中国碳交易定价特征分析：基于三地碳排放权交易所样本的观察

胡 勇，杨 铭

（1. 北京师范大学珠海校区 人文和社会科学高等研究院，广东 珠海 519087；2. 北京师范大学珠海分校 国际商学部，广东 珠海 519087）

一、文献综述

碳定价机制源于“污染者负担原则”（“polluter pays principle"），是目前全球各国一致赞同的应对气候变化主要手段之一。全球主要国际及国内金融机构、非政府组织的环境经济学家均认为，经济学领域的碳定价机制对缓解气候变化具有重要理论导向意义[1]。中共中央关于制定第十四个五年规划方针中明确提到，中国可持续经济政策需要推动绿色低碳发展路径，增加环境保护投入，带动绿色金融和绿色科技的普及和应用。当下我国碳金融市场备良好的法律及政策环境[2]，为我国推动碳交易市场提供了有效市场基础。与此同时，北京、天津、深圳、广州、上海、湖北等地区先后成立碳排放交易所试点。受不同区域经济发展水平、产业结构、政策环境等因素影响，以及全国碳交易机构设立方案尚未出台的背景下，各碳交易试点发展状况各具特色。

依前期研究发现，碳排放权交易价格与空气质量、社会经济发展水平、政府政策、天然气价格、煤炭价格与欧盟 EUA 价格有关，其中，导致碳排放交易价格波动影响因素主要是天然气价格、煤炭价格和社会经济发展水平[3]。Murray等选取2009年至2012期间美国东北部实施“区域温室气体减排计划”的经济环境、天然气价格及环境政策三要素开展分析后预测该地区发电企业减排额达到24%[4]。赵哲等运用格兰杰因果检验分析经济增长与碳排量二者间因果影响关系,研究发现全球各区域经济增长均会提高相关地区人均二氧化碳排放量[5]。此外，姜雪通过对碳排放权交易价格的影响因素进行分类整理，从制度因素、经济因素、社会因素和环境因素视角，逐渐细分到具体因素，并提出构建碳交易市场的建议和政策[6]。刘逸飞等以广州碳试点地区为例，发现GDP、能源价格与碳排放权市场价格紧密相关[7]。Jonathan等学者认为，除上述影响因素，天气情况在一定程度上也会影响碳价[8]。由此可见，从制度、环境和能源三个视角探究影响碳排放交易市场碳价因素，具有概括性和普遍性。

关于碳价波动性研究，吕勇斌等认为各试点碳排放权交易价格具有明显的聚集性波动效应[9]。刁芸菲等通过GARCH对碳交易市场收益率序列进行实证研究，发现收益率序列表现出波动聚集性和自相关性等特征[10]。Liu等针对试点交易市场碳价对数收益率的实证分析中，分析结果证明碳价波动性具有偏锋度、肥尾、波动聚集性等特点[11]。郭蕾等研究发现，碳价水平受历史影响较大，序列循环周期长，未能实现有偏的随机游走特征，此研究说明碳交易市场参与主体的活跃程度低[12]。朱丽洁根据实证分析认为，北上广深四地区碳排放交易价格呈现相当高的相关性，上述地区产业结构、自然能源、经济发展等因素所带来的碳交易价格影响不容忽视，以上要素发展对其他试点市场具有引导作用[13]。孙晓明研究发现，我国各碳交易试点碳交易价格的波动有聚集效应；从各个碳交易试点的GARCH-M估计结果可见，碳交易主体收益率具有高风险特征，该研究还发现，北京、深圳和福建三地碳排放权价格波动特征与成熟金融市场的特征更具相似性[14]。

基于以上研究，本文拟选取北京、广州、天津三地碳排放交易所2018——2020年期间交易价格，对其进行横纵向分析，并借鉴GARCH-M模型，对数据取对数收益率进行分析。本研究创新之处在于：在碳价影响因素分析过程中，将气候环境要素和经济环境要素进行合并，以环境因素影响碳价视角展开分析。和以往研究相比，本研究更加具体，涵盖的研究内容更全面；同时，在碳价波动性分析中，选取北京、广州和天津三所具有代表性的碳排放交易所最新交易数据，该交易数据涉及区域的经济发展模式及产业结构存在较大差异，其碳交易市场运行表现更具有代表性，可研究价值较高。

