基于山東省電力行業的碳交易市場定價研究

張靜　許崇慶　閆桂煥　李威

摘要：本文首先介紹當前我國各碳交易試點中碳排放權價格的發展現狀，然后對當前碳交易市場碳排放權交易定價的理論基礎及價格形成機制進行分析。各碳交易試點是我國碳市場建設的先行者，并且已經為全國碳交易市場的建設積累了寶貴的經驗，但同時也存在定價效率不高、市場機制發展不完善的問題。因此，依據各先行試點的碳市場建設取得的經驗及教訓，本文采用內在價值為基礎的碳交易定價模型，以山東省電力行業為例對碳價進行一個合理的預測，并為完善當前我國碳定價策略提出合理的政策建議。

關鍵詞：碳交易市場? 價格形成機制? 定價? 電力行業

隨著全球變暖這一生態環境問題的不斷嚴重，人們越來越認識到溫室氣體的過度排放與氣候變化之間存在著不可分割的聯系。為了延緩這一趨勢，各國在積極應對氣候變化方面做出了自己的努力。中國作為世界上最大的發展中國家，積極承擔減排責任。2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重宣布，“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值。”要想碳達峰，光依靠行政命令手段難以實現，市場手段必不可少。因此，全國碳市場的建設要積極推動，其中，碳定價作為碳交易中至關重要的一環，我們在進行碳市場機制設置的過程中，必須要形成合理的碳定價以維持碳交易市場的穩定。電力行業是最先納入全國碳市場的行業，因此本文以山東省電力行業數據為基礎，對碳價進行一個合理的預測，以期為全國碳交易市場的建設提供合理建議。

一、試點碳交易市場發展現狀

2012年，北京市率先啟動了碳交易試點的建設工作，隨后經批準設立的其他六個碳試點城市也逐漸展開了對交易試點的探索，2016年12月22日，福建省碳交易市場正式啟動，至此，全國八個碳交易試點市場全面開展工作。北京作為最先啟動試點建設工作的碳交易市場，設立了中國碳市場的第一個自愿減排標準——熊貓標準，也是當前試點省市中交易種類最豐富的一個試點市場。2019年，上海市納入配額管理的單位全部完成2018年的配額清繳，連續六年實現100%履約。福建省作為全國第八個碳排放交易試點省份，在建設碳市場的過程中為全國碳交易市場的開展也積累了寶貴經驗，作為全國森林覆蓋率最高的省份，在發展林業碳匯方面具有較大優勢，目前備案的項目共有15個，預計減排量271.68萬噸。

雖然各試點碳市場都取得了較成功的進展，但是隨著試點碳市場建設工作的不斷推進，也逐漸出現了一些問題。比如說各試點市場之間自建設以來長期割據，規模小，管理分散，不利于形成統一的政策管理機制，也不利于全國統一碳交易市場的建設，給企業將來納入全國碳交易系統造成了一定困難。而且，為了更好地參與全球碳交易市場建設，中國通過清潔能源發展項目機制積極開展與發達國家碳交易市場的合作。但由于我國碳交易定價機制還不夠完善，在國際市場上缺乏碳定價權，致使我國在碳交易價格談判中長期處于被動地位，低碳減排項目成交價格偏低。當前中國作為“非附件一國家”，不承擔強制減排責任，國內CDM項目必須經過一些減排機構的認證才能順利實現交易。中介機構的介入又進一步壓低了國內CDM項目的價格，利潤空間進一步被壓縮。

因此，從試點碳市場的建設情況來看，雖然已經取得了不小的進展，但是依然存在著不少問題，尤其是碳交易定價權的缺失。碳交易定價機制的不完善，給國內碳交易市場的建設帶來了一定的困難，在建設全國統一碳市場的過程中，對碳排放權進行合理定價成為關注的重點問題。

二、碳排放權定價的理論基礎及價格形成機制

（一）理論基礎

碳交易市場作為人為設定的一種市場，將二氧化碳這一原本沒有價值的東西轉變成了一種經濟領域中具有資產屬性的稀缺資源。正是由于稀缺性，使得二氧化碳的供需成為影響碳價的重要因素。

