刘 勇，曾康佳

(华南理工大学工商管理学院，广东 广州 510000)

1 文献综述

目前，学者们大多利用实证以及构建数学模型的方法对碳排放交易政策进行研究。Martin等通过实证方法研究碳交易制度带给企业的影响，研究表明，碳交易制度的建立不会对企业的经济绩效产生较为严重的负效应，并能显著促进企业技术创新[1]。Färe 等构建了跨期交易和空间交易的DEA模型，测算出美国燃煤发电厂的产出能力以及碳排放交易带来的潜在绩效[2]。Tang等通过构建multi-agent模型，研究碳排放交易机制对中国经济和环境的影响，并对不同碳配额初始分配方法的效果进行研究[3]。Hermeling等通过构建可计算一般均衡模型研究欧盟碳交易市场的建立对欧盟、中国以及美国经济和碳排放的影响[4]。马秋卓等构建供应链的碳交易超网络模型，对比分析了建立碳交易市场后，供应链各个参与方及系统的绩效变化[5]。

从碳交易政策分析的范围上看，学者们大多是分析碳交易政策的实施对中国特定区域的影响。Wang等通过构建CGE模型分析碳交易政策的实施对广东地区经济及环境的影响[6]。Wang等构建了碳配额分配模型，用以预测不同减排比例下各个省份地区的减排成本以及相对应的碳配额[7]。隗斌贤等对国际碳交易市场进行研究，提出了基于长三角地区的碳交易市场构建思路及对策[8]。

从碳交易产品角度上看，上述学者的研究中，都只对碳交易市场主要产品之一的碳排放权配额进行分析。中国碳排放权交易市场的主要交易产品有两种：碳排放权配额和中国核证减排量(CCER)，CCER是参与自愿减排交易的项目经过有资质审定机构的审定、核证后，经国家发改委备案的自愿减排量。碳配额与CCER的区别在于：碳配额的实施具有强制性，CCER项目是出于自愿的减排量；企业分到的碳配额总量是有限的，当排放超过配额需要在市场上购买配额或接受罚款，CCER用于抵消企业当年的碳排放量，不计入配额总量中，作用机制不同；碳交易政策的实施根本任务是降低二氧化碳排放量，碳交易市场中若仅有配额交易，会带给企业较高的减排成本，不利于减排政策的推广实施，CCER价格一般低于配额价格，CCER实施推广的目的在于降低企业减排成本，缓和碳交易市场的建立对经济发展的冲击。目前现有的CCER方面的研究多是对CCER项目本身价值进行分析，如风电项目、水电项目、碳汇项目等。曹先磊等基于竹子造林碳汇项目方法学和减排量经济价值评价模型，对竹子造林碳汇项目的二氧化碳减排量及经济价值进行估算[9]。代春艳等利用B-S定价模型，构建了基于实物期权的垃圾焚烧发电CCER项目投资收益评估模型，为企业对该类项目的投资提供决策参考[10]。

综上所述，碳交易政策研究存在以下不足之处：①碳交易政策的实施离不开复杂的社会经济系统，在系统中，政策与其他因素之间存在多重反馈关系，现有方法不能很好地模拟因素之间的这种关系；②中国今后的目标是建立全国性的碳交易市场，按照地区分析的碳交易政策，由于规则的制定不尽相同，不利于全国性碳交易市场的建设和完善；③现有研究在碳交易市场的分析中，大多只涉及了配额交易，对于CCER的研究大多是站在单个CCER项目自身收益的角度，缺乏CCER机制实施对中国工业整体经济和环境所带来的影响进行分析。

本文的创新之处主要有以下三点：一是利用系统动力学对中国工业碳交易政策进行研究，从系统的角度出发，能够很好地体现碳交易政策在社会经济系统中各个因素之间的反馈关系；二是中国的二氧化碳排放大部分来源于工业，目前的文献中，关于碳交易政策实施对工业影响的分析较少，本文对这方面的研究进行了补充，建立了全国范围的工业碳交易政策系统，中国政府2015年在巴黎气候大会上做出承诺，到2017年建成全国性的碳交易市场，因此本文基于全国性范围的碳交易政策研究对于今后碳交易市场的建立更具有政策指导意义；三是本文研究了CCER交易机制的实施对中国整体工业经济和环境带来的影响，而不是仅仅站在CCER单个项目自身收益的角度。

