基于碳市場規(guī)模和結構的全球碳排放貿易研究

基于碳市場規(guī)模和結構的全球碳排放貿易研究

1997年通過的《聯(lián)合國氣候變化框架協(xié)議》第三卷《條例》通過了《京都協(xié)定》，該協(xié)議為了所占國家（主要是發(fā)達國家）溫室氣體的六種污染總數(shù)，并定義了具有法律約束力的排放指標和時間表。換句話說，從2008年到2012年，ghs的排放量應至少減少5.2%。同時,京都議定書設置了3種旨在降低實現(xiàn)減排目標總成本的靈活機制:聯(lián)合履行(JI)、清潔發(fā)展機制(CDM)和排放貿易(ET)。這3種機制允許附件1締約方通過境外合作獲得GHGs減排指標,并用于履行在議定書下的承諾,從而以較低的經(jīng)濟成本履約。其中,CDM是唯一與發(fā)展中國家直接相關的合作機制。本文用全球碳排放貿易均衡模型(tradingthereductionsofcarbonintheworld,TRCW)來分析各種靈活機制在實施京都議定書中的作用、以及相關因素對全球碳排放貿易市場的影響,從而估計CDM市場規(guī)模與結構、CDM對全球溫室氣體減排的貢獻等問題。1碳排放信用結果的預測結果TRCW模型的基本假設是:在完全競爭的碳排放貿易市場上,供給方和需求方通過追求利潤最大化和成本最小化達到全球供需均衡。圖1顯示了構建TRCW模型的概念框架。模型將全球分為12個國家和地區(qū),分別包括附件1的6個國家及地區(qū)(西歐、美國、日本、東歐經(jīng)濟轉型國家、前蘇聯(lián)國家、其他附件1國家)和6個非附件1國家及地區(qū)(中國、印度、巴西、能源輸出國、亞洲新興工業(yè)化國家、其他非附件1國家)。盡管美國沒有批準京都議定書,但為保持完整性,在模型描述時仍然把它作為附件1國家處理;在模型應用時,可以根據(jù)研究問題的需要設定包括或不包括美國的情景。TRCW模型是以其他一般均衡模型得出的各個國家及地區(qū)邊際減排成本數(shù)據(jù)為基礎的局部均衡模型,本身并不是一個獨立的全球市場一般均衡模型。如同所有這類模型一樣,由TRCW模型得出的結論應理解成情景分析而不是預測結果。各個國家及地區(qū)的境內減排量Qi將由碳排放信用的世界市場價格P和境內邊際減排成本函數(shù)MCAi決定。TRCW模型的邊際減排成本函數(shù)形式如下:ΜCAi=aiQ2i+biQi?i=1,?,12.MCAi=aiQ2i+biQi?i=1,?,12.其中:MCAi是境內碳的邊際減排成本(美元/t);ai和bi分別為系數(shù)。由上式的反函數(shù)可得到當世界碳市場價格水平為P時i地區(qū)的碳減排量Qi/Mt:Qi=-bi2ai+√(bi2ai)2+(Ρai),i=1,?,12.對于非附件1國家及地區(qū),京都議定書沒有規(guī)定限制排放的目標,其減排需求量為零;碳排放信用的供給量來自發(fā)達國家通過CDM項目在其境內實現(xiàn)的實際減排量。對于附件1國家,如果《京都議定書》中排放配額高于它在沒有任何減排措施情況下的預期排放量,即出現(xiàn)熱空氣,則不僅不需要額外的碳排放信用,而且還可以通過出售熱空氣或者通過JI項目在其境內實現(xiàn)的實際減排量成為碳排放信用市場的供給方。沒有熱空氣的附件1國家既可能是碳排放信用市場的凈進口方,也可能是供給方,取決于其境內減排量Qi與減排需求量ˉRDi之間的相對大小。所有這些情形,都可以用下列公式來描述。Si=Qi+hri?ˉΗi-ˉRDi?Qi≥ˉRDi-hri?