1.外部性理論。外部性是指企業或個人的活動會給其他社會主體帶來的影響，這種影響有積極的一面，也有消極的一面，因此外部性可劃分為正的外部性和負的外部性。其中，正的外部性是指企業或個人的行為能給其他主體帶來好的影響，而其他主體不需要為自己所能享受到的好處支付報酬;負的外部性是指企業或個人的行為會給社會上其他主體帶來一定的損失或者危害，而企業或個人并沒有因自己給其他主體帶來的損失付出相應的代價。基于此，碳排放行為對于整個人類社會來說就是一種負的外部性，在對碳排放進行控制以前，排放主體并沒有為自己的排放行為付出代價，而這種外部性行為給大氣帶來了污染，進而危害人類社會。為了緩解這一問題，碳交易機制的提出給這種外部性行為提供了一種擔責機制，也就是說排放二氧化碳的主體要為自己的排放行為承擔相應的代價。

2.產權理論。產權是對經濟所有權的一種法律表現，只有擁有了明晰的產權，才能使得物品的所有權、處置權有一個明確的主體。科斯指出，要用市場的手段來解決外部性問題，相較于庇古稅這一政府直接干預的方式，市場化的手段具有更高的效率。科斯定理指出，產權不明晰是導致負外部性最主要的原因，并且如果交易成本是非零的，通過界定產權，就可以在市場機制的作用下實現外部成本的內部化。因此，把碳排放權界定成為企業的一種合法權利并且由于這種權利的稀缺性，使得碳排放權成為一種可交易的稀缺資源，在實現環境產權界定的同時，能有效減少碳排放。科斯定理的提出，給碳排放交易理論的形成奠定了基礎。

（二）價格形成機制

當前國際社會有兩種碳交易體系，分別是自愿減排體系和強制減排體系，其中主要的碳定價機制是總量管制及貿易體系、碳稅以及基準與排放額度。自愿減排體系主要采用的是基準與排放額度，而強制減排體系則采用的是總量管制和貿易體系。由于我國是非附件一國家而且是發展中國家，我們所開發的清潔能源機制仍是我國碳交易市場中最主要的形式，而且作為國際碳交易市場中CDM項目最大的賣方，形成合理的碳定價對于中國碳交易市場來說至關重要。

近年來，發達國家更是為了控制CER的交易量，開始限制CER與EUA的可替代性，并且歐盟自2013年開始，只接受來自最不發達國家和地區或者是有雙邊協議國家的CDM項目。逐漸嚴苛的項目審核無疑使我國的低碳減排項目受制于發達國家，原本帶給發展中國家碳減排發展機會的CDM項目機制也逐漸變得不那么具有優勢了。因此，清潔能源發展機制只能作為我國碳交易市場的一種補充機制，不論是為了提高我國在世界范圍內的低碳經濟發展地位，還是更好地實現減排目標，都需要盡快建設一個完善的全國性碳排放權交易市場。

三、定價策略

（一）模型基本思路

本文所設計的碳排放權定價模型是以內在價值為基礎，該模型的基本思路是：在國家設定的允許碳排放總量前提下，各地區分別設定自己的減排目標并分解到各個企業，各企業要在政府設定的排放額度內進行自己的生產經營活動。因此，可以將企業的減排成本納入到企業的總成本中去，利用利潤函數求得在排放額度指標約束下求得企業所能獲得的最大利潤。在這種情況下，企業的碳排放權所能產生的最大利潤就是該企業碳排放權的內在價值。構建企業的生產利潤函數時，首先要確定該企業所獲得的碳排放權的成本，本文根據門明和張秋莉（2010）兩位學者的研究對碳排放權成本進行分解。

（二）變量選取

1.構建利潤函數。在碳排放權總量的限制下，企業的產量受碳排放權的限制，因此，隨著企業生產產量的增加，碳排放所產生的成本也逐漸增加，在構造利潤函數時，我們把企業進行碳排放所產生的成本納入到該企業的可變成本的核算當中。

其中，P表示產品單價，Q表示一定時期內企業產品產量，VCE表示企業產生的與碳排放相關的變動成本，VC0表示企業除與碳排放相關的其他變動成本，FC表示企業的固定成本。

2.對企業產生碳排放權成本進行分解。從門明，張秋莉（2010）的相關研究中我們了解到，碳排放權主要由三方面的成本構成：企業自身在減排過程中付出的成本、企業因排放超過額度而需購買碳排放權所要付出的成本、企業因過度排放且通過以上兩種方式都沒有做到在排放額度以內的碳排放而繳納的罰金。在此，我們不研究在長期條件下技術水平的變動對碳排放權成本產生的影響，也就是說，短期范圍內，技術水平不會發生改變。企業生產產生的與碳排放有關的成本就可表示為：

