行業碳排放權的初始配額分配
——文獻綜述

(浙江工業大學 政治與公共管理學院,浙江 杭州 310023)

1 引言

氣候變化被認為是最復雜的全球性環境問題,需要世界各國長期的努力。我國作為發展中國家,在應對全球氣候變化中承擔了大國的責任,積極推進全國統一的碳市場建設,通過引入市場機制來控制CO2排放。碳配額分配機制的設定是碳市場建設的重要議題,有關配額分配的研究存在諸多見解與結論,其中包括行業之間的碳配額分配。在2009年國際能源署(IEA)與經合組織(OECD)聯合發布的《Sectoral Approaches and the Carbon Market》[1]一文中指出,發展中國家的電力、水泥和林業部門潛在的固定排放量遠遠大于歐盟和美國,并首次提出以行業/部門為碳排權交易機制可作為發展中國家緩解氣候變化的一種手段,而碳排放目標的設定將對行業/部門機制起到關鍵作用。

圖1 行業碳排放權初始配額分配文獻研究邏輯

關于國家間、地區間、省域間的碳排放權初始配額分配的研究存在著諸多的見解與結論,然而專門聚焦在行業間配額分配的文獻并不多。對行業碳排放與配額分配研究是一個循序漸進的過程。本文將以遞進的形式分別對不同主體間的配額分配、行業碳排放影響因素分解和覆蓋范圍納入,行業間碳排放權初始配額分配的指標、方法、主要結論,電力行業及其他行業的配額分配等相關文獻進行梳理與歸納(圖1)。通過文獻綜述的方式，本文分析了行業間碳排放權初始配額分配的關鍵問題與環節,對行業碳排放權配額分配的進一步發展提出了建議并進行展望。

2 不同主體間的碳排放權初始配額分配研究

2.1 基于公平性的國家間配額分配

當氣候變化問題被提上國際政治議程時,尤其在《京都議定書》簽訂之后,碳排放就始終伴隨著因目標沖突導致的公平性配額分配問題。Vaillancourt、Waaub[2]在使用若干公平標準來分配國際溫室氣體排放權時發現,有些關于分配公平的定義是沖突的,因此他們提出了一種動態多準則方法來比較各種指標下的分配方案,并試圖找到一個折中的解決方案。最后Vaillancourt、Waaub提出,決策過程如果能考慮到每個國家的利益和關注點,就可能取得重大進展并較快地達成世界共識。Germain、Steenberghe[3]通過使用長期動態(閉環)模型分析了不同規則對世界各地區之間分配CO2排放配額的福利影響,他們發現國家間大多數基于“公平”的分配原則并不能使每個國家在一定時期內的都是理性的,并提出國家間的分配要在盡可能接近公平分配的基礎之上同時滿足每個國家的理性。Steenberghe[4]后期又將每個國家理性擴展到更加“微妙”的國家聯盟理性,并通過合作博弈論考慮其國家聯盟的穩定性,進而評估公平原則下的福利效果。Miketa、Schrattenholzer[5]選擇平等主義公平、橫向公平、比例平等三種主要的公平原則對基于人均碳排放量方法和碳排放強度的排放權分配進行了分析,并對67個國家和9個世界區域進行了碳排放權分配,發現在碳排放量相等的情況下,發展中國家享有相對較多的分配權;而在碳強度相同的情況下,工業化國家則會相對更多。王慧慧等[6]從歷史代際公平和代內公平的角度在對世界上132個國家的歷史碳排放進行優化分配、對未來碳排放權進行公平分配后,發現中國、印度等人口最多、經濟占全球比例較高的國家未來可能獲得更多的碳排放權。