ˉΗi；Di=0?Qi≥ˉRDi-hri?ˉΗi.或者:Si=0；Qi≤ˉRDi-hri?ˉΗi；Di=ˉRDi-Qi-hri?ˉΗi?Qi≤ˉRDi-hri?ˉΗi.碳排放信用市場的均衡是指總供給與總需求相等,為∑iSi=∑iDi.其中:ˉRDi是各國家/地區(qū)的碳減排需求量(Mt);ˉΗi是各國家/地區(qū)擁有的熱空氣規(guī)模(Mt);hri是允許出售的熱空氣比例;P是全球碳排放信用價格(美元/t);Si是各國/地區(qū)的碳排放信用供給量(Mt);Di是各國/地區(qū)的碳排放信用需求量(Mt);Qi是各國/地區(qū)境內相對于基準情景的實際碳減排量(Mt)。以上是以完全競爭為基本假設所建立的碳交易市場局部均衡模型。現(xiàn)實中的京都議定書靈活機制還面臨著交易成本等非完全競爭的市場因素。為了考察這些因素對全球碳排放貿易的影響,TRCW引入了適應性基金、CDM交易成本、JI交易成本、ET交易成本、熱空氣銷售率等外生變量。圖2顯示了TRCW模型的碳排放信用供給和需求曲線,從中可以看出模型對上述因素的處理方式。2邊際減排成本附件1國家2010年的減排需求量RDi是基準情景的排放量與京都議定書允許排放量的差額,很多研究對此進行了預測。本文計算使用的數(shù)據(jù)來源于美國能源部能源信息局(EIA)對能源部門CO2基準排放進行的最新預測結果:美國、日本、西歐、東歐、前蘇聯(lián)、其他附件1國家在第1承諾期的碳減排需求量分別為584、90、189、-19、-298和92Mt/a。TRCW模型包含多組成本函數(shù),本文計算時采用表1所列的邊際減排成本函數(shù)。其中,非碳匯項目的CO2邊際減排成本數(shù)據(jù)主要來自EPPA模型的計算結果,中國的邊際成本系數(shù)來自TEDCGE模型;附件1國家及地區(qū)碳匯項目的邊際減排成本函數(shù)由Reilly等的研究結果按照二次函數(shù)形式進行校準得到;對于發(fā)展中國家的匯項目,目前尚無系統(tǒng)的邊際成本函數(shù),本文假設它們?yōu)榱愠杀镜墓┙o。參考世界銀行的調研結果,模型中CDM、JI、ET這3種靈活機制的CO2交易成本分別為0.75、0.50和0.10美元/t,此外,CDM項目的收益還需要繳納2%的適應性基金。碳匯項目的成本一般要低于非碳匯項目,因此在履約措施中具有優(yōu)先性,但這類項目的CERs數(shù)量被限制在議定書規(guī)定的排放目標的1%以內,模型取值為50Mt/a。熱空氣作為超額分配的減碳信用不存在減排成本,可以通過排放貿易出售,盡管其銷售規(guī)模不受任何限制,但有研究表明只有較少比例的熱空氣會在第一承諾期內售出。本文分析時假設該比例為20%。3結果與討論3.1cdm國家的減排任務TRCW模型關于2010年3種靈活機制市場規(guī)模的模擬結果顯示,考慮美國退出京都議定書、匯項目、交易成本、適應性基金等因素后,附件1國家在第1承諾期的年均CO2減排需求量約為13.7億t。其中,發(fā)達國家國內減排量為3.0億t左右,僅占總需求量的22%;其余的減排任務通過靈活機制來完成:來自發(fā)展中國家CDM項目的CO2排放信用(CERs)約5.6億t/a,占所有減排量的41%;來自附件1國家內部JI項目的CO2排放信用(ERUs)約2.6億t/a;通過排放貿易進入市場的熱空氣(AAUs)為2.2億t/a。進一步分析表明,在5.6億t/a的CO2減排量的CDM項目中,碳匯項目占15%左右,能源等其他非碳匯項目的規(guī)模大概是4.7億t/a。