碳排放交易機制下碳排放量控制效率的經(jīng)濟解釋

常 凱，王蘇生，徐民成

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 深圳研究生院，廣東 深圳 518055）

0 引言

當(dāng)今溫室氣體誘發(fā)全球氣候變化及生態(tài)環(huán)境惡化已引起全球各國政府高度關(guān)注。大量溫室氣體排放到大氣中形成溫室效應(yīng)，直接造成空氣污染嚴(yán)重、全球變暖、冰山融化、海平面上升、氣候惡化，直接或間接給社會造成巨大的經(jīng)濟損失，因此溫室氣體排放具有較強的社會負(fù)外部性。全球各國政府正在積極探索適合本國國情的控制溫室氣體排放總量的模式與機制創(chuàng)新，最大限度地降低因氣候劇烈變化和生態(tài)環(huán)境惡化所引起直接或間接的經(jīng)濟損失。

在中國快速工業(yè)化進(jìn)程中，中國采用粗放型的經(jīng)濟發(fā)展模式，逐步形成過分依賴化石燃料為主高碳密集的能源體系和產(chǎn)業(yè)布局，形成高碳鎖定效應(yīng)。勞動密集型產(chǎn)業(yè)和高碳、高能耗的行業(yè)在中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中仍占有較大比例，單位GDP碳排放強度較高。隨著中國經(jīng)濟高速發(fā)展，資源供求矛盾日益緊張，還有一些污染嚴(yán)重、高耗能、工藝落后的行業(yè)給中國生態(tài)環(huán)境和氣候惡化帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此從經(jīng)濟學(xué)角度揭示中國碳排放總量陷入技術(shù)鎖定和制度鎖定的復(fù)合制度體系，探索在碳排放交易機制下碳排放量控制的經(jīng)濟效率等問題是中國政府亟需解決的關(guān)鍵問題。

1 高碳鎖定的經(jīng)濟效應(yīng)

1.1 高碳鎖定

“碳鎖定”的概念最初由Unruh.G.C發(fā)表在2000年《能源政策》中“理解碳鎖定”一文詳細(xì)地提出：工業(yè)經(jīng)濟處在碳鎖定的狀態(tài),尤其是鎖定在碳密集的化石燃料能源系統(tǒng),這是由技術(shù)和制度共同演進(jìn)的過程中路徑依賴的報酬遞增所引起的[1]。在工業(yè)化進(jìn)程中，穩(wěn)定成熟的化石燃料技術(shù)體系和穩(wěn)固的制度體系促使中國的工業(yè)、交通、建筑等產(chǎn)業(yè)長期鎖定在化石燃料依賴型的能源技術(shù)體系，滿足居民消費的商品和服務(wù)也鎖定以高碳鎖定的能源技術(shù)體系，交通系統(tǒng)也鎖定在以化石燃料為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施和汽車動力技術(shù)系統(tǒng)。

在現(xiàn)有制度體系上，以化石燃料為主的能源消費體系、工業(yè)體系及社會政治體系的法律和政策制度層面還處在主流地位，很難在短期內(nèi)徹底打破穩(wěn)固的技術(shù)和制度體系。政府、公共組織及私營企業(yè)、金融機構(gòu)等經(jīng)濟組織仍較偏好投資傳統(tǒng)的高碳鎖定的技術(shù)體系，由于支持性的制度體系、較低的運作成本及明顯的投資效益，高碳技術(shù)體系在市場競爭中仍具有強有力的競爭能力，因此現(xiàn)有的制度體系繼續(xù)偏好于高碳鎖定的技術(shù)和制度復(fù)合制度體系[2]。由于現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)深深嵌入在制度結(jié)構(gòu)之中,導(dǎo)致技術(shù)鎖定與制度鎖定的因素相互作用,加劇了技術(shù)鎖定。工業(yè)經(jīng)濟處在高碳鎖定的狀態(tài),尤其是鎖定在碳密集的化石燃料能源系統(tǒng),這是由技術(shù)和制度共同演進(jìn)的過程中路徑依賴的報酬遞增所引起的。技術(shù)和制度相互聯(lián)系、互相依存地存在于系統(tǒng)之中,一旦穩(wěn)定的技術(shù)制度系統(tǒng)得以形成,就會要求保持穩(wěn)定并抵制變化的發(fā)生[1]。由于受傳統(tǒng)化石能源賦存的制約和高碳消費偏好的影響，再加上低碳技術(shù)受到規(guī)模經(jīng)濟、學(xué)習(xí)效率及推廣使用預(yù)期等不確定性因素制約，因此中國的工業(yè)、建筑、交通以及終端能源消費系統(tǒng)在今后將繼續(xù)鎖定在高碳為基礎(chǔ)的技術(shù)和制度體系中。

