公平與效率權(quán)衡視角下的我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額研究

王萬軍，路正南，朱東旦

（江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

公平與效率權(quán)衡視角下的我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額研究

王萬軍，路正南，朱東旦

（江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

統(tǒng)一碳市場建立后，對于整個產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)而言，面臨著如何將碳排放權(quán)在產(chǎn)業(yè)部門之間合理分配的問題。文章在公平與效率權(quán)衡的視角下，以公平偏離指數(shù)最小化為目標(biāo)，以國民經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)為約束，建立了公平與效率權(quán)衡分配模型，通過計算得到我國2016—2020年“十三五”期間各產(chǎn)業(yè)碳排放配額情況，并對我國的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行免費(fèi)配額，深入分析產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展各階段的配額情況。

產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)；碳配額；公平與效率；脫鉤發(fā)展

0 引言

2015年6月30日，我國政府向聯(lián)合國氣候變化框架公約（UNFCCC）秘書處提交了應(yīng)對氣候變化的國家自主貢獻(xiàn)文件，確定了我國2020年和2030年的碳減排行動目標(biāo)。根據(jù)文件，我國碳減排最新的目標(biāo)是2030年二氧化碳排放達(dá)到峰值，單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。目前，我國各地區(qū)正在積極地制定與實施低碳發(fā)展規(guī)劃，并開設(shè)了7個省市作為碳排放權(quán)交易市場的試點，碳減排的核心內(nèi)容就是制定區(qū)域低碳發(fā)展目標(biāo)及衡量標(biāo)準(zhǔn)，明確其碳減排責(zé)任，而碳配額是確定碳減排差別責(zé)任的基礎(chǔ)。

目前，我國碳配額的計算方法不統(tǒng)一，大多只考慮了效率性，卻很少兼顧公平性。此外，對碳配額的研究，大多集中于區(qū)域間的碳排放權(quán)分配，而疏忽了產(chǎn)業(yè)間的碳排放權(quán)分配。所以本文將在公平與效率權(quán)衡的視角下，嘗試將公平與效率原則進(jìn)行融合，以分配公平性相關(guān)理論為基礎(chǔ)，提出產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)部門間碳排放責(zé)任分?jǐn)倷C(jī)制應(yīng)遵循的公平性要素，構(gòu)建我國產(chǎn)業(yè)部門碳排放責(zé)任分?jǐn)偟墓叫詤^(qū)間；以公平偏離指數(shù)最小化為目標(biāo)，以國民經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)為約束，建立公平與效率權(quán)衡分配模型，并計算得出我國2016—2020年“十三五”期間各產(chǎn)業(yè)碳排放配額情況，從而對我國的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行免費(fèi)配額，深入分析產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展各階段的配額情況。

1 模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)整理

1.1 公平與效率權(quán)衡模型的構(gòu)建

產(chǎn)業(yè)之間碳減排責(zé)任分?jǐn)偟慕裹c問題在于分配的公平性，各產(chǎn)業(yè)出于不同的立場，用各種有利于自己的方式來解釋和應(yīng)用關(guān)于公平性的準(zhǔn)則。而對于產(chǎn)業(yè)內(nèi)部而言，公平性也并不是唯一起決定作用的分配準(zhǔn)則，考慮到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體性和企業(yè)之間的相互依存性，分配效率高低也是重要的決策因素，合理的分配思路應(yīng)是公平性和效率權(quán)衡的結(jié)果。

通過對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額應(yīng)遵循“公平性”與“效率性”相關(guān)原則的分析與梳理，本文以歷史責(zé)任和個體平等作為“公平性”區(qū)間的基本原則。

在歷史責(zé)任原則下，構(gòu)建各產(chǎn)業(yè)部門的碳減排量，公式可以表示為:

其中，DCih為歷史責(zé)任原則下，向產(chǎn)業(yè)i分配的碳減排量；DCw為各產(chǎn)業(yè)需要最終實現(xiàn)的碳減排量總和，HCi為產(chǎn)業(yè)i的歷史碳排放量，N為參加分配的產(chǎn)業(yè)部門個數(shù)。