2 模型构建

碳交易机制是一个复杂的系统，涉及能源、环境、碳交易政策、经济等各种因素，因此本文通过建立系统动力学模型，去探索工业碳排放政策系统中关键变量的变化对中国工业经济和环境的影响。本文建立的模型共包括四个模块，经济、能源、环境和碳交易。经济模块中主要包括工业增加值、工业固定资产投资和工业利润等变量，能源模块主要包括各类能源的消费量及排放系数等变量，环境模块主要变量是二氧化碳的排放量，碳交易模块包括配额交易和CCER交易，包括配额交易价格、免费配额比例、CCER交易价格、CCER免费比例上限等变量。工业经济的增长会带动能源的消费[11]，能源消费量的增长会加剧二氧化碳温室气体排放。通过碳交易政策的实施，可以控制二氧化碳的排放，但碳交易政策实施的同时，也会对工业经济造成一定的影响。构建模型框架图，如图1所示。

图1 模型框架图

2.1 因果关系图

根据模型框架图和研究目的，建立图2所示的因果关系图。图2中主要包含以下几条反馈回路：

(1)工业增加值→(+)能源消费总量→(+)二氧化碳排放量→(+)工业污染治理成本→(-)工业增加值。工业经济的增长会拉动化石能源的消费[11]，化石能源的燃烧会产生二氧化碳，因此化石能源消费的增长会增加二氧化碳的排放量。二氧化碳的排放量增加，政府势必需要更多的投入去治理环境，而治理成本的增加在短期内会对工业经济的发展产生一定负效应[12]。

(2)工业增加值→(+)科技投资→(-)能源强度→(+)二氧化碳排放量(+)惩罚量→(+)碳排放成本→(-)工业利润→(+)工业增加值。科技投资的能力会受到工业经济发展水平的影响，经济不断发展，则有更多的投资用于科技发展，科技不断进步，能够提高能源利用效率，降低能源强度，从而减少二氧化碳的排放[13]。若二氧化碳排放量增加，超额排放企业的惩罚量会增加，惩罚量的增加会导致碳排放成本的增加。增加的碳排放成本对工业利润会产生一定负效应，最终抑制工业经济的发展。

(3)工业增加值→(+)工业利润→(+)工业增加值。工业经济发展会促进企业产出的增加，对工业利润产生正效应，工业利润的增加也会进一步推动工业经济的增长[12]。

(4)工业增加值→(+)工业固定资产投资→(+)工业增加值。工业经济的发展会带动工业固定资产投资的增长，工业固定资产投资增长反过来也会促进工业经济增长[14]。

图2 因果关系图

2.2 公式设置

根据因果关系图构建系统流图(见图3)，并设定系统中各个变量的公式及参数。建模过程中所用的数据主要来源于《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》以及中国八个碳交易试点交易所官方网站。模型中的主要公式如下：

(1)目标单位工业增加值二氧化碳减少量=2015单位工业增加值二氧化碳排放×目标单位工业增加值二氧化碳减少率。

(2)目标单位工业增加值二氧化碳减少率=-0.04。 《中国制造2025》中提出，到2025年单位工业增加值的二氧化碳排放量要比2015年下降40%。为了简化模型，将40%分摊到每年，平均每年下降4%。

(3)CCER交易量=二氧化碳排放量×CCER抵消比例限制。CCER的作用是用于抵消二氧化碳的排放量，中国8个碳交易试点对CCER抵消的比例均有所限制。

(4)配额总量=目标单位工业增加值二氧化碳排放量×工业增加值。以《中国制造2025》的减排目标设定每年配额总量。

(5)免费配额量=免费比例×配额总量。

(6)配额交易量=配额总量-免费配额量-CCER交易量。配额总量中有一部分比例的配额会免费发放，扣除用于抵消的CCER，剩余的配额需要在碳交易市场中购买。

(7)惩罚量=IF THEN ELSE( 二氧化碳排放量-免费配额量-配额交易量-CCER交易量>0,二氧化碳排放量-免费配额量-配额交易量-CCER交易量,0)。如果二氧化碳排放量过大，企业超额排放，则超过的部分会遭到相关部门的惩罚。

