研發(fā)投入和碳排放量對碳交易價(jià)格的影響研究
——以湖北省碳市場為例

呂儒云，廖劍宇，時(shí)澤楠，曲洋樣，楊劍峰

（湖南工業(yè)大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，湖南株洲412007）

我國作為全球最大的能源消費(fèi)國，同時(shí)也是全球最大的二氧化碳排放國，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必經(jīng)之路。我國碳交易試點(diǎn)市場的建立是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的必要手段，繼2017年啟動全國碳排放交易體系，2019年全國碳交易市場進(jìn)入模擬運(yùn)行期。碳價(jià)格作為碳交易市場的核心要素，是碳交易市場研究的重點(diǎn)對象。

徐世超和彭斯達(dá)認(rèn)為湖北省2014～2016年碳交易價(jià)格不僅受自身粘性影響，還受國際能源價(jià)格指數(shù)、火力發(fā)電占總發(fā)電的比率和匯率的影響[1]。董長根和甄翠敏研究了能源產(chǎn)量和用電量對湖北省碳交易價(jià)格的影響[2]。王巍和韓丹丹認(rèn)為宏觀經(jīng)濟(jì)、能源價(jià)格、國際碳排放權(quán)價(jià)格、氣候和政策都會對碳交易價(jià)格產(chǎn)生影響，交易價(jià)格與EUA（歐盟碳交易）期貨價(jià)格呈負(fù)相關(guān)，天氣因素與碳交易價(jià)格呈負(fù)相關(guān)，碳交易價(jià)格與煤炭價(jià)格指數(shù)（CPPI）呈負(fù)相關(guān)[3]。陳小紅和王陟昀從供給、需求和市場影響三個(gè)方面對碳交易價(jià)格影響因素進(jìn)行理論分析，并以歐盟排放交易體系為樣本開展實(shí)證研究，認(rèn)為原油、天然氣和煤炭等能源價(jià)格是影響碳價(jià)格的主要因素[4]。趙選民和魏雪以我國七大碳交易試點(diǎn)省市碳交易價(jià)格為研究對象，選取國內(nèi)外主要傳統(tǒng)能源價(jià)格指標(biāo)進(jìn)行實(shí)證研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)能源價(jià)格與碳排放權(quán)交易價(jià)格之間負(fù)相關(guān)的關(guān)系[5]。Boqiang Lin，Zhijie Jia運(yùn)用一般均衡模型研究不同ETS（碳排放交易體系）價(jià)格水平對能源消耗、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)的影響，研究結(jié)果表明，ETS價(jià)格越高化石能源消耗越低，低排放交易機(jī)制價(jià)格將削弱碳市場減少排放的能力，更高的ETS價(jià)格將導(dǎo)致更高的二氧化碳排放量減少，但經(jīng)濟(jì)成本不容忽視[6]。宋曉玲與孔垂銘通過對七大碳排放交易市場構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型，認(rèn)為碳排放權(quán)交易市場的發(fā)展可以促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[7]。廖諾等構(gòu)建碳交易政策下電煤供應(yīng)鏈全過程碳排放的系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型，結(jié)果表明碳交易價(jià)格越高，對電煤供應(yīng)鏈企業(yè)利潤的負(fù)面影響越大，減排效果先增后減[8]。陳曉紅和曾祥宇研究供應(yīng)鏈分散和集中決策模式下碳交易價(jià)格對碳排放量的影響，研究結(jié)果顯示碳交易價(jià)格上漲會使制造商最優(yōu)單位碳排放量減少[9]。劉鎧誠等運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評價(jià)方法，對七個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)例分析，構(gòu)建了碳市場建設(shè)程度評價(jià)指標(biāo)體系，從綜合評價(jià)結(jié)果看，廣東、北京和湖北對于全國碳市場建設(shè)具有較大的參考價(jià)值[10]。根據(jù)世界銀行《碳價(jià)監(jiān)測報(bào)告2016》，瑞典碳稅已經(jīng)達(dá)到137美元/噸，而我國目前碳價(jià)格僅2～3美元，由此可見，目前我國的碳交易試點(diǎn)市場碳交易價(jià)格過低，對減排意義不是很大，碳交易價(jià)格仍有很大的上升空間。現(xiàn)有的關(guān)于碳交易價(jià)格研究多集中于碳交易價(jià)格波動規(guī)律、碳交易價(jià)格波動的影響因素和碳交易價(jià)格確定的研究上，而對于創(chuàng)新型國家建設(shè)過程中研發(fā)投入變動對碳交易價(jià)格的影響研究缺乏。因此，本文的研究重點(diǎn)關(guān)注研發(fā)支出與碳排放量對碳交易價(jià)格的影響，通過選取湖北省碳交易價(jià)格、研發(fā)支出及碳排放量數(shù)據(jù)，探索出研發(fā)支出及碳排放量對碳交易價(jià)格的影響。

