基于最优拍卖数量和资金再分配模型的碳市场有偿分配机制研究

陈波++孟萌

摘要

拍卖作为一种有偿分配机制已经确立为我国碳市场配额分配的基本方式之一，而拍卖机制的灵活运用以及与市场运行之间的关系也成为实践中亟待解决的难题。传统的排放权拍卖理论以政府收入最大化作为目标函数，并没有将企业预算和交易策略纳入到分析框架中，同时对于拍卖收入资金的再分配方法缺乏可行的指导。本文将企业的成本约束（或预算）作为一个因素引入，提出了最优拍卖数量模型以及基于双重红利思想的资金再分配模型。分析表明最优拍卖数量由企业的边际减排成本和二级市场弹性系数决定，二级市场弹性系数则取决于排放的不确定性水平；边际减排成本越高的企业，其承受的拍卖成本随着拍卖价格增长越快，这可能导致减排空间小的企业承担的拍卖成本增长过高，从而产生不公平问题，因此本文提出了一种基于多轮竞价的资金分配策略，根据企业参加拍卖的投标情况间接评估企业的边际减排成本水平，并制定相应的补贴标准。最后以广东碳市场为例，从市场结构、履约成本、市场价格三个方面深入讨论了拍卖对碳市场的影响以及最优参数的选择策略。广东的经验为拍卖机制的引入提供了良好的建议：在二级市场流动性不足，价格发现能力较弱的情况下，引入拍卖机制可以快速建立一级市场的价格发现机制；由于历史法的不可靠，拍卖会将履约成本分配不合理的问题进一步放大，加剧市场的不公平问题，甚至出现劣币驱逐良币的现象，但拍卖收入资金的循环利用可以在一定程度上纠正这一问题；短期内拍卖底价是政府建立市场预期的辅助工具，是在二级市场供求关系尚未建立时的一种过渡手段，但从长期来看随着二级市场的成熟，底价政策应该逐渐放松或退出，建立起一级市场价格与二级市场价格联动的定价机制。

关键词 碳市场；拍卖；资金再分配

中图分类号 F062 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）08-0010-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.08.003

在初始配额分配中引入拍卖等有偿分配机制是碳市场配额分配制度演化的重要趋势，其有效性已经得到了证实，例如欧盟碳交易体系（EU-ETS）、加州碳交易体系（CA）以及美国区域温室气体减排行动（RGGI）等主流碳市场，均引入拍卖机制，并不断提高拍卖比例。中国政府在国家发改委发布的《碳排放权交易管理条例（征求意见稿）》中也明确提出“排放配额分配在初期以免费分配为主，应逐步提高有偿分配的比例”，确定了全国统一碳市场逐步引入有偿分配机制的发展路径。

当前我国部分试点碳市场已经开始探索有偿分配机制，其主要思路是将拍卖作为一种灵活的分配机制引入，例如广东将配额拍卖作为常规的分配方式之一，而湖北、深圳等地也采取了一级市场部分配额有条件拍卖的方式。国内外的实践经验表明：拍卖不仅具备配额分配的基本作用，同时也具有调控市场供求关系的作用，极大地扩展了拍卖机制的内涵和外延，一定程度上影响了碳交易市场的价格发现机制和市场形态。而当前学术界对于拍卖的研究仍然停留在传统的理论框架内，即主要研究拍卖作为有偿分配机制相对于免费分配的优势，缺乏针对拍卖与价格机制以及市场运行的影响关系研究。传统理论框架以政府的拍卖收入最大化为目标函数，并不考虑企业的成本承受能力，因而一般认为拍卖数量越多越好，以充分体现配额的价值，同时对于拍卖收入的再分配机制缺乏深入研究。本文认为企业的成本承受能力是一个重要的约束，拍卖的数量确定需要综合考虑企业的成本约束和交易策略，因此存在最优的拍卖数量。基于这一原理，本文从传统的拍卖理论出发，引入了企业成本因素，提出了最优拍卖数量模型，并基于双重红利思想提出了一种资金再分配模型，从而解决了在市场发展早期如何引入拍卖机制的难题，并进一步以广东等试点碳市场为例系统研究了拍卖与二级市场的关系，为我国碳市场拍卖机制的设计提供理论支撑。

