清洁发展机制下碳信用交易生产理论剖析与借鉴3

张秋莉 门 明

(对外经济贸易大学国际经济贸易学院,北京100029)

清洁发展机制下碳信用交易生产理论剖析与借鉴3

张秋莉 门 明

(对外经济贸易大学国际经济贸易学院,北京100029)

由于全球变暖导致的各种极端天气现象频繁发生,应对气候变化、减少碳排放是目前世界各国共同面临的挑战。碳信用交易的产生为发展低碳经济、促进经济可持续发展提供了一条重要途径。在国际碳信用交易市场上,我国是主要供给者,但参与交易尚处于CDM项目阶段,不能参与碳信用的二级市场交易并且没有自己的交易体系,这不利于在国际碳市场上争夺定价权。本文系统研究了CDM机制下我国企业参与碳信用交易的理论及实践问题。首先对Putty2Clay Vintage模型进行了深入分析,阐述此碳信用交易生产理论的主要内容、评价其贡献和不足,重点在于提出了企业参与碳信用交易的分析框架,有助于他们在一定的碳减排成本约束下实现最优化生产。其次,我国是全球第二大温室气体排放国,能源结构不合理、能源利用效率低,要从根本上降低CO2排放量实现节能减排,必须为企业搭建平台实现国内碳信用交易。因而,针对我国发展碳信用交易的机遇和挑战,我们探讨了该生产理论对我国的几点启示。

CDM;碳信用交易;Putty2Clay Vintage模型;减排成本;生产优化

从《联合国气候变化框架公约》到《京都议定书》,再到哥本哈根会议,全球气候变化和环境问题越来越受到关注。促进碳减排、发展低碳经济、实现经济可持续发展已成为世界各国的共识。碳信用交易将碳排放额度作为一种稀缺资源、具备商品属性进行公开交易,是实现碳减排的核心经济手段。清洁发展机制(Clean Development Mechanism,CDM)作为《京都议定书》设置的三个灵活市场交易机制之一,允许成员国为完成减排承诺,可以通过市场机制对碳减排权进行交易(即碳信用交易)。在CDM机制下,具有减排义务的发达国家企业和政府机构,可以通过技术转让或资金投入的方式,与发展中国家进行项目合作,由项目所实现的“经核证的减排量”(Certified Emission Reductions,CER)冲抵发达国家的减排额度;而发展中国家在2012年以前没有减排义务,可以把通过CDM项目获得的减排指标出售给发达国家取得收入。我国是全球第二大温室气体排放国,这意味着我国的减排空间大、减排成本还较低。但是,在国际碳信用交易市场上,我国作为碳排放权的主要供给者,参与交易尚处于CDM项目阶段。我国企业不能参与碳信用的二级市场交易并且我国没有自己的交易体系,这不利于在国际碳市场上争夺定价权。因而,要从根本上降低CO2排放量实现节能减排,必须为企业搭建平台推进国内碳信用交易。

自2005年碳信用交易产生以来,国内外已有大量学者对其开展了研究。关于碳信用交易的经济理论,1968年美国经济学家戴尔斯最先提出了排污权交易理论。排污权交易就是建立合法的污染物排放权利即排污权(这种权利通常以排污许可证的形式表现),并允许这种权利像商品那样被买入和卖出,以此来进行污染物的排放控制。Croker在对空气污染控制的研究中提出了产权手段在空气污染控制方面应用的可能性,奠定了碳信用交易的理论基础[1]。Stavins研究了存在交易成本时的排放权交易,如果交易成本不为零,则边际减排成本与排放权的市场价格不直接相等,从而市场均衡点就会发生改变;如果交易成本增加,那么排放权的市场交易与成交量都会降低[2]。《京都议定书》生效以后,一些学者开始应用科斯定理对全球碳信用交易的市场架构和碳信用交易机制设计进行研究。Sven Bode应用包括两个参与者的两期模型比较了基于历史排放量和基于基点的排放权配置,研究结果表明:由于具有不同的边际减排成本,而且个体遵守减排承诺的成本也会随时间而变化,所以参与者在不同时期会偏好于不同的排放权分配方案[3]。Martin Cames和Anke Weidlich研究了不同的碳信用交易体系设计对德国电力行业减排技术创新进程的影响。他们认为不同的碳信用交易机制设计对该行业技术进步有重要影响,尤其影响发电使用燃料由高碳排放型燃料向天然气的转换[4]。Michael Grubb、Karsten Neuhoff等分析了CDM项目在减少全球温室气体方面起到的积极作用,认为CDM项目是发达国家向发展中国家进行技术转移的重要手段之一;并通过实证研究指出CDM能促进东道国的可持续发展。国内对碳信用交易体系机制设计问题的研究首见于国务院发展研究中心课题组[5]。他们应用产权理论和外部性理论,建立了一个界定各国历史排放权和未来排放权的理论框架,并据此提出了一个将各国“共同但有区别的责任”明晰化、将所有国家纳入全球减排行动的后京都时代解决方案。高天皎、郭升选等阐述了我国清洁发展机制项目的运行现状及运行中的问题和成因,并且提出了相应对策[6-7]。

