中国碳交易市场减排绩效的实证研究

朱 凡，李天琦

(1.吉林大学 经济学院，吉林 长春 130012； 2.吉林大学珠海学院 工商管理学院，广东 珠海 519041；3.吉林大学 东北亚研究院，吉林 长春 130012)

一、引 言

2006年，中国超过美国成为全球最大的二氧化碳排放国。此后，二氧化碳排放量持续增长，从2006年的64.16亿吨增长到2017年的185.86亿吨，增长了近两倍。中国面临的减排压力与日俱增。为承担国际责任，中国于2009年在哥本哈根会议上承诺，到 2020 年碳排放强度比2005年下降 40%～50%。随后，又在2015年的巴黎会议上承诺，到2030年碳排放达到峰值。为履行国际承诺，中国于2013年启动了碳排放交易试点，在总结试点经验的基础上，于2017年进一步启动了全国碳市场。

现有的国内外文献主要是基于以下几个方面对碳市场进行的研究：

在碳市场的价格发现功能方面。价格发现是指不同碳市场上的同种碳商品或者同一碳市场上的不同碳商品的价格之间存在关联性。Milunovich 等 (2007)利用Granger因果检验和线性协整方法考察了欧盟EUA市场的有效性和价格发现问题，事实证明当欧盟碳市场处于第一阶段时，EUA的期货价格与现货价格呈现相关性。[1]Mizrach(2012)同样认为，欧盟碳市场的现货价格与期货价格之间存在协整关系。[2]戚婷婷和鲁炜(2009)利用向量误差修正模型和公共因子模型实证得出，现货市场的价格发现功能较弱，而期货市场的价格发现功能较强。[3]黄明皓等(2010)发现，CER期货市场具有较好的短期价格发现功能, 但其长期价格发现功能不明显。[4]杜莉等(2012)对欧盟碳金融交易的溢出效应进行研究，结果证明完善的碳金融交易机制有利于企业战略布局。[5]孙悦(2018)利用向量误差修正模型与向量自回归模型对欧盟第二阶段碳配额现货价格与期货价格的功能进行分析发现，在EU ETS第二阶段的 EUA 和 CER 市场中，期货具有价格发现功能，而期货价格对市场信息的反应更加敏锐。[6]

在碳市场的减排功能方面。以市场化手段平衡经济发展与碳减排之间的矛盾是碳市场启动并被许多国家和地区采用的主要原因。[7-8]Anger(2008)指出，碳市场交易可以提供给交易者更多的减排手段，尤其是使参与者有机会选择成本更低的减排技术，进而降低减排的总体成本。[9]这一观点得到Hahn 和Stavins (2010)的支持，他们认为总量管理与交易制度可以使碳市场以最低的社会成本减排至给定的目标。[10]魏一鸣等(2010)通过构造拉格朗日函数实证得出，碳市场具有全局成本最小化功能。[11]张伟伟等(2014)利用跨国面板数据对国际碳市场减排绩效进行分析，结果表明国际碳市场的建立对人均碳排放的影响并不显著，但其对全球碳排放总量有着显著的抑制作用，肯定了国际碳市场的减排绩效。[12]陈卫东等(2016)运用面板分位数回归对中国2000～2012年的30个省域碳排放的经济效应进行考察后发现，碳排放对经济增长具有异质性，过低或过高的碳排放规模对经济增长的作用不大，只有中等水平的碳排放对经济的促进作用显著。[13]

在碳市场的技术激励与福利效应方面。建设完善的碳市场机制有利于产生技术激励效应和福利效应。Schleich等(2009)认为，欧盟碳排放体系的二期建设将促进相关部门提高能源使用效率和加快推进研发低碳技术进程。[14]Caparrós等(2013)同样支持碳市场体系能够鼓励企业采用先进的减排技术。[15]Prag等(2012)指出，碳市场机制产生的福利效应是指空气和水质、卫生、基础设施、就业以及生物多样性的改善所带来的经济和社会效益。[16]

综合而言，现有文献对碳市场的功能问题进行了广泛而深入的研究。然而，多数文献以欧盟碳市场为考察对象，较少关注中国碳市场的功能问题，尤其是缺少对中国碳市场减排效果的实证研究。并且，现有相关研究也未关注中国经济增长与二氧化碳排放是否脱钩。因此，本文将从以下三个方面丰富现有文献。第一，通过对碳强度指标的测算，衡量试点地区与非试点地区碳排放的变化；第二，通过构建碳脱钩指数，检验各地区经济增长与二氧化碳排放之间的脱钩关系；第三，采用双重差分法和倾向得分匹配法对碳市场的减排功能进行实证检验。

