公平与效率权衡视角下的我国产业系统碳配额研究

王万军，路正南，朱东旦

（江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013）

公平与效率权衡视角下的我国产业系统碳配额研究

王万军，路正南，朱东旦

（江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013）

统一碳市场建立后，对于整个产业系统而言，面临着如何将碳排放权在产业部门之间合理分配的问题。文章在公平与效率权衡的视角下，以公平偏离指数最小化为目标，以国民经济效率指标为约束，建立了公平与效率权衡分配模型，通过计算得到我国2016—2020年“十三五”期间各产业碳排放配额情况，并对我国的产业进行免费配额，深入分析产业系统发展各阶段的配额情况。

产业系统；碳配额；公平与效率；脱钩发展

0 引言

2015年6月30日，我国政府向联合国气候变化框架公约（UNFCCC）秘书处提交了应对气候变化的国家自主贡献文件，确定了我国2020年和2030年的碳减排行动目标。根据文件，我国碳减排最新的目标是2030年二氧化碳排放达到峰值，单位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。目前，我国各地区正在积极地制定与实施低碳发展规划，并开设了7个省市作为碳排放权交易市场的试点，碳减排的核心内容就是制定区域低碳发展目标及衡量标准，明确其碳减排责任，而碳配额是确定碳减排差别责任的基础。

目前，我国碳配额的计算方法不统一，大多只考虑了效率性，却很少兼顾公平性。此外，对碳配额的研究，大多集中于区域间的碳排放权分配，而疏忽了产业间的碳排放权分配。所以本文将在公平与效率权衡的视角下，尝试将公平与效率原则进行融合，以分配公平性相关理论为基础，提出产业系统内部各产业部门间碳排放责任分摊机制应遵循的公平性要素，构建我国产业部门碳排放责任分摊的公平性区间；以公平偏离指数最小化为目标，以国民经济效率指标为约束，建立公平与效率权衡分配模型，并计算得出我国2016—2020年“十三五”期间各产业碳排放配额情况，从而对我国的产业进行免费配额，深入分析产业系统发展各阶段的配额情况。

1 模型构建与数据整理

1.1 公平与效率权衡模型的构建

产业之间碳减排责任分摊的焦点问题在于分配的公平性，各产业出于不同的立场，用各种有利于自己的方式来解释和应用关于公平性的准则。而对于产业内部而言，公平性也并不是唯一起决定作用的分配准则，考虑到产业发展的整体性和企业之间的相互依存性，分配效率高低也是重要的决策因素，合理的分配思路应是公平性和效率权衡的结果。

通过对产业系统碳配额应遵循“公平性”与“效率性”相关原则的分析与梳理，本文以历史责任和个体平等作为“公平性”区间的基本原则。

在历史责任原则下，构建各产业部门的碳减排量，公式可以表示为:

其中，DCih为历史责任原则下，向产业i分配的碳减排量；DCw为各产业需要最终实现的碳减排量总和，HCi为产业i的历史碳排放量，N为参加分配的产业部门个数。

接下来需确定各产业部门的碳排放配额，基于历史责任原则，可以表述为：

其中，Cih为历史责任原则下，向产业i分配的碳排放权配额；Cif为产业i的碳排放量预测值。

此外，考虑产业系统碳配额的公平性原则，还需要满足基本需求、个体平等以及技术水平原则，产业部门的产值具有较好的综合代表性，故本文以各产业部门的产值为权重，对碳排放权配额进行分配，可以表示为:

根据公式（2）和公式（3）的计算结果，可确定产业部门i的碳排放权分配公平性区间的下限和上限为:

确定了产业系统碳排放权配额的公平性区间，接下来需要分配满意度和公平偏离指数。林高松（2006）、王媛（2009）就水污染排污权分配问题，综合考虑了自然条件、自然降解能力、排污主体类型、排污主体规模等因素，构建了排污权分配满意度指标和公平偏离指数指标。依据这种观点，构建配额的满意度和公平偏离指数，表示为：