1.2 高碳鎖定經(jīng)濟效應(yīng)

碳排放和環(huán)境保護(hù)是一種公共利益訴求，具有公共物品的屬性，大氣中滯留大量碳排放量會誘使氣候變暖和環(huán)境惡化，因此碳排放存在社會負(fù)外部性效應(yīng)。在傳統(tǒng)高碳鎖定的技術(shù)和體制系統(tǒng)下，碳排放至大氣中尚沒有實施管制，因而企業(yè)排放溫室氣體不需要額外承擔(dān)環(huán)境成本。假設(shè)某國家或地區(qū)只有兩個部門，即高碳部門和低碳部門。這里高碳行業(yè)部門指以消耗化石燃料如煤炭、石油和天然氣等含高碳密集的電力行業(yè)以及高能耗、高碳排放的產(chǎn)業(yè)，如交通、建筑以及鋼鐵、冶金、化工等行業(yè)；低碳行業(yè)指使用低碳或無碳技術(shù)的行業(yè)，如通過光合作用吸收CO2的森林、草地、農(nóng)業(yè)，化石能源高效潔凈利用和可再生能源（太陽能、風(fēng)能、水電、核能、生物能及潮汐能等）以及使用碳捕獲封存和IGCC等技術(shù)的燃煤發(fā)電廠等[3-4]?，F(xiàn)假設(shè)在完全競爭市場情況下，高碳行業(yè)和低碳行業(yè)的單個廠商產(chǎn)出及行業(yè)總產(chǎn)出如圖1所示[5]。

圖1 高碳行業(yè)單個廠商產(chǎn)出與行業(yè)總產(chǎn)出示意圖

在傳統(tǒng)的經(jīng)濟體制和技術(shù)體系下，高碳行業(yè)內(nèi)單個廠商因不需要承擔(dān)額外的環(huán)境成本，企業(yè)實際邊際成本（MCh）小于邊際社會成本(MSCh=MCh+MEC)，廠商實際產(chǎn)出qh大于社會理想產(chǎn)出q*h，因此廠商釋放出超額的碳排放量。從整個高碳行業(yè)看，高碳行業(yè)產(chǎn)品的實際市場價格因不需要承擔(dān)環(huán)境成本而遠(yuǎn)小于產(chǎn)品的社會理想價格，高碳行業(yè)總產(chǎn)出Qh遠(yuǎn)大于社會理想產(chǎn)出Q*h。在傳統(tǒng)的技術(shù)體系和經(jīng)濟體制下，相對于低碳技術(shù)產(chǎn)業(yè)，高碳行業(yè)廠商因存在規(guī)模經(jīng)濟、學(xué)習(xí)經(jīng)濟、適應(yīng)性預(yù)期和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟效應(yīng)，具有項目運作成本低、管理效率高、投資效益顯著等較強的競爭優(yōu)勢[1]。以電力行業(yè)為例說明：我國煤炭資源較為豐富，傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)早已進(jìn)入大批量商業(yè)化運作階段，火力發(fā)電規(guī)模經(jīng)濟和學(xué)習(xí)經(jīng)濟的效益非常明顯，加上完善的火電輸送網(wǎng)絡(luò)配套及基礎(chǔ)設(shè)施，因此火力發(fā)電具有運作成本低、效率高、投資效益快等明顯的市場競爭優(yōu)勢。低碳燃煤發(fā)電技術(shù)(如碳捕獲封存技術(shù)(CCS)和整合煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)(IGCC))和可再生能源發(fā)電技術(shù)（水電、風(fēng)電、核電及太陽能發(fā)電等）尚處在研究開發(fā)階段，尚未進(jìn)入商業(yè)化運作，且項目運作難以形成規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和學(xué)習(xí)效率，缺乏相應(yīng)的輸電配送網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，因此新興的可再生能源發(fā)電和低碳燃煤發(fā)電的技術(shù)在電力市場中缺乏一定的競爭能力。