本研究首先从理论角度对碳交易定价机制进行解读；然后以数据为样本，参考国内北京、广州、天津三地不同试点碳排放交易所三年交易价格，进行波动性横向及纵向分析。本文后续部分安排如下：第二部分对碳交易定价理论开展分析，为后续实证分析提供理论依据。第三部分开展碳价模型构建及检验，选择三地碳排放交易试点三年期间交易价格，采用GARCH-M模型对数据进行波动性分析。基于上述的分析，第四部分为结论，提出针对性对策。

二、碳交易市场价格机制解读：应对气候变化的全球方案

据经合组织数据显示，全球实施碳排放定价机制的国家数量在逐年增加[15]。截至2019年，全球已有47个国家及地区实施了碳定价机制，其中40个国家推行碳排放交易机制，25个国家推行碳税制度。其中部分国家同时采纳两种碳定价手段[16]。但从全球布局而言，由于各国政治环境、法律制度、技术障碍等因素的差异化导致碳定价机制远未达到全球普及的程度[17]。在全球碳排放交易机制还未普及的时代，二氧化碳等温室气体排放过量而导致气候变化现象的负外部效应，一般通过政府直接强制管控，或是在限定的排放量之外实行碳税。碳价通过实施碳税制度及碳交易机制，能够有效减少企业碳排放行为。相比于碳税和政府直接强制管控模式而言，管理部门以企业历史排放量制定经核定的总碳排放额，将排放权以拍卖机制或者固定额度方式免费发放给企业。该模式较固定的碳税方式而言，政府干预色彩较弱，更具灵活性，且可促进各种市场资源要素的合理配置。当企业减排边际成本低于市场碳价格时即产生有效市场激励信号。碳价格为排控企业提供减排成本信号，从理论上激励各排控企业优化各种市场资源以实现减排成本最小化[18]。

从环境经济学理论而言，碳定价对于解决全球气候变化起着决定性作用[19]。从碳价理论角度而言，有效碳价形成市场激励要素并促使企业排放成本内化，最终影响企业决策[20]。此外，碳定价机制可实现碳排放控制的最佳成本效益[21]。减排企业可通过多种途径参与碳排放交易市场，包括免费领取政府预期配额，拍卖市场环节，或者二级市场买卖。由于参与企业减排成本各异，各行业对碳配额需求也不尽相同。减排成本较低的企业可把多余碳配额出售给减排成本较高的企业来获得经济收益。减排成本较高的企业则通过购买市场上可流通的碳配额来减少成本，或提高企业环保技术以减低排放成本，最终实现整体减排的收益最大化。

三、碳价模型构建及检验

（一） 我国碳交易价格样本选取

基于研究可行性和数据合理性，本研究选取北京、广州、天津三所碳排放交易所碳排放权交易数据，它们在2018至2020年期间的交易价格如图1、图2、图3所示：

图1 北京碳排放权交易点成交量及成交额

图2 广州碳排放权交易点成交量及成交额

图3 天津碳排放权交易点成交量及成交额

我们可从图中发现，北京碳排放交易市场波动性较强，成交均价最高，成交量在三所交易试点中最高；广州碳排放交易市场成交量位居第二，价格约为北京的一半；而天津数值缺失严重，至2020年下旬成交量才显著提高，其碳价格与广州大体一致，但低于北京市场碳价。

（二） 三地碳交易试点波动性横向分析

从总体而言，三地碳排放交易试点趋势具有一致性。三试点地区从2018年到2020年碳均价呈上升趋势。除北京2018年波动性较大之外，天津和广州在2018年走势平稳。2018年期间由于各项碳排放试点政策还未完全落实，且碳金融市场处于起步阶段，其碳排放交易价格在市场运行后期较低。直至2019年下半年起，由于国家及地方政府政策基调及碳市场制度构建日渐完善，碳价显著提升趋势。

三地碳排放交易试点中，北京地区成交均价最高，该现象与北京较早成为碳排放交易试点有关。值得一提的是，北京在2020年底至2021年初期间碳价存在下降趋势，其主要原因是政府推行清洁能源广泛使用，同时，同一时期北京地区各企业生产效用大幅增加，使得碳排放需求降低。天津在2018年期间碳成交均价数据缺失严重，该现象与天津作为钢铁大省，其政府发放当年碳配额过剩有必然关联。广州相比于其他两试点市场，其碳交易价格呈健康稳定发展趋势。到2020年，三地碳交易市场碳价逐渐趋于平稳，这与国家绿色低碳政策持续推广以及能源生产型企业产能和效率提高有着直接相关性。