图3 系统流图

(8)惩罚价格=4×配额交易价格。中国8个碳交易试点对于超额排放的罚款范围在配额平均价格的2～5倍，本文假设超额排放的惩罚价格为配额平均价格的4倍。

(9)碳排放成本=惩罚量×惩罚价格+配额交易价格×配额交易量+CCER交易量×CCER交易价格。

(10)科技进步因子=(能源强度初始值-能源强度)/ 能源强度初始值×0.0006。科技投资的增长会促进科技进步，提高能源效率，降低能源强度，从而降低二氧化碳的排放量。李园和吴英姿等学者通过实证分析，中国工业能源强度平均每降低1%，可以减少二氧化碳排放量约0.06%[15-16]。

(11)二氧化碳排放量=(煤合计消费量×煤碳排放系数+油品合计消费量×油碳排放系数+焦炭消费量×焦炭碳排放系数+天然气消费量×天然气碳排放系数+热力消费量×热力碳排放系数+电力消费量×电力碳排放系数)×(44/12)×(1-科技进步因子)。该公式的设置参考了文献[12]和[17]，技术进步对二氧化碳具有减排作用[13]。本文使用的能源数据为终端能源消费，数据来自《中国能源统计年鉴》，年鉴中将终端能源消费品划分为19种。为了方便统计与计算，本文将19中能源消费品整合成了6种能源品种：煤合计、油品合计、焦炭、天然气、热力、电力[18]。其中煤、油、焦炭、天然气、电力的碳排放系数参考《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，热力的碳排放系数通过供热投入的这6种能源对应的二氧化碳排放量除以热力产出量测算。

模型中其他内生变量之间的公式设置参考文献[12]和[19]的方法，利用SPSS根据真实数据拟合而成。

2.3 模型检验

构建完学习型组织的系统流图后，用Vensim PLE软件进行系统动力学的仿真，在进行仿真分析前，对模型的准确性进行检验。

本文选取工业增加值、能源消费总量和二氧化碳排放量三个变量作为模型的检验变量，对模型进行检验，检验结果见表1。由表1中2005-2015年拟合值和真实值的误差比较，可见误差均控制在±10%以内，达到了系统动力学模型误差要小于15%的要求，且大多数值的误差控制在5%以内，而各个变量的平均误差都控制在2.5%以内，表明模型具有良好的准确性。

2.4 情景设定

本文模型的假设如下：①模型的边界设定为工业产业；②全国的工业碳交易市场于2016年开始实施，模型的政策模拟时间为2016-2025年；③中国有6个碳交易试点规定，CCER的来源需是控排企业排放边界范围之外，因此模型中的CCER假定均来自工业的边界范围之外。

本文着重研究配额交易价格、配额免费比例、CCER抵消比例限制、CCER交易价格等碳交易政策对中国工业经济发展以及环境(二氧化碳排放量)的影响。根据模型研究需要，设定以下情景：①基准情景BAU，该情景下不实施任何碳交易政策；②经典情景S1，该情景下仅实施配额交易，但不实施CCER交易；③经典情景S2，该情境下实施配额交易，并实施CCER交易；④配额交易价格影响情景A1-A5、配额免费比例影响情景B1-B5、CCER抵消比例限制影响情景C1-C5、CCER交易价格影响情景D1-D5，分别研究各个碳交易政策下对中国工业经济和碳排放的影响。参数的具体设定如表2所示。

表1 模型准确性检验

表2 碳交易政策参数设定

根据八个试点的碳交易所提供的碳市场行情(见图4)，2016年11月—2017年11月，配额交易价格在5～70元/吨浮动，因此设定配额交易价格参数分别为5元、20元、35元、50元、65元/吨。八个试点的免费配额比例均在90%以上，欧盟碳交易体系初期免费配额比例也在90%以上，随着碳交易制度的三个阶段发展，逐步缩减到50%[20]，因此设定配额免费比例参数分别为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。目前八个试点的CCER抵消机制规定抵消比例不能高于5%～10%，过高的抵消比例可能会影响减排效果，因此设定CCER抵消比例限制参数分别为0、0.05、0.10、0.15、0.20。在CCER交易价格的设定上，由于CCER的交易信息不够透明，除了北京的交易所有公开CCER的交易数据，其他交易所并没有透露任何当日的CCER具体成交情况，因此主要参考北京交易所的CCER交易数据。利用python爬取北京交易所CCER交易数据后发现，CCER交易价格为同期配额交易价格的10%～50%，设定CCER交易价格分别为配额交易价格的10%、20%、30%、40%、50%。