降低温室气体排放是碳市场建立的主要目标之一。开展碳交易试点以来，尽管中国的碳排放总量依然持续增加，但是碳排放强度已经呈下降趋势。碳交易的开展限制了碳排放的增长，降低了中国的碳排放强度。而碳交易试点启动以来，尤其是近年来，中国经济步入新常态，经济增长速度放缓。碳排放强度下降是启动碳交易市场的功劳，也是经济增长速度放缓、经济结构调整的结果。显然，需要考察中国经济增长与碳排放之间是否存在脱钩关系，中国碳市场的减排绩效究竟如何。这些问题的答案对于中国进一步发展碳市场具有重要的理论价值与现实意义。基于此，本文在总结已有相关文献的基础上，分别利用碳强度、脱钩模型、双重差分法及倾向得分匹配法来实证考察我国碳市场的减排绩效。

二、中国碳市场的发展历程

2004年国家发展和改革委员会CDM指导方针白皮书的颁布标志着中国碳排放交易市场开始建立。中国碳市场的发展主要经历了项目减排阶段、区域碳市场试点建设阶段以及全国碳市场启动阶段。

(一)项目减排阶段

2004年国家发展改革委颁布有关CDM指导方针的白皮书，明确在全国逐步建立碳排放交易市场；2007年正式发布了《中国应对气候变化国家方案》；2008年先后成立了北京环境交易所、上海环境能源交易所及天津排放权交易所，目的在于通过市场机制解决日益加重的环境污染和气候变暖等问题；2009 年 11 月，中国在哥本哈根气候大会上向国际社会做出郑重承诺：“到2020年单位 GDP 碳排放强度比 2005 年下降 40%～45%”。

(二)碳市场试点建设阶段

2011年10月，国家发展改革委下发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，正式批准北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳共7省市开展碳交易试点工作，所有试点地区必须在2012年底提交并报国务院批准详细的实施方案。2013年6月18日，深圳成立中国首个正式运行的碳交易市场，随后上海、北京也陆续开展碳排放挂牌交易。截至2014年6月，7个试点省市已全部成立正式的碳交易市场。2015年9月，中国明确提出将在2017年全面实施碳排放权交易体系。2016年6月 13 日，国家发展改革委召开改革专题会议，提出要“加快推进碳排放权交易制度”，标志着全国碳市场建设正式进入快车道。

(三)全国碳市场启动阶段

2017年12月19日，中国碳排放权交易体系正式开启，且《全国碳排放交易市场建设方案(发电行业)》已经获得国务院批准。中国碳市场启动将具体分为基础设施建设阶段、测试阶段和交易阶段。

短期来看，全国碳市场的启动应该从发电行业开始，将每年二氧化碳排放量2.6万吨作为企业进入市场的门槛，该排放量相当于综合能耗1万吨标准煤。符合全国碳市场纳入条件的发电行业的企业，将纳入全国碳市场进行统一管理，不再参加地方碳市场活动。

长期来看，石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸和航空等高能耗行业将逐渐被纳入统一碳市场。作为控制温室气体排放的政策工具，碳排放权交易体系的最终目的是通过市场机制控制和减少温室气体排放，并降低全社会减排成本。随着碳市场建设进程的不断深入，碳价对企业成本的压力将会逐渐显现。

三、中国的碳排放量与碳强度测算

碳强度就是单位GDP的二氧化碳排放量，它反映了国家或地区在发展过程中碳排放的情况。碳强度的大小主要取决于能源的消费种类、碳排放系数、在能源消费中所占的比例、能源强度等因素。

(一)碳排放量计算说明

本文利用 IPCC 的碳排放测算方法，同时参考相关研究，测算中国各试点碳市场在2001～2017年间的二氧化碳排放量，计算公式如下:

(1)

其中，CO2表示二氧化碳排放总量；i=1、2、3分别表示煤、石油、天然气；ECi表示各种能源的消费量；NCVi表示平均低位发热量；CCi表示含碳量，指单位热量含碳水平；COFi表示氧化因子，指能源燃烧时的碳氧化率。

