国内碳交易市场的必要性研究与市场均衡分析.docx

1、国内碳交易市场的必要性研究与市场均衡分析国内碳交易市场的必要性研究与市场均衡分析 摘 要：本文从企业的利润出发，根据企业边际利润等于边际成本，推导求得了企业愿意买入或卖出碳排放权的价格（碳排放权的保留价格）。在保留价格的基础上，本文给出了碳交易市场发生交易的可能性条件以及市场均衡的一般条件，并且估算碳排放权在国内市场上的均衡价格。分析发现，第一，碳交易市场分析的核心在于企业的碳排放权保留价格，这个保留价格与利润和技术相关；第二，国内碳排放权均衡价格估计约在167元/吨到488元/吨之间。关键词：碳交易市场 企业保留价格 碳交易市场均衡价格本文通过讨论企业的对于碳排放权保留价格的差异论证了碳交易

2、市场存在交易的可能性条件，并以此为基础进一步推导出碳交易市场的均衡条件。为了推导碳排放权的市场价格，本文定量地从企业的边际利润等于边际成本的原理出发，推导出适用于各个企业的碳排放权保留价格的一般函数形式，从而在国内行业的二企业均衡模型中推导均衡价格。通过对于行业的选择，以及企业的选择，做到这样的简单模型的结果可以对于总体的碳交易市场具有代表性，综合各均衡价格讨论可能的国内碳交易市场的均衡价格大致区间。从分析碳交易市场上保持交易的条件开始，可以发现各个企业的保留价格是影响碳交易市场的重要因素。从保留价格出发可以分析出碳交易市场的一般均衡状态以及均衡价格。分析国内特定行业中代表性的企业，可以为了解

3、国内的未来碳交易市场的运行与均衡提供基础。1、碳排放权的交易存在的条件以及保留价格碳排放权交易的条件从企业的边际利润和购买单位排放权成本角度可以分析排放权交易存在的条件。假设在一个充分竞争市场中，每一个企业只是产品价格的接受者。政府事先规定了每个企业不同的排放份额，同时政府对于经济中的超额排放情况做出非常严厉的处罚，这个处罚力度之大足以使得所有企业不去选择超额排放碳。此时，如果一个企业需要在短期内（减排技术不足已得到改进）继续进行生产，那么它就必须通过市场来购买碳排放权。购买额外的排放权相当于为额外的产出增加了一部分可变成本。每一个理性的企业家只有在当使用购买来的排放权所多生产的一个产品的边际

4、利润大于等于企业需要为之付出的价格时，才愿意买入碳排放权投入生产。同样对于卖方，当它卖出一单位的碳排放权获得的收入（排放权价格）不小于它使用这单位排放权进行生产的利润时，才会同意卖出排放权。任何一家企业对于碳交易市场上碳排放权这种特殊商品的保留价格理论上就应该等于其使用单位排放权带来的边际利润。碳交易市场上碳排放权的交易发生的条件就是，当市场上有对手方出价高于保留价格时，企业就有意愿出售排放权；当市场上有对手方出价低于保留价格，企业就会希望买入进行生产以获得利润。所以，当碳交易市场中，企业保留价格不同时，碳排放权的交易就会不断地进行下去，直到这个市场均衡。1.2、国内企业碳排放权保留价格的决定

5、当前主要国内排碳行业均以煤炭作为主要生产资料，而且煤炭正是这些企业排碳的来源。下文中对于国内碳交易市场的定量分析中，均假设国内主要排碳行业企业以煤炭作为主要生产资料，再通过分析企业使用的煤炭量来计算碳排放来分析国内的碳交易市场，从而避开由于国内企业对于排碳量信息的不公开造成的分析困难。下面给出企业保留价格的推导过程：假设在一个充分竞争的市场中，企业进行生产主要的生产资料就是使用的煤炭量，不同的企业对于煤炭投入所获得的利润函数不同，同时由于减排技术差异，不同企业使用每单位煤炭造成的碳排放不同。上述式中，R是企业的利润函数，Q是企业使用的生产资料，也就是煤炭量；P是企业产出的价格；ATC是企业的平

