行业碳排放权的初始配额分配——文献综述

(浙江工业大学 政治与公共管理学院,浙江 杭州 310023)

1 引言

气候变化被认为是最复杂的全球性环境问题,需要世界各国长期的努力。我国作为发展中国家,在应对全球气候变化中承担了大国的责任,积极推进全国统一的碳市场建设,通过引入市场机制来控制CO2排放。碳配额分配机制的设定是碳市场建设的重要议题,有关配额分配的研究存在诸多见解与结论,其中包括行业之间的碳配额分配。在2009年国际能源署(IEA)与经合组织(OECD)联合发布的《Sectoral Approaches and the Carbon Market》[1]一文中指出,发展中国家的电力、水泥和林业部门潜在的固定排放量远远大于欧盟和美国,并首次提出以行业/部门为碳排权交易机制可作为发展中国家缓解气候变化的一种手段,而碳排放目标的设定将对行业/部门机制起到关键作用。

图1 行业碳排放权初始配额分配文献研究逻辑

关于国家间、地区间、省域间的碳排放权初始配额分配的研究存在着诸多的见解与结论,然而专门聚焦在行业间配额分配的文献并不多。对行业碳排放与配额分配研究是一个循序渐进的过程。本文将以递进的形式分别对不同主体间的配额分配、行业碳排放影响因素分解和覆盖范围纳入,行业间碳排放权初始配额分配的指标、方法、主要结论,电力行业及其他行业的配额分配等相关文献进行梳理与归纳(图1)。通过文献综述的方式，本文分析了行业间碳排放权初始配额分配的关键问题与环节,对行业碳排放权配额分配的进一步发展提出了建议并进行展望。

2 不同主体间的碳排放权初始配额分配研究

2.1 基于公平性的国家间配额分配

当气候变化问题被提上国际政治议程时,尤其在《京都议定书》签订之后,碳排放就始终伴随着因目标冲突导致的公平性配额分配问题。Vaillancourt、Waaub[2]在使用若干公平标准来分配国际温室气体排放权时发现,有些关于分配公平的定义是冲突的,因此他们提出了一种动态多准则方法来比较各种指标下的分配方案,并试图找到一个折中的解决方案。最后Vaillancourt、Waaub提出,决策过程如果能考虑到每个国家的利益和关注点,就可能取得重大进展并较快地达成世界共识。Germain、Steenberghe[3]通过使用长期动态(闭环)模型分析了不同规则对世界各地区之间分配CO2排放配额的福利影响,他们发现国家间大多数基于“公平”的分配原则并不能使每个国家在一定时期内的都是理性的,并提出国家间的分配要在尽可能接近公平分配的基础之上同时满足每个国家的理性。Steenberghe[4]后期又将每个国家理性扩展到更加“微妙”的国家联盟理性,并通过合作博弈论考虑其国家联盟的稳定性,进而评估公平原则下的福利效果。Miketa、Schrattenholzer[5]选择平等主义公平、横向公平、比例平等三种主要的公平原则对基于人均碳排放量方法和碳排放强度的排放权分配进行了分析,并对67个国家和9个世界区域进行了碳排放权分配,发现在碳排放量相等的情况下,发展中国家享有相对较多的分配权;而在碳强度相同的情况下,工业化国家则会相对更多。王慧慧等[6]从历史代际公平和代内公平的角度在对世界上132个国家的历史碳排放进行优化分配、对未来碳排放权进行公平分配后,发现中国、印度等人口最多、经济占全球比例较高的国家未来可能获得更多的碳排放权。