接下來需確定各產(chǎn)業(yè)部門的碳排放配額，基于歷史責(zé)任原則，可以表述為：

其中，Cih為歷史責(zé)任原則下，向產(chǎn)業(yè)i分配的碳排放權(quán)配額；Cif為產(chǎn)業(yè)i的碳排放量預(yù)測值。

此外，考慮產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額的公平性原則，還需要滿足基本需求、個體平等以及技術(shù)水平原則，產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)值具有較好的綜合代表性，故本文以各產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)值為權(quán)重，對碳排放權(quán)配額進(jìn)行分配，可以表示為:

根據(jù)公式（2）和公式（3）的計算結(jié)果，可確定產(chǎn)業(yè)部門i的碳排放權(quán)分配公平性區(qū)間的下限和上限為:

確定了產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳排放權(quán)配額的公平性區(qū)間，接下來需要分配滿意度和公平偏離指數(shù)。林高松（2006）、王媛（2009）就水污染排污權(quán)分配問題，綜合考慮了自然條件、自然降解能力、排污主體類型、排污主體規(guī)模等因素，構(gòu)建了排污權(quán)分配滿意度指標(biāo)和公平偏離指數(shù)指標(biāo)。依據(jù)這種觀點，構(gòu)建配額的滿意度和公平偏離指數(shù)，表示為：

其中，ui為產(chǎn)業(yè)部門i對分配方案的滿意度，Ci為產(chǎn)業(yè)部門i碳排放權(quán)配額。

本文設(shè)定模型的約束條件是經(jīng)過分析各產(chǎn)業(yè)部門的低碳發(fā)展彈性系數(shù)，測算不同配額方案下的產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)值的增長幅度，再與產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)出增長的目標(biāo)相對比得到相應(yīng)的約束條件?；谶@種假設(shè)，本文的“公平-效率”碳配額分配模型可以進(jìn)一步表示成非線性規(guī)劃問題：

其中，Cio為產(chǎn)業(yè)部門i期初的碳排放量；GDPio為產(chǎn)業(yè)部門i期初的生產(chǎn)總值；ΔGDP為產(chǎn)業(yè)部門i的生產(chǎn)總值期末與期初相比的增長額；ti為產(chǎn)業(yè)部門 i的碳排放量在計算內(nèi)的年均增長率；M為計算期；Ei為產(chǎn)部門i當(dāng)前的低碳發(fā)展彈性系數(shù)，其具體計算公式為:

1.2 相關(guān)數(shù)據(jù)整理

基于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)公平與效率權(quán)衡模型，本文嘗試從公平與效率權(quán)衡的角度，對2015—2020年間我國39個產(chǎn)業(yè)部門碳減排責(zé)任進(jìn)行分?jǐn)?，給出相應(yīng)的碳排放總配額和目標(biāo)減排量。各項數(shù)據(jù)來源與處理過程為：

（1）碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)從二氧化碳到碳的剝離

對我國2001—2014年的二氧化碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，為了更加直觀的反映我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額的情況，本文將整理的所有產(chǎn)業(yè)部門的二氧化碳數(shù)據(jù)按照固定的系數(shù)比例轉(zhuǎn)化成碳資源數(shù)據(jù)。

（2）待分配碳排放權(quán)總和Cw的計算

根據(jù)我國碳減排的總體目標(biāo)，以及經(jīng)過測算我國2005年的碳排放總量為22.02億t，可以計算得出2015— 2020年間我國各產(chǎn)業(yè)部門之間的待分配碳排放權(quán)總量為66.65億t。

（3）各產(chǎn)業(yè)部門規(guī)模與產(chǎn)值數(shù)據(jù)來源與處理

本文所使用的各產(chǎn)業(yè)部門的規(guī)模和產(chǎn)值數(shù)據(jù)來源于《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》(2001—2014)。肖智和吳慰在考慮樣本權(quán)重的基礎(chǔ)上，提出的PSO-PLS組合預(yù)測方法，可以得出39個產(chǎn)業(yè)2020年總體產(chǎn)值按2005年不變價格計算較2015年的增長情況。

（4）產(chǎn)業(yè)間當(dāng)前的低碳發(fā)展彈性系數(shù)

同分行業(yè)能源消費(fèi)與碳排放的換算，本文根據(jù)2005—2012年各產(chǎn)業(yè)部門的能源消費(fèi)彈性系數(shù)，可以換成為低碳發(fā)展彈性系數(shù)。低碳發(fā)展彈性系數(shù)可以計算2005—2014年間逐年的系數(shù)，也可以計算8年間總體系數(shù)，本文的目的是得到規(guī)劃問題的初始值，所以選擇了8年間的總體低碳發(fā)展彈性系數(shù)，如表1所示。