3 仿真结果分析

根据参数设定的初始值，使用Vensim PLE对模型进行仿真，时间步长为1。

3.1 配额交易政策实施的影响

由图5和图6可以看出，在实施配额交易政策(但未实施CCER交易政策)后，工业经济发展和二氧化碳的排放都有不同程度的下降。这是由于实施配额交易政策后，二氧化碳的排放总量受到限制，超过免费配额的部分需要在碳交易市场进行配额的购买，同时超过配额总量的部分会受到政府的惩罚，这些都产生了新的碳排放成本，排放成本的产生会使工业企业的利润受到损害，最终对经济造成一定的影响。但通过图7可以看出，配额交易政策对二氧化碳减排作用比政策带来的经济发展的负面作用更为显著。实施配额交易政策后，在2025年，工业增加值虽然下降了11.55%，但二氧化碳的排放量减少得更多，下降了15.85%。并且从图7可以看出，配额交易政策的减排作用有延迟效应，随着政策的实施，减排作用会越来越强，与政策带给经济负效应的“差值”会逐渐增大。这表明中国只有长期坚持工业碳交易政策，才能真正实现工业碳减排。

图4 八大试点碳市场行情

图5 BAU和S1情景工业增加值

图6 BAU和S1情景二氧化碳排放量

为了量化配额交易政策实施期间(2016—2025年)总的减排量，计算二氧化碳减排的累积效应[19],公式如下：

式中，f2i表示S1情景下第i年的二氧化碳排放量；f1i表示BAU情境下第i年的二氧化碳排放量，2016年开始为第一年。经计算，实施配额交易政策后，2016—2025年这九年累计工业二氧化碳减排量共达到77.1亿吨，减排作用显著。

图7 S1情景下对中国工业经济和环境的影响

3.2 CCER交易政策的影响

实施S2政策后，对中国工业经济和环境的影响(较BAU情景)见图8。S2政策是在S1政策上进一步实施CCER交易政策，通过图8和图7的比较可以看出，CCER交易政策的实施缓和了配额交易政策实施对工业经济发展带来的冲击，原因是CCER可用于抵消当年的碳排放量，从而减少了企业的碳排放成本，减弱了对企业利润的影响，最终缓和对经济的冲击作用。CCER由于能抵消碳排放量，在其他碳交易制度参数不变的情况下，相当于增加了碳排放量，因此CCER实施后的二氧化碳减排作用有一定程度的下降，但在2025年，减排幅度仍然达到11.46%。经计算，S2情景下，2016—2025年累计共减排51.7亿吨二氧化碳。

图8 S2情景下对中国工业经济和环境的影响

图9是不同CCER抵消比例限制在2025年时对工业经济和环境的影响(较BAU情景)，仿真结果显示，逐步放宽CCER比例限制，有助于缓和工业配额交易政策实施后对工业经济发展的抑制作用。与此同时，随着CCER比例限制的放宽，减排作用也遭到削弱。若继续提高CCER比例的限制，碳交易市场建立的本质目的(减少二氧化碳排放量)就难以达到。因此，政府实施碳交易政策初期，可以引入CCER政策，以此减少配额交易政策对工业经济的影响，但CCER的抵消比例限制不宜放得太宽，否则难以达到良好的碳减排效果。图10是不同CCER交易价格在2025年时对工业经济和环境的影响(较BAU情景)，仿真结果显示CCER交易价格的提高会增加对工业经济的抑制作用，同时也会进一步促进减排效应。CCER政策的引入初衷是为了缓和碳交易政策实施初期对经济发展的影响，因此CCER交易价格不宜过高。