6、均成本；R是边际利润函数；F（Q）是减排技术函数。它表示每单位煤炭使用量产生的碳排放量。（由于可以获得的数据有限，顾在这里使用线性的函数关系来表示减排技术）。k是科技常数。则：保留价格应有以下等量关系：上式通过单位煤炭的排碳量函数即科技函数F使得企业切实可查的煤炭使用量和碳排放量联系起来，通过这个关系求出对于单位排放权的保留价格。代入边际利润函数，得：以上便是企业的对于单位碳排放权的保留价格函数。它以企业所使用的主要生产资料煤炭的使用量最为主要自变量推导出碳排放权价格，有两个特点：首先，科技函数F（Q）在决定一家企业的保留价格时起了决定作用。当其他条件相同，而某企业具有先进的减排技术时，它就会

7、具有比较高的保留价格，在碳交易市场上为需求方，因为为对它来说，继续生产利润更大。这一结论得到实证研究（饶蕾等，2008）的支持。其次，平均成本函数（ATC）也在决定一家企业的保留价格时起了同样重要的作用。不同行业，不同企业面对的平均成本函数不同。那么在科技函数相同的条件下，因为平均成本函数的差异，保留价格也会不同，交易会持续进行。所以说，碳交易市场可以存在交易的条件是企业具有不同的保留价格，而不同公司具备的不同减排技术以及生产成本决定了这样的排放权交易是否继续发生。2、碳交易市场的均衡状态2.1碳交易市场均衡条件碳交易市场均衡的条件是市场参与方都具有相同的保留价格。一个碳交易市场存在交易的条件

8、是不同的企业具备不同的对于单位排放权的保留价格。当参与碳交易市场中的企业在进行了一系列的交易后面对着相同的保留价格时，市场就达到了均衡的状态。这时候，市场达到了帕累托最优，因为任何一家企业的保留价格相同，没有企业可以以比自己的保留价格低的价格购入排放权也不可以用高价格卖出排放权，企业之间不存子着继续交易的可能性。这就是碳交易市场的均衡条件。2.2碳交易市场均衡价格在初步的研究中，可以认为简单得使得各个公司的保留价格函数相等的情况就是均衡情况，这时的价格就是市场均衡价格。在简化的两企业模型中，可以认为，它们间交易的市场均衡价格就是（PE*）： 分析简单的两企业碳交易市场模型的均衡状态以及均衡价格

9、是研究总体均衡的基础。研究的思路以及方法也适用于对于以后对于总体国内碳交易市场的均衡状态。3、国内碳交易市场均衡实证研究两个行业的分析本小节对于国内的，具有代表性的两企业均衡状态进行了实证研究，在国内排碳量大的行业中分别选取了就有代表性的企业进行两企业模型分析。这样简单的，理想的分析对于给出更一般的国内碳交易市场的均衡具有意义。3.1、国内碳交易市场建立的选择国内行业来看，电力行业在2010年排放了国内最多的40.1%的二氧化碳，黑色金属治炼行业排名其次8.9%，排名第三的是石油化工行业，7%左右。（章轲，2010）所以，国内的碳交易市场可以先就在这两个行业中展开，囊括这两个行业中的企业，这样

10、，控制了它们的排放也就相当于控制了国内大部分的碳排放。市场中总体的均衡状态通过现有的数据，较难通过简单的模型推算得出，但是可以通过选择具有代表性的行业大型企业和中小型企业模拟。一个行业中存在着具有高技术，高规模效应的大型企业以及新兴的中小心企业，他们有不同的保留价格。所以它们之间的碳交易是排放权交易的主要来源，它们之间的均衡对于市场均衡具有代表性。在钢铁行业中，宝钢集团作为我国最大最现代化的钢铁联合企业是大型企业的代表；而南京钢铁集团生产技术相对宝钢落后，虽然南钢集团也是大型企业，由于非上市公司数据难以获得，暂时取其为对照企业。在电力行业中，申能电力集团是电力行业的龙头企业，可以作为行业中的大

11、企业代表。同时，九龙电力集团作为重庆的一家电力集团，资金技术上都不如申能强大，同样由于其他小企业财报难以获得，取九龙电力为对照企业。3.2国内行业的技术函数3.2.1、钢铁行业减排技术首先对于钢铁企业国内比较先进的减排技术是CCUS（二氧化碳捕获与封存技术），其原理将钢铁制造中的二氧化碳排放进行捕获，然后对其提纯后运输封存，继而投入到新的生产过程中循环再利用。此项技术可以使单位发电碳排放降低85%至90%，平均成本大约提高10%（李雪静等，2010）。国内平均工业水平下，钢铁以及电力行业，在平均煤炭纯度下，每一吨煤炭可以排碳2.797吨。所以在不适用任何技术下，可以认为F（Q）=2.797Q在