表1 公平-效率權(quán)衡模型的初始數(shù)據(jù)及分配結(jié)果

2 實證分析

2.1 產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳排放配額的分析與預(yù)測

關(guān)于非線性規(guī)劃的求解，一般可以使用Matlab和lingo來求解。由于Matlab使用比較普及，有較多的參考程序，所以本文關(guān)于“公平-效率”權(quán)衡模型的求解，將使用Matlab來求解此約束非線性規(guī)劃問題。

參考王勇提供的Matlab中用遺傳算法求解約束非線性規(guī)劃問題，本文得到2016—2020年待分配碳排放權(quán)總量在各產(chǎn)業(yè)之間的最優(yōu)分配結(jié)果，如表1中第7列所示。各產(chǎn)業(yè)最優(yōu)分配方案的滿意度見表1中第6列所示。其中，煤炭開采和洗選業(yè)（X1）、石油和天然氣開采業(yè)（X2）、非金屬礦采選業(yè)（X5）、造紙機(jī)紙制品業(yè)（X16）、化學(xué)纖維制造業(yè)（X22）、有色金屬冶煉及延壓加工業(yè)（X27）這六個產(chǎn)業(yè)對碳排放權(quán)分配的滿意度較高，均在0.9以上。

滿意度低于0.4的產(chǎn)業(yè)部門分別為家具制造業(yè)（X15）、電器機(jī)械及器材制造業(yè)（X32）、通信設(shè)備、計算機(jī)及其他電子設(shè)備制造（X33）、工藝品及其他制造業(yè)（X35），除家具制造業(yè)，其他三個產(chǎn)業(yè)的共同特征就是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，這四個產(chǎn)業(yè)的碳排放量本身都比較少，受技術(shù)進(jìn)步的影響比較大，被分配到的碳排放權(quán)比較少，所以滿意度較低。

依據(jù)2005—2014年各省區(qū)低碳發(fā)展彈性系數(shù)和經(jīng)濟(jì)增速，對2015—2020年的產(chǎn)業(yè)部門碳排放量進(jìn)行預(yù)測，計算出各產(chǎn)業(yè)部門的碳排放量缺口，如表1中第8欄所示。

2.2 碳配額后產(chǎn)業(yè)部門滿意度對稱分布狀態(tài)的分析

對我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)39個行業(yè)部門的滿意度進(jìn)行匯總，將滿意度分為0.3～0.4，0.4～0.5，0.5～0.6，0.6～0.7，0.7～0.8，0.8～0.9，0.9～1.0共7組，將每組的產(chǎn)業(yè)數(shù)描繪成如圖1所示。從圖1可見滿意度較高的產(chǎn)業(yè)部門和滿意度較低的產(chǎn)業(yè)部門數(shù)量接近，且都較多。碳排放配額后，我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)表現(xiàn)為有滿意的企業(yè)，就有對等不滿意的企業(yè)，屬于對稱分布的形態(tài)，高度契合目前我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的低碳發(fā)展的狀態(tài)。

圖1 碳配額后產(chǎn)業(yè)部門的滿意度分布情況

2.3 產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)低碳發(fā)展彈性系數(shù)與減排壓力分析

通過對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)2005—2014年歷史碳排放量情況的測度，以及產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)值的測度，可以確定我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)目前的低碳發(fā)展彈性系數(shù)，如表1第4列所示。

參考Tapio和陳飛等人提出的低碳發(fā)展脫鉤程度分類方式，本文定義了6種低碳發(fā)展情景，并根據(jù)我國2005— 2014年各產(chǎn)業(yè)部門低碳發(fā)展彈性系數(shù)的計算結(jié)果，對各產(chǎn)業(yè)部門低碳發(fā)展的特征進(jìn)行了界定。如表2所示。

表2 我國產(chǎn)業(yè)部門低碳發(fā)展特征判定

從表2中可見，我國的煙草制品業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了完全脫鉤發(fā)展。這是由煙草制品業(yè)本身的行業(yè)特征決定，煙草業(yè)屬于高利潤行業(yè)，而煙草制品業(yè)的生產(chǎn)過程耗費(fèi)能源比例本身比較低，加之技術(shù)進(jìn)步的影響，2005—2014年實現(xiàn)了碳排放的負(fù)增長，所以表現(xiàn)為完全脫鉤發(fā)展。