2.2 省域間與微觀主體間的配額分配

我國對減排目標設置了省域分解機制,根據《全國碳排放權交易市場建設方案(發電行業)》,在全國定配額分配標準和辦法下,各計劃單列市與各省份按照一定的標準和辦法向轄區內的重點排放單位分配配額,省域間配額分配的原則和影響長期成為我國學者們關注的焦點。多數研究選擇利用各省市的宏觀經濟數據和能源數據等先行測算碳排放量,并基于公平原則[7,8]、效率原則[9,10]、公平與效率原則[11,12]對具體配額進行了初始分配與后期優化,從而得出最佳的分配方案,分配過程中的公平和效率研究的最終落腳點是方案對區域經濟發展的影響。另有一些學者把更微觀的主體——企業作為研究對象,建議依照企業當前的投入—產出水平來分配碳排放許可證[13],或應在產品生產和零售過程中有效分配總排放量[14],以最大程度地節約減排成本。此階段基于各自宏觀和微觀主體間的配額分配研究對行業初始分配的整體布局和具體準則具有十分重要的借鑒意義。

3 行業間碳排放權初始配額分配研究

行業之間存在著復雜的生產關系,不同行業在技術水平、能耗強度、減排潛力等方面都存在較大差異。同時,分配方案的不同也會對產業均衡發展和產業轉型升級產生重要影響。因此,需要對行業碳排放的影響因素、碳交易的行業覆蓋范圍、行業歷史排放水平、行業減排成本、行業減排潛力等進行整體和系統的認識。

3.1 行業碳排放影響因素分解

有關對我國各行業CO2排放量的研究早期側重在CO2的工業分解上,多數研究以時間序列考察各時期和各因素對行業CO2的貢獻比例。Liu[15]基于對數平均指數(LMDI)的時間序列分解,通過熱電碳排放系數、能源強度、產業結構轉移、工業活動和最終燃料轉移因素分析了1998—2005年我國36個工業部門的工業碳排放量變化,發現化學原料及化學制品、非金屬礦產品、黑色金屬冶煉及壓延占工業CO2排放總量的59.31%。范丹、王維國[16]基于擴展的Johan恒等式和廣義的費雪指數分解(GFI),選取1995—2010年的產業能源結構、產業能源強度、產業結構、經濟產出4個因素進行測算,并得出4個因素對人均碳排放的貢獻比例分別為21.99%、13.94%、21.24%、42.84%。與相關文獻[16]的因素類似,Chen[17]增加了人口因素,但最后的結論同上,即經濟因素是我國工業CO2排放量增長的首要正向推動因素。該階段的研究通過對碳排放增長的驅動因素分析,為工業配額分配指標的選取和權重確定奠定了一定的基礎。

3.2 行業覆蓋范圍的納入

行業覆蓋范圍的設定是行業參與碳排放交易體系的基礎。由于交易成本等因素,碳排放權交易機制不可能覆蓋所有行業,高碳行業和低碳行業的納入形式和納入時間在一定程度上決定了碳市場的運行效率[18]。Christoph[19]通過對2020年氣候政策目標下的國際CO2排放配額市場模擬,發現對既定的聯盟來說,擴大部門覆蓋率使大多數國家的經濟狀況更好。Fan、Wang[20]估算了我國區域和部門的減排成本曲線,并模擬了排放交易體系的運行情況,得出采礦業、石油加工、煉焦和核燃料加工業、金屬和非金屬制品業、化學原料和化學制品制造業、電力燃氣的生產和供應業應被納入碳排放交易體系。這一階段通過對行業納入次序、參與成本的研究為行業配額分配原則(公平原則、效率原則、可行性原則)的選擇提供了參考;同時通過對行業碳減排側重、經濟影響分析,為行業的碳配額分配方法(行業基準線法、歷史法、混合法)提供了思路。

3.3 行業間碳排放權初始配額分配方案

公平效率原則下的碳分配指標選擇:任何一種形式的碳排放權分配都難以避免公平問題,公平問題難以量度,同時這種模糊性為基于公平原則的排放權分配研究方法提供了更多的可能。行業之間碳排放權初始配額分配可能有多個標準和指標選擇,但分配結果應盡可能多地為參與者所接受。公平原則下對國家間、省域間的碳分配大多注意到了主體的福利損失,而行業間的碳分配則應注重不同行業的碳排放量縮減比例的差異性公平。此外,碳排放權分配是與決策者密切相關的。從經濟發展角度看,分配規則的關鍵是保證整體經濟效率。公平效率原則下的指標體系見圖2。