碳强度计算公式如下：

CDEI=CDE/GDP

(2)

其中，CDEI为碳强度，CDE为各地区二氧化碳排放量，GDP为各地区的生产总值。

(二)试点地区碳强度的纵向比较

在7个碳交易试点地区中，深圳市位于广东省，所以本文仅选用其余6个地区作为试点地区的代表。图1给出了6个试点地区的碳排放强度变化情况。从图1中可以清晰发现，2000～2017年，6个试点地区的碳排放强度均逐年下降，降幅都超过了50%。其中，北京碳强度的变动幅度最大，降幅在80%以上；广东省表现一般，17年间碳强度仅下降了58%。

图1 各试点地区碳强度变化趋势(单位：吨/万元) (1)能源消费量和GDP数据均来自于国家统计局。

(三)试点地区与非试点地区的横向比较

随着全国碳市场的启动，非试点地区的减排动力及减排潜力逐渐增大。本文选取河北、山西、辽宁、江苏、安徽、陕西等6个省份作为非试点地区的代表。图2给出了6个非试点地区的碳排放强度变化情况。从图2中可以看出，2000～2017年，6个非试点地区的碳强度均呈下降趋势，但下降幅度差异化显著，其中，山西省碳强度的变化幅度最大，2016年比2000年下降约62%，且在2002年碳强度达到17年间的峰值；陕西省碳强度的变化幅度最小，2017年较2000年下降49%。

图2 6个非试点地区碳强度变化趋势(单位：吨/万元)

综合而言，非试点地区的碳强度在 2000～2017年呈下降趋势。但试点地区在 2011 年后的碳强度平均下降率高于非试点地区的平均下降率，因此，并不能否认碳市场的作用。

碳强度能够反映碳排放在经济增长中所占的比例，但是其无法反映二氧化碳排放是否与经济增长相脱钩。本文采用 Tapio脱钩弹性指数法分析中国各地区近年来的经济增长与碳排放之间的脱钩关系。[17]

(一) 脱钩弹性计算说明

Tapio的脱钩弹性计算公式如下：

τ=(△CO2)/CO2/(△GDP/GDP)

(3)

τ为脱钩弹性，CO2为二氧化碳排放，GDP为经济驱动力，即经济增长。两者变化的过程差异会引起弹性变化，显示出多种情况，Tapio设定了3个弹性临界值，即0、0.8及1.2，清晰地表现出经济增长与碳排放的脱钩状态(见表1)。

表1 Tapio碳脱钩弹性指数与类型

(二)各试点地区碳脱钩效应分析

本文利用Tapio 脱钩弹性指数测算了各试点地区在2001～2017年的经济增长与二氧化碳脱钩情况，具体结果见图3。

从图3中可以看出，2001～2017年间，北京市经济增长与二氧化碳排放的脱钩状态总体表现为“弱脱钩—强脱钩—增长负脱钩—弱脱钩—强脱钩—弱脱钩”交替的不平稳状态，这说明北京市在经济迅速发展的同时，二氧化碳排放量也在多数年份得到了控制，但各年份呈现不同的脱钩状态；天津市除了2010年的经济增长与二氧化碳排放呈现增长连接外，其他年份均处于脱钩状态，只是脱钩程度有所差异，这说明天津市的经济正在向高质量发展，能源利用效率逐渐提高，减排技术不断提升，使得经济增长与碳排放表现出强脱钩状态；上海市近16年来的经济增长与二氧化碳排放整体表现出脱钩状态，特别是在2012年和2014年，其实际经济增长率分别达到4.89%和7.42%，但二氧化碳排放表现出负增长，分别为-0.68%和-7.62%，进而导致这两年的经济增长与二氧化碳排放的脱钩指数分别为-0.14%和-1.03%，达到了上海市经济增长与二氧化碳排放的最佳状态，实现了二者的强脱钩。其余各年上海市的经济增长与二氧化碳排放的脱钩指数均在0.8以内，产业结构的优化升级、能源利用效率的逐渐提升、减排技术的不断提高使得上海市的经济增长与碳排放表现出脱钩状态。广东省自2001年以来，经济增长与二氧化碳排放的脱钩状态演化趋势总体表现为“弱脱钩与增长连接”相互交替的不稳定状态；湖北省与重庆市的经济增长与二氧化碳排放的脱钩状态相似，均表现为“强脱钩—增长连接—弱脱钩—强脱钩—弱脱钩”交替发展的状态，说明两个地区的经济发展逐渐由传统的只关注数量增长向质量提升转变。