1 變量選取、數(shù)據(jù)來源與研究假設(shè)

1.1 變量選取

目前我國正在建設(shè)創(chuàng)新型國家，科技創(chuàng)新成為提高國家綜合實(shí)力和國際競爭力的關(guān)鍵因素[11]?？萍紕?chuàng)新作為提升節(jié)能減排效率的核心[12]，創(chuàng)新理念將會引領(lǐng)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，科技創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)低碳可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。本文選取作為科技投入表征指標(biāo)的研發(fā)支出（YF）、碳排放量（CE）作為自變量，研究它們對因變量碳交易價(jià)格（P）影響。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文2014～2018年研發(fā)支出的原始數(shù)據(jù)來自于歷年湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒，碳排放量由歷年《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》及《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中全社會化石能源消費(fèi)量按照《IPCC溫室氣體排放清單》（2016）中的方法，估算得出[13]。2016～2018年碳交易價(jià)格數(shù)據(jù)是將湖北碳排放權(quán)交易中心公布的碳排放權(quán)交易日成交價(jià)作為初始數(shù)據(jù)，通過變頻處理將其轉(zhuǎn)化為年度數(shù)據(jù)。

1.3 研究假設(shè)

1.3.1 假設(shè)1：研發(fā)支出與碳交易價(jià)格正相關(guān)。隨著科技創(chuàng)新，國家將投入更多的資金在減排技術(shù)上，從而提高能源利用率、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展。建立碳排放權(quán)交易市場，通過市場手段來實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。但最終實(shí)現(xiàn)減排要依托科技技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開科技的投入。研發(fā)投入的增加將會從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)減排，減少碳排放量，從而使得碳交易價(jià)格上漲。目前我國的碳交易價(jià)格在國際碳交易市場上排位較低，仍有很大的上升空間[7]。本文將從湖北省研發(fā)支出變化量背后的科技進(jìn)步的角度對碳交易價(jià)格進(jìn)行研究。

1.3.2 假設(shè)2：湖北省碳交易價(jià)格與碳排放量負(fù)相關(guān)。從湖北省碳交易市場公布的信息來看，參與碳交易的企業(yè)主要集中在傳統(tǒng)能源行業(yè)，考慮到數(shù)據(jù)的科學(xué)性和可獲取性，本文碳排放量僅考慮全社會化石能源消耗所產(chǎn)生的碳排放。從能源消耗的角度來看，能源消耗量減少，會使湖北省整體的碳排放量減少，相關(guān)決策者會減少碳排放配額，根據(jù)市場供求原理，碳交易價(jià)格將會上漲。所以碳排放量的下降將會導(dǎo)致碳交易價(jià)格的上漲。

2 實(shí)證分析

2.1 基本模型

2.1.1 GM(1,1)模型的基本形式為：

其中，X(0)=(x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n))為原始數(shù)據(jù)序列，Z(1)=(z(1)(1),z(2)(2),…,z(1)(n))為 X(0)的 1-AGO 序列 X(1)的緊鄰均值生成序列。模型檢驗(yàn)：①相對誤差△檢驗(yàn)：給定α，若△(k)＜α且△＜α成立，則模型（1）在α水平上通過相對誤差檢驗(yàn)。②均方差比C檢驗(yàn)則模型①在C0水平上通過均方差比檢驗(yàn)。③小誤差概率P檢驗(yàn)：p=P(ε(k)-ε ＜0.6745S1)，給定 p0＞0，若p＞p0成立，則模型①以概率p0通過小誤差概率檢驗(yàn)。

給定α，C0，p0的一組值，就確定了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M精度的一個(gè)等級，模型的模擬精度分級參考標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2.1.2 模型預(yù)測。根據(jù)GM(1,1)模型，采用Matlab軟件對碳交易價(jià)格及碳排放量、研發(fā)支出進(jìn)行模擬和預(yù)測，得出模擬預(yù)測結(jié)果與模型檢驗(yàn)結(jié)果。分別見表2、表3以用于本文的研究。

2.2 灰色計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型

2.2.1 因果關(guān)系檢驗(yàn)。運(yùn)用Eviews9.0軟件對碳交易價(jià)格、碳排放量及研發(fā)支出之間Granger因果關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知，在10%顯著水平下，碳排放量、研發(fā)支出是碳交易價(jià)格的Granger原因。

2.2.2 線性相關(guān)性檢驗(yàn)。使用SPSS25.0軟件對自變量碳排放量（CE）、研發(fā)支出（YF）進(jìn)行線性相關(guān)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表5。