其中，ui为产业部门i对分配方案的满意度，Ci为产业部门i碳排放权配额。

本文设定模型的约束条件是经过分析各产业部门的低碳发展弹性系数，测算不同配额方案下的产业部门产值的增长幅度，再与产业部门产出增长的目标相对比得到相应的约束条件。基于这种假设，本文的“公平-效率”碳配额分配模型可以进一步表示成非线性规划问题：

其中，Cio为产业部门i期初的碳排放量；GDPio为产业部门i期初的生产总值；ΔGDP为产业部门i的生产总值期末与期初相比的增长额；ti为产业部门 i的碳排放量在计算内的年均增长率；M为计算期；Ei为产部门i当前的低碳发展弹性系数，其具体计算公式为:

1.2 相关数据整理

基于产业系统公平与效率权衡模型，本文尝试从公平与效率权衡的角度，对2015—2020年间我国39个产业部门碳减排责任进行分摊，给出相应的碳排放总配额和目标减排量。各项数据来源与处理过程为：

（1）碳排放相关数据从二氧化碳到碳的剥离

对我国2001—2014年的二氧化碳排放数据进行整理，为了更加直观的反映我国产业系统碳配额的情况，本文将整理的所有产业部门的二氧化碳数据按照固定的系数比例转化成碳资源数据。

（2）待分配碳排放权总和Cw的计算

根据我国碳减排的总体目标，以及经过测算我国2005年的碳排放总量为22.02亿t，可以计算得出2015— 2020年间我国各产业部门之间的待分配碳排放权总量为66.65亿t。

（3）各产业部门规模与产值数据来源与处理

本文所使用的各产业部门的规模和产值数据来源于《中国工业统计年鉴》(2001—2014)。肖智和吴慰在考虑样本权重的基础上，提出的PSO-PLS组合预测方法，可以得出39个产业2020年总体产值按2005年不变价格计算较2015年的增长情况。

（4）产业间当前的低碳发展弹性系数

同分行业能源消费与碳排放的换算，本文根据2005—2012年各产业部门的能源消费弹性系数，可以换成为低碳发展弹性系数。低碳发展弹性系数可以计算2005—2014年间逐年的系数，也可以计算8年间总体系数，本文的目的是得到规划问题的初始值，所以选择了8年间的总体低碳发展弹性系数，如表1所示。

表1 公平-效率权衡模型的初始数据及分配结果

2 实证分析

2.1 产业系统碳排放配额的分析与预测

关于非线性规划的求解，一般可以使用Matlab和lingo来求解。由于Matlab使用比较普及，有较多的参考程序，所以本文关于“公平-效率”权衡模型的求解，将使用Matlab来求解此约束非线性规划问题。

参考王勇提供的Matlab中用遗传算法求解约束非线性规划问题，本文得到2016—2020年待分配碳排放权总量在各产业之间的最优分配结果，如表1中第7列所示。各产业最优分配方案的满意度见表1中第6列所示。其中，煤炭开采和洗选业（X1）、石油和天然气开采业（X2）、非金属矿采选业（X5）、造纸机纸制品业（X16）、化学纤维制造业（X22）、有色金属冶炼及延压加工业（X27）这六个产业对碳排放权分配的满意度较高，均在0.9以上。

满意度低于0.4的产业部门分别为家具制造业（X15）、电器机械及器材制造业（X32）、通信设备、计算机及其他电子设备制造（X33）、工艺品及其他制造业（X35），除家具制造业，其他三个产业的共同特征就是高技术产业，这四个产业的碳排放量本身都比较少，受技术进步的影响比较大，被分配到的碳排放权比较少，所以满意度较低。

依据2005—2014年各省区低碳发展弹性系数和经济增速，对2015—2020年的产业部门碳排放量进行预测，计算出各产业部门的碳排放量缺口，如表1中第8栏所示。

2.2 碳配额后产业部门满意度对称分布状态的分析

对我国产业系统39个行业部门的满意度进行汇总，将满意度分为0.3～0.4，0.4～0.5，0.5～0.6，0.6～0.7，0.7～0.8，0.8～0.9，0.9～1.0共7组，将每组的产业数描绘成如图1所示。从图1可见满意度较高的产业部门和满意度较低的产业部门数量接近，且都较多。碳排放配额后，我国产业系统表现为有满意的企业，就有对等不满意的企业，属于对称分布的形态，高度契合目前我国产业系统的低碳发展的状态。