图3 试点地区经济增长与二氧化碳脱钩情况

(一)研究方法

1.双重差分法(DID)

双重差分法(DID)是评价政策效果的有效方法，通过过滤结果变量受时间效应和固定效应的干扰，进而获得政策作用的净效应。[18]DID模型将自然实验中的变量分为处理组和对照组，通过控制两组间系统性差异，分析受到政策冲击的处理组在冲击前后所发生的变动。基本模型设定如式(4)所示：

yit=β0+β1Pilotit+β2Timeit+β3Pilotit×Timeit+∑δXit+εit

(4)

其中，i为中国除西藏和港澳台地区之外的30个省区，t为2006～2016年，yit为被解释变量，即碳排放量(CDE)与碳强度(CDEI)。Pilotit与Timeit分别为个体虚拟变量和时间虚拟变量，其中， Pilotit=1指处理组，即试点碳市场政策的实施地区，否则为非试点地区，取Pilotit=0。Timeit=1表示政策实施后的时间，否则为未实施政策的时间，由于试点政策的通知于 2011 年年底正式发布，而在 2013 年正式开始实施，因此选用两个不同的Time变量，以验证碳交易的减排能力。即第一个变量设定为2006～2011年，Timeit=0； 2012～2016年，Timeit=1。第二个变量设定为 2006～2012 年， Timeit=0；2013～2016年 ，Timeit=1。交叉项Pilotit×Timeit表示该政策的净效应，∑X为与被解释变量相关的控制变量，ε为随机扰动项。最终模型如式(5)和(6)所示：

lnCDEit=β0+β1Pilotit+β2Timeit+β3Pilotit×Timeit+β4lnGDPit+β5(lnGDPit)2+β6lnURit+β7lnISit+β8lnPECit+β9lnIMit+β10lnFDIit+εit

(5)

lnCDEIit=β0+β1Pilotit+β2Timeit+β3Piotit×Timeit+β4lnPcGDPit+β5(lnPcGDPit)2+β6lnURit+β7lnISit+β8lnPECit+β9lnIMit+β10lnFDIit+εit

(6)

其中，变量GDP/人均GDP(PcGDP)(2)人均GDP 较 GDP 更能体现该地区的经济发展速度，但由于中国人均 GDP 较低，不能对碳排放总量起决定性作用，因此在模型中，碳排放总量模型(被解释变量为lnCDEit的模型)的解释变量为 GDP，而碳排放强度模型(被解释变量为lnCDEIit的模型)的解释变量为人均 GDP。、城镇化(UR)、产业结构(IS)、人均能源消耗量(PEC)、进口(IM)与外商直接投资水平(FDI)为控制变量并将其进行对数化处理。

2.倾向得分匹配法(PSM)

在国家发展改革委2011年10月29日公布的《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》中提出，“综合考虑并结合有关地区申报情况和工作基础”同意北京市、天津市、上海市、重庆市、湖北省、广东省及深圳市开展碳排放权交易试点。可见，该政策的实施可能并非随机指定试点地区，由此可能会存在样本选择偏误，而不满足双重差分法中政策选择对象为随机决定的假设。因此可采用倾向得分匹配法进行估计，以解决该问题。则处理组的平均处理效应(ATT)如式(7)所示：

(7)

(8)

由于样本较小，所以采用拔靴法(bootstrap)来获取因果效应估计的标准差。Kernel配对因果效应估计中函数w(·)的表达式如式(9)所示：

(9)

其中，K(μ)为Gaussian正态分布函数，h为带宽参数。本文为减少模型估计误差，将同时选用 DiD 与 PSM进行估计。

(二)数据来源

本文中涉及的各变量来源与计算方法如表2所示，数据均来源于《中国能源统计年鉴》《中国统计年鉴》与各地区统计年鉴。

表2 数据来源与计算方法

(三)实证结果

从交互项的系数来看，碳试点政策的实施对碳排放量的影响并不显著，而对碳强度影响较为明显。从控制变量来看，GDP与碳排放量呈显著正相关，且不存在倒U型关系，这表明现阶段中国仍处于粗放型经济增长阶段，经济发展增加了碳排放量；而人均GDP与碳强度呈显著负相关，在碳总量保持不变的基础上，随着人均 GDP的增加，碳强度下降。城镇化率与碳排放总量呈显著负相关，而与碳强度呈显著正相关。产业结构与碳排放呈显著负相关，表明现阶段中国仍采用提高化石能源的消耗增加工业企业产品的产出。外商直接投资与碳排放量呈显著负相关，而对碳强度影响不显著。