1 文献综述

在科斯的交易理论框架中，只要遵循一些基本原则，拍卖本身并不会影响到系统的运行效率，例如只要分配没有不公平到产生市场操作力量，则不会影响系统运行[1]，其他一些原则包括促进早期市场的流动性，控制信息公开程度以及确保新进入者能以合理价格获得排放权[2-3]。但在真实经济中交易成本并非为零，拍卖也可能会对碳交易市场的表现产生直接的影响，甚至扭曲市场。

在特定的碳市场背景之下，拍卖机制不同参数的设计和选择对市场的发展具有重要的作用，因而存在着与之相匹配的最优拍卖机制。最优拍卖机制是一个多目标函数，其目标主要体现在三个方面：效率、收入和资金循环利用。一般而言，拍卖首要的目标是效率，即保证配额得到有效合理的分配，第二个目标是最大化拍卖收益。而这两个目标是相容的，即有效率的拍卖可以最大化拍卖收益[4]，如果二级市场是有效的，那么一级市场的拍卖可以实现收入最大化，即效率和收入最大化目标可以同时实现一致。拍卖资金循环利用所创造的“双重红利”也是拍卖机制发挥有效性的内在驱动力。政府可以将拍卖募集的资金反过来投入到减排之中，减少税收扭曲，激励企业减排，降低全社会的总体成本，促进市场的有效运行，创造“双重红利”[5-6]。例如，对美国经济的定量研究发现将拍卖收入用于降低个人所得税相对于全部免费分配可以减少全社会经济成本的40%-50%[7]。

在上述传统的理论框架中，拍卖仅仅作为一级市场的初始分配方法，但是在实际的市场运行中，拍卖机制得到进一步发展，常被作为一种调节短期供求关系的手段，直接影响到二级市场的价格波动，典型的调控方式是将储备配额通过拍卖的方式进行发放。陈波等人基于碳市场连接提出了一个宏观调控模型，认为中央计划者在采用数量工具进行市场调控时，不能仅仅盯住市场价格，同时应该盯住不确定性水平，并建议引入拍卖机制管理需求侧不确定性，建立一套以价格波动为基础的数量调控工具[8]。本文基于以上的研究基础和碳市场发展的特点，引入企业成本因素，并结合双重红利思想进一步发展了拍卖机制在碳市场中的应用。

2 模型构建

2.1 最优拍卖数量模型

假设在一个完全竞争的市场中，存在n个非对称且风险中性的企业，考虑某个企业在一级市场（即拍卖市场）与二级市场中进行购买决策的情形。

二级市场的配额价格为S，根据企业响应模型[8]，在市场价格有效地情况下，企业i购买量Xi与配额价格S的关系可以简化为线性模型：

Xi=-αS+β，其中α>0，β>0（1）

考虑到大多数配额拍卖均采用了统一价格报价方式，因此假设一级市场拍卖均衡价格为P，企业i的购买意愿为qi，政府拍卖总供给为Q，企业的边际成本为Ai，在政府拍卖收入最大化的目标下，存在以下均衡条件[9]：

qi=qt-n（n-1）qt-（n-2）Q[]n（n-1）Ai P（2）

其中，qt≥Q[]n为企业i在零拍卖底价下的购买意愿。

从国内外的市场运行经验来看，一级市场和二级市场存在显著的价格相关性，因此可假设：

P=γS，其中γ>0（3）

根据（1），（2），（3）联立可得，

qt=β

γ=n（n-1）Ain（n-1）qt-（n-2）Qα（4）

讨论：

（1）显然，在二级市场价格已知的情况下，一级市场拍卖价格取决于γ，而γ则与弹性系数α正相关，即当企业自身排放不确定性较大时，α较大，二级市场价格也会相应较高。

（2）企业在零底价情况下的购买意愿qt与γ呈反向关系。

当qt=Qn时，γ=n（n-1）QAiα

考虑到政府的拍卖收入最大化目标，令γ=1，则可以得到最优拍卖数量

Q*=n（n-1）Aiα（5）

由此可见，一级市场的最优拍卖数量由企业的边际减排成本和二级市场弹性系数α决定。

2.2 基于“双重红利”的资金再分配模型

政府的拍卖收入通常会通过某种再分配机制重新分配给企业，激励企业开展减排活动。由于减排量越大，减排的边际成本越大，因此假设企业i的边际减排成本近似为线性函数Ai=θiyi+μi，其中θi为变动成本系数，μi为固定成本系数，yi为减排量。