图1 碳配额后产业部门的满意度分布情况

2.3 产业系统低碳发展弹性系数与减排压力分析

通过对产业系统2005—2014年历史碳排放量情况的测度，以及产业部门产值的测度，可以确定我国产业系统目前的低碳发展弹性系数，如表1第4列所示。

参考Tapio和陈飞等人提出的低碳发展脱钩程度分类方式，本文定义了6种低碳发展情景，并根据我国2005— 2014年各产业部门低碳发展弹性系数的计算结果，对各产业部门低碳发展的特征进行了界定。如表2所示。

表2 我国产业部门低碳发展特征判定

从表2中可见，我国的烟草制品业已经实现了完全脱钩发展。这是由烟草制品业本身的行业特征决定，烟草业属于高利润行业，而烟草制品业的生产过程耗费能源比例本身比较低，加之技术进步的影响，2005—2014年实现了碳排放的负增长，所以表现为完全脱钩发展。

此外，有通信设备、电气机械及器材制造业（X32）、计算机及其他电子设备制造（X33）、印刷业和记录媒介的复制（X17）、仪器仪表及文化、办公用机械制造业（X34）、饮料制造业（X9）、燃气生产和供应业（X38）这6个产业部门属于基本脱钩发展。在这些产业部门中，前4个为高端设备制造业，技术进步对其能源消费的替代率较高，使得产业产值的增长与碳排放的增长初步脱离，实现了基本脱钩发展，实现碳配额后，其减排压力是比较小的。

交通运输设备制造业（X31）、非金属矿采选业（X5）、农副食品加工业（X7）、工艺品及其他制造业（X35）、纺织业（X11）、非金属矿物制品业（X25）、专用设备制造业（X30）、医药制造业（X21）、食品制造业（X8）、通用设备制造业（X29）这10个产业部门属于弱脱钩发展，碳配额后，这些产业部门的减排压力相对较小。

弱联结发展、联结发展和超联结发展的22个产业部门，则是“十三五”建立全面碳市场，实现碳配额后的减排“主力军”。这些产业部门本身的能源消费比较高，而且对能源消费的依赖也比较大，所以减排压力相对较大。

3 结论

从目前碳交易试点的配额分配方式来看，在碳交易市场建立的初期，比较容易实现的是免费配额制度，而免费配额制度建立的首要条件是宏观上对产业系统内的产业部门进行公平、有效、合理的碳排放权配额。

本文在公平与效率权衡的视角下，尝试将公平与效率原则进行融合，首先以分配公平性相关理论为基础，提出了产业系统内部各产业部门间碳排放责任分摊机制应遵循的公平性要素，构建了我国产业部门碳排放责任分摊的公平性区间；以公平偏离指数最小化为目标，以国民经济效率指标为约束，建立了公平与效率权衡分配模型，并计算得出我国2016—2020年“十三五”期间各产业碳排放配额情况，从而对我国的产业进行免费配额，深入分析产业系统发展各阶段的配额情况。

基于公平与效率权衡模型的我国产业系统碳配额实证分析，得出三个重要结论：（1）在公平与效率权衡的视角下，基于约束条件的非线性规划问题求解，得到了我国产业系统的初始配额；（2）在实现初始碳配额的情况下，我国产业部门的满意度表现为对称分布的状态。即对所有产业部门而言，本文提出的分配方案在满足部分产业部门的碳排放要求时，会对相应一些产业部门造成碳减排压力；（3）本文通过分析我国产业系统的低碳发展弹性系数，得出6种低碳发展情形下，完全脱钩发展、基本脱钩发展和弱脱钩发展的17个产业部门在碳配额后，碳减排压力相对较小，而弱联结发展、联结发展以及超联结发展的22个产业部门碳减排压力较大。

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（责任编辑/刘柳青）

F206

A

1002-6487（2016）23-0162-04

国家自然科学基金资助项目（71673120）；教育部人文社会科学研究项目（16YJA630035）

王万军（1974—），男，江苏海安人，博士，研究方向：能源消费预测与可持续发展的能源战略。