表3 碳交易政策对碳减排影响的DiD结果

本文采用Bootstrap 方法进行稳健性检验，具体检验结果见表4。

表4 试点碳交易政策对碳减排影响的稳健性检验

由表4可知，交互项Pilot×Time系数在被解释变量为lnCDE的模型中不显著，说明碳交易政策的实施对碳排放总量没有影响。而在被解释变量为lnCDEI模型中显著为负，表明碳交易政策降低了试点地区的碳强度，验证了上文的结果。所以，碳交易体系对试点地区的碳排放量无影响，但却能够降低其碳排放强度，这主要是由于现阶段碳配额总量是由各地区碳强度下降指标测算决定的，基于配额价格变动所引起的控排企业绿色技术创新和改进能够促进碳减排活动的进行，也就是说碳价对减排有着促进作用。

六、对策建议

(一)在碳市场发展初期

1．以自愿减排为主，强制减排为辅的减排方式

现阶段，中国的工业结构主要以制造业为主，但《京都议定书》尚未将中国纳入到强制减排体系中来，中国目前开展的碳减排行动是自愿性碳排放权交易，即“自愿加入，自愿减排”，实现经济增长与环境保护协调发展。因此，中国的碳市场发展应以自愿性碳排放权交易市场为基础，通过实践不断总结和积累经验，逐步完善碳交易制度，摸索中国的碳市场运行机制，提升碳交易市场能力建设，在中国的碳市场初具规模后，可以实行“自愿加入，强制减排”的准则。

2．以重点行业减排为主的减排措施

从国际经验来看，中国可以在碳交易运行的初级阶段，选择二氧化碳排放最高的能源部门和少量工业部门作为碳金融交易试点的突破口，发挥重点行业在节能减排中的带动作用，待市场逐渐成熟以后再逐步向其他高耗能、高排放行业扩张，以推动全社会减排。

(二)在碳市场发展中期

1．减排市场由政府引导转变为市场主导

在碳市场这一新兴市场中，政府在引导碳市场发展和保障碳市场资源合理配置中起着重要作用。在碳市场的发展过程中，碳排放权及其合法交易、碳排放权的分配、市场的监督管理等都离不开政府的介入和引导。同时，政府还需要借助一些辅助措施如设立碳基金等，帮助企业提高在碳市场的获利能力。随着碳市场的日渐成熟，其发展模式最终由政府引导向市场主导转变。

2．逐步提高配额分配的拍卖比例

按照国际发展经验，碳排放配额的分配方式主要有免费分配、拍卖分配以及混合分配三种。中国的碳排放权分配方式可以以渐进式、分行业的方式，选择电力、煤炭、冶金等高排放、高能耗企业，逐渐减少其免费分配比例，增加拍卖比例，并将拍卖形成的资金投向低碳领域，可用来成立碳基金，用于推广和激励碳交易制度的发展，支持低碳环保技术和产业的发展，逐渐过渡到以拍卖分配方式为主的、公平高效的市场化碳排放权分配制度。

(三)在碳市场发展成熟期

1．形成以市场为主导的价格机制

价格机制是碳交易市场运行机制的核心。首先，应深化资源价格改革以保障经济可持续发展。其次，在做好碳配额初始分配工作的基础上，大力推进电力、煤炭等重点领域的价格改革，建立完善的资源产品上下游价格联动机制。第三，在电力、煤炭等行业价格改革完成后，继续推进资源性产品价格改革，逐步建立起依靠市场价值规律的能源资源价格形成机制。最后，还应逐步建立并完善碳金融衍生品交易市场，为碳金融现货的交易价格提供决策依据，有效规避碳价格波动风险。

2．构建完善的风险监管机制

首先，应建立专业机构负责碳排放权的分配和监督管理。其次，监管机构应该规范碳市场管理机制，加强监管力度，保证碳市场相关法律法规的有效实施，为碳市场的健康发展保驾护航。最后，碳市场的监管机构应该在现有的监管部门下设立分支机构，或者成立绿色发展行业协会进行自律管理。