林业碳汇纳入碳排放市场的影响研究

陈紫菱，贝淑华

（南京林业大学 经济管理学院，南京210037）

1 引言

森林作为陆地生态系统的主体，兼具吸收和固定CO2的储碳功能，围绕森林展开的林业活动已经成为缓解全球气候变化的重要手段。2017 年12月19 日，我国统一碳排放交易体系完成了总体设计并正式启动，标志着我国成为全球最大的碳排放权交易市场[1]。开展林业碳汇交易具有促进林农增收，改善生态环境，保护生物多样性等多重效应，因此研究林业碳汇纳入碳排放市场意义重大。

国内外学者对碳汇交易展开了大量研究。Charnley 等[2]认为碳价格低而市场准入成本高、小土地所有者进入市场的不确定性及如何满足管理计划、认证等要求是阻碍森林所有者参与碳交易市场的主要因素；孟祥江[3]针对重庆市林业碳汇交易现状及潜力，构建了供求机制等林业碳汇交易机制。张瑞萍等[4-5]提出通过明晰林业碳汇产权、确定交易价格、明确交易的利益分配、开征 “碳税” 等方式实现林业碳汇的市场机制路径。另有学者[6-10]从规范林业碳汇交易的程序和步骤，加强林业碳汇计量、监测工作，制定并完善碳市场法律体系建设等角度对碳交易市场建设提出建议。

上述文献主要从碳汇供给者的参与意愿、林业碳汇项目自身局限性及交易的市场环境等角度展开研究，而鲜少有学者从林业碳汇纳入碳排放权市场会对交易主体带来的影响进行研究。本文以林业碳汇的供给方营林主体和需求方制造企业为研究对象，研究林业碳汇纳入全国碳排放权市场对营林主体生产决策以及制造企业生产和减排决策产生的影响，进而提出意见和建议。

2 模型描述与假设

在碳交易政策下，所有受碳排放限额约束的企业均可以参与到碳排放市场中，企业在政府分配的碳限额内进行生产活动。碳排放总量低于规定碳限额的企业，可以将排放权出售，获取利润；反之，碳排放量超过碳限额的企业就需要到市场上购买排放权或核证减排量，否则将会受到重罚[11]。林业碳汇类似碳排放权的替代品，其主要作用在于抵消超额的碳排放量[12]。本文在全国碳排放市场初步形成背景下，通过建立营林主体和制造企业的利润函数，在其为理性人即追求利润最大化的前提下，研究林业碳汇纳入碳排放市场对营林主体碳汇林规模，制造企业生产投入量、技术减排量产生的影响。涉及的变量及其含义如表1所示：

表1 变量及其含义汇总表

在不改变问题本质的情况下，对本文所建模型做出如下假设：

①营林主体为行业寡头，且林业碳汇具有稀缺性，其生产的碳汇能够在碳排放权市场上全部卖出；

②政府给制造企业分配免费碳配额，碳额度为G；

③在一定技术水平下，制造企业的单位生产成本Cm和单位产品碳排放量e0一定；

⑤碳排放权市场价格与碳限额、林业碳汇市场供给量存在负相关性[15-16]，设Pe=h-k1G-k2εqc，其中h为价格上限，h＞0；k1为碳限额对碳排放权市场价格的影响程度，k2为碳汇林规模对碳汇市场价格的影响程度。

3 模型构建

3.1 营林主体生产策略

营林主体在既定的营林总蓄积量下，根据自身利润最大化原则进行生产决策，确定最优的碳汇林规模，碳汇林生产的碳汇可在碳排放权市场按照市场价格进行销售，剩余的营林量用于出售木材获益。

营林主体的利润函数为：

式中h-k1G-k2εqc为碳排放权市场价格；εqc为营林主体提供的林业碳汇；qs-qc为用于销售木材的营林规模。

命题1：营林主体的最优碳汇林规模满足下式

证明：考虑营林主体进行碳汇林规模决策，式（1） 对碳汇林规模分别求一、二阶导数。

命题2表明：营林主体的最优碳汇林规模与碳限额呈负相关。由于政府制定的碳限额政策越严格，则林业碳汇价格越高，所以营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多。

管理启示：在林业碳汇纳入碳排放市场的情况下，政府可通过适当缩紧分配给制造企业的碳限额来激励营林主体种植碳汇林。

因为k2＞0，ε＞0，所以

证毕。

命题3表明：营林主体的最优碳汇林规模与木材销售价格呈负相关，与单位蓄积量的营林成本呈正相关。在林业碳汇纳入碳排放市场的情况下，单位木材销售价格越低，单位蓄积量的营林成本越高，则销售木材所能获利越少，所以营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多。

命题4表明：营林主体的最优碳汇林规模与单位碳汇林生产碳汇的成本呈负相关。在林业碳汇纳入碳排放市场的情况下，碳汇林生产碳汇成本越低，则营林主体销售林业碳汇越有利可图，所以营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多。