2.2 省域间与微观主体间的配额分配

我国对减排目标设置了省域分解机制,根据《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》,在全国定配额分配标准和办法下,各计划单列市与各省份按照一定的标准和办法向辖区内的重点排放单位分配配额,省域间配额分配的原则和影响长期成为我国学者们关注的焦点。多数研究选择利用各省市的宏观经济数据和能源数据等先行测算碳排放量,并基于公平原则[7,8]、效率原则[9,10]、公平与效率原则[11,12]对具体配额进行了初始分配与后期优化,从而得出最佳的分配方案,分配过程中的公平和效率研究的最终落脚点是方案对区域经济发展的影响。另有一些学者把更微观的主体——企业作为研究对象,建议依照企业当前的投入—产出水平来分配碳排放许可证[13],或应在产品生产和零售过程中有效分配总排放量[14],以最大程度地节约减排成本。此阶段基于各自宏观和微观主体间的配额分配研究对行业初始分配的整体布局和具体准则具有十分重要的借鉴意义。

3 行业间碳排放权初始配额分配研究

行业之间存在着复杂的生产关系,不同行业在技术水平、能耗强度、减排潜力等方面都存在较大差异。同时,分配方案的不同也会对产业均衡发展和产业转型升级产生重要影响。因此,需要对行业碳排放的影响因素、碳交易的行业覆盖范围、行业历史排放水平、行业减排成本、行业减排潜力等进行整体和系统的认识。

3.1 行业碳排放影响因素分解

有关对我国各行业CO2排放量的研究早期侧重在CO2的工业分解上,多数研究以时间序列考察各时期和各因素对行业CO2的贡献比例。Liu[15]基于对数平均指数(LMDI)的时间序列分解,通过热电碳排放系数、能源强度、产业结构转移、工业活动和最终燃料转移因素分析了1998—2005年我国36个工业部门的工业碳排放量变化,发现化学原料及化学制品、非金属矿产品、黑色金属冶炼及压延占工业CO2排放总量的59.31%。范丹、王维国[16]基于扩展的Johan恒等式和广义的费雪指数分解(GFI),选取1995—2010年的产业能源结构、产业能源强度、产业结构、经济产出4个因素进行测算,并得出4个因素对人均碳排放的贡献比例分别为21.99%、13.94%、21.24%、42.84%。与相关文献[16]的因素类似,Chen[17]增加了人口因素,但最后的结论同上,即经济因素是我国工业CO2排放量增长的首要正向推动因素。该阶段的研究通过对碳排放增长的驱动因素分析,为工业配额分配指标的选取和权重确定奠定了一定的基础。

3.2 行业覆盖范围的纳入

行业覆盖范围的设定是行业参与碳排放交易体系的基础。由于交易成本等因素,碳排放权交易机制不可能覆盖所有行业,高碳行业和低碳行业的纳入形式和纳入时间在一定程度上决定了碳市场的运行效率[18]。Christoph[19]通过对2020年气候政策目标下的国际CO2排放配额市场模拟,发现对既定的联盟来说,扩大部门覆盖率使大多数国家的经济状况更好。Fan、Wang[20]估算了我国区域和部门的减排成本曲线,并模拟了排放交易体系的运行情况,得出采矿业、石油加工、炼焦和核燃料加工业、金属和非金属制品业、化学原料和化学制品制造业、电力燃气的生产和供应业应被纳入碳排放交易体系。这一阶段通过对行业纳入次序、参与成本的研究为行业配额分配原则(公平原则、效率原则、可行性原则)的选择提供了参考;同时通过对行业碳减排侧重、经济影响分析,为行业的碳配额分配方法(行业基准线法、历史法、混合法)提供了思路。

3.3 行业间碳排放权初始配额分配方案

公平效率原则下的碳分配指标选择:任何一种形式的碳排放权分配都难以避免公平问题,公平问题难以量度,同时这种模糊性为基于公平原则的排放权分配研究方法提供了更多的可能。行业之间碳排放权初始配额分配可能有多个标准和指标选择,但分配结果应尽可能多地为参与者所接受。公平原则下对国家间、省域间的碳分配大多注意到了主体的福利损失,而行业间的碳分配则应注重不同行业的碳排放量缩减比例的差异性公平。此外,碳排放权分配是与决策者密切相关的。从经济发展角度看,分配规则的关键是保证整体经济效率。公平效率原则下的指标体系见图2。