企业i的拍卖成本为

Ci=qiP（6）

将（2）代入（6）可得：

Ci=-Qn（n-1）AiP2+QnP（7）

上式最大化的条件为：

P=n-1[]2Ai，或Ai=[SX（]2[]n-1[SX）]P（8）

由此可见，边际减排成本越高的企业，其承受的拍卖成本随着拍卖价格增长越快。这一规律会导致减排空间小的企业，承担的拍卖成本增长过高，成本压力过大，从而产生不公平问题。因此拍卖收入再分配应当遵循以下原则：资金用于支持减排活动，同时修正边际减排成本差异带来的成本分配不公平问题。然而作为资金分配方的政府，无法事先测算企业的边际减排成本，但是根据（8），政府可以通过企业参加拍卖的投标情况间接评估企业的边际减排成本水平，并制定相应的补贴标准。基于此，本文提出一种基于多轮竞价的资金分配策略。

假设第k次拍卖活动的成交价格为Pk。根据公式（7）、（8），那些准确做出报价的企业，其边际减排成本与成交价格最为接近。因此，在每轮拍卖结束后，政府可以认为出价最接近Pk的企业，其边际减排成本近似等于2[]n-1Pk。政府根据企业报价与成交价之间的距离制定一个边际减排成本分布表{A0，1，A0，2，…，A0，N}。经过若干轮竞拍活动之后，边际减排成本分布表逐渐优化为{Ak，1，Ak，2，…，Ak，N}，并作为政府分配补贴资金的依据。按照上述策略建立的边际减排成本分布表，综合了不同的目标，进一步可以建立如下的资金分配模型：

ri=Ak，i∑N0Ak，iR，其中R为政府补贴资金总额（9）

通过联立（8）、（9）可以计算出企业的资金分配数量。

2.3 最优拍卖方法

在其他控制参数确定的情况下，五种主流的拍卖方法如单一价格拍卖、多价格拍卖、升时钟拍卖、降时钟拍卖和荷兰式拍卖等，其效率和收入的实验室表现相差无几[10]。但在真实应用中，由于拍卖频率、拍卖比例、拍卖底价等控制参数的差异化，拍卖方法的实际表现会受到许多因素的影响，表1给出了拍卖方法的性能评估指标。

为了避免竞标者隐瞒其真实信息、操纵市场，碳市场应当优先采用密封式拍卖方式。而在密封式拍卖方法中，维克里拍卖（第二密封价格拍卖）是理论上效率最优的，它与统一价格拍卖的效率差异主要取决于市场操纵力量的大小，如果竞标者均没有明显的操纵力量，那么两种拍卖方式相近。统一价格拍卖的优点是规则简单，小型竞拍者可以受益于被低估的报价，因此有利于鼓励小型竞拍者的参与。因此在实际的密封式拍卖中，综合考虑管理成本和交易成本，碳市场应当优先采取密封式、统一价格、单轮拍卖方式。

在拍卖方式确定之后，拍卖比例、拍卖频率和拍卖底价等参数会直接影响到拍卖方法的整体性能。而这些参数的选择需要与企业的履约成本、市场建设策略等联系起来。拍卖比例和拍卖底价共同构成了企业需要承担的拍卖成本，这一成本需要综合考虑企业的盈利能力、现金流、竞争力等因素，而拍卖频率则要与二级市场的发展情况相匹配，如避免过多的拍卖活动干扰二级市场价格。

