碳交易市场体系中的碳排放基准线：应用实践、研究进展与展望

梁为纲，赵晓丽，周凌峰，王晓蕾，汪 霞

中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012

随着温室气体的大量排放，全球气候变化加剧，碳减排已成为世界各国的共识[1-2].2020 年，习近平主席提出“力争2030 年前CO2排放达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”的目标，体现了我国构建低碳及脱碳的新型经济模式的决心，标志着我国生态环境保护进入减污降碳协同治理新阶段[3].碳排放权交易(简称“碳交易”)是利用市场化手段，以最低的全社会成本来降低CO2排放量的有效方式，为世界诸多国家和地区所采用，建立“双碳目标”约束下的碳交易市场是实现碳减排的重要路径[4-5].我国已将建立全国统一碳市场、推行碳交易制度作为一项控制碳排放的重要任务，希望以经济手段控制碳排放、淘汰落后产能、促进经济结构调整和产业转型升级[6-7].碳排放基准线是碳交易中采用行业基准线法进行配额分配的主要参考依据，是碳市场能否发挥优胜劣汰作用的关键，在欧美等发达国家和地区已被广泛应用于不同行业的碳配额分配方案中，如欧盟碳交易体系(European Union Emission Trading Scheme,EU ETS)和美国加利福尼亚州碳排放交易市场体系[8-9].我国碳交易试点运行期间，碳排放基准线已在部分城市的电力、热力、水泥和钢铁等行业初步开展并应用[10].随着全国碳交易市场的统一以及对重点行业的逐步覆盖，碳排放基准线的研究和制定工作将迎来新的挑战.该研究将围绕碳排放基准线这一主题，概述其作用意义和基本制定方法，梳理碳排放基准线的国内外应用实践、研究进展和主要问题，并针对我国碳排放基准线的未来发展进行展望.

1 碳排放基准线的意义及制定方法

1.1 碳排放基准线的意义

常见的碳配额分配的方式包括免费分配和拍卖分配，其中免费分配又分为历史法和基准线法[11].历史法操作相对简单、数据要求较低，分配结果易被企业接受[12]，但可能使早期致力于减排的企业受到不公平对待(“鞭打快牛”)，不利于鼓励先进企业的技术创新[13].基准线法是根据行业(产品)碳排放强度标准来确定企业获得免费配额数量的方法，可最大程度地保证碳配额分配中的公平性，并给早期行动者带来回报，适用于碳市场的早期发展阶段[8,14-15].实际中，基准线法的主要参考依据为碳排放基准线，即“碳排放强度行业基准线值”，指某行业代表某一生产水平的单位活动水平碳排放量.碳排放基准线是碳配额计算的前提，碳排放核算则是编制碳排放清单、推导碳排放基准线的基础[16]，基于碳核算结果可获得基准线法的关键指标，即各生产企业的碳排放强度，进而可以获得整个行业的碳排放基准线(见图1).

1.2 碳排放基准线的制定方法

碳排放基准线大致可分为能源基准线和产品基准线[9]，能源基准线一般应用于电力、热力行业，产品基准线一般应用于具有明确产品类型的行业.基准线的制定往往要考虑不同企业先进性、技术特性、地区间发展水平的差异以及实际适用性等因素.如图1 所示，在明确企业碳排放源的基础上，根据企业活动数据(能源消耗类型数量、产品类型产量等)和排放因子进行碳排放核算，然后对碳排放强度进行排序，结合区域差异性分析、企业配额盈亏分析等选取某一水平作为基准线.

