深圳工業碳排放影子價格計量

王東　栗焱

[摘要]本文基于運籌學的線性規劃方法構建了影子價格模型，并以深圳市工業行業為例進行了實證研究，計算了2008～2010年深圳市工業全行業、輕工業、重工業和26個納入碳排放交易體系的工業行業的碳排放權的影子價格。結果表明，深圳重工業二氧化碳的影子價格明顯大于輕工業，26個工業行業的二氧化碳影子價格差異巨大。

[關鍵詞]工業行業 碳排放 影子價格 碳價格

[中圖分類號]F205

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-6623（2013）05-0068-04

一、影子價格理論研究綜述

影子價格理論最早由前蘇聯經濟學家康特羅維奇在上世紀30年代提出，該方法解決了一個具體問題，即如何以一種方式把工廠的現有生產資源結合起來使生產最大化，他所使用的分析方法為線性規劃方法，該方法的思想是求解一個在設定的一組線性不等式約束條件下的線性函數最大值，該值可以作為核算價格使用，康特羅維奇稱為“分解乘數”，被美國經濟學家T-庫普曼斯（T.Koopmans）稱為“影子價格”。

影子價格已被廣泛應用于國民經濟的各個領域，很多文獻把影子價格分析應用到生態經濟學和環境經濟學的分析之中。Willian Nordhaus（1982）最早提出大氣中CO₂的增加將對經濟活動產生影響，并應用影子價格模型對其進行描述。Pittman（1981）在Shephard距離函數的基礎上首次通過估計距離函數來測算影子價格，隨后基于這種估計方法的文獻大量涌現。趙秀霞（1998）通過一個改進的二氧化碳影子價格模型，在考慮使用化石燃料所排放的二氧化碳被陸地森林吸收的因素下，計算了海洋森林雙因子吸收的影子價格值。

涂正革（2009）采用采用非參數方法構建paneldata的方向性環境生產前沿函數模型，以北京、甘肅和河北為案例分析了這三個典型地區工業二氧化硫排放的影子價格及其變化特點。分析發現，二氧化硫的影子價格取決于排放水平和生產率水平高低，當二氧化硫排放水平較高、生產率水平較低時，減少排放的代價較低；相反，生產率水平較高、污染排放水平較低時，減少排放的代價較大。陳詩一（2010）利用環境方向性距離函數估計出中國工業38個兩位數行業在1980～2008年的二氧化碳影子價格。結果顯示，輕工業行業的二氧化碳影子價格絕對值要高于重工業行業，而且隨著時間的推移，輕重工業和工業全行業的二氧化碳影子價格絕對值都出現遞增現象。袁鵬、程施（2011）認為污染物的影子價格體現了污染物的邊際減排成本。他們采用二次型方向性距離函數和2003～2008年我國284個地級及以上城市工業部門數據，對廢水、SO₂和煙塵等三種污染物的影子價格進行了估計。竇育民、李富有（2012）按照企業實現利潤最大化原則并運用超越對數函數推導出環境污染物影子價格新的參數化度量公式。葉斌、唐杰、陸強（2012）構建了以系統發電總成本最小化為目標的電力系統數學規劃模型，利用對偶原理求解GHG排放權的影子價格。以深圳電網為案例，計算了電力系統GHG排放權的影子價格并對其主要影響因素進行了分析。黃文若、魏楚（2012）利用環境方向性距離函數估計了中國29個省（市、區）1995～2007年間的二氧化碳影子價格與包含環境因素在內的生產率。測算結果表明，經濟發展水平較高地區的二氧化碳影子價格與環境生產率值都要顯著高于經濟欠發達地區。二氧化碳影子價格在制定碳稅政策方面有著重要的參考價值。胡民（2007）利用影子價格模型對排污權交易市場中排污權的初始定價及交易中的市場出清價格的形成機制進行了分析。顏蕾、巫騰飛（2010）運用運籌學理論建立了排污權初始定價模型，通過模型得到一個影子價格，即初始分配價格P=B*r，其中B為企業單位產品的平均利潤，r為企業的產量與企業的污染排放量的比例系數。

國內外學者計算碳排放權影子價格大多采用方向性距離函數的參數方法和非參數方法，這兩種方法都能測算出CO₂的影子價格，前者是在假定市場價格為一元的情況下計算出來的，該方法首先要設定函數形式，具有很大的主觀性和隨意性，且要估計的系數眾多，計算量很大，在實際操作時困難極大；而非參數方法無需設定函數，避免了人為因素的影響，使得結果更客觀，且操作難度不大。

運籌中的影子價格實質上是一種邊際價格，反映了在排污權得到最優利用時的生產條件下，每利用一單位的排污權進行排污時，企業受益的增量。影子價格是根據排污權在生產中做出的貢獻而得出的估價。影子價格以資源的有限性為出發點，以資源最佳配置作為價格形成的基礎。正確認識影子價格，可以為生產提供科學的決策依據。影子價格作為企業決定是否購買排污權的價格分界線，用于排污權初始定價參考是合理的。國內已有學者提出運用線性規劃的方法推導出影子價格作為排污權的初始定價參考。但是目前還未有應用此方法的實證研究。