3 拍卖对碳市场的影响机理

由于真实经济交易成本并非为零，以及设计者对市场信息的不足和经验缺乏，实际的拍卖存在不完美的情况，从而对碳市场的运行产生直接影响。目前我国试点碳市场对拍卖的使用出现了三种模式：第一种是将拍卖作为关键的分配方法，如广东；第二种是将拍卖作为一种辅助的分配方法，如湖北；第三种是将拍卖作为一种市场调控手段，如深圳。对这三种模式的研究发现，拍卖对碳市场的影响主要体现在市场结构、履约成本、市场价格三个方面，本文以广东碳市场为例进行分析。

3.1 市场结构

拍卖对市场结构的影响主要是由企业风险偏好所决定的。在完善的市场结构下，企业会在一级市场拍卖和二级市场交易之间灵活选择，以完成履约目标。调研发现大部分生产型企业对碳市场风险厌恶，其内在原因包括：担心未来配额不足，倾向于储蓄现有的配额；未建立灵活的碳管理体系，少数企业成立了工作小组，但是这些工作小组并未获得授权进行二级市场的交易；缺少专业性人才，大部分碳市场负责人由工程师或能源环保管理人员构成，缺乏相关知识、经验和信心；市场风险较大，决策人员不愿承担潜在的风险和责任。由于生产型企业普遍偏好风险厌恶，而二级市场相对一级市场风险较高，因此大部分企业更倾向于通过一级市场获得足够配额。

2013年12月16日，广东省启动首次有偿配额竞价发放，采取封闭式统一价成交方式。截至2015年底，广东碳交易一级市场累计成交配额15 161 885 t总成交金额777 145 455元，见图1。广东碳市场的显著特征是排放密集型国有企业占据市场的主导地位，仅电力行业排放即占到了总排放的50%以上，其风险偏好显著影响到了市场结构。大部分国有企业或控排企业都是风险厌恶型的，即获得排放权配额之后，会倾向于作为许可证或生产原材料留存起来，用于对冲生产经营的风险，而不会参与二级市场获利。在2013-2014年竞价活动的成功竞买人数方面，电力行业竞买者最多，共计69家，竞买数比例超过所有竞买数的1/3。相比之下，钢铁、石化行业虽然参与者较多，但多数主要持完成履约任务的心态。2015年电力行业竞买者共计9家，再次凸显了电力行业较大的履约刚性需求，从而促发了连续两次配额竞拍供不应求的现象。

3.2 履约成本

拍卖直接增加了企业的履约成本，这符合政策制定者的预期。但是由于历史法分配无法适应经济周期的波动，会出现配额分配不合理的情况，进而导致企业履约成本分配不合理，而拍卖可能会加重这一问题。

历史法分配在各试点碳市场被广泛使用，但带来了严重的配额分配不合理问题，其原因主要有三点：第一，行业景气周期发生显著变化。在基准年（2010-2012年之间），钢铁和水泥行业停产停工现象较为突出，而电力行业恰恰相反，处于满负荷运行阶段。2013年之后行业形势发生变化，钢铁和水泥生产有所复苏，而电力行业开始下行，这导致2013-2015年的钢铁和水泥行业配额分配过少，电力行业分配过多。第二，早期减排行动未被考虑，导致“劣币驱逐良币”。被调研的许多国有企业和外资企业，在“十一五”和“十二五”期间已经进行了较多的节能改造活动，进一步减排的空间相对较小，成本较高。这些早期的贡献并未在配额分配方案中考虑，使其获得较少的配额。此外，一些环保类项目能耗较高，导致当前排放增加，与碳减排目标产生了一定的冲突，也制造了一定的不公平性。第三，企业检修、事故意外等突发情况未被考虑。大部分生产型企业每2-3年进行一次大规模检修，检修时间1-3个月不等。而采用历史法时，并未将其剔除，使得部分企业获得配额过少。

在经济周期发生重大变化的情况下，历史法会导致配额分配出现系统性偏差。这种偏差通过拍卖进一步传递到企业承担的履约成本中，而拍卖比例越高，对履约成本的扭曲也会更加严重。