综上所述,国内外学术界均认可碳信用交易在促进全球碳减排中的积极作用。但是,已有文献并没有探讨微观个体企业参与碳信用交易时应该如何应对并做出相应生产调整,即怎样实现给定总成本下的利润最大化生产。本文在已有研究的基础上进一步扩展,系统研究了CDM机制下企业参与碳信用交易的理论和实践问题,对Peter Letmathe和 Sandra Wagner提出的Putty2Clay Vintage生产理论模型[8]进行了深入分析,希望为企业参与碳信用交易提供生产最优化的分析框架,并尝试探讨了该理论对后京都时代我国发展碳信用交易的借鉴和启示。

1 Putty2Clay模型和Vintage生产函数

Putty2Clay模型是特殊的时期生产函数(Vintage Production Function)。Solow假设,新技术只有通过对新厂房和设备的投资才能引入生产过程;技术进步体现于新生产的资本商品中,而不是直接表现为是否对产出有影响[9-11]。根据此假设,由于存在资本积累或投资,企业在不同时期的资本量会不同,因而对应于不同时期的生产函数即时期生产函数就会不同。Leif Johansen将企业含有技术投资的生产函数划分为两个不同的形式:预期(ex ante)生产函数(Putty函数)和实际(ex post)生产函数(Clay函数)[12]。该模型被广泛应用于存在技术投入的企业长短期生产计划和宏观经济增长中。

Johansen认为,以往经济增长模型中的假设—比如,要素之间具有可替代性、资本和劳动力的边际产出保持不变等—都是不现实的。他对此做出了修正,提出了更符合现实的假设:任何数量的产出增长都可以通过调整资本和劳动力的投入来实现,即预期(ex ante)生产函数中资本和劳动力之间是可以替代的。预期函数应用于企业的长期生产计划,此时企业可以选择资本投入量和生产技术类型。一旦确定了投入生产中的资本量,那么在资本的存续时间内,生产所需要的劳动力投入就是固定不变的,即实际(ex post)生产函数中资本和劳动力之间是不可替代的。此时生产技术确定,企业在现有的生产技术水平上以相应的生产流程进行生产,即企业进行短期生产选择,确定最优产出以实现利润最大化。

2 碳信用交易生产模型

Peter Letmathe和 Sandra Wagner将 Putty2Clay模型和Vintage生产函数联合起来应用于碳信用交易背景下的企业生产中,指出技术进步率、投资时间和排放权交易价格是企业在碳信用交易体系下制定利润最大化战略的重要考虑因素。该模型的基本思想是:每单位碳排放量给企业带来的成本相当于在市场上交易的一单位碳排放权的价格,因此,碳排放信用对生产的影响类似于资本和劳动力的价格比变化所产生的影响;增加对碳排放成本的考虑,通过选择各生产时期的产量来实现收入与总成本的差额即利润最大化。为了适应这种要素价格变化带来的影响,企业在短期和长期生产计划内均可以采用内部调整和外部交易的方式。短期内,企业可以通过调整要素比例、提高生产流程的效率来实现对现有技术的最大化利用,从而减少生产每单位产品带来的CO2排放量。同时,企业可以将此额外产生的碳减排成本有步骤地转移给消费者和其他机构;或者将这种能源节约型生产任务外包给其他生产者。长期内,企业可通过创造和使用新知识、投资开发新技术来促进技术进步。这样做能增强企业在现有市场和新兴市场上的竞争优势。企业可以选择使用新技术来避免产生碳排放或者减少碳排放量,从而可以在碳信用交易市场上卖出多余的排放权获得利润,或者购买额外的排放权实现自己的减排目标。

