公平與效率權衡視角下的我國產業系統碳配額研究

王萬軍，路正南，朱東旦

（江蘇大學 管理學院，江蘇 鎮江 212013）

公平與效率權衡視角下的我國產業系統碳配額研究

王萬軍，路正南，朱東旦

（江蘇大學 管理學院，江蘇 鎮江 212013）

統一碳市場建立后，對于整個產業系統而言，面臨著如何將碳排放權在產業部門之間合理分配的問題。文章在公平與效率權衡的視角下，以公平偏離指數最小化為目標，以國民經濟效率指標為約束，建立了公平與效率權衡分配模型，通過計算得到我國2016—2020年“十三五”期間各產業碳排放配額情況，并對我國的產業進行免費配額，深入分析產業系統發展各階段的配額情況。

產業系統；碳配額；公平與效率；脫鉤發展

0 引言

2015年6月30日，我國政府向聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）秘書處提交了應對氣候變化的國家自主貢獻文件，確定了我國2020年和2030年的碳減排行動目標。根據文件，我國碳減排最新的目標是2030年二氧化碳排放達到峰值，單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。目前，我國各地區正在積極地制定與實施低碳發展規劃，并開設了7個省市作為碳排放權交易市場的試點，碳減排的核心內容就是制定區域低碳發展目標及衡量標準，明確其碳減排責任，而碳配額是確定碳減排差別責任的基礎。

目前，我國碳配額的計算方法不統一，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，大多集中于區域間的碳排放權分配，而疏忽了產業間的碳排放權分配。所以本文將在公平與效率權衡的視角下，嘗試將公平與效率原則進行融合，以分配公平性相關理論為基礎，提出產業系統內部各產業部門間碳排放責任分攤機制應遵循的公平性要素，構建我國產業部門碳排放責任分攤的公平性區間；以公平偏離指數最小化為目標，以國民經濟效率指標為約束，建立公平與效率權衡分配模型，并計算得出我國2016—2020年“十三五”期間各產業碳排放配額情況，從而對我國的產業進行免費配額，深入分析產業系統發展各階段的配額情況。

1 模型構建與數據整理

1.1 公平與效率權衡模型的構建

產業之間碳減排責任分攤的焦點問題在于分配的公平性，各產業出于不同的立場，用各種有利于自己的方式來解釋和應用關于公平性的準則。而對于產業內部而言，公平性也并不是唯一起決定作用的分配準則，考慮到產業發展的整體性和企業之間的相互依存性，分配效率高低也是重要的決策因素，合理的分配思路應是公平性和效率權衡的結果。

通過對產業系統碳配額應遵循“公平性”與“效率性”相關原則的分析與梳理，本文以歷史責任和個體平等作為“公平性”區間的基本原則。

在歷史責任原則下，構建各產業部門的碳減排量，公式可以表示為:

其中，DCih為歷史責任原則下，向產業i分配的碳減排量；DCw為各產業需要最終實現的碳減排量總和，HCi為產業i的歷史碳排放量，N為參加分配的產業部門個數。

接下來需確定各產業部門的碳排放配額，基于歷史責任原則，可以表述為：

其中，Cih為歷史責任原則下，向產業i分配的碳排放權配額；Cif為產業i的碳排放量預測值。

此外，考慮產業系統碳配額的公平性原則，還需要滿足基本需求、個體平等以及技術水平原則，產業部門的產值具有較好的綜合代表性，故本文以各產業部門的產值為權重，對碳排放權配額進行分配，可以表示為:

根據公式（2）和公式（3）的計算結果，可確定產業部門i的碳排放權分配公平性區間的下限和上限為:

確定了產業系統碳排放權配額的公平性區間，接下來需要分配滿意度和公平偏離指數。林高松（2006）、王媛（2009）就水污染排污權分配問題，綜合考慮了自然條件、自然降解能力、排污主體類型、排污主體規模等因素，構建了排污權分配滿意度指標和公平偏離指數指標。依據這種觀點，構建配額的滿意度和公平偏離指數，表示為：

其中，ui為產業部門i對分配方案的滿意度，Ci為產業部門i碳排放權配額。

本文設定模型的約束條件是經過分析各產業部門的低碳發展彈性系數，測算不同配額方案下的產業部門產值的增長幅度，再與產業部門產出增長的目標相對比得到相應的約束條件。基于這種假設，本文的“公平-效率”碳配額分配模型可以進一步表示成非線性規劃問題：

其中，Cio為產業部門i期初的碳排放量；GDPio為產業部門i期初的生產總值；ΔGDP為產業部門i的生產總值期末與期初相比的增長額；ti為產業部門 i的碳排放量在計算內的年均增長率；M為計算期；Ei為產部門i當前的低碳發展彈性系數，其具體計算公式為:

1.2 相關數據整理

基于產業系統公平與效率權衡模型，本文嘗試從公平與效率權衡的角度，對2015—2020年間我國39個產業部門碳減排責任進行分攤，給出相應的碳排放總配額和目標減排量。各項數據來源與處理過程為：

（1）碳排放相關數據從二氧化碳到碳的剝離

對我國2001—2014年的二氧化碳排放數據進行整理，為了更加直觀的反映我國產業系統碳配額的情況，本文將整理的所有產業部門的二氧化碳數據按照固定的系數比例轉化成碳資源數據。

（2）待分配碳排放權總和Cw的計算

根據我國碳減排的總體目標，以及經過測算我國2005年的碳排放總量為22.02億t，可以計算得出2015— 2020年間我國各產業部門之間的待分配碳排放權總量為66.65億t。