2 碳交易機制下碳排放控制效率

溫室氣體排放和環(huán)境保護(hù)是一種公共利益訴求，具有公共物品的屬性，存在外部性效應(yīng)。大氣中滯留大量碳排放量會誘使氣候變暖和環(huán)境惡化，因此碳排放量會產(chǎn)生負(fù)的社會外部性。在碳排放交易機制下，企業(yè)通過碳排放權(quán)補償或轉(zhuǎn)讓交換，將碳排放權(quán)通過碳市場交易機制迫使企業(yè)將負(fù)的外部性成本轉(zhuǎn)為內(nèi)部化。根據(jù)科斯定理，碳排放控制過程中將碳排放權(quán)賦予特定的產(chǎn)權(quán)，引入市場機制激活碳排放控制的市場效率，將碳排放控制外部性內(nèi)在化，利用市場機制和激勵機制激勵個體企業(yè)共同實施碳排放控制的實質(zhì)性行動。碳排放交易機制是國際上公認(rèn)的高效率和低成本的碳排放控制機制，碳排放價格信號是一種最有效的市場信號，將政府管制與市場機制有機結(jié)合起來，借助市場機制和經(jīng)濟規(guī)律實現(xiàn)碳排放控制目標(biāo)。

設(shè)碳交易市場各參與主體的信息是完全對稱的，即政府、買方、賣方、交易場所及中介機構(gòu)等各交易主體之間信息是完全對稱的，產(chǎn)品要素市場及碳交易市場都是完全競爭市場,企業(yè)提供的產(chǎn)品都近似看成同質(zhì)的。高碳部門有i個企業(yè)，i∈ [1、2……、M],企業(yè)產(chǎn)量為qi，產(chǎn)品價格為pi，碳排放量為ei，且ei隨qi增加而遞增，即單位產(chǎn)品碳排放率；第i個高碳企業(yè)生產(chǎn)成本是即C(qi,ei)=qiC(1,ri),且滿足高碳部門企業(yè)的總產(chǎn)量碳排放量為

低碳部門有j個企業(yè),j∈[1、2、……、N],其產(chǎn)量為qj,產(chǎn)品價格為pj，碳排放量為ej,并且ej隨qj增加而遞增，即單位產(chǎn)品碳排放率rj=ej/qj。低碳部門企業(yè)的總產(chǎn)量，碳排放總量為由于假設(shè)整個社會只有兩個部門，即高碳部門和低碳部門碳排放總量

現(xiàn)政府采用碳排放上限設(shè)定與總量控制方法控制碳排放總量，設(shè)在規(guī)定期限內(nèi)政府實現(xiàn)目標(biāo)碳減排率為α，那么政府對碳排放控制的目標(biāo)總量為α×E。政府根據(jù)兩個部門總產(chǎn)量和碳排放總量計算單位產(chǎn)量所排放的碳排放率：

