基于效率與公平的我國區域碳排放權初始分配研究

何永貴，閆家琦

（華北電力大學 經濟管理系，河北 保定 071003）

全球氣候變暖已經導致一系列環境問題，并已成為世界面臨的重大挑戰。哥本哈根氣候大會明確提出各國和地區減排的責任和義務。中國政府2016年做出莊嚴承諾（“十三五”規劃），到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2015年下降18%，到2030 年將下降60%-65%。為實現上述承諾，中國積極落實發展清潔能源、提高能源效率、構建碳排放交易機制等實現碳減排目標的措施。在 2013 年中國已開始進行區域碳試點建設，在此基礎上，中國統一碳市場已于 2017年正式啟動。在每個交易周期的過程中，第一步是分配碳排放配額。碳排放配額的初始分配是設計排放交易制度時最重要的部分，因為它在確定經濟層面的減排責任和企業層面的排放配額方面起著基礎性作用。而排放配額分配直接影響碳交易成本，為確保有效降低能源消耗和相應的排放，從而促使經濟體實現減排目標，首要的是確定省級區域的配額分配方案。但由于區域發展不平衡、不協調導致了各個省級區域在經濟結構、發展階段和能源使用特征等方面存在諸多差異。因此，如何公平且有效地在各省、市、自治區合理分配碳排放權是政府、公眾和學術界關注的焦點和熱點。

一、相關文獻及研究方法

在碳排放總量控制的前提下，堅持公平和效率是碳排放分配的最主要分配原則。如果僅僅考慮公平分配，就不能保證最優效率。如果只注意效率分配，就會損害欠發達地區的發展。對于中國大部分省份和地區來說，碳減排會影響經濟發展，而對欠發達地區來說，這一點更為重要。

從研究方法來看，其中祖父制和基線法是公平分配方法。祖父制是一種免費分配的方法，在碳交易市場的早期容易被企業接受，[1]主要的分配標準源于各地區或各控排主體的歷史碳排量，歷史碳排量的具體基礎上進一步展開測算。Bohringer和Lange基于以往的排放和產出水平，設計了一個最優的排放配額祖父制方案。[2]基于以往的排放和產出水平，設計了一個最優的排放配額祖父制方案。基線法作為一種免費的碳配額分配機制，比祖父制更有效。[3]該機制下的配額分配主要采取控排單位生產活動中的某種排放指標，基線法可以應用于制造業以外的省級碳配額分配。[4]與祖父制相比，基線法可以更有效地推動制造商生產和推廣低碳產品，從而有助于實現碳減排目標（Ji et al.，2017）。[5]丁仲禮認為排放權就是生存權和發展權，因此要“人人平均”地分配排放權。[6]樊綱等認為應該考察各國最終消費導致的碳排放，消費排放作為公平分擔的指標。[7]

碳排放配額分配既要考慮區域間分配的公平性，又要注意整體分配效率。DEA方法具有不需要估計生產函數的參數和權重，直接從投入和產出的角度來計算多投入多產出決策單元的相對效率等特點[8]，成為效率評價和資源分配的重要方法。基于DEA的資源分配運用實際上是基于DEA模型的效率評估運用的進一步發展，將資源環境限制轉為一個約束式納入到 DEA 模型里，通過求解構建出的 DEA 模型，即可得出各決策單元獲得的資源分配量以及在該分配模式下各決策單元的產出量與效率。其中，ZSG-DEA模型是在碳排放總量控制的前提下，通過零和增益DEA模型[9]可以獲得最優效率和帕累托最優性，在碳排放配額的效率分配中得到了廣泛的應用。

為此，本文研究遵循三個分配公平的原則，即歷史平均原則、人口平均原則和支付能力平均原則，它們分別適用于省級和區域性的允許排放量分配。本文的研究將選取其中一個選取一種公平原則，并對公平原則、效率原則以及兼顧公平與效率的綜合原則分配方案進行分析。在兼顧減排目標的前提下，制定考慮效率與責任原則的配額方法。這樣的研究對中國的政策制定者具有特殊的意義，在于為制定省級二氧化碳減排目標提供了規范合理的方法選擇和科學判據。

二、理論

（一） 模型的構建

美國運籌學家Charner等于1978年提出了DEA模型，目前被廣泛用來衡量一組具有相同目標的運營單位的相對效率。在傳統DEA模型中，任意決策單元（DMU）的投入（或產出）都不會影響其他DMU的投入（或產出），然而在競爭條件下，某種投入（或產出）變量受總量為常數的限制，并不遵循該假設前提，存在零和博弈。Marcos等學者2003年首次將這種能在總量一定前提下實現分配的DEA模型應用于評價奧運會各個參賽國的相對效率，并稱其為零和博弈DEA模型（ZSGDEA）。該模型能夠通過對投入（或產出）變量的重新分配，即低效的DMU想變為DEA有效必須削減一定數量的投入（或者減少一定數量產出），通過多次迭代，最終使某些最初效率值比較低的DMU均能達到效率值為1，從而構成一個新的有效前沿面。

