量和产量为基础的分配原则。近年来,我国也有若干学者对引入碳排放交易机制的相关措施、影响及配套政策进行研究,并取得了一些成果。文献[17-18]阐述了国际碳排放权交易的产生和意义,并就碳排放权交易中各国初始碳排放权的合理配置、碳排放权交易对中国经济的影响和对中国林业的影响等重要问题及其在我国的研究情况进行述评。文献[19-20]探讨了碳排放权的分配方案,并对已有的碳排放权分配方案进行了对比评估。在以上研究成果的基础上,考虑到关系碳排放交易有效实施的排放权的分配问题还有待深入研究,为此本文结合我国电力行业特色,在考虑公平性、减排成本等因素的同时,对碳排放权的初始分配及阶段性分配问题进行探讨。1完全竞争的排放权交易机制在系统碳排放交易中,如何分配参与企业的排放限额(排放权)是一个根本性问题。分配过程不仅要考虑公平性,还要考虑其对不同企业的潜在作用,这是因为系统内排放权的分配与系统排放的总成本效益水平直接相关。一般而言,碳排放权的分配有无偿分配、拍卖分配以及二者结合等方式。原则上,这些一次性分配方式都可以同时兼顾公平问题,并将所有企业纳入其中。然而,当行业的市场力具有不确定性时,分配排放配额时尽可能降低系统减排的成本显得尤为必要。因此,本文从另一个角度,即从市场的竞争程度出发,考虑将排放权分配划分为若干阶段进行。在完全竞争的排放权交易市场中,无论企业间如何分配排放权,都可以以最小成本达到减排目标。而在垄断市场中,如果进行排放权分配使某些企业成为排放权交易大户,要达到减排目标,成本就不再是最低的。也就是说,市场力的存在使这一成本倒退到次优成本,即增加了实现减排目标的总成本。令Cij表示企业j在目标阶段i的环境管制总成本,其中排放量受可交易排放配额的限制,则对于每一阶段,Bij(eij)表示企业j的排放量为eij时的收入,e0ij为企业j在不受管制时的排放量(正常排放),Eij为企业j的分配排放配额,ip为排放权价格。假设排放量eij对应的边际收入为正且严格递减,即Bij(eij)>0且Bij(eij)<0,这意味着排放越多,减排成本越高。由此可知,当企业之间的边际减排成本(边际排放收益)相等时,排放权的分配就可达到成本最小化。因此,在完全竞争的排放权交易市场中,无论企业之间的排放权如何分配,成本最小化都是可以达到的,这是因为每个企业都会使其边际排放收益等于排放权的价格,即式(2)定义了企业j对排放权的反需求函数。根据分配给企业的总排放额度(总排放额度供给量)可以得出均衡排放交易价格。文中假设存在一个处于垄断地位的企业和一个处于竞争边缘的企业,分别记为M和N。如果在有市场力存在的情况下,监管者不进行市场干预,寡头企业将会出售非常少的排放额度以提升价格,此时企业之间的排放权分配就难以实现成本最小化。此外,企业间的减排成本分摊也会因为此时的排放权价格与完全竞争市场不同而不同。因此,关键问题在于,监管者如何对市场进行干预,以实现企业之间成本的合理、有效分摊。2排放权限平衡和分配机制2.1第1阶段企业排放权的最优化问题我国电力行业的划分现状使得在碳排放交易市场中很可能发生行使市场力的行为。为消除或降低这种市场力带来的负面影响,考虑如下碳排放权可调分配机制:机制持续时间较长,可分为若干时间段,且随着时间的推移,参与企业的数量随之增加。这意味着,在第1阶段,忽略在任何阶段储存或借贷排放额度的可能性,如果存在寡头企业行使市场力的风险,在随后的交易阶段,随着参与者的增加,这种风险会逐渐降低。本文考虑2个交易阶段,分4阶段博弈。在第1阶段的初期,监管者制定各企业排放权的分配计划,各企业根据该配额在第1阶段内进行排放权交易。在该阶段,企业将会考虑如何在完成减排义务的同时进行排放权交易。在第1阶段末期,监管者将根据第1阶段的排放权交易价格及初期的分配计划对第2阶段的排放权进行分配。各企业根据该配额在第2阶段内进行排放权交易,过程展示见图1。每一阶段的排放配额总量iE(i=1,2)由监管者设定。各阶段限额表示为定义C*ij为初始排放配额iE下的减排成本,则由式(1)有式中为完全竞争市场的排放权交易价格,并且e*ij满足式(2)。