深圳工业碳排放影子价格计量

王东　栗焱

[摘要]本文基于运筹学的线性规划方法构建了影子价格模型，并以深圳市工业行业为例进行了实证研究，计算了2008～2010年深圳市工业全行业、轻工业、重工业和26个纳入碳排放交易体系的工业行业的碳排放权的影子价格。结果表明，深圳重工业二氧化碳的影子价格明显大于轻工业，26个工业行业的二氧化碳影子价格差异巨大。

[关键词]工业行业 碳排放 影子价格 碳价格

[中图分类号]F205

[文献标识码]A

[文章编号]1004-6623（2013）05-0068-04

一、影子价格理论研究综述

影子价格理论最早由前苏联经济学家康特罗维奇在上世纪30年代提出，该方法解决了一个具体问题，即如何以一种方式把工厂的现有生产资源结合起来使生产最大化，他所使用的分析方法为线性规划方法，该方法的思想是求解一个在设定的一组线性不等式约束条件下的线性函数最大值，该值可以作为核算价格使用，康特罗维奇称为“分解乘数”，被美国经济学家T-库普曼斯（T.Koopmans）称为“影子价格”。

影子价格已被广泛应用于国民经济的各个领域，很多文献把影子价格分析应用到生态经济学和环境经济学的分析之中。Willian Nordhaus（1982）最早提出大气中CO₂的增加将对经济活动产生影响，并应用影子价格模型对其进行描述。Pittman（1981）在Shephard距离函数的基础上首次通过估计距离函数来测算影子价格，随后基于这种估计方法的文献大量涌现。赵秀霞（1998）通过一个改进的二氧化碳影子价格模型，在考虑使用化石燃料所排放的二氧化碳被陆地森林吸收的因素下，计算了海洋森林双因子吸收的影子价格值。

涂正革（2009）采用采用非参数方法构建paneldata的方向性环境生产前沿函数模型，以北京、甘肃和河北为案例分析了这三个典型地区工业二氧化硫排放的影子价格及其变化特点。分析发现，二氧化硫的影子价格取决于排放水平和生产率水平高低，当二氧化硫排放水平较高、生产率水平较低时，减少排放的代价较低；相反，生产率水平较高、污染排放水平较低时，减少排放的代价较大。陈诗一（2010）利用环境方向性距离函数估计出中国工业38个两位数行业在1980～2008年的二氧化碳影子价格。结果显示，轻工业行业的二氧化碳影子价格绝对值要高于重工业行业，而且随着时间的推移，轻重工业和工业全行业的二氧化碳影子价格绝对值都出现递增现象。袁鹏、程施（2011）认为污染物的影子价格体现了污染物的边际减排成本。他们采用二次型方向性距离函数和2003～2008年我国284个地级及以上城市工业部门数据，对废水、SO₂和烟尘等三种污染物的影子价格进行了估计。窦育民、李富有（2012）按照企业实现利润最大化原则并运用超越对数函数推导出环境污染物影子价格新的参数化度量公式。叶斌、唐杰、陆强（2012）构建了以系统发电总成本最小化为目标的电力系统数学规划模型，利用对偶原理求解GHG排放权的影子价格。以深圳电网为案例，计算了电力系统GHG排放权的影子价格并对其主要影响因素进行了分析。黄文若、魏楚（2012）利用环境方向性距离函数估计了中国29个省（市、区）1995～2007年间的二氧化碳影子价格与包含环境因素在内的生产率。测算结果表明，经济发展水平较高地区的二氧化碳影子价格与环境生产率值都要显著高于经济欠发达地区。二氧化碳影子价格在制定碳税政策方面有着重要的参考价值。胡民（2007）利用影子价格模型对排污权交易市场中排污权的初始定价及交易中的市场出清价格的形成机制进行了分析。颜蕾、巫腾飞（2010）运用运筹学理论建立了排污权初始定价模型，通过模型得到一个影子价格，即初始分配价格P=B*r，其中B为企业单位产品的平均利润，r为企业的产量与企业的污染排放量的比例系数。

国内外学者计算碳排放权影子价格大多采用方向性距离函数的参数方法和非参数方法，这两种方法都能测算出CO₂的影子价格，前者是在假定市场价格为一元的情况下计算出来的，该方法首先要设定函数形式，具有很大的主观性和随意性，且要估计的系数众多，计算量很大，在实际操作时困难极大；而非参数方法无需设定函数，避免了人为因素的影响，使得结果更客观，且操作难度不大。

运筹中的影子价格实质上是一种边际价格，反映了在排污权得到最优利用时的生产条件下，每利用一单位的排污权进行排污时，企业受益的增量。影子价格是根据排污权在生产中做出的贡献而得出的估价。影子价格以资源的有限性为出发点，以资源最佳配置作为价格形成的基础。正确认识影子价格，可以为生产提供科学的决策依据。影子价格作为企业决定是否购买排污权的价格分界线，用于排污权初始定价参考是合理的。国内已有学者提出运用线性规划的方法推导出影子价格作为排污权的初始定价参考。但是目前还未有应用此方法的实证研究。