ZSG-DEA所提出的能夠使每一個決策單位都能達到效率最優的分配模型，是我們開展研究的基礎，它分為投入和產出導向兩種模型。由于研究主要針對各省區的配額分配，考慮到各省實際投入產出和技術效率均有顯著差異，故選擇以投入導向型規模報酬可變的BCC-DEA模型。其中目標函數中的ρ表示ZSG-DEA模型下距離函數，是DMUi效率值的倒數。若DMUi為非DEA有效的決策單元，就是說被投放的資源沒有被完全利用而有所冗余，想提高效率值達到有效，必須減少對Xji的投入，設減少量為該減少量的大小取決于值的大小，DMUi距離有效前沿面的距離，計算式為：

完整的ZSG-DEA 模型如公式所示：

其中：ρ為各個DMU距離有效前沿的距離，同時亦為其效率值的倒數；xjn表示第n個DMU的第j項投入；ymn表示第n個DMU的第m項產出；δ表示各個DMU在整個系統中的權重。以其為例，若DMUi為非DEA有效的決策單元，即投入的資源沒有被完全利用而有所冗余，若想提高效率值達到有效，則必須減少對想xj的投入，減少量為xjn（1-ρ），與此同時其他的DMU對該項的投入按照原有比例增加，這樣的按比例調整方式，不僅可以保持所有xj的總量不變，同時還可以改進各個DMU的效率值，經過多次迭代，可以使得所有效率值均達到1。

（二） 公平原則

1.歷史平等。歷史上的平均是指按照基準年省級碳排放與全國碳排放的比例分配排放總量。在這一原則下，歷史排放量較高的省份可以獲得相對較多的碳排放配額，而歷史排放量較低的省份未來將獲得較少的配額。基于國際上對當期責任和歷史責任的爭議，且歷史上平等主義有助于保持各省發展的一致性，本文認為考慮歷史責任是公平性的重要體現。

根據上述定義和解釋，基于歷史平均主義的分配方程描述如下:

式中，C為2020年全國碳排放目標，Ci為2020年i省碳排放配額，為基準年i省碳排放。由于選取單一年份作為基準年并不具有說服力，因此我們選取2008—2017年中國各省份的平均碳排放量作為衡量省級歷史排放量的指標。

2.人口平等。人口平等主義是指排放總量按照各省人口占全國人口的比例進行分配。平等主義最直接的理解就是資源在所有人之間的平等分配，對其的實踐形式就是“人均”原則。平均主義強調全體地球公民平等共享資源的理念得到了全球的廣泛認可。其優勢在于人口較多的省份可以相應地獲得更多的碳排放配額，滿足大規模人口生存和經濟發展的排放要求。因此，我們選擇人口平均主義作為我國省級碳排放配額分配的參考原則之一。

人口平均主義下的分配方程為:

其中Pi為2020年中國i省的預測人口。根據近年來全國人口的變化趨勢，我們假設2020年全國各省人口比例與2013年持平；從而計算出2020年全國29個省份的人口規模。

3.支付能力平等。公平支付能力原則是根據各地區的實力來承擔責任，此類方案將人均 GDP作為衡量承擔責任的重要指標，作為分配氣候責任的重要標準。分配依據的原則是平等的比例，即減排成本占各省GDP的比例。這一原則下的碳排放配額分配為欠發達地區未來的發展提供允許排放的保障，發達省份依靠自身較高的GDP水平能夠承擔更多的減排責任。該原則也可作為我國碳排放配額分配的參考原則之一。

參照Wu等人（2010）的研究，將CO2跟隨支付能力平均分配方程確定為:

式中Gi為預測總產值（即在2020年，GDP）省，α是修改后的變量，在0-1的范圍。這里，α小于1，代表配額的增加（或減少）振幅小于減少（或增加）人均GDP的振幅。這一假設保證了一個省份的配額不會隨著人均GDP的增長而大幅減少。先前的研究，α的值設置為0.3，0.5，0.8，分別。通過對比分析，0.5的分配結果較好，符合理論預期和實際情況。因此，α的值在本研究被定義為0.5。

三、實證分析

本文選取人口、GDP 值、能源消耗量作為產出變量，CO2排放量作為投入變量。歷史數據西藏自治區（該自治區數據整體缺失，不在本文討論范圍中）之外其余各地的起始年選擇為2005年～2017年，由于我國于 1978 年改革開放之后，各個省市均依據自身內部的需求破除全國計劃經濟統一管理和調配的束縛進行了梯度式的發展戰略，文中所需的各項數據均有據可依，且符合各個地區真實的歷史發展走向。最終基于我國“2020 年碳排放強度在 2005 年基礎上減少 40%～45%”的目標承諾，從基于滿意度的公平約束下的最佳分配效率角度對 我國十三五規劃期間各省區碳排放權初始配額進行分配，最終給出效率均為最大時的初始分配額。