（3）各產業部門規模與產值數據來源與處理

本文所使用的各產業部門的規模和產值數據來源于《中國工業統計年鑒》(2001—2014)。肖智和吳慰在考慮樣本權重的基礎上，提出的PSO-PLS組合預測方法，可以得出39個產業2020年總體產值按2005年不變價格計算較2015年的增長情況。

（4）產業間當前的低碳發展彈性系數

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

表1 公平-效率權衡模型的初始數據及分配結果

2 實證分析

2.1 產業系統碳排放配額的分析與預測

關于非線性規劃的求解，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，所以本文關于“公平-效率”權衡模型的求解，將使用Matlab來求解此約束非線性規劃問題。

參考王勇提供的Matlab中用遺傳算法求解約束非線性規劃問題，本文得到2016—2020年待分配碳排放權總量在各產業之間的最優分配結果，如表1中第7列所示。各產業最優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（X1）、石油和天然氣開采業（X2）、非金屬礦采選業（X5）、造紙機紙制品業（X16）、化學纖維制造業（X22）、有色金屬冶煉及延壓加工業（X27）這六個產業對碳排放權分配的滿意度較高，均在0.9以上。

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

依據2005—2014年各省區低碳發展彈性系數和經濟增速，對2015—2020年的產業部門碳排放量進行預測，計算出各產業部門的碳排放量缺口，如表1中第8欄所示。

2.2 碳配額后產業部門滿意度對稱分布狀態的分析

對我國產業系統39個行業部門的滿意度進行匯總，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，將每組的產業數描繪成如圖1所示。從圖1可見滿意度較高的產業部門和滿意度較低的產業部門數量接近，且都較多。碳排放配額后，我國產業系統表現為有滿意的企業，就有對等不滿意的企業，屬于對稱分布的形態，高度契合目前我國產業系統的低碳發展的狀態。

圖1 碳配額后產業部門的滿意度分布情況

2.3 產業系統低碳發展彈性系數與減排壓力分析

通過對產業系統2005—2014年歷史碳排放量情況的測度，以及產業部門產值的測度，可以確定我國產業系統目前的低碳發展彈性系數，如表1第4列所示。

參考Tapio和陳飛等人提出的低碳發展脫鉤程度分類方式，本文定義了6種低碳發展情景，并根據我國2005— 2014年各產業部門低碳發展彈性系數的計算結果，對各產業部門低碳發展的特征進行了界定。如表2所示。

表2 我國產業部門低碳發展特征判定

從表2中可見，我國的煙草制品業已經實現了完全脫鉤發展。這是由煙草制品業本身的行業特征決定，煙草業屬于高利潤行業，而煙草制品業的生產過程耗費能源比例本身比較低，加之技術進步的影響，2005—2014年實現了碳排放的負增長，所以表現為完全脫鉤發展。

此外，有通信設備、電氣機械及器材制造業（X32）、計算機及其他電子設備制造（X33）、印刷業和記錄媒介的復制（X17）、儀器儀表及文化、辦公用機械制造業（X34）、飲料制造業（X9）、燃氣生產和供應業（X38）這6個產業部門屬于基本脫鉤發展。在這些產業部門中，前4個為高端設備制造業，技術進步對其能源消費的替代率較高，使得產業產值的增長與碳排放的增長初步脫離，實現了基本脫鉤發展，實現碳配額后，其減排壓力是比較小的。

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

弱聯結發展、聯結發展和超聯結發展的22個產業部門，則是“十三五”建立全面碳市場，實現碳配額后的減排“主力軍”。這些產業部門本身的能源消費比較高，而且對能源消費的依賴也比較大，所以減排壓力相對較大。

3 結論

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，比較容易實現的是免費配額制度，而免費配額制度建立的首要條件是宏觀上對產業系統內的產業部門進行公平、有效、合理的碳排放權配額。

本文在公平與效率權衡的視角下，嘗試將公平與效率原則進行融合，首先以分配公平性相關理論為基礎，提出了產業系統內部各產業部門間碳排放責任分攤機制應遵循的公平性要素，構建了我國產業部門碳排放責任分攤的公平性區間；以公平偏離指數最小化為目標，以國民經濟效率指標為約束，建立了公平與效率權衡分配模型，并計算得出我國2016—2020年“十三五”期間各產業碳排放配額情況，從而對我國的產業進行免費配額，深入分析產業系統發展各階段的配額情況。

基于公平與效率權衡模型的我國產業系統碳配額實證分析，得出三個重要結論：（1）在公平與效率權衡的視角下，基于約束條件的非線性規劃問題求解，得到了我國產業系統的初始配額；（2）在實現初始碳配額的情況下，我國產業部門的滿意度表現為對稱分布的狀態。即對所有產業部門而言，本文提出的分配方案在滿足部分產業部門的碳排放要求時，會對相應一些產業部門造成碳減排壓力；（3）本文通過分析我國產業系統的低碳發展彈性系數，得出6種低碳發展情形下，完全脫鉤發展、基本脫鉤發展和弱脫鉤發展的17個產業部門在碳配額后，碳減排壓力相對較小，而弱聯結發展、聯結發展以及超聯結發展的22個產業部門碳減排壓力較大。

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（責任編輯/劉柳青）

F206

A

1002-6487（2016）23-0162-04

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

王萬軍（1974—），男，江蘇海安人，博士，研究方向：能源消費預測與可持續發展的能源戰略。