该研究以水泥行业为例概述产品基准线的制定方法.我国水泥行业碳排放总量仅次于钢铁行业，属于典型的高碳行业，减排潜力巨大[17].水泥生产中，CO2主要是在生产熟料的过程中产生的，因此，该研究以2020 年为基准线年，搜集了碳排放量最高的15家水泥生产企业的熟料产能及碳排放总量数据(来源于企业公开信息).按照碳排放基准线确定的步 骤〔见图2(a)〕，首先，计算各企业的碳排放强度，并按顺序依次排列〔见图2(b)〕；然后，分别选取前80%、前90%和100%企业的平均碳排放强度水平作为碳排放基准线进行碳额分配，计算得到3 种情景下每个企业的碳额缺口和盈余〔见图2(c)〕；最后，对各碳排放基准线情景下的企业碳排放总量与碳配额总量进行比较〔见图2(d)〕.由图2(d)可见：当碳排放基准线取100%企业平均碳排放强度水平时，碳配额明显超发，不利于企业技术创新和减排目标实现；当取前80%企业的平均水平时，碳配额总量存在较大缺口，企业短期压力较大，可作为长期发展目标；当取前90%平均水平时，碳配额总量接近且略低于企业碳排放总量，可保证碳市场的稳定，提高市场主体对碳交易的接受度以及参与碳交易的积极性.因此，在当前发展阶段，选取前90%企业的平均碳排放强度水平作为行业的碳排放基准线较为合适.由于数据局限性，在该研究中地区间发展水平、企业间技术特性的差异等因素未被考虑，该基准线并不具有实际适用性.

2 碳排放基准线的应用实践

2.1 欧盟和美国的碳排放基准线应用实践

EU ETS 是世界上最大也是目前最成熟的碳交易体系[18].在碳排放基准线的制定中，EU ETS 遵循的基本原则包括：①“一个产品，一个基准线”原则，即当存在经验证可用的生产数据时，根据明确合理的产品分类制定碳排放基准线；②不对现有企业和新企业进行区分；③不对企业年龄、规模、原材料质量和气候条件进行修正；④对于产生交易的中间产品，制定单独的碳排放基准线[19].对于一般产品，EU ETS 会将其产生的碳排放分解到子设施以便于数据收集及配额计算，并以碳排放主体历史年度单位产品最高碳排放效率前10%的平均值作为基准线，来确定排放主体的基准线排放量.当测算数据不可得时，基准线则直接参考行业最先进技术的碳排放强度，如焦化、铁水、再生纸浆、新闻用纸等产品.对于产品基准线无法满足实际需求的行业，热值、燃料和生产过程基准线可作为补充[20].如表1 所示，各类基准线的制定方法、适用条件和所涉及的碳排放边界等均存在差异.目前，EU ETS 已确立了包括21 个行业52 种基于产品(铝、氨、硝酸、炭黑和石灰等)的基准线以及燃料、热值和生产过程基准线，对产品的界定以欧盟产品列表(PRODCOM)和欧盟经济活动产业分类体系(NACE)为依据[21].

表1 欧盟碳交易体系(EU ETS)的碳排放基准线类型Table 1 Types of carbon emission benchmarks in the EU ETS

2009 年《美国清洁能源和安全法案》(ACES)中提出，根据碳排放基准线为保护能源密集型贸易(EITE)相关行业提供补贴，碳排放基准线采用行业部门内单位产品产出的直接排放量的平均值[22].美国加利福尼亚州碳排放交易市场体系提出2 种不同的碳排放基准线对工业部门的免费配额进行计算：一种基于产品，碳排放基准线以整个产品生产过程的效率收益为基础，取同一产品碳排放强度加权平均值的90%，权重为该产品产量，当结果低于最先进的企业水平时，取该先进企业的碳排放强度作为基准线；另一种碳排放基准线基于能源热量，适用于生产过程非常相似的产品，为此，加利福尼亚州碳排放交易机制法规规定了一个以设施使用效率为基础的衡量标准.由于建立许多单独的基于产品的基准线会导致“行政负担并且短期内不可行”的现象，因此负责基准线制定的加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)更倾向于使用能源热量基准线.至今，加利福尼亚州碳排放交易市场制定的碳排放基准线已覆盖石化、钢铁、化工、建材、食品等18 个行业[9].

2.2 我国的碳排放基准线应用实践

我国的碳排放基准线制定工作起步较晚，在碳排放交易试点运行期间，由于基准线法的使用条件和基础尚不成熟，碳排放基准线多应用于电力热力这类生产方式及流程相对简单和统一的行业企业[10]，且由各试点自行制定，试点间的碳配额无法实现跨区流通.在北京市、湖北省和广东省，碳排放基准线也被应用于水泥行业，北京市和湖北省针对水泥行业熟料生产制定的基准线分别为0.86 和0.78 t/(t 熟料)(以CO2计)，差异明显，且广东省根据企业熟料的产量对基准线进一步分级.整体上，在这一阶段我国各行业内部基准线制定原则标准不一，如何区分企业类型、如何考虑中间产品等问题尚未达成一致.