其中，CT表示企業自身在減排過程中付出的成本，比如說引進低碳技術，開發低碳產品等產生的相關成本;CB表示企業因排放超過碳排放配額而在碳交易市場上購買排放配額所付出的成本;CF表示企業因過度排放且通過以上兩種方式都沒有做到在排放額度以內的碳排放而繳納的罰金。

3.企業減排成本的分解。在這里假定企業的減排成本與企業的減排量存在線性相關關系，即企業的減排成本可分解為：

其中，NT表示企業的減排數量，UT表示企業產生一單位減排量所要耗費的成本。

4.約束條件。在實際減排工作中，企業的實際碳排放量要小于或等于企業所擁有的碳排放配額以及購買的排放額度和繳納罰款的超額排放量的總和。可以表示為：

其中，NA表示政府分配給企業的初始排放配額，NP表示企業在市場上購買的排放額度，NF表示企業繳納罰款所代表的超額排放量。

（三）定價機制構建

根據以上我們對各種變量的設置，對利潤函數進行整合后可以表示為：

其中，該式的約束條件為：

碳排放權對于企業具有的價值就是它能給企業利潤帶來多大貢獻，因此，根據企業的生產利潤函數可以知道，碳排放權所具有的內在價值就是一單位碳排放量所能給企業帶來的邊際利潤，即，這是對碳排放權進行定價的基礎。由碳排放權的內在價值加上一些其他可能影響碳排放權價格因素的調整系數就是所求的碳排放權的價格，設定這個調整系數為ε。基于此，所探究的碳排放權的定價公式就可以表示為：

其中，ε表示影響碳價格的其他因素。

（四）模型應用

通過以上對模型及公式的推導，根據企業生產的利潤函數來求得一個針對碳排放權的合理定價。本文選取山東省電力行業的數據進行此定價模型的應用和分析，由于電力行業是全國碳交易市場最先納入的行業，企業的發電工藝流程較為明確，產品種類較少，電價等一些數據也比較容易獲得。而且當前電力企業的發電原料仍以煤炭為主，有關煤炭的折標系數、排放因子等指標也相對明確。

我國當前的電力結構仍以煤炭發電為主，2018年我國煤電占總發電量的63.7%，因此，煤炭成本依然是大部分電力行業構成變動成本最主要的部分。在此，我們用發電企業的煤炭使用成本來代替企業的變動成本，也就是說，企業的變動成本等于煤炭使用量s和煤炭價格t的乘積。發電企業的發電量與它的煤炭使用量成正相關關系，假設β代表一噸原煤可以產生的發電量，那么企業發電量。根據國家統計局和中國電力企業協會發布的數據我們可以得到，每一萬度電需消耗2.9噸標準煤，一噸原煤可以折算為0.7143噸標準煤，因此：，也就是說，每萬噸原煤可以發電2463.1千瓦時。

當前我國企業在碳交易市場上的配額大都是免費獲得，在全國碳交易市場建設之初，配額的發放也應該是主要以免費發放為主，企業所能排放的溫室氣體最大額度就是政府免費分配的碳排放額度。因此，在計算企業碳排放權交易成本時先忽略企業有可能因超額排放而支付的罰款。此時，企業的利潤函數就可以簡化為：

根據全國碳排放交易網公布的各種能源碳排放參考系數以及計算方法和公式可知，原煤的單位熱值含碳量（碳排放系數）為26.37kgC/GJ，平均低位發熱量為20908kJ/kg，根據二氧化碳中碳分子的占比可知每噸碳會排放44/12噸二氧化碳，在此基礎上計算出原煤的碳排放因子為：

發電企業作為能源轉換部門，其二氧化碳排放主要是產生于電力的生產過程而不是產品本身，而當前發電企業仍以火力發電為主，在生產電力的過程中燃燒化石燃料導致了大量二氧化碳等溫室氣體的排放，因此，發電企業的碳排放源于煤炭這一化石能源的燃燒。此時，碳排放量NR=I×s，即。根據2019年全國各省燃煤上網標桿電價可知，山東省2019年上網電價為0.3949元每度，即P=0.3949元/度。從Wind數據庫中（圖1）得到2019年山東省動力煤平均價格為600元/噸，即t=600元/噸。錢軼洲（2017）基于樣本可得性，選取了滬深A股板塊中的24家火電企業進行邊際減排成本的分析，得到24家企業在基于發電量的前提下，平均邊際減排成本為20.08元/噸。2020年10月20日各試點碳配額交易價格分別為：北京92.62元/噸，上海41.52元/噸，廣州30.08元/噸，湖北29.99元/噸，深圳26.71元/噸，福建18.13元/噸，天津25.30元/噸，重慶11.50元/噸，根據各碳試點成交價格求得全國碳交易平均價格為34.48元/噸，即CB=34.48×NP。