价格方面，三地碳交易市场价格不尽相同，最高价和最低价差异较大。北京地区碳交易价最高，其价格水平是广州的两倍之多，是天津的三倍之多。究其原因，主要是北京碳交易市场机制构建较为成熟，而天津在2018年处于市场起步阶段，各项交易体系尚未完善，导致其成交价格和成交数目均处于低位。另外，碳配额在市场运行初期以免费形式发放，无需企业资金投入，使得天津地区碳价格持续走低。

下文我们对三地区碳交易试点进行计量分析，为方便对价格波动进行数据解读，减少异方差性的影响，我们采用对数收益率方式，公式如下：

r为对数收益率，sd是各试点日均价

图4、图5、图6为时序图处理结果。

图4 天津碳价对数收益率时序图

图5 北京碳价对数收益率时序图

图6 广州碳价对数收益率时序图

根据以上三图所示，我们可明显发现，三地碳交易试点均具有波动性和聚集性，而且三地市场波动性亦存在差异。

从天津日对数收益率中可见波动变化不明显且围绕均值分布；北京时序图可见北京碳排放交易试点聚集性显著，有数次大波动，且大小波动交替出现；广州碳排放交易市场波动性也较显著和剧烈，相对于其他两交易试点而言，其碳价稳定性较弱，波动聚集效应较为显著。

接下来我们通过表1观察碳排放市场日均价对数收益率的描述性统计。

表1 三个碳排放权交易试点碳价日均收益率的描述性统计

从图4到图6我们可观察到，天津、北京、广州三地试点的对数收益率均值均为负数，但接近于0，说明较为平稳且略呈下降趋势。北京试点对数收益率标准差最高，其次为天津，广州最低；三试点均右偏；峰度均比正态分布的峰度值高，这证明序列具有尖峰厚尾的特点。根据偏度、峰度和JB统计量可得出，JB统计量大于临界值2，说明不符合正态分布假设，因此可得出序列非正态分布的结论。

通过以上统计分析，我们可得出以下结论，三地碳排放交易市场均符合波动性聚集和非正态性分布，因此我们建立GARCH模型具备合理性。

（三） 我国三地碳排放权交易市场的波动性纵向分析

本文中对波动性分析使用异方差模型。

1. 平稳性检验

建立异方差前我们需进行平稳性检验。假设时间序列不平稳，则导致伪回归的结果，因此我们此次检验使用ADF检验。

根据表2检验结果可得出，ADF检验统计量均小于1%下的临界值，且P小于0.05，因此，拒绝原假设，即时间序列不存在单位根，证明时间序列平稳。我们可对数据进行处理之后建立GARCH模型。

表2 三个碳排放权交易点碳价日均收益率的ADF检验

2. ARCH效应检验

根据最小二乘法建立自回归方程，对时间序列进行ARCH-LM检验，滞后阶数P=1，我们可以得到表3：

表3 三个碳排放权交易市场碳价日均收益率的ARCH效应检验

由以上统计结果可得出，P值小于5%的显著水平，即拒绝时间序列不存在ARCH效应的原假设。 由此我们可得出结论，三地碳排放交易市场日均价存在ARCH效应。接下来，我们可进行条件异方差建模。

3. 我国三地碳试点交易市场收益率的GARCH-M模型建立

以上统计结果均说明天津、北京、广州三地碳排放交易试点存在ARCH效应，由此我们下文将对三地收益率序列构建GARCH（1，1）模型。

GARCH模型估计方程如表4所示：

表4 碳价日均收益率的GARCH模型估计

根据结果表明：天津碳价收益率序列的GARCH项值最高，说明历史前期碳价水平对后期碳价波动有显著影响；广州碳价收益率序列的GARCH项最小，说明历史前期碳价水平对后期波动影响较小。天津试点ARCH值在这三地试点中最高，表明外界条件对天津碳价波动性影响较大。此外，三地试点ARCH项系数α值均大于GARCH项系数β值，说明外部冲击对于市场波动性的影响要强于市场自身记忆性。