圖2 公平與效率原則下的分配指標體系

公平原則下歷史累計碳排放量指標的選擇可反映行業的減排責任,多數高碳行業既是我國經濟發展的重要支撐,也是實施碳排放總量控制的主要部分,累計碳排放量高的行業必然應承擔更多的減排責任,但在施加約束的同時也應注意到成本的可行性問題。產值/增加值指標可代表行業的減排能力,但增加值數據較之于產值避免了投入部分的重復計算,顯然是更合理的。

各個行業的分配在總減排成本最小化的基礎上達到整體效率最大化是配額分配的理想狀態,效率原則下碳排放強度和技術要素指標的選擇可反映出行業的減排潛力。碳強度是評價一個行業碳減排效率的重要指標,碳強度越大說明能源效率越低,行業減排負擔越重。技術要素可體現行業的碳減排潛力,技術投入力度加強代表著一個行業有更大的空間來開展節能減排。現有行業碳排放權初始配額文獻所構建的指標體系見表1。

表1 行業碳排放權初始配額分配指標體系

模型選擇及分配結果概述:在評價指標體系構建完成后,需要對指標權重進行設定。近年來,信息熵模型被廣泛應用于經濟領域的系統評價和決策。信息熵以客觀數據為基礎,避免了權重設定過程中的主觀隨意性。因此,在對各行業進行碳排放權初始配額分配時,多數學者選擇采用熵權法(表2)。數據包絡模型(DEA)不僅可評估碳配額的分配效率,還可通過多次迭代調整所有決策單元使效率達到理論最優。在初步測算出行業分配額度之后,部分研究選擇利用零和收益模型(ZSG-DEA)將行業的歷史累計碳排放量作為非期望產出,并通過多次迭代使配額分配效率達到整體最優。從表2的行業碳排放權初始配額分配結果可見,多數研究認為電力、熱燃氣及水生產和供應業、黑色金屬冶煉、壓延加工業、石油加工、煉焦和核燃料業、非金屬礦物制品和制造業是配額分配的最重要行業。鋼鐵行業和水泥行業的排放量占黑色金屬冶煉、壓延業和非金屬礦物制造業占碳排放總量的絕大部分;而電力行業作為高耗能行業,長期以來一直是世界各國減少溫室氣體排放的重點領域,在我國各試點省市的碳排放權交易實踐中,也應把這些行業納入到碳交易體系中。

表2 行業碳排放權初始配額分配的方法及分配結果

4 電力行業與其他行業碳排放配額分配方案

4.1 電力行業碳排放權初始配額分配研究

《能源發展“十三五”規劃》提出,到2020年我國的燃煤電廠污染物排放將顯著降低,具備改造條件的煤電機組全部實現超低排放。但在所有類型的終端能源消費中,目前電力主要是來自煤炭,碳排放系數仍很高,因此對電力行業碳排放量的控制將是減排目標實現的主力。

2017年我國發布的《全國碳排放權交市場建設方案(發電行業)》中規定年度排放達到2.6萬t CO2當量(綜合能源消費量約1萬t標準煤)及以上的發電企業或其他行業自備電廠為重點排放單位。電力是首個被納入碳排放權交易體系的行業,近年來關于電力行業配額分配的文獻比其他行業相對密集。電力行業配額分配文獻所用的指標和電力企業配額分配結果、區域配額分配結果、不同機組配額分配結果見表3。