鉴于我国电力需求的刚性增长和CO2的大量排放，给“碳达峰”带来巨大压力，发电行业成为首个纳入全国碳市场的行业[23].2020 年，生态环境部印发了《2019—2020 年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案(发电行业)》(简称“《实施方案》”)，针对全国发电行业的碳排放基准线进行了统一，并对不同类别机组设定了相应的碳排放基准线，按机组类别进行配额分配，其综合考虑了经济增长预期、实现控制温室气体排放行动目标以及新冠肺炎疫情对经济社会发展的影响等因素[24].《实施方案》针对发电机组固有的技术特性，引入修正系数以提高同一类别机组配额分配的公平性，但地区间经济水平、产业结构等发展不均衡的现实情况却未被考虑.

当前全国碳市场仅覆盖发电行业，占全国碳排放60%的其他行业碳排放基准线尚未制定，可以预见的是，随着我国碳交易市场的逐步扩大，石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸和国内民用航空等重点行业将被逐步覆盖，碳排放基准线的研究和制定工作面临极大挑战：首先，不同行业因其排放形式、技术水平和管理水：等的不同，碳排放水平差异显著，碳排放基准线的制定方式及数据需求等也存在较大区别；其次，相较于欧盟、美国，现阶段我国对于生产情况复杂、工序较多行业的碳排放核算边界尚未完全统一，碳排放数据监测计量基础较为薄弱[25]，碳核算方法虽初步建立，但仍存在工作机制不完善、方法体系相对落后、能源消费及部分化石能源碳排放因子统计基础偏差大等问题，影响了国家碳核算数据的权威性，碳排放基准线的制定工作也因此受到制约；最后，针对重点排放单位生产活动数据的监管力度不足，相关信息的管理水平和公开制度有待加强.基于“一产品，一基准线”原则，企业的生产活动信息，如生产环节、工艺类型、工序产品及副产品种类等与企业实际获得的碳配额数量紧密相关，如若企业不能对不同产品的碳排放进行准确区分，提供不同规格产品详细可核查的产量信息，则会在碳额分配中给企业提供篡改伪造的空间.

3 碳排放基准线的研究进展

目前，国内外对碳排放基准线的研究主要集中于基准线配额分配效率分析、典型行业碳排放基准线的测算实证等方面.如Sartor 等[18]通过分析，将10%的碳排放强度水平作为欧盟水泥行业碳排放基准线；Schleich 等[26]比较了德国不同技术类型电厂在不同碳排放基准线情景下的配额分配情况，结果表明，行业统一的基准线不利于燃煤电厂的发展，而基于不同燃料的基准线则不利于燃气电厂；Dai 等[19]采用边际成本-收益测算方法，比较了ACES、EU ETS 和加利福尼亚州碳交易体系3 种碳排放基准线情景下水泥行业配额分配的可行性，结果表明，EU ETS 基准线情景适合于短期现状，加利福尼亚州基准线情景最为严格，可作为长期目标.

国内针对碳排放基准线已有了初步的研究，主要涉及热力、电力、钢铁、化工和建筑等行业，以区域性研究为主，行业间碳排放基准线确定方式存在较大差异(见表2).其中，钢铁、化工行业使用产品基准线，由于工序或中间产品较多，基准线制定较为复杂.谭琦璐等[27]针对我国钢铁企业炼焦、烧结、球团等8个工序设定不同基准线情景，分析配额盈亏情况，并结合全国碳交易实施现状以及企业接受度，选取最优碳排放强度前70%～80%范围内企业的平均值作为推荐碳排放基准线.李远等[28]将乙烯生产过程中众多中间产品产量加和进行基准线测算，得到不同梯度产量对应的基准线.对于单一产品基准线，如电解铝行业，惠婧璇等[29]收集了全国64 家电解铝企业的碳排放数据，基准线取碳排放强度前70%～80%企业的产量加权碳排放强度，区域差异性分析结果显示，区域间的碳排放强度差异不明显，无需进行修正.