本文基于運籌學的影子價格計算模型，對深圳市工業行業2008～2010年二氧化碳排放的影子價格進行了計量，并得出相關結論。

二、模型與方法

（一）影子價格模型

本文借鑒胡民（2007）和顏蕾、巫騰飛（2010）提出的用于排污權初始定價的影子價格模型來構建計算碳排放權初始定價的模型。并將碳排放權的影子價格界定為：某一國家或地區（或企業）在碳排放權交易中在對其最優利用前提下的價格預估。

1 假設條件

假設1：某一地區根據節能減排目標等確定的當年地區碳排放總量為O，共存在i個二氧化碳排放企業（i=1，2，……，n）。

假設2：這i個企業單位產量產生的收益為B_i，年產量分別為X_i（i=1，2，……，n）。由于化石燃料的燃燒是造成二氧化碳排放的主要原因，并且在一定時期、一定技術條件下企業單位產值與石化燃料使用量成正比，因此可以假設其產值與二氧化碳排放量也成正比，且比例系數為r_i，則企業的二氧化碳排放量Q_i=r_i×X_i。

2 模型構建

將二氧化碳排放總量控制和有償配置下的企業利潤最大化作為目標函數，將二氧化碳排放權看作一種生產資料，將二氧化碳排放量作為約束條件。根據以上假設，模型構建如下：

3 模型分析

拉格朗日乘子λ即單位碳排放權的影子價格，代表在碳排放權總量控制下實現其最優利用的單位碳排放權估價，這種估價不是碳排放權的市場價格，而是根據碳排放權在生產中做出的貢獻而作的估價。

該影子價格表示在其他條件不變時，每增加一單位排污量所帶來的利潤。當碳排放權的價格高于影子價格時，該企業使用一單位碳排放權的成本高于其收益，縮減生產規模有益于總體收益的提高；當碳排放權的價格低于影子價格時，該企業使用一單位碳排放權的成本低于其收益，擴大生產規模有益于總體收益的提高。

（二）能源消費的二氧化碳排放量估算模型

我國并未直接公布CO₂排放數據，為了分析的需要，本文計算各行業的二氧化碳排放量根據《IPCC國家溫室氣體排放指南》（2006），結合深圳市能源統計數據的實際情況，采用以下公式：

其中，CE為能源消費的二氧化碳排放量，單位為噸；B_i為第i種能源的消費量，單位為噸標準煤；各類實物能源消耗參照2011年《中國能源統計年鑒》最后所附的“各種能源折標準煤參考系數”折算成標準煤數量；F_i（CO₂）為i能源的二氧化碳排放系數，單位為噸CO₂/噸標準煤；i為能源種類，i取9。IPCC碳排放計算指南提供的CO₂排放系數計算公式為：F_i（CO₂）=H×Y×O，其中，H為低位發熱量，Y為碳排放因子，O為碳氧化率。

三、深圳分行業碳排放影子價格計量

（一）數據來源和樣本選取

本文以深圳市工業行業為研究對象，估算2008～2010年深圳市工業行業碳排放權初始價格，分別分為工業全行業、輕工業、重工業和納入碳排放交易體系的26個工業行業，數據從2009～2011年《深圳市統計年鑒》中得到。

模型中涉及到的主要變量有單位產量產生的收益為B_i和單位生產規模二氧化碳排放比例系數r_i。在實際運用中用相近指標進行替代。單位產量產生的收益B_i用單位產值利潤率代替，產值利潤率（%）=（利潤總額/工業總產值）×100%。單位生產規模二氧化碳排放比例系數r_i用碳排放強度代替，工業行業的碳排放強度表示為單位產值二氧化碳排放量，即工業行業碳排放強度=二氧化碳排放量/工業總產值。

由于《深圳市統計年鑒》自2009年開始統計工業行業主要能源分組消費量的數據，因此選取深圳市工業行業2008～2010年的工業總產值、利潤總額、主要能源分組消費量的數據。

計算深圳市工業全行業、輕工業及重工業碳排放權的影子價格，結果分別見表1，表2，表3。

深圳市納入碳排放交易的26個行業的碳排放權的影子價格計算方法及過程與全行業相同，本文不再贅述。

四、結果分析

1 深圳市工業全行業、輕工業和重工業2008～2010年碳排放權影子價格的平均值分別為788.31元/噸、499.06元/噸、941.99元/噸。可見，重工業碳排放權的影子價格明顯大于輕工業，同時也大于工業全行業碳排放權的影子價格。說明重工業使用一單位碳排放權的邊際效益較高，因此，重工業更可能成為碳排放權交易市場中的買方。

2 深圳市工業行業和重工業2008～2010年碳排放權的影子價格分別呈逐漸升高的趨勢，從計算過程中可以直觀地看到單位產值利潤率呈上升趨勢，碳排放強度呈下降趨勢，必然導致碳排放權初始價格逐漸增大。輕工業的碳排放權影子價格在2010年有所降低，原因是輕工業2010年產值利潤率下降。

3 深圳市納入碳排放交易的26個工業行業的碳排放權影子價格差異巨大，平均值從58.06元/噸到21227.44元/噸不等。

文體教育用品制造業2008年的碳排放權的影子價格為負，是由于2008年該行業的利潤總額為負。表明文體教育用品制造業使用一單位碳排放權的收益為負，說明此時碳排放權是過剩資源，也即該行業的碳排放已經達到限額，不需要額外的碳排放權，因此應選擇出售碳排放權來獲得收益。

（責任編輯：廖令鵬）