表3 電力行業碳排放權初始配額分配指標與主要結論

從表3可見,較多的研究采用了發電績效標準(GPS),GPS是指單位時間內發電公司/機組/電廠單位發電量所產生的污染物排放量[37],與發電機組的碳排放量作為發電公司或區域電力配額分配的指標。也有文獻采用了多個其他指標,如Chen[42]以華東電力行業碳排放分配為例,建立了經濟、技術、政策、碳排放和能源效率5個指標,得出華東地區安徽省的碳排放份額最多,其他依次是江蘇省、浙江省和福建省,最少的是上海市;商亞楠[43]選擇了CO2排放量、區域GDP、人口、發電裝機容量、發電量、火力發電量和供電煤耗多個指標對我國多個地區進行了電力配額分配研究。不同的指標選擇配額分配的結論不盡相同,Wang[32]、王敬敏、薛雨田[33]論證了GPS指標用于電力配額分配的有效性;趙文會[35]、李保衛等[36]考察了電力配額在不同區域之間的分配效率及碳排放轉移;謝傳勝[37]、張寧[38]、趙文會[39]、宋堯[40]、Martinez、Karsten[41]根據相應指標對不同容量等級機組的配額額度做出了測算。在2017年公開的全國碳交易市場的配額分配方案(討論稿)中,確定了電力行業配額分配的基本思路是基準線法+預分配,并依照壓力、機組容量和燃料類型劃分了11個基準線并確定了配額分配基準值,該討論稿把燃氣發電機等清潔發電機組也納入在內,這是在之前的研究中沒有出現的。

4.2 其他行業碳排放權初始配額分配研究

長期以來,學者們非常關注鋼鐵、水泥等高碳行業的碳排放測算、效率評價、環境績效等問題[44,45]，交通運輸業、建筑業等第三產業的碳排放計量與技術減排也是學者們研究的熱點[46,47],但聚焦在某個單獨行業的配額分配研究相對有限。駱瑞玲等[48]考慮了“均衡型、經濟發展水平偏好型、歷史排放水平偏好型”3種情景,提出了我國石化行業的碳排放權分配方案,發現在“歷史排放水平偏好型”情境下配額分配對GDP的損失最小;宋鵬飛[49]通過對炭黑產品能耗強度公式的推導,模擬了炭黑單位產品的碳排放限值,并指出碳配額分配對炭黑企業的運營成本是巨大的挑戰;趙風彩等[50]基于公平性原則確立了2021年國際航空業的碳排放權分配方案,結果顯示分配方案對我國快速增長的航空業將會形成一定壓力;Ching、Tin[51]對運輸業的碳配額進行了研究,得出碳配額分配政策可減輕交通行業的碳排放,對經濟的負面影響相對較小;Rong[52]通過設計“基準情景、節能情景、低碳情景”3個政策場景,基于平均油耗、年平均行駛距離、保有量3個指標對我國公路運輸業進行了配額分配,得出運輸業在“基準情景”下獲得的碳配額最大,“低碳情景”下最小。

5 建議與展望

建立多準則的配額分配機制,提高分配方案的可接受度:碳排放權交易作為一種政策工具目的是建立倒逼機制,通過市場手段使行業最終實現低碳化發展。行業碳排放量的計量較之于公司/生產設備相對更容易操作,因此行業配額分配可被視為省域配額分配到公司/生產設備配額分配的過渡機制。行業間的配額分配結果應盡可能被所有行業接受,因此應充分考慮到各行業/部門的減排能力、減排潛力、生產過程調整與變化特征,建立多準則的配額分配機制,并通過情景分析與擬合,以充分提高分配方案的接受度。

充分考慮行業的參與成本,注重分配結果的經濟影響:企業技術改進帶來的成本變化關系到各行業/企業的經濟效益與福利損失,長期以來備受關注。但各行業/企業于碳市場中的參與成本與交易成本[A8]卻較少被關注到。行業參與碳交易所增加的成本與配額分配方案的可行性密切相關,總量控制目標下會出現參與行業和非參與行業之間的博弈,對高碳行業難以形成嚴格的碳排放約束。對各行業成本進行更全面的分析可幫助比較不同行業的配額分配所帶來的經濟影響,從而為決策者提供更具有成本效益的分配方案。

動態調整配額分配,有效實現減排目標:目前對碳排放配額分配多數研究都考慮到了公平與效率原則,按照減排責任嚴格控制高碳行業的配額額度。但目前我國仍是發展中國家,部分高碳行業是一些區域的重要經濟支撐,過度嚴格地排控約束會對行業的競爭力形成沖擊。因此,政府應統籌考慮各行業/企業的碳排放配額,對高碳行業可實施配額動態調整,對整體行業可實施分階段納入排放權交易機制的策略,在不損害行業整體經濟效益的同時,有效實現減排目標。