由相關(guān)性矩陣可知變量之間線性關(guān)系較強(qiáng)。為了解決變量之間的共線性問題，采用SPSS軟件用因子分析法提取一個(gè)主成分Z（特征值的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到99.084%），代替原有兩個(gè)變量進(jìn)行回歸，得到：

表1 灰色預(yù)測模型（1）精度等級

表3 碳交易價(jià)格、碳排放量及研發(fā)支出的模型檢驗(yàn)結(jié)果

表4 Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果（滯后階數(shù)為1）

表5 相關(guān)性矩陣

回歸分析表明，R2=0.849，調(diào)整的R2=0.830，方差分析概率值為0.000。因此模型（4）整體擬合較好，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。將（3）代入（4）得到方程：

從建模的各種檢驗(yàn)結(jié)果可知模型（5）模擬能力較強(qiáng)，模型中的各自變量回歸系數(shù)均符合經(jīng)濟(jì)學(xué)意義，能夠比較客觀的反映出碳排放量及研發(fā)支出與碳排放量之間的長期發(fā)展趨勢。

2.3 實(shí)證結(jié)果討論

從模型參數(shù)估計(jì)和檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，自變量回歸系數(shù)均通過經(jīng)濟(jì)學(xué)檢驗(yàn)，能夠反映湖北省碳排放量和研發(fā)支出與碳排放權(quán)交易價(jià)格之間的關(guān)系。

2.3.1 湖北省研發(fā)支出與碳交易價(jià)格呈正相關(guān)關(guān)系。模型參數(shù)估計(jì)和檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，研發(fā)支出系數(shù)為0.121238，意味著研發(fā)支出每增加1個(gè)百分點(diǎn)，平均說來碳交易價(jià)格將會增長0.121238個(gè)百分點(diǎn)。隨著國家加大科技投入，增加研發(fā)支出，碳交易價(jià)格也將隨之上漲，回歸結(jié)果符合假設(shè)1。增加研發(fā)支出，用科技創(chuàng)新來提高節(jié)能減排效率，是我國目前提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)區(qū)域科技創(chuàng)新和節(jié)能減排效率的協(xié)同發(fā)展[13]，在科技創(chuàng)新和節(jié)能減排協(xié)同發(fā)展背景下，國家對研發(fā)支出的投入會逐漸增加。為提高碳交易市場效率，碳交易價(jià)格也會增加。

2.3.2 湖北省碳排放量與碳交易價(jià)格呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。湖北省碳排放量與碳交易價(jià)格呈明顯的負(fù)相關(guān)，回歸參數(shù)為-0.289535，意味著碳排放量每減少1個(gè)百分點(diǎn)平均說來將會引起碳交易價(jià)格上升0.289535個(gè)百分點(diǎn)。碳排放量的增加將會導(dǎo)致碳交易價(jià)格的下降，回歸結(jié)果符合假設(shè)2，中國承諾在2030年碳排放量達(dá)到峰值，意味著在2030年后中國將被納入強(qiáng)制減排。而碳市場是《京都議定書》下約束碳排放的有效手段，碳排放量的減少，將會導(dǎo)致碳交易價(jià)格上漲。

3 結(jié)語

本文運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，構(gòu)建回歸分析模型捕捉碳排放量、研發(fā)支出與碳交易價(jià)格之間的關(guān)系，通過對模型參數(shù)的分析，得出以下結(jié)論。（1）加大科技投入。研發(fā)支出與碳交易價(jià)格呈正相關(guān)，研發(fā)支出每增加一個(gè)百分點(diǎn)，碳交易價(jià)格平均說來將增長0.121238個(gè)百分點(diǎn)。政府應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新，加大科技研發(fā)投入。（2）積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。對能源市場加強(qiáng)把控，從研究結(jié)果可知，碳排放量與碳交易價(jià)格呈負(fù)相關(guān)，碳排放量每減少一個(gè)百分點(diǎn)，碳交易價(jià)格平均將上升0.289535個(gè)百分點(diǎn)。因此，可以通過對能源市場的把控間接影響碳交易市場，控制碳交易價(jià)格。

針對以上結(jié)論，本文認(rèn)為創(chuàng)新型國家建設(shè)下研發(fā)支出的增加將會對碳交易價(jià)格產(chǎn)生正向影響，控制研發(fā)投入也可以對碳交易價(jià)格進(jìn)行調(diào)控，使得碳交易價(jià)格處于最佳區(qū)間。同時(shí)由于碳排放量會影響碳交易市場中碳交易量，也會間接影響碳交易價(jià)格，可以通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加碳排放系數(shù)低的能源使用，減少碳排放系數(shù)高的能源使用。