12、钢铁行业使用了CCUS技术之后，单位煤炭排放量下降至少90%，所以得到电力行业企业使用减排技术后的科技函数F1（Q）=2.28Q同时钢铁企业的平均成本上升10%。3.2.2、电力行业减排技术电力行业所使用IGCC（清洁煤技术）来达到减排的目的。IGCC技术将煤炭与蒸汽联合循环进行发现，同时对于煤炭产生污染进行进化。这是一种有高发电效率，又有很好环保性能的技术。根据GE公司研究报告，在目前技术水平下，IGCC技术会使电厂平均成本提高32%，产出下降15%，但是碳排放量下降90%以上。所以电力行业使用新技术之后的减排技术函数为：F2（Q）=0.279Q3.3、国内企业的保留价格由于企业的生产具有规

13、模效应，当生产资料（煤炭Q）投入增加，边际总成本是递减的，同时，当一个企业的成本的规模效应大小直接和它的企业规模有关。当企业规模一定时，生产资料（煤炭Q）投入上升，总成本上升，边际总成本下降；当投入的煤炭不变，企业规模上升，生产的规模效应效果上升。借鉴柯布道格拉斯函数，为了反映规模效益，对于企业的成本函数使用（m1）（Q为耗煤量，A为总资产asset，E为权益equity，C为总成本）函数对企业的总成本函数进行模拟。选用与企业的规模大小相关的权益E或者总资产A作为变量。其中，关于选用权益E还是总资产A作为最后变量，视回归所得相关性而定。数据采用各个企业从1998年至今年报，季报披露的总成本，总

14、资产，所有者权益等信息。回归所用软件为Eviews，方法为最小二乘法。对函数等式两边求对数后线性回归：InC=N+mInQ+nlnE，或者InC=N+mInQ+nlnA3.3.1、宝钢集团保留价格据宝钢集团2010年报显示，其炼钢产业所有机组，2010年每天约使用11300吨大安山无烟煤（16%），其他煤种消耗较少。每台机组平均日产9477吨钢铁，那么一吨钢耗煤：1.2吨。统计宝钢集团过去十二年年报数据（见附表），对于InC=N+mInQ+nlnE回归，回归情况与实际情况拟合很好，R2达到0.967。InC=-6.67+0.468InQ+1.04lnE代入2010年宝钢年终报上所有者权益最终得

15、；ATC（Q）为：2010年底宝钢所产螺纹钢现货价格在4800元/吨左右，螺纹钢为宝钢所产最多的产品，取其价格为产品均价。那么，宝钢耗一吨煤所产产品价格为：4800/1.2=4000（元）那么，将传统技术下技术函数代入保留价格函数得： 当采用新技术CCUS下，综合技术函数与平均成本函数最终得：3.3.2、南京钢铁集团保留价格南京钢铁集团的生产技术决定，其生产一吨钢材需要消耗1.3吨煤炭资源。采用和宝钢相同的方法对于南京钢铁集团十二年年年报数据进行处理，结果显示，对于南京钢铁集团情况的模拟采用总资产（A）而不是权益（E）进行回归，更合理，也就是采用函数InC=N+mInQ+nlnA。回归结果R2

16、为0.784，相关度高于采用权益E来回归的结果。回归得到的方程：InC=-1.7+0.5InQ+0.86lnA代入2010年终报所有者权益得：2010年底南钢所产螺纹钢现货价格在4600元/吨左右，取其价格为产品均价。那么，南钢耗一吨煤所产产品价格为：4600/1.3=3538.5（元） 传统技术下技术函数代入保留价格函数得： 如果南钢也采用CCUS技术，南京钢铁将会和宝钢一样面临成本10%的上升以及排碳量的下降，同理得： 3.3.3、申能电力保留价格申能电力最为大型电力企业一直致力与降低能耗，在2009年年报上显示，其平均每千瓦时电力需要消耗的煤已经控制在301克的水平上。结合这个信息，对于