从式(4)可以看出,如果均衡排放权价格不等于,那么E*ij将导致减排成本不等于C*ij。寡头市场存在这样的情况,因此有必要根据以上提出的可调分配机制对企业间的减排成本进行分摊,从而使碳排放权分配的成本最小。在第2阶段开始前,排放权的分配遵循下式:式中ηM=-ηN且ηN>0。由此可知,如果第1阶段的交易价格1p高于竞争价格1p*,那么在第2阶段,边缘企业或寡头企业的排放配额将会随之增加或减少。也就是说,当排放权价格高于竞争价格1p*时,将会适当降低寡头企业的排放配额,以使边缘企业获益。此时,问题就变成寻求合适的常量η既保证减排总成本最小,又可达成可接受的成本分摊方案。作为价格接受者,边缘企业在第1阶段的最优化问题其实是成本最小化问题,如式(1)所示。式(2)通过定义排放额度的反需求函数给出了该问题的1阶约束条件:寡头企业主要考虑其在第2阶段的交易行为如何影响市场价格,从而影响第2阶段的排放成本及排放权的分配。令ηN恒等于η,则第1阶段寡头企业的最优化问题可以定义为式中为企业对第2阶段排放权价格的期望现值。最优解满足:式中(E1M-e1M)为寡头企业出售的排放额度。这一最优化问题的2阶条件由下式给出:如果寡头企业的成本函数是关于e1M上凸的,则式(9)是满足条件的,并且寡头企业的利润最大化问题就存在唯一解。如果寡头企业的总成本函数非上凸函数,由于排放限额并不连续,这就很难找到合适的系数η使排放权的分配满足成本最小化原则。本文假设寡头企业的总成本函数是关于e1M的上凸函数。令eA1M(η)为式(8)的解,其中上标A代表可调分配机制,由式(8)可知,当η等于0时,寡头企业的最优选择是出售尽可能少的排放额度以提高交易价格,这样将难以实现系统成本最小化。2.2层次分析法及最优设计在上节提出的可调分配机制的基础上,本节讨论如何使该机制最优化,以2个阶段中的第1阶段为例进行说明。如何寻求合适的η值以实现系统成本最小化,即求B1F(e1N)=B1M(e1M)的解。图2分别显示了不考虑上一阶段交易价格的传统分配机制(η=0)与排放权可调分配机制下,企业的边际收益B1N(e1N)、B1M(e1M)及寡头企业出售排放权的边际收益R(e1M)和R[e1M(β)]。传统分配机制下的交易价格显然高于竞争价格,即有均衡结果p1=p1U和e1M=e1UM,其中上标U代表传统分配机制,企业之间排放权分配难以实现成本最小。利用可调分配机制来修正这种影响,需要寻求η,使p1A=p1*,e1M=e*1M。在均衡时,寡头企业出售排放权的边际收益R[e1M(η)]与边缘企业的边际排放收益B1′N(e1N)相等。由式(1)(3)知,第1阶段的系统总成本是一个关于排放限额1E和寡头企业排放eA1M(η)的函数,即因此有以下结果:综上可以得到,当B1N(e1N)>B1M(e1M)时,式(11)右边第2部分表达式的值为负,正如寡头企业在交易市场上行使市场力的结果一样。而由式(8)(9)可知式中H为成本最小化的2阶条件表达式。由式(9)可知,其值为负。因此当B1N(e1N)>B1M(e1M)时,∂C1/∂η<0,这就意味着当η显著增大时,第1阶段的最优结果可以达到。也就是说,在以上假设条件下,可调分配机制的最优设计须使η在可接受范围内持续增大,以降低减排成本。最优设计须满足:令η*为式(15)的解,此时减排成本最低,且排放权价格等于竞争价格,即由式(8)可得,最优η须满足下面的等式:令E1*j为监管者在1p=p*时所选择的分配方案。当η=η*时,1p=p*,通过设定Eij=E*ij(i=1,2且j=M,N),监管者可以使企业之间的排放权分配在一个可接受的减排成本分配方案下达到成本最小。即使寡头企业变为价格接受者,市场均衡价格仍为竞争价格(不受η的影响)。只要Eij=E*ij,监管者就能实施有效、可接受的成本分配方案。因此,无论是寡头企业,还是价格接受者,都可以设计一个随时间调整的排放权分配系统,以实现系统总成本最优。3碳排放权层次分配