此外，有通信設(shè)備、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)（X32）、計算機(jī)及其他電子設(shè)備制造（X33）、印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制（X17）、儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè)（X34）、飲料制造業(yè)（X9）、燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（X38）這6個產(chǎn)業(yè)部門屬于基本脫鉤發(fā)展。在這些產(chǎn)業(yè)部門中，前4個為高端設(shè)備制造業(yè)，技術(shù)進(jìn)步對其能源消費(fèi)的替代率較高，使得產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增長與碳排放的增長初步脫離，實現(xiàn)了基本脫鉤發(fā)展，實現(xiàn)碳配額后，其減排壓力是比較小的。

交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)（X31）、非金屬礦采選業(yè)（X5）、農(nóng)副食品加工業(yè)（X7）、工藝品及其他制造業(yè)（X35）、紡織業(yè)（X11）、非金屬礦物制品業(yè)（X25）、專用設(shè)備制造業(yè)（X30）、醫(yī)藥制造業(yè)（X21）、食品制造業(yè)（X8）、通用設(shè)備制造業(yè)（X29）這10個產(chǎn)業(yè)部門屬于弱脫鉤發(fā)展，碳配額后，這些產(chǎn)業(yè)部門的減排壓力相對較小。

弱聯(lián)結(jié)發(fā)展、聯(lián)結(jié)發(fā)展和超聯(lián)結(jié)發(fā)展的22個產(chǎn)業(yè)部門，則是“十三五”建立全面碳市場，實現(xiàn)碳配額后的減排“主力軍”。這些產(chǎn)業(yè)部門本身的能源消費(fèi)比較高，而且對能源消費(fèi)的依賴也比較大，所以減排壓力相對較大。

3 結(jié)論

從目前碳交易試點的配額分配方式來看，在碳交易市場建立的初期，比較容易實現(xiàn)的是免費(fèi)配額制度，而免費(fèi)配額制度建立的首要條件是宏觀上對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)部門進(jìn)行公平、有效、合理的碳排放權(quán)配額。

本文在公平與效率權(quán)衡的視角下，嘗試將公平與效率原則進(jìn)行融合，首先以分配公平性相關(guān)理論為基礎(chǔ)，提出了產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)部門間碳排放責(zé)任分?jǐn)倷C(jī)制應(yīng)遵循的公平性要素，構(gòu)建了我國產(chǎn)業(yè)部門碳排放責(zé)任分?jǐn)偟墓叫詤^(qū)間；以公平偏離指數(shù)最小化為目標(biāo)，以國民經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)為約束，建立了公平與效率權(quán)衡分配模型，并計算得出我國2016—2020年“十三五”期間各產(chǎn)業(yè)碳排放配額情況，從而對我國的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行免費(fèi)配額，深入分析產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展各階段的配額情況。

基于公平與效率權(quán)衡模型的我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)碳配額實證分析，得出三個重要結(jié)論：（1）在公平與效率權(quán)衡的視角下，基于約束條件的非線性規(guī)劃問題求解，得到了我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的初始配額；（2）在實現(xiàn)初始碳配額的情況下，我國產(chǎn)業(yè)部門的滿意度表現(xiàn)為對稱分布的狀態(tài)。即對所有產(chǎn)業(yè)部門而言，本文提出的分配方案在滿足部分產(chǎn)業(yè)部門的碳排放要求時，會對相應(yīng)一些產(chǎn)業(yè)部門造成碳減排壓力；（3）本文通過分析我國產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的低碳發(fā)展彈性系數(shù)，得出6種低碳發(fā)展情形下，完全脫鉤發(fā)展、基本脫鉤發(fā)展和弱脫鉤發(fā)展的17個產(chǎn)業(yè)部門在碳配額后，碳減排壓力相對較小，而弱聯(lián)結(jié)發(fā)展、聯(lián)結(jié)發(fā)展以及超聯(lián)結(jié)發(fā)展的22個產(chǎn)業(yè)部門碳減排壓力較大。

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（責(zé)任編輯/劉柳青）

F206

A

1002-6487（2016）23-0162-04

國家自然科學(xué)基金資助項目（71673120）；教育部人文社會科學(xué)研究項目（16YJA630035）

王萬軍（1974—），男，江蘇海安人，博士，研究方向：能源消費(fèi)預(yù)測與可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略。