本文基于运筹学的影子价格计算模型，对深圳市工业行业2008～2010年二氧化碳排放的影子价格进行了计量，并得出相关结论。

二、模型与方法

（一）影子价格模型

本文借鉴胡民（2007）和颜蕾、巫腾飞（2010）提出的用于排污权初始定价的影子价格模型来构建计算碳排放权初始定价的模型。并将碳排放权的影子价格界定为：某一国家或地区（或企业）在碳排放权交易中在对其最优利用前提下的价格预估。

1 假设条件

假设1：某一地区根据节能减排目标等确定的当年地区碳排放总量为O，共存在i个二氧化碳排放企业（i=1，2，……，n）。

假设2：这i个企业单位产量产生的收益为B_i，年产量分别为X_i（i=1，2，……，n）。由于化石燃料的燃烧是造成二氧化碳排放的主要原因，并且在一定时期、一定技术条件下企业单位产值与石化燃料使用量成正比，因此可以假设其产值与二氧化碳排放量也成正比，且比例系数为r_i，则企业的二氧化碳排放量Q_i=r_i×X_i。

2 模型构建

将二氧化碳排放总量控制和有偿配置下的企业利润最大化作为目标函数，将二氧化碳排放权看作一种生产资料，将二氧化碳排放量作为约束条件。根据以上假设，模型构建如下：

3 模型分析

拉格朗日乘子λ即单位碳排放权的影子价格，代表在碳排放权总量控制下实现其最优利用的单位碳排放权估价，这种估价不是碳排放权的市场价格，而是根据碳排放权在生产中做出的贡献而作的估价。

该影子价格表示在其他条件不变时，每增加一单位排污量所带来的利润。当碳排放权的价格高于影子价格时，该企业使用一单位碳排放权的成本高于其收益，缩减生产规模有益于总体收益的提高；当碳排放权的价格低于影子价格时，该企业使用一单位碳排放权的成本低于其收益，扩大生产规模有益于总体收益的提高。

（二）能源消费的二氧化碳排放量估算模型

我国并未直接公布CO₂排放数据，为了分析的需要，本文计算各行业的二氧化碳排放量根据《IPCC国家温室气体排放指南》（2006），结合深圳市能源统计数据的实际情况，采用以下公式：

其中，CE为能源消费的二氧化碳排放量，单位为吨；B_i为第i种能源的消费量，单位为吨标准煤；各类实物能源消耗参照2011年《中国能源统计年鉴》最后所附的“各种能源折标准煤参考系数”折算成标准煤数量；F_i（CO₂）为i能源的二氧化碳排放系数，单位为吨CO₂/吨标准煤；i为能源种类，i取9。IPCC碳排放计算指南提供的CO₂排放系数计算公式为：F_i（CO₂）=H×Y×O，其中，H为低位发热量，Y为碳排放因子，O为碳氧化率。

三、深圳分行业碳排放影子价格计量

（一）数据来源和样本选取

本文以深圳市工业行业为研究对象，估算2008～2010年深圳市工业行业碳排放权初始价格，分别分为工业全行业、轻工业、重工业和纳入碳排放交易体系的26个工业行业，数据从2009～2011年《深圳市统计年鉴》中得到。

模型中涉及到的主要变量有单位产量产生的收益为B_i和单位生产规模二氧化碳排放比例系数r_i。在实际运用中用相近指标进行替代。单位产量产生的收益B_i用单位产值利润率代替，产值利润率（%）=（利润总额/工业总产值）×100%。单位生产规模二氧化碳排放比例系数r_i用碳排放强度代替，工业行业的碳排放强度表示为单位产值二氧化碳排放量，即工业行业碳排放强度=二氧化碳排放量/工业总产值。

由于《深圳市统计年鉴》自2009年开始统计工业行业主要能源分组消费量的数据，因此选取深圳市工业行业2008～2010年的工业总产值、利润总额、主要能源分组消费量的数据。

计算深圳市工业全行业、轻工业及重工业碳排放权的影子价格，结果分别见表1，表2，表3。

深圳市纳入碳排放交易的26个行业的碳排放权的影子价格计算方法及过程与全行业相同，本文不再赘述。

四、结果分析

1 深圳市工业全行业、轻工业和重工业2008～2010年碳排放权影子价格的平均值分别为788.31元/吨、499.06元/吨、941.99元/吨。可见，重工业碳排放权的影子价格明显大于轻工业，同时也大于工业全行业碳排放权的影子价格。说明重工业使用一单位碳排放权的边际效益较高，因此，重工业更可能成为碳排放权交易市场中的买方。

2 深圳市工业行业和重工业2008～2010年碳排放权的影子价格分别呈逐渐升高的趋势，从计算过程中可以直观地看到单位产值利润率呈上升趋势，碳排放强度呈下降趋势，必然导致碳排放权初始价格逐渐增大。轻工业的碳排放权影子价格在2010年有所降低，原因是轻工业2010年产值利润率下降。

3 深圳市纳入碳排放交易的26个工业行业的碳排放权影子价格差异巨大，平均值从58.06元/吨到21227.44元/吨不等。

文体教育用品制造业2008年的碳排放权的影子价格为负，是由于2008年该行业的利润总额为负。表明文体教育用品制造业使用一单位碳排放权的收益为负，说明此时碳排放权是过剩资源，也即该行业的碳排放已经达到限额，不需要额外的碳排放权，因此应选择出售碳排放权来获得收益。

（责任编辑：廖令鹏）