管理启示：为激励营林主体种植碳汇林，政府相关部门应给予政策支持，帮助营林主体降低生产林业碳汇的成本，如提供技术和管理方面的指导、简化审批程序等。

3.2 制造企业生产策略与减排策略

碳排放市场中受碳限额约束的制造企业根据政府给定的碳限额以及碳排放权市场价格进行生产决策，根据自身利润最大化原则，确定最优的生产投入量和技术减排量。假设消费者具有低碳偏好，愿意为低碳产品支付更高的价格[17-18]。

Pm为单位产品销售价格，假定其为生产投入量、单位产品碳技术减排量的线性函数，令Pm=abqm+λ△e。

制造企业的利润函数为：

式中Pe为碳排放权市场价格，由假设1 知Pe=hk1G-k2εqc*；(e0-△e)qm为产品碳排放总量；C(△e)为碳技术减排投入成本

命题5：制造企业最优生产投入量qm*和最优单位产品碳技术减排量△e*满足下式

证明：由式（3） 可得

故

由假设（4） 制造企业的技术减排成本较大，则2bβ-(λ1+Pe)2＞0 恒成立， Hessian 矩阵为负定，所以最优的生产决策变量组合(qm*，△e*)存在，联立可得（4）， 证毕。

4 算例分析

针对单位碳汇林生产碳汇的成本、单位木材销售价格、碳限额等参数变化带来的影响，利用matlab对各个计算公式进行拟合，以期得到有用的结论为政府相关部门和企业决策提供参考。数值借鉴Benjaafar S 等[21-23]、赵文会等[25]本文将参数设定 如 下： 取ε=0.8，k1=0.1，h=50，k2=0.05，β=5 000，a=500，b=1，Cm=100，e0=3，λ1=1。

4.1 影响制造企业生产决策的参数分析

由图1 可知，在营林主体的Cs2、Pt和Cs1为定值时，制造企业的最优生产投入量与碳限额G呈负相关。在可行区间内，随着碳限额的不断增加，制造企业愿意投入的生产量不断增加。

由图2 可知，在政府制定的碳限额G为定值100时，制造企业的最优生产投入量与营林主体的最优碳汇林规模qc*呈正相关。在可行区间内，营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多，则制造企业愿意投入的生产量不断增加。

管理启示：政府可以采取两种措施来激励制造企业增加生产投入量，一是适当增加免费碳限额G；二是激励营林主体种植碳汇林，帮助营林主体降低生产林业碳汇的成本，从而提高碳排放市场中的林业碳汇总量。

图1 最优生产投入量vs.G

图2 最优生产投入量vs.qc＊

图3 最优单位产品碳技术减排量vs.G

图4 最优单位产品碳技术减排量vs.qc＊

4.2 影响制造企业减排决策的参数分析

由图3 可知，在营林主体的Cs2、Pt和Cs1为定值时，制造企业的最优单位产品碳技术减排量与碳限额G呈负相关。在可行区间内，随着碳限额的不断增加，制造企业将不断减少碳技术减排投入量。

由图4 可知，在政府制定的碳限额G为定值100时，制造企业的最优单位产品碳技术减排量与营林主体的最优碳汇林规模qc*呈负相关。在一定程度上，林业碳汇纳入碳排放市场可以缓解制造企业技术减排的压力。

管理启示：为激励制造企业提高产品碳技术减排量，政府可以适当缩紧免费碳限额。另外，激励营林主体种植碳汇林，提高碳排放市场中林业碳汇总量可一定程度上缓解制造企业的碳技术减排压力。

5 结论

在全国碳排放权交易市场初步建立的背景下，本文以林业碳汇的供求双方为研究对象，假定消费者具有低碳偏好的情况下，研究林业碳汇纳入全国碳排放权市场对营林主体生产决策、制造企业生产和减排决策产生的影响。得出如下结论：①营林主体的最优碳汇林规模与碳限额呈负相关，政府制定的碳限额政策越严格，则营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多；②营林主体的最优碳汇林规模与木材销售价格呈负相关，与单位蓄积量的营林成本呈正相关。即在林业碳汇纳入碳排放市场的情况下，销售木材所能获利越少，则营林主体愿意向碳排放市场提供的林业碳汇越多；③营林主体的最优碳汇林规模与单位碳汇林生产碳汇的成本呈负相关。政府可通过提供相关技术和管理方面的指导、简化审批程序等途径帮助营林主体降低生产碳汇的成本，激励营林主体种植碳汇林；④制造企业的最优生产投入量与碳限额呈负相关，在碳限额为定值时，制造企业的最优生产投入量与营林主体的最优碳汇林规模呈正相关。政府可通过适当增加碳限额或激励营林主体种植碳汇林来激励制造企业增加生产投入量；⑤制造企业的最优单位产品碳技术减排量与碳限额呈负相关，在碳限额为定值时，林业碳汇纳入碳排放市场可以缓解制造企业技术减排的压力。