图2 公平与效率原则下的分配指标体系

公平原则下历史累计碳排放量指标的选择可反映行业的减排责任,多数高碳行业既是我国经济发展的重要支撑,也是实施碳排放总量控制的主要部分,累计碳排放量高的行业必然应承担更多的减排责任,但在施加约束的同时也应注意到成本的可行性问题。产值/增加值指标可代表行业的减排能力,但增加值数据较之于产值避免了投入部分的重复计算,显然是更合理的。

各个行业的分配在总减排成本最小化的基础上达到整体效率最大化是配额分配的理想状态,效率原则下碳排放强度和技术要素指标的选择可反映出行业的减排潜力。碳强度是评价一个行业碳减排效率的重要指标,碳强度越大说明能源效率越低,行业减排负担越重。技术要素可体现行业的碳减排潜力,技术投入力度加强代表着一个行业有更大的空间来开展节能减排。现有行业碳排放权初始配额文献所构建的指标体系见表1。

表1 行业碳排放权初始配额分配指标体系

模型选择及分配结果概述:在评价指标体系构建完成后,需要对指标权重进行设定。近年来,信息熵模型被广泛应用于经济领域的系统评价和决策。信息熵以客观数据为基础,避免了权重设定过程中的主观随意性。因此,在对各行业进行碳排放权初始配额分配时,多数学者选择采用熵权法(表2)。数据包络模型(DEA)不仅可评估碳配额的分配效率,还可通过多次迭代调整所有决策单元使效率达到理论最优。在初步测算出行业分配额度之后,部分研究选择利用零和收益模型(ZSG-DEA)将行业的历史累计碳排放量作为非期望产出,并通过多次迭代使配额分配效率达到整体最优。从表2的行业碳排放权初始配额分配结果可见,多数研究认为电力、热燃气及水生产和供应业、黑色金属冶炼、压延加工业、石油加工、炼焦和核燃料业、非金属矿物制品和制造业是配额分配的最重要行业。钢铁行业和水泥行业的排放量占黑色金属冶炼、压延业和非金属矿物制造业占碳排放总量的绝大部分;而电力行业作为高耗能行业,长期以来一直是世界各国减少温室气体排放的重点领域,在我国各试点省市的碳排放权交易实践中,也应把这些行业纳入到碳交易体系中。

表2 行业碳排放权初始配额分配的方法及分配结果

4 电力行业与其他行业碳排放配额分配方案

4.1 电力行业碳排放权初始配额分配研究

《能源发展“十三五”规划》提出,到2020年我国的燃煤电厂污染物排放将显著降低,具备改造条件的煤电机组全部实现超低排放。但在所有类型的终端能源消费中,目前电力主要是来自煤炭,碳排放系数仍很高,因此对电力行业碳排放量的控制将是减排目标实现的主力。

2017年我国发布的《全国碳排放权交市场建设方案(发电行业)》中规定年度排放达到2.6万t CO2当量(综合能源消费量约1万t标准煤)及以上的发电企业或其他行业自备电厂为重点排放单位。电力是首个被纳入碳排放权交易体系的行业,近年来关于电力行业配额分配的文献比其他行业相对密集。电力行业配额分配文献所用的指标和电力企业配额分配结果、区域配额分配结果、不同机组配额分配结果见表3。