我國每個省市歷年的CO2排放量和能源消耗量計算方法如下，本文采用了IPCC 所編制的2007 國家溫室氣體清單指南中列出的基于分地區能源平衡表中的終端消費量的參考方法，每種能源類型按照其不同的二氧化碳排放系數再進行計算，避免了因粗糙分類導致的計算誤差。各地區每年的相關能源燃燒所造成的碳排放量按照公式（5）計算：

其中CO2i為i省市的總的二氧化碳總排量，位為Mt（億噸）；CO2ij為i省市第j種能源所產生的二氧化碳排放量，單位為Mt（億噸）；Eij為i省市第j種能源的實物消耗量，單位為t（噸）或M3（立方米）；EFj為第j種能源的碳排放系數，單位為：tCO2/t或tCO2/M3；Oj表示第j種能源折算成標準煤的系數。以上各具體數據均來源于《中國能源統計年鑒》及相關附錄，各類能源碳排放系數見表1，折算成標準煤系數見表2。

表 1 各類能源的碳排放系數（t碳/t標準煤）

表 2 各類能源折標準煤參考系數

GDP與人口數據來源于《中國統計年鑒》2006—2015，以2005年為基期，將GDP數據（當年價格）除以各年全國居民價格消費指數，得到當年實際GDP。根據相關預測，2015—2030年我國GDP平均增速約為6%，而2006—2014年間我國平均GDP增速為10%，因此照各省份未來平均GDP增速比過去平均增速減少4%為原則，測各省份2030年GDP。

在環境規制下，配額作為稀缺資源幾乎等同于經濟發展權利，碳配額在不同地區的分配相當于發展權利的分配。因此最優的碳排放分配應當兼顧經濟效率和社會公平，在效率與責任公平之間權衡（Trade-off）。為此運用熵值法將兩者結合起來的公式為：

根據熵值法得到效率分配和責任分配的權重分別為0.783和0.217。公平公平原則配額分配、效率原則配額分配與綜合原則的配額分配結果如表3所示。

表 3 三種配額分配方案

續表 3

歷史上的平均主義有利于確保高排放省份未來的持續發展。然而，落后省份，如青海、寧夏、甘肅等目前的二氧化碳排放量可能較少，未來發展時必須排放更多的二氧化碳。落后省份在歷史上的平均主義基礎上只分配了更少的排放配額，這對其加快工業化進程是極不利的，將影響它們未來的經濟發展。通過比較人口平均主義和歷史平均主義的分配結果，可以發現在一些高排放省份，如山西、內蒙古和寧夏，低人口比例導致了低碳排放配額。這種分配可以激勵這些省份改善經濟增長方式，促進產業轉型。然而，經濟轉型是一個長期的過程。此外，山西、內蒙古和寧夏由于資源稟賦的原因，短期內難以向低碳發展轉型。因此，有限的碳排放配額將縮小其經濟發展空間，這與中國的發展政策相背離。支付能力平等主義不僅考慮省人均GDP，而且考慮人口因素。從理論上講，“人均GDP高、人口少”的省份將承擔更大的減排責任。在支付能力均等的分配原則下，發達地區承擔的減排任務較多，欠發達地區的減排壓力相對較小，符合區域均衡發展和支持西部欠發達省份的政策。因此，應將支付能力平均分配原則引入綜合分配原則中。

從綜合原則配額分配結果可以看出，中國東部發達地區獲得了較多的CO2排放配額，比例超過了全國碳排放量的一半。相比之下，中國中西部地區獲得的碳排放許可相對較少，西部地區為最少。三個區域的分布明確了綜合原則之后碳排放配額的轉移方向，即從投入產出效率較低的中西部地區向投入產出效率較高的東部地區轉移。

四、結論與建議

以中國在哥本哈根會議上承諾的減排目標為例，本研究探討了國家如何制定減排目標，即碳排放配額可以在中國各省之間公平有效地分配。

在碳排放總量目標控制下，中央政府自上而下將其分解到地方政府將面臨大量的政治博弈，本文比較分析了三個分配公平的原則，即歷史平均原則、人口平均原則和支付能力平均原則，最后選擇支付能力平均分配原則引入綜合分配原則中，從而確定兼具目標與責任、公平與效率的區域配額方案。特別是，未來在利用大數據建立區域歷史碳排放賬戶基礎上，最理想的方法是建立兼顧責任與目標、公平與效率相結合的碳配額分配機制。

本文提供的方案可以作為設計碳配額的一種規范有效的思路，不僅有助于建立完善碳市場交易機制，激發企業參與交易活力，而且有助于從國家減排目標出發，通過價格調節機制合理分配資源，將公平原則和經濟效率納入到碳配額分配機制中，促進經濟轉型升級和中國經濟走向高質量發展。