4. 我国三地试点碳交易价格的波动性分析总结

根据上述实证分析我们可得出以下结论：

（1）在碳排放交易价格的对数收益率描述性统计检验中，标准差相对而言较大，说明碳交易风险性高；通过表1可知，北京标准差相对于广州和天津来说数值最大，因此北京在三地碳排放交易试点中的风险最高。

（2）三地碳交易市场价格波动并非呈现相同规律，价格差异性较大，具备特殊性、区域性特点。

（3）三地碳排放交易市场的波动价格并无剧烈特征，说明我国碳排放交易市场处于发展初期阶段，市场机制尚未完善，且无活跃运作模式。

四、结论与对策

（一） 结论

本文选取2018——2020年期间北京、广州、天津三所碳排放所交易价格为样本，对其展开波动性横向及纵向分析。研究表明：三地碳交易碳市场价格波动及价格水平差异明显，最高价和最低价差别显著；同时，三地碳交易试点对数收益率标准差较大，碳交易风险性偏高。

（二） 对策

鉴于以上分析结论，我们认为政策制定者应当结合当前碳交易市场现状完善碳交易机制，使碳价格趋向平稳发展，以适应我国碳中和政策的中长期规划。 具体而言，我们认为应当从以下三个方面开展碳交易市场制度完善工作。

1. 构建全国统一碳排放配额机制

从上述实证结果得出，国内市场碳价波动较大，价格水平极不均匀，该现象与我国现阶段无统一全国性碳配额分配管理制度有关。鉴于此，我们建议我国未来出台统一的碳排放权交易管理制度。我国目前各地区企业排放额测算计量工具各不相同，为避免目前行政机构发放配额过度现象，提高碳交易市场机制的减排效率，稳定市场预期，鼓励更多投资者及企业参与碳交易，笔者建议我国碳排放碳配额应以历史排放法和基准线法为主要分配方法。就目前各国实际经验来看，以上两种核定碳排放额方法相对较为科学；中国目前已有部分试点地区参照以上手段来确定配额，且运行效果良好。统一碳配额机制的实施有助于提升投资人对碳交易价格的心理预期，同时可有效稳定碳价格的市场波动。

2. 免费碳排放配额与碳排放拍卖机制相结合

目前我国大部分试点地区采用碳配额无偿分配方式，虽然免费发放配额这种类似于政府补贴的方式既减轻企业减排压力，又可提高企业参与市场的活跃度，但由于我国即将设置全国性排量总量上限，免费发放配额无疑无法有效实现碳交易（Allowance-based trade）的减排目标。我们建议政策制定者应当结合碳价格激励要素，在全国碳排放市场履行期初期阶段以免费配额为主，后期逐渐缩减配额总量的同时，逐年按总量比例递增模式开展配额拍卖机制。碳排放权拍卖机制能够有效稳定碳价格波动并提升投资者信心。借助该碳价机制，政府可对部分碳排放配额以市场最低价向拍卖市场发放。同时，为避免排控企业之间的恶行竞争，规范性文件中应当设置详细的最低价定价原则、基本拍卖规则及拍卖收入所得管理制度。

3. 加强碳金融制度创新

为形成有效碳价格并避免其巨大波动，我们需要完善碳交易市场交易机制的同时，应增强碳金融创新，完善碳回购、碳债券、碳指数、碳质押贷款、碳账户创新等模式。碳价格机制能否有效实现减排目标，关键在于市场能否发挥碳排放权的金融属性，包括流通性、交易模式以及交易种类。鉴于此，为增强碳配额金融属性的流通性，笔者建议适当降低金融机构开展碳金融业务的准入条件，允许商业银行参与碳金融衍生品交易，而不仅仅限制于碳交易结算业务；建立金融机构（特别是商业银行）与碳交易所的创新合作机制；再者，中央顶层制度设计者应当参考证券、股票等其他金融产品，扩充交易模式，在条件适当的情况下逐步引入场外交易。多级市场交易既有利于碳价格机制引导市场资源合理调配，也为中小企业和个人投资者拓宽投资渠道。最后，鼓励碳排放交易平台与金融机构积极合作共同创新碳金融衍生产品，增加碳配额交易种类，扩大碳交易流动性和交易量，活跃市场，以形成稳定、持续的碳定价机制。