表3 电力行业碳排放权初始配额分配指标与主要结论

从表3可见,较多的研究采用了发电绩效标准(GPS),GPS是指单位时间内发电公司/机组/电厂单位发电量所产生的污染物排放量[37],与发电机组的碳排放量作为发电公司或区域电力配额分配的指标。也有文献采用了多个其他指标,如Chen[42]以华东电力行业碳排放分配为例,建立了经济、技术、政策、碳排放和能源效率5个指标,得出华东地区安徽省的碳排放份额最多,其他依次是江苏省、浙江省和福建省,最少的是上海市;商亚楠[43]选择了CO2排放量、区域GDP、人口、发电装机容量、发电量、火力发电量和供电煤耗多个指标对我国多个地区进行了电力配额分配研究。不同的指标选择配额分配的结论不尽相同,Wang[32]、王敬敏、薛雨田[33]论证了GPS指标用于电力配额分配的有效性;赵文会[35]、李保卫等[36]考察了电力配额在不同区域之间的分配效率及碳排放转移;谢传胜[37]、张宁[38]、赵文会[39]、宋尧[40]、Martinez、Karsten[41]根据相应指标对不同容量等级机组的配额额度做出了测算。在2017年公开的全国碳交易市场的配额分配方案(讨论稿)中,确定了电力行业配额分配的基本思路是基准线法+预分配,并依照压力、机组容量和燃料类型划分了11个基准线并确定了配额分配基准值,该讨论稿把燃气发电机等清洁发电机组也纳入在内,这是在之前的研究中没有出现的。

4.2 其他行业碳排放权初始配额分配研究

长期以来,学者们非常关注钢铁、水泥等高碳行业的碳排放测算、效率评价、环境绩效等问题[44,45]，交通运输业、建筑业等第三产业的碳排放计量与技术减排也是学者们研究的热点[46,47],但聚焦在某个单独行业的配额分配研究相对有限。骆瑞玲等[48]考虑了“均衡型、经济发展水平偏好型、历史排放水平偏好型”3种情景,提出了我国石化行业的碳排放权分配方案,发现在“历史排放水平偏好型”情境下配额分配对GDP的损失最小;宋鹏飞[49]通过对炭黑产品能耗强度公式的推导,模拟了炭黑单位产品的碳排放限值,并指出碳配额分配对炭黑企业的运营成本是巨大的挑战;赵风彩等[50]基于公平性原则确立了2021年国际航空业的碳排放权分配方案,结果显示分配方案对我国快速增长的航空业将会形成一定压力;Ching、Tin[51]对运输业的碳配额进行了研究,得出碳配额分配政策可减轻交通行业的碳排放,对经济的负面影响相对较小;Rong[52]通过设计“基准情景、节能情景、低碳情景”3个政策场景,基于平均油耗、年平均行驶距离、保有量3个指标对我国公路运输业进行了配额分配,得出运输业在“基准情景”下获得的碳配额最大,“低碳情景”下最小。

5 建议与展望

建立多准则的配额分配机制,提高分配方案的可接受度:碳排放权交易作为一种政策工具目的是建立倒逼机制,通过市场手段使行业最终实现低碳化发展。行业碳排放量的计量较之于公司/生产设备相对更容易操作,因此行业配额分配可被视为省域配额分配到公司/生产设备配额分配的过渡机制。行业间的配额分配结果应尽可能被所有行业接受,因此应充分考虑到各行业/部门的减排能力、减排潜力、生产过程调整与变化特征,建立多准则的配额分配机制,并通过情景分析与拟合,以充分提高分配方案的接受度。

充分考虑行业的参与成本,注重分配结果的经济影响:企业技术改进带来的成本变化关系到各行业/企业的经济效益与福利损失,长期以来备受关注。但各行业/企业于碳市场中的参与成本与交易成本[A8]却较少被关注到。行业参与碳交易所增加的成本与配额分配方案的可行性密切相关,总量控制目标下会出现参与行业和非参与行业之间的博弈,对高碳行业难以形成严格的碳排放约束。对各行业成本进行更全面的分析可帮助比较不同行业的配额分配所带来的经济影响,从而为决策者提供更具有成本效益的分配方案。

动态调整配额分配,有效实现减排目标:目前对碳排放配额分配多数研究都考虑到了公平与效率原则,按照减排责任严格控制高碳行业的配额额度。但目前我国仍是发展中国家,部分高碳行业是一些区域的重要经济支撑,过度严格地排控约束会对行业的竞争力形成冲击。因此,政府应统筹考虑各行业/企业的碳排放配额,对高碳行业可实施配额动态调整,对整体行业可实施分阶段纳入排放权交易机制的策略,在不损害行业整体经济效益的同时,有效实现减排目标。