此時，企業的利潤函數可以表示為：

根據前文對碳排放價格公式的推導：

根據山東省對本省內高碳行業控碳路徑的研究我們了解到，電力行業通過能效提升、發展新能源和可再生能源、外電入魯三種減排途徑，2020年能夠減少二氧化碳排放0.8246億噸，排放量為5.7295億噸二氧化碳，減排程度為12.53%;2022年能夠減少二氧化碳排放1.2957億噸，排放量為5.9914億噸二氧化碳，減排程度為17.81%;2025年能夠減少二氧化碳排放2.0112億噸，排放量為6.5038億噸二氧化碳，減排程度為23.66%。據此，山東省電力行業2020-2025年平均減排程度約為18%。

根據碳排放權價格公式：

和都在（0，0.18）這一范圍內，而這一其他影響因素受到企業在開發碳排放權時候的不確定性因素的影響，在此不進行測度。最后，得出碳排放價格在（174.53，184.35）之間，而根據目前我國各試點交易市場的成交價格來看，還遠遠沒有達到這一預測價格，原因是多方面的，其中比較重要的原因就是當前設置的碳配額較為充足，大部分企業都可以在免費分配的額度內實現生產經營或是通過購買市場上少量的碳配額以達到減排要求。

四、政策建議

（一）建立完善的碳排放權交易制度

完善的碳排放權制度是建設碳交易市場的基礎，首先應當建立國家層面的制度體系，包括配額分配制度、信息披露制度，違約懲罰機制等，并結合強有力的監督機制，為我國碳市場建設的順利開展提供制度支撐。只有在統一的制度體系下，各區域碳市場建設才會與全國統一碳市場的銜接更加順利。只有當信息披露得越充分越規范時，才越能調動市場參與者的積極性，并且最大程度上減少投資者的利益損失。從當前碳試點市場的履約情況來看，違約情況的存在在很大程度上是由于違約懲罰機制的缺失或是不完善，一個嚴格且合理的違約懲罰機制也是保證碳交易市場正常運行的重要條件。

（二）完善配額分配方式

碳排放配額的分配直接關系到企業的利益，因此，對碳排放權進行合理且公平的分配在碳交易體系中尤為重要。當前我國碳交易市場還處在初期階段，配額分配方式以歷史強度法和行業基準線法為主。為了使配額分配更加合理，我們應當逐漸加大基準線方法的覆蓋范圍，在設定基準線的同時，考慮各行業的實際情況，在不給企業過重負擔的情況下督促企業完成減排目標，而且基準線的設定應當靈活，及時更新并且不斷優化，以促進碳排放交易體系的高效率運行。

（三）開發碳金融衍生品

碳金融衍生品可以提供價格發現功能，還可以幫助提高碳交易市場的流動性、轉移碳資產風險，通過參與碳排放權交易市場對交易價格進行調節，因此對維護市場穩定具有重要作用。碳基金的設立可以為碳排放權交易市場提供融資來源，為清潔能源發展項目提供融資，而且作為一個交易市場，需要有投資者和投資機構的參與才能使市場繁榮。除了碳基金，還應該開發更多的碳金融產品，包括期貨、期權、互換等金融衍生品，對于金融機構來說，應該更加積極的配合碳交易市場的開展，發展綠色信貸項目，支持綠色低碳產業的發展。

（四）對碳排放權進行戰略性儲備

當前，一些國家一直在進行碳配額的儲備工作，美國環保署建立起了約25億美元的戰略儲備額，印度在把自己國內減排項目拿到聯合國政府間氣候變化專門委員會進行認證的同時，自己也預留出一部分當作儲備資源。中國作為CDM項目最大的供應方，以低價售出減排項目的同時，也應當考慮設立碳排放資源的儲備體系。基于此，可以通過設立碳配額儲備銀行來承擔碳排放配額的儲存任務，同時，碳配額儲備銀行就類似于專門為碳資產設立的“中央銀行”，當市場上碳配額緊缺或過度盈余時，可通過儲備銀行對碳配額進行釋放或收回，以此避免碳配額價格出現劇烈波動，維護整個碳金融市場的穩定。

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作者單位：張靜、李威，齊魯工業大學（山東省科學院）;許崇慶、閆桂煥，山東省科學院生態研究所;許崇慶為本文通訊作者