下面,我们分别从短期和长期两个角度对模型展开分析。企业的短期生产计划是根据市场信号合理搭配要素投入,优化使用现有技术。长期生产计划则涉及投资和资本积累,考虑对新知识的创新和应用以及对新技术的投资,促进技术进步。

2.1 短期生产模型

基本假设:企业利用现有技术进行生产;每个企业只生产一种产品;企业仅在一个时期生产,并可将该时期划分为若干个子时期,τ=1,2,...,D。

假设收入函数为 R(xτ),固定成本为 CF,要素投入成本为其中qi代表要素i的投入数

在这个联合投资的长期生产模型中,我们发现这个最大化问题的求解会更加复杂,因为该目标函数中包括非线性变量和积分变量。所以,我们有必要排除一些投资选择。

(1)如果企业采取一些既定战略,如拥有大量可以灵活选择的生产流程或者标准化的生产流程,那些不合适的投资选择就可以排除。例如,如果某发电厂想把自己定位为环保先驱,那么他会考虑使用可再生能源。由于既定战略缩小了投资的选择范围,从而能简化长期生产安排问题。

(2)运用简单的成本比较法,可以把一些投资选择排除。例如,我们面临是否要投资新技术的选择。

旧生产技术可用以下生产流程表达:

新生产技术的生产流程表示为:

那么,投资新技术是否能节约成本呢,如果能,它能节约多少成本?我们做简单运算就可以得知。如果生产1,000单位产品,使用旧技术需耗费15,000吨化石燃料,排放30,000吨CO2当量;投资于新技术后,生产同样数量产品需耗费10,000吨化石燃料,排放20,000吨CO2当量。如果每吨化石燃料的价格是80欧元,每吨CO2当量的排放成本是15欧元,则旧技术和新技术的成本差为:

即投资新技术可节约的成本为55万欧元。所以,理性的企业会选择投资新技术进行生产。

当然,选择投资方案时仅仅考虑成本节约因素是不够的,应该综合运用现值函数和约束条件,选择具有较高现值的投资方案。

2.3 理论简评

Putty2Clay Vintage模型填补了全球碳信用交易背景下企业生产理论模型的空缺。该理论模型的主要贡献在于,它运用Putty2Clay模型的两阶段生产函数思想,考虑了企业在短期和长期两种情况下的生产计划。短期生产安排要做到对现有技术水平下生产流程的最优使用;而长期生产安排则是要选择最优的技术组合,同时实现成本最小和未来的减排目标。此外,该模型将企业履行碳减排义务时可能产生的相关减排成本纳入到企业的生产计划当中,并且根据碳排放成本来源,量化了碳排放成本的构成,进而使企业的生产最优化选择成为可能。

然而,尽管Putty2Clay Vintage模型同时考虑到了企业的短期和长期生产计划,由于问题的复杂性,目前还没能得到该问题的最优解,并且也因此暴露了该生产理论的一些缺陷,主要表现为以下几个方面:首先,尽管我们可以比较容易地对一定技术水平下确定性的生产流程做出选择来进行短期生产安排,但是,包括战略性考虑和投资决定的长期生产安排则往往要复杂的多。其次,短期和长期生产计划是相互依赖但又是相互制约的。如果企业决定最大化利用现有技术,那么就可能忽视知识创新的机会;而且,投资新技术可能导致产能过剩,极易使企业不能有效利用现有产能。第三,当使用这个加入了碳信用交易的生产函数模型时,由于不可能确切估计所有重要参数,我们只能使用产出弹性作为主要的分析指标。如果企业能够根据每个时期的参数变化做出有效调整,那么产出弹性就可视为给定不变的。这可以通过一系列标准化的生产流程来实现,这些生产流程可能基于完全不同类型的技术,如核电站、煤电站以及使用可再生能源的发电站使用的生产流程。但是,这种简化的标准式战略又可能会受到生产流程的约束而存在局限性。

3 模型借鉴和启示

在全球碳减排义务下实现企业自身减排成本最小化进而实现利润最大化是大势所趋。可是,如何比较准确地衡量碳减排成本,并且在满足众多的约束条件下找到最优的经济安排是不容易的。因而,求解这个复杂的最优化问题给每一个关注此问题的研究者开启了一个新的研究领域,这有待于更多研究者去继续探索,为减排企业找到一个切合实际的最优生产方案。