图9 2025年C1～C5情景对工业经济和环境的影响

图10 2025年D1～D5情景对工业经济和环境的影响

3.3 配额交易价格及配额免费比例的影响

图11和图12分别是配额交易价格变化和配额免费比例变化对工业经济和工业减排的影响(较BAU情景)，A1～A5情景下配额交易价格逐渐增大，意味着企业需要付出更多的二氧化碳排放成本，排放成本是企业生产成本组成部分之一，企业根据成本最小化原则，为了降低成本，会在一定程度上降低企业的产能，同时产能的减少也会对工业经济造成一定的负效应，因此工业增加值随着配额交易价格的上升下降幅度不断增大，但配额交易价格变化带来的减排效应明显大于对工业增加值的负效应。B1～B5情景下配额免费比例逐渐增大，意味着企业能从配额市场上获得更多的免费配额，减少了碳排放成本的付出，企业则会相应扩大产能，最终促进工业经济的发展，因此对工业增加值的负效应越来越小。但企业产能的增加也会导致二氧化碳排放量的增加，因此配额免费比例过高带来的减排效果会相对较弱。

4 结论和建议

本文利用系统动力学建立了中国工业碳交易政策仿真模型，通过仿真分析，得出以下结论：

(1)配额交易政策的实施可以实现工业碳减排，同时也会给工业经济带来一定的冲击，但减排效应比带给工业经济的负效应更为显著，配额交易政策的实施存在延迟效应，政策的减排效果随实施时间的增加，作用越来越明显。

图11 2025年A1～A5情景对工业经济和环境的影响

图12 2025年B1～B5情景对工业经济和环境的影响

(2)引入CCER交易政策，可以缓和配额交易政策实施带来的对工业经济的负效应。

(3)CCER交易价格的提高会增加对工业经济发展的抑制作用，但同时也会促进碳减排；CCER比例限制如果过于宽松，虽然可以进一步缓和对工业经济的负效应，但减排效应会遭到极大削弱，难以达到理想的减排效果。

(4)配额交易价格的上升会加大对工业经济的抑制效果，同时也会增强减排效应，减排效应比经济抑制效应更为显著；配额免费比例的放宽可以缓和对工业经济的抑制效应，但也会削弱减排效应。

本文对今后中国工业碳交易政策的设置提出以下建议：

(1)政府应根据碳减排目标严格规定碳排放总量，严格执行碳交易政策，适度加大对超额排放企业的惩罚力度，超额排放企业迫于成本压力会加大节能减排的投入力度，并通过技术创新加快产业的低碳转型升级。

(2)目前中国的CCER交易量远少于配额交易量，这是由于各交易试点所提供的配额总量及配额总量的免费比例较高，碳排放的配额分配相对充裕，CCER不能充分发挥降低企业碳排放成本的作用。应逐步降低配额总量的免费比例，适当提高配额交易的价格，工业中碳生产力水平高的企业随着碳配额价格的提升将具备越来越强的市场竞争力，为光伏发电、水电、风电等节能、新能源技术的研发和应用提供更为广阔的市场空间。同时为更进一步促进工业节能减排，实现能源消费转型，政府应重视对新能源CCER项目的推广，尽量简化新能源产业相关CCER项目的申报审批流程，缩短申报审批周期，以改善当前CCER项目申报审批周期较长的现状，并确立全国统一的CCER规章制度，从而提高CCER的市场认可度，提高企业开发光伏发电等新能源CCER项目的积极性，真正促进能源消费转型。

(3)鼓励碳汇CCER项目的建设，尽快建立健全全国性的碳交易市场，使碳汇项目可以通过CCER交易获取收益，利用市场化的手段推动跨区域生态环境建设与生态补偿，这种方式可以提高地方政府及企业植树造林、生态保护的积极性，为地区生态资源转化为发展实力开辟新的路径。但目前中国CCER交易市场透明度低，极少数CCER交易会公布买卖双方及交易价格等信息，信息不透明增加了企业间交易成本，同时也降低了市场流动性。因此政府应对CCER交易实施有效监管，建立交易信息披露制度，并构建多元化的交易监管机制，使CCER交易透明化，增强市场流动性，提升市场化作用，使CCER能真正作用于降低企业履约成本，以提高企业碳汇建设的积极性。

(4)建立企业自愿碳减排交易的信用累计制度，对企业自愿进行的减排交易，建立每个企业独立的结算账户，实行交易额度的累计制度，将此作为企业申请或获得某些资格或权利的重要凭证，如可以设定当这种记录累积到一定程度，企业可以获得在财政、金融等方面的优先权，从而可以引导企业主动参与CDM机制，进一步促进企业低碳转型和节能减排，形成一个良性循环。