17、申能电力的成本函数进行测算。结果选用以总资产（A）与煤炭消耗量（Q），回归函数，InC=N+mInQ+nlnA。这样的回归结果，R2为0.84优于选用权益（E）与煤炭使用量（Q）时的0.8.数据采用申能电力1998起12年年报，季报，回归的到方程InC=-1.7+1.26InQ+0.45lnA代入2010年终报数据最终得：2010年上海电均价为0.9元/千瓦时，由于申能电力集团每千瓦时发电消耗301克煤，所以一吨煤发电1000000/301=3330千瓦时，故P=3330*0.9=3000元。申能电力的传统技术函数，代入保留价格函数得：P*=1072.5-89.63Q0.26 如果申能电力采用

18、IGCC技术，该技术函数代入保留价格函数得：P*=9116.9-1181.62Q0.26 3.3.4、九龙电力保留价格九龙电力集团是重庆的一家电力集团，资金技术等方面都不如申能集团先进、强大，取之为中型企业代表。2010年公司年报现实，九龙电力发电能耗为320克（标准煤）/千瓦时。以投入的煤炭量Q和总资产A进行回归，R2高达0.92，所以这一组回归的结果非常贴近实际情况，比较有可信度。综合九龙电力10余年来年报季报数据进行回归，得到回归方程：InC=-6.67+0.97InQ+1.09lnA代入2010年终报最后推导得：2010年重庆电均价为0.65元/千瓦时，一吨煤发电1000000/320

19、=3125千瓦时电，故P=3125*0.65=2031元，即每吨煤炭可以产生2031元的电力供应。在传统技术函数代入保留价格函数得： 如果九龙电力采用IGCC技术后，新技术函数代入保留价格函数得： 3.4、国内碳交易市场的简单均衡分析对于钢铁行业的情况，在传统技术下，两企业的保留价格函数、两条保留价格曲线的交点就是宝钢与南钢之间交易的均衡价格，约488元/吨。而当新技术企业与老技术企业进行交易时，选取采用新技术的宝钢的保留价格与采用传统技术的南钢的保留价格相交，约229元/吨。从简单的两企业模型推测钢铁行业，估计国内钢铁企业中的碳排放权交易主要会在传统技术企业与技术过渡企业间发生。国内钢铁行业

20、交易均衡价格应该在229元至488元之间。对于电力企业的情况，求传统技术下两家企业不同的保留价格函数、交点，约187元/吨。而当新技术企业与老技术企业进行交易时，以采取新技术的申能电力的保留价格与非采取技术改革的九龙电力的保留价格相交，约167元/吨。从两家电力企业的分析扩展到电力行业市场，由于电力行业减排技术IGCC的成本较钢铁行业CCUS技术当下成本较高，该技术对碳排放权市场价格影响并不明显，采取这种技术的企业相对较少。国内电力行业碳排放权交易价格应该在187元/吨到167元/吨间。两行业间的交易对于市场具有很强代表性。根据典型企业的分析结果，可以估计，建立在钢铁以及电力行业的碳交易市场均

21、衡价格也应在167元/吨到488元/吨之间。本文的局限性首先，对于技术函数F（Q）文中认为是一个线性函数，也即任何单位的煤炭使用会产生相同量的碳排放，这显然不符合实际情况，但由于技术有限，故用线性函数代替。其次，在对于国内企业的成本函数回归时，数据只包括了10年左右，但由于可以找到的数据有限，从数据量上不足以支持回归出更精确地结果。参考文献：1王信，袁方，2010，碳排放权交易中的排放权分配和价格管理，金融发展评论第11期.2骆华.2010，低碳经济的经济学分析，现代管理科学第8期.3钱谊，周英军.2001，运用市场机制控制大气污染美国酸雨计划中的SO2 排放交易系统，农业环境保护第6期.4饶蕾，曾骋.2008，欧盟碳排放权交易制度对企业的经济影响分析，环境保护第6期.5郑照宁，潘韬，刘德顺.2005，清洁发展机制的项目融资方式，商业研究第2期.6刘燕华，葛全胜，何凡能，程邦波.2008，应对国际CO2 减排压力的途径及我国减排潜力分析，地理学报第7期.7张宏，李仲学.2007，煤炭需求影响因素及情景分析，煤炭学报第5期.8苏明山，何建坤，顾树华.2002，大中型沼气工程的CO2减排量和减排成本的估计方法，中国沼气20（1）.9张中详.2003，排放权贸易市场的经济影响-基于12个国家的分析，数量经济技术经济研究第9期.