我国碳信用交易仅存在于CDM项目一级市场中,由于2012年以前不承担减排义务,根据京都议定书的规定,我国无法参与碳排放权的二级市场交易。这对我国企业来说是非常不利的,首先,CDM项目在联合国执行委员会的获批时间漫长;其次,二级市场风险很容易传递到一级市场,而且我国参与CDM交易的企业没有途径可以规避相此风险。这些都无形中加剧了企业参与碳信用交易的成本,因而,我国企业急需生产理论作指导。关于此生产理论对发展我国碳信用交易的启示,我们提出如下几点思路,希望能够对以后的深入研究起抛砖引玉的作用。

3.1 排放配额分配角度

已有研究表明,排放配额的初始分配方式会在很大程度上影响交易的效率。为了确定排放权的初始配置,如果采取无偿分配,政府需要了解不同主体的排放成本信息来保证配额分配的公平;而如果采取拍卖方式,则不需要此环节。在碳信用交易体系中,企业的排放成本信息反映在其所在行业、产品类型、生产规模、对国民经济的贡献等综合信息中。排放成本包括排放的信息成本和实施成本,根据此模型能比较准确地测定企业的减排成本,有助于公平合理地分配企业的排放配额。排放权配额一经确定,不同企业会根据自身的减排成本和排放权的市场价格来决定排放权买卖规模。这种交易能使个体排放成本与社会成本(排放权的市场价值)趋于一致,使排放权得到最有效分配。

3.2 企业生产角度

企业是碳信用交易的主体,减少碳排放、降低碳排放成本是企业未来发展的必经趋势。此生产模型可以帮助企业实现其投入—产出及成本—收益分析,通过选择最优碳信用交易量和产品产量实现短期和长期利润最大化。我国作为目前世界上最大的CDM项目供给国,减排成本比较低,不管未来怎样,我国仍然会是碳资源的供给国家。市场经济是配置社会资源的最佳手段,所以我国应该选择市场机制去发展低碳经济。该模型明确揭示了市场交易方案能够带来减排成本的降低,可激励企业通过规范化的碳信用交易市场机制实现减排。由于我国企业目前还没有强制减排的义务,类似欧盟的ETS体系很难建立,但是这却有利于我国自愿减排市场的形成。随着我国经济的发展,许多企业和个人的社会责任感越来越强烈,自愿碳减排市场平台(VER)为他们提供了这样一个机会。企业可以通过交易将其责任转化为自身的企业价值;并且,和CDM(清洁发展机制)项目相比,投资VER项目比CDM项目减少了审批环节、缩短了项目开发周期、降低了项目开发的风险,交易价格也比CDM项目低。

3.3 金融市场角度

碳排放权作为金融市场的交易标的,该生产模型可以为碳排放权提供定价依据。根据基于成本的定价原理,碳减排成本应当是制定单位碳排放权价格的基础。关于碳排放权的诸多碳金融衍生品又是基于碳排放权现货价格确定的,因而,制定科学合理的碳排放权价格是碳信用交易市场有效运行的保障。碳信用交易市场主要分为三个阶段:项目阶段、商品阶段和碳金融市场阶段。目前,我国碳信用交易市场尚处于项目阶段,而欧美国家已经处于商品阶段和碳金融市场阶段。在项目阶段,对于发达国家来说,这有利于其合理选择交易项目,在实现减排承诺的同时达到减排成本最小化;而发展中国家以公平有效的价格出售碳排放权,在获取资金和技术支持的同时,还能避免因交易价格过低可能导致的机会成本递增问题(Low2 Hanging Fruit problem)。预计到2012年,全球碳信用交易将高达1 500亿美元,我国有望占据三成以上份额。可是当前我国碳信用交易价格每吨比印度少2-3欧元,更不及欧洲二级市场价格的一半。这意味着我国必须及早行动树立自己的项目交易标准,在国际碳排放权价格制定中拥有话语权,为我国进一步发展碳商品交易和碳金融交易奠定坚实的基础。