表2 当前我国各行业碳排放基准线的研究情况Table 2 Current research on carbon emission benchmarks of various industries in China

电力、热力行业使用能源基准线，基准线的地区适用性是研究关注的重点.Chen 等[30]以天津市热力行业27 台供热机组为样本，针对供热锅炉和热电机组分别设置3 种基准线情景，结合国家标准规定的最低运行效率，得出最低能耗、最大碳减排量的碳排放基准线；常莎莎等[31]基于不同热源形式碳排放强度和清洁发展机制推荐的基准线确定方法设置6 种基准线情景，结合沈阳市的经济技术发展水平和未来碳交易市场计划，选取技术水平领先前40%企业排放情景下的碳排放强度作为行业碳排放基准线；张宁等[32]针对天津市主要发电企业的32 台发电机组，设置实际排放情景、现行标准先进值情景及综合减排情景，其中，综合减排情景基准线既考虑了本地区电力行业碳排放水平，又参考了其他省(自治区、直辖市)基准线设定，地区适用性更强；此外，李月寒等[33]研究了上海市建筑运营维护阶段的碳排放基准线，设置实际合理情景和先进情景，适用性分析表明，先进情景下碳配额较实际碳排放略有缺口，更利于行业的减排且不会给企业造成过大压力.

总体上，当前研究存在一定局限性：首先，数据来源方面，多数研究直接采用企业上报数据，未经统计核实验证，数据质量和准确性难以保证；其次，基准线的划定方法不一，研究普遍采用碳排放强度平均值，与欧盟做法一致，少数则与美国类似，采用产量加权碳排放强度；最后，针对基准线区域适用性的分析较为初步，缺乏定量分析和预测，针对技术特性差异、地区间发展差异等客观因素的考量不足，实际应用中可能会加剧区域、企业间发展的不平衡[34].

4 结论与展望

4.1 结论

a) 碳排放基准线在建设全国统一碳交易市场的背景下具有重要意义，随着碳市场对国内重点行业的逐步覆盖，碳排放基准线的研究和制定工作愈发迫切.

b) 我国碳排放基准线的制定和应用整体上滞后于欧美地区，主要面临覆盖行业少、行业内部标准不一、数据基础薄弱和管理粗放等现实问题.相关研究较为初步，在数据来源、基准线划定方法及适用性分析等方面存在一定局限性，实际应用中难以保证碳配额分配的公平性.

4.2 展望

a) 提高碳排放基准线行业覆盖度，统一各行业基准线制定标准.可采用自上而下的方式推进各行业碳排放基准线的顶层设计规划和落实，尽快统一不同行业碳排放基准线的标准化制定方案，重点考虑高碳行业，优先发展具备制定条件的行业或产品碳排放基准线；对部分行业碳配额分配机制进行调整改革，引导碳市场配额分配由历史法向基准线法转变；以发电行业为突破口，逐步推动其他行业的配额分配研究，尽可能减少不同行业减排成本的差异，避免使碳市场变相成为个别行业的补贴来源.

b) 构建我国碳市场的产品分类体系，明确不同产品的碳核算边界.构建适应于我国碳交易市场的标准化产品分类体系，以增加各地区之间产品数据资料的可比性；健全国家及地方温室气体清单编制工作机制，针对不同核算主体，完善碳排放数据核算的相关技术标准，明确不同产品的碳核算边界，尤其对于拟纳入碳市场管控的产品类型，实现产品生产直接或间接过程中碳排放的全覆盖.

c) 加强企业监管力度，提高碳排放数据管理能力.加强对企业生产活动数据收集、报送及核查工作的监管力度，加强执法保障，如通过核查企业直报产量数据与统计产量数据的差异来保证数据的准确性；提升碳市场各参与方碳咨询、碳监测和碳核查业务能力，提高企业碳排放数据管理的精细化水平；严格碳配额计算、分配过程，保证碳额分配的公平、透明，逐步构建企业碳排放基准线数据库和信息化管理平台，加强信息公开和信用体系建设，借助全社会力量对相关工作进行监督.

d) 考虑技术特性和地区发展差异，形成基准线动态更新体系.应关注碳排放基准线在不同地区、不同企业碳额分配中的适用性，围绕地区及企业发展水平的差异性量化及配额修正等关键问题开展研究，并在典型行业或区域内开展碳额分配试行；同时，应根据国家减排政策的变化以及企业发展路线、技术水平等的更新，对行业基准线进行适时更新和调整，形成动态的碳排放基准线发展模式，以更好地符合行业实际情况并达到国家整体减排目标.