3.3 市场价格

在实际的市场运行中，决策者通常希望市场价格维持

图1 2013-2015年广东碳市场有偿分配交易情况

Fig.1 Overview of Guangdong ETS primary market

在相对稳定的价格区间内，这需要更复杂的价格管理机制。通过灵活使用拍卖底价以及储备配额机制的触发价格可以实现价格管理的作用：拍卖底价相当于为市场设定了一个最低价格，而触发价格则相对于一个最高价格。由于目前触发价格在国内碳市场并无使用先例，此处只讨论拍卖底价对市场价格的影响。

拍卖底价是非常强烈的价格信号，当市场上没有可靠的基准价格时，短期内是政府建立市场预期的辅助工具，是在二级市场供求关系尚未建立时的一种过渡手段。但从长期来看随着二级市场的成熟，底价政策应该逐渐放松或退出。广东碳市场底价政策的改革经历了三个阶段：

第一阶段，2013年采用了强制购买政策，快速建立价格信号。受到60元/tCO2竞价底价的引导，全年度二级市场配额价格大部分时间维持在50-70元/tCO2的波动区间。

第二阶段，2014年对竞价机制进行了管制放松，建立了配额回收机制，引入机构投资者，采用阶梯上升底价，提高电力企业购买比例。由于受到一级市场价格变动和预期影响，二级市场配额价格应声下跌，平均成交价格从最高62元/tCO2一路暴跌至15元/tCO2，且整体维持在20元/tCO2左右的水平。同时，因为采取自愿购买方式，配额竞买量较2013年度拍卖出现了较大回落，成功竞买量仅占年度发放计划量43.0%。

第三阶段，2015年配额有偿发放不设底价，采取政策保留价，通过采用竞价公告日的前三个自然月广东碳市场配额挂牌点选交易加权平均成交价的80%（12.84元/tCO2）作为2015度首次竞价的最低有效价格。2015年度两次拍卖充分体现了一、二级市场价格联动性，也使得拍卖竞价渐趋合理。第二次拍卖15元/tCO2的成交价格已非常贴近拍卖前一交易日15.1元/tCO2的成交价，一二级市场价格联动性得到了更好的体现。

4 结 论

本文首先建立了最优拍卖数量模型，认为在统一报价的情形下，一级市场的最优拍卖数量由企业的边际减排成本和二级市场弹性系数决定，而二级市场弹性系数则取决于排放的不确定性水平，有效的解决了配额拍卖数量难以确定的难题。

引入拍卖之后，会对企业所承担的履约成本产生显著影响：边际减排成本越高的企业，其承受的拍卖成本随着拍卖价格增长越快，这会导致减排空间小的企业，承担的拍卖成本增长过高，成本压力过大，从而产生不公平问题。为了解决拍卖带来的成本扭曲，本文基于双重红利思想提出了资金再分配模型，设计了一种基于多轮竞价的资金分配策略。这一策略允许政府根据每轮拍卖的报价情况，建立一个企业边际减排成本分布表，从而间接评估企业的边际减排成本，为拍卖收入的再分配制定了标准。

由于理论上最优的拍卖方法在实际运行当中会对碳市场的运行产生复杂的影响。本文进一步以广东为例研究碳市场引入拍卖机制之后对市场结构，履约成本和市场价格产生的一系列影响：在一个生产型企业主导的碳市场中，企业行为偏好风险厌恶，限制了二级市场的流动性。在二级市场流动性不足，价格发现能力较弱的情况下，引入拍卖机制可以快速建立一级市场的价格发现机制，使得市场形成融资功能。由于历史法的不可靠，拍卖会将履约成本分配不合理的问题进一步放大，加剧市场的不公平问题，甚至出现劣币驱逐良币的现象，但拍卖收入资金的循环利用可以在一定程度上纠正这一问题。短期内拍卖底价是政府建立市场预期的辅助工具，是在二级市场供求关系尚未建立时的一种过渡手段，但从长期来看随着二级市场的成熟，底价政策应该逐渐放松或退出，建立起一级市场价格与二级市场价格联动的定价机制。

（编辑：刘呈庆）

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