3.4 宏观经济角度

碳信用交易的发展需要相应国家政策和法律制度安排为基础,采取何种碳信用交易制度及其绩效实现也离不开有关政府部门对交易机制的有效监管。因而,国家应综合考虑经济因素、社会因素和环境因素来提高经济整体的资源配置效率,发展低碳经济。我国工业经济正处于强劲发展时期,高能源消耗是必然趋势。于是,如何保持人口、资源和环境协调及可持续发展是当前国家经济增长中的挑战。传统的经济资源配置是在没有考虑企业污染排放对环境资源破坏前提下的资源配置,但是环境污染作为经济的负外部性问题,是对资源配置的破坏,在某种程度上降低了社会总体资源的配置效率。应用此理论模型的思想,当我们把环境因素考虑进来之后,CO2排放权就作为一种稀缺资源投入到市场交易。根据科斯定理,这样做可以整合社会资源,使外部性成本内部化,从而有利于资源整体配置效率的提高。

References)

[1]Crocker T D.The Structuring of Atmospheric Pollution Control Systems[J].Emissions Trading Programs,2001,(5):11-20.

[2]Robert N S.Transactions Costs and Tradable Permits[J].Journal of Environmental Economics and Management,1995,29(2):133-148.

[3]Sven B.Abatement Costs vs.Compliance Costs in Multi2period Emissions Trading:The FirmsπPerspective[J].Emissions Trading and Business,2006,(part A):11-26.

[4]Martin C,Anke W.Emissions Trading and Innovation in the German Electricity Industry:Impact of Possible Design Options For An Emissions Trading Scheme in the German Electricity Industry[J].Emissions Trading and Business,2006,(part A):39-52.

[5]国务院发展研究中心课题组.全球温室气体减排:理论框架和解决方案[J].经济研究,2009,(3):2-6.[The State Council DevelopmentResearch Centre. G lobalGreenhouse GasEmissions:Theoretical Framework and Solutions[J].Economic Research,2009,(3):2-6.]

[6]高天皎.碳交易及其相关市场的发展现状简述[J].中国矿业,2007,(8):18-20.[Gao Tianjiao.A Brief Discussion on Carbon Trading and Related Market Development Status[J].China Minery,2007,(8):18-20.]

[7]郭升选,李娟伟,徐波.我国清洁发展机制项目运行中的问题、成因及其对策[J].西安交通大学学报:社会科学版),2009,(2):9-11.[Guo Shengxuan,Li Juanwei,Xu Bo.Problems,Causes and Solutions in the Operation of Chinaπs CDM[J].Journal of Xiπan Jiaotong University:Social Sciences),2009,(2):9-11.]

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[10]Solow R M.Technical Progress,Capital Formation and Economic Growth[J].The American Economic Review,1962,52(2):76-86.

[11]Solow R M.Heterogeneous Capital and Smooth Production Functions:An Experimental Study[J].Econometrica,1963,31(2):623-645.

[12]Johansen L.Substitution versus Fixed Production Coefficients in the Theory of Economic Growth:A Synthesis[J].Econometrica,1959,27(2):157-176.

Analysis on and References to the Production Theory of Carbon Credit Trading Under CDM

ZHANG Qiu2li MEN Ming
(School of International Trade and Economics,University of International Business and Economics,Beijing 100029,China)

It has been a common challenge facing countries all over the world to deal with the climate change and to reduce carbon emissions since various extreme weather events frequently occur.Carbon credit trading serves as an efficient way for countries to develop low2carbon economy and then promote sustainable economic growth.China is the main supplier in the worldπs carbon market.However,China is still involved in the stage of CDM projects and is not allowed to participate in the secondary carbon market trading.Besides,China has not yet set up its own carbon trading system.This is not conducive for China to compete in the international carbon market pricing.This paper conducts a systematic research on both the theory and practice of Chinaπs carbon credit trading under the CDM.First,by studying the main idea,the contributions and deficiencies,we make a deep analysis on the Putty2Clay Vintage model.Here,we focus on proposing a theoretical framework,which takes carbon emissions abatement cost into account,to help enterprises make optimal production planning.Second,as the worldπs second largest emitter of GHG,we have a poor energy consumption structure.T o reduce CO2emissionsfundamentally and save energy,we need to build a platform and encourage enterprises to trade in the domestic carbon market.Therefore,based on the characteristics and challenges for China to develop carbon credit trading,we explore application issues of the model in China.

CDM;carbon credit trading;Putty2Clay Vintage model;reduction cost;production optimization

F830

A

1002-2104(2010)12-0020-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.005

2010-11-10

张秋莉,博士生,主要研究方向为碳金融市场风险管理研究。

3对外经济贸易大学研究生科研创新基金资助;北京市教委共建项目“北京碳信用交易机制与发展战略研究”。

(编辑:刘呈庆)