政府根據(jù)β給高碳和低碳部門的i和j企業(yè)分別設(shè)定碳排放基線標(biāo)準(zhǔn)為×rj×qj。高碳部門企業(yè)實際碳排放總量即企業(yè)實際碳排放總量超過政府設(shè)定的碳排放量基線標(biāo)準(zhǔn)，通常有兩種途徑實現(xiàn)碳排放量達(dá)標(biāo)，一是履行期限屆滿時，企業(yè)直接從碳排放市場購買缺口的碳排放配額；二是在履行期限內(nèi)積極使用低碳技術(shù)降低碳排放量。由于低碳技術(shù)存在學(xué)習(xí)效應(yīng)，單位碳排放成本隨低碳技術(shù)應(yīng)用逐步熟練，其單位碳排放成本是呈現(xiàn)下降趨勢[7]。當(dāng)單位碳排放成本高于碳排放價格時，企業(yè)追求利潤最大化就會直接從市場上購買短缺的碳排放量，以實現(xiàn)碳減排量目標(biāo)，否則企業(yè)將會受到政府嚴(yán)厲的經(jīng)濟懲罰以及信譽損失等各項經(jīng)濟損失。低碳部門企業(yè)實際碳排放總量ej＜，企業(yè)可以將剩余的碳排放量經(jīng)政府認(rèn)證碳排放配額出售給有碳減排需求的企業(yè)，以獲取額外的經(jīng)濟收益。那么兩個部門企業(yè)利潤分別為：

高碳部門企業(yè)利潤

低碳部門企業(yè)利潤

方程(2)說明政府實施碳排放量管制后，高碳企業(yè)因碳排放總量超過政府設(shè)定碳排放標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)單位碳排放成本高于碳交易價格時，企業(yè)購買短缺的碳排放量，因此高碳企業(yè)因增加額外的環(huán)境成本而降低企業(yè)的經(jīng)濟利潤。由于企業(yè)購買碳排放權(quán)將碳排放的社會外在性成本有效地轉(zhuǎn)為內(nèi)在性成本，使企業(yè)的邊際成本MC=C(1,ri)+min(cei,P)×ri×(1-β)，與碳排放管制政策前相比，其邊際成本增加額外的環(huán)境成本。如圖2所示：政府實施碳排放管制政策后，高碳企業(yè)由于額外單位環(huán)境成本使邊際成本曲線從MCi1平行向上移動至MCi2，由得知pi=C(1,ri)-min(cei,P）×ri×（1-β)時，若實現(xiàn)利潤最大化，此時企業(yè)將最優(yōu)產(chǎn)量從qi1降低到qi2[7]。方程（3）說明低碳部門企業(yè)由于碳排放量低于政府設(shè)定碳排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)可以將剩余的碳排放配額拿到碳交易市場出售以獲得額外的經(jīng)濟收益，可以彌補較高的生產(chǎn)成本缺陷。如圖3所示，低碳企業(yè)邊際成本曲線MC=C(1,rj)-P×rj×(1-β),與碳排放管制政策前相比，其邊際成本曲線減少P×rj×(1-β)，即邊際成本曲線從碳排放管制前的MCj1向下平移至MCj2[8]。有得知pj=C(1,rj)-P×rj×(1-β)，若實現(xiàn)利潤最大化，此時低碳企業(yè)的最優(yōu)產(chǎn)量從qj1增加至qj2。

圖2 高碳企業(yè)

圖3 低碳企業(yè)

下面分析在實施碳交易機制后高碳和低碳部門的碳排放總量的變化。如圖4所示：高碳部門企業(yè)因碳排放總量ei超過政府設(shè)定的碳排放基準(zhǔn)量因此高碳企業(yè)是碳排放交易市場的需求方，高碳部門從碳交易市場中購買的碳排放總需求量為當(dāng)碳市場交易價格低于企業(yè)的單位碳排放成本時，即P≤cei,企業(yè)追求利潤最大化就會從碳交易市場購買缺口的碳排放量。但當(dāng)碳市場交易價格高于企業(yè)實施碳排放技術(shù)的單位碳排放成本時，即P＞cei時，企業(yè)積極推廣使用低碳技術(shù)，努力降低碳排放總量[9]。通過碳排放交易，企業(yè)被迫進(jìn)行低碳技術(shù)革新，以實現(xiàn)政府設(shè)定碳排放量目標(biāo)。由于高碳企業(yè)持續(xù)不斷地縮減碳排放量，高碳行業(yè)釋放碳排放總量減少。