CO2排放信用的國際市場價格約7.6美元/t,根據(jù)這一價格,發(fā)展中國家第1承諾期的CDM總收入將達到210億美元。3.2co減排規(guī)模TRCW模型可以區(qū)別非碳匯CDM項目在6個發(fā)展中國家/地區(qū)之間的分布情況,見表2。中國CDM市場的CO2減排規(guī)模為2.2億t/a,占CER市場總量的40%,CDM收入約17.1億美元/a。除去減排項目的實際成本,在7.6美元/t的CER價格下的利潤收入達到5.5億美元/a,第1承諾期總利潤約26億美元。印度是第2大CDM供給國,占CDM市場份額的17.3%。3.3cer市場份額將全球CER市場價格作為TEDCGE模型的輸入,可以進一步考察中國CDM項目在不同行業(yè)中的分布,結果見表3。從表3可以看出,工業(yè)、電力、煤炭、石油4個部門的CER市場份額占了90%左右。其中,工業(yè)和電力分別占44%和20%,這2個部門在第一承諾期內(2008—2012年)可從CDM項目中分別獲得約7.7億美元/a和3.5億美元/a的CER收入。具體來說,工業(yè)領域的CDM項目主要包括化工行業(yè)的HFC-23分解和N2O分解項目以及提高能效項目,電力行業(yè)主要包括新能源和可再生能源、燃料轉換和提高能效項目,煤炭行業(yè)的重點是煤層氣的收集利用。3.4cdm市場情景由于CDM允許附件1國家通過在非附件1國家實施減排或增加碳匯的活動來履行其GHGs排放控制目標,因此將降低其履約成本。圖3顯示了TRCW模型模擬得到的不同情景下附件1國家的履約成本。圖中“無碳市場情景”指不存在京都議定書3機制,“無CDM市場情景”指只有JI和ET兩種靈活機制,“無中國CDM市場情景”指同時有JI、ET和CDM3機制但中國不參加CDM,“碳市場情景”指目前正在根據(jù)京都議定書實施的基準情景。結果表明,所有附件1國家的履約總成本在無碳市場情景下要比碳市場情景高30多倍;如果只有JI和ET而沒有CDM市場,其成本將比目前的碳市場情景高67%;如果沒有中國CDM市場,其成本將比基準情景高23%。圖中履約成本為負值代表擁有熱空氣的國家不僅不需要額外成本履行京都議定書的義務,而且還可以通過出售其熱空氣獲益。可以看出,如果不存在CDM市場,東歐和前蘇聯(lián)國家通過JI和ET獲得的收益將增加。3.5基準情景與碳信用的交易成本變化對模擬結果的影響對TRCW模型參數(shù)的靈敏度分析表明,熱空氣比例和CDM交易成本是2個敏感參數(shù)。以中國CDM市場規(guī)模和碳信用價格的模擬結果為例(如圖4所示),當東歐和前蘇聯(lián)國家出售熱空氣的比例由基準情景的20%提高至30%時,中國的CDM市場規(guī)模將降低17%左右,碳信用的世界市場價格將降低12%;當CDM的CO2交易成本由基準情景的0.75美元/t降低至0.4美元/t時,中國CDM市場規(guī)模將提高9%,碳信用價格則降低12%;JI和ET交易成本的變化對模擬結果的影響不明顯。這表明加強旨在降低CDM交易成本的發(fā)展中國家的能力建設,是促進CDM市場發(fā)育的關鍵手段之一。4cdm實施的敏感參數(shù)《京都議定書》第1承諾期內CDM項目CO2減排總量約5.6億t/a,占世界碳市場的54%。其中,碳匯項目占15%左右,能源等其他非碳匯項目的規(guī)模約4.7億t/a。中國CDM規(guī)模(CO2當量)為2.2億t,占CDM市場的40%。其中,工業(yè)領域的HFC-23分解、N2O分解項目以及提高能效