如圖5所示：低碳企業(yè)實際碳排放總量遠(yuǎn)ej低于政府設(shè)定的基準(zhǔn)碳排放量，低碳部門企業(yè)是碳排放交易市場的供給方，低碳部門出售碳排放權(quán)配額總量為-ej)，且碳排放供求總量趨于平衡，即-ej)。低碳企業(yè)因轉(zhuǎn)讓剩余碳排放配額獲得額外經(jīng)濟收益，不僅有更多動力和資金從事低碳技術(shù)的革新與推廣應(yīng)用，擴大產(chǎn)能以減少碳排放總量。因即碳交易市場碳排放配額交易的供求總量趨于平衡，從而政府實現(xiàn)將碳排放總量控制在碳排放目標(biāo)總量水平上。通過碳排放交易，高碳部門企業(yè)因承擔(dān)額外的環(huán)境成本，驅(qū)動企業(yè)不斷開發(fā)和推廣使用低碳技術(shù)，以便降低碳排放總量；低碳部門企業(yè)因轉(zhuǎn)讓剩余碳排放配額而獲得額外環(huán)境收益，驅(qū)動企業(yè)投入更多資金和精力從事低碳技術(shù)的推廣應(yīng)用，提供更多的碳排放權(quán)配額。

圖4 高碳企業(yè)

圖5 低碳企業(yè)

3 總結(jié)

在中國工業(yè)化進(jìn)程中，中國工業(yè)、建筑、交通及終端能源消費均鎖定在高碳密集的化石燃料能源系統(tǒng),這是由技術(shù)和制度共同演進(jìn)的過程中路徑依賴的報酬遞增所引起的。由于受傳統(tǒng)化石能源賦存的制約和高碳消費偏好的影響，在傳統(tǒng)的技術(shù)體系和經(jīng)濟體制下，高碳行業(yè)廠商因存在規(guī)模經(jīng)濟、學(xué)習(xí)經(jīng)濟、適應(yīng)性預(yù)期和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟效應(yīng)，具有運作成本低、經(jīng)營風(fēng)險低、管理效率高、投資收益高等市場競爭優(yōu)勢。由于低碳技術(shù)受到規(guī)模經(jīng)濟、學(xué)習(xí)效率及推廣使用預(yù)期等不確定性因素制約，因此中國工業(yè)、建筑、交通以及終端能源消費將繼續(xù)鎖定在高碳為基礎(chǔ)的技術(shù)和制度體系。

根據(jù)科斯定理，碳排放控制過程中將碳排放權(quán)賦予特定的產(chǎn)權(quán)，將碳排放控制外部性內(nèi)在化。在碳排放交易機制下，政府引入市場機制激活碳排放控制的市場效率，將政府管制與市場機制有機結(jié)合起來，推動社會資金從高碳部門向低碳部門流動，提高資源配置效率，從而實現(xiàn)高效率和低成本的碳排放控制模式。在碳排放交易機制下，高碳企業(yè)因承擔(dān)額外的環(huán)境成本，驅(qū)動企業(yè)不斷開發(fā)和推廣使用低碳技術(shù)，盡可能降低環(huán)境成本；同時高碳企業(yè)因承擔(dān)環(huán)境成本導(dǎo)致最優(yōu)產(chǎn)出下降，因此高碳行業(yè)降低碳排放總量。低碳部門企業(yè)因轉(zhuǎn)讓剩余碳排放配額而獲得額外環(huán)境收益，促使社會資金流向低碳行業(yè)，驅(qū)動企業(yè)投入更多的資金和精力推廣使用低碳技術(shù)；低碳企業(yè)因獲得環(huán)境收益導(dǎo)致最優(yōu)產(chǎn)出增加，提高社會資源配置效率，向高碳企業(yè)提供更多的碳排放配額。

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