基于山东省电力行业的碳交易市场定价研究

张静　许崇庆　闫桂焕　李威

摘要：本文首先介绍当前我国各碳交易试点中碳排放权价格的发展现状，然后对当前碳交易市场碳排放权交易定价的理论基础及价格形成机制进行分析。各碳交易试点是我国碳市场建设的先行者，并且已经为全国碳交易市场的建设积累了宝贵的经验，但同时也存在定价效率不高、市场机制发展不完善的问题。因此，依据各先行试点的碳市场建设取得的经验及教训，本文采用内在价值为基础的碳交易定价模型，以山东省电力行业为例对碳价进行一个合理的预测，并为完善当前我国碳定价策略提出合理的政策建议。

关键词：碳交易市场  价格形成机制  定价  电力行业

随着全球变暖这一生态环境问题的不断严重，人们越来越认识到温室气体的过度排放与气候变化之间存在着不可分割的联系。为了延缓这一趋势，各国在积极应对气候变化方面做出了自己的努力。中国作为世界上最大的发展中国家，积极承担减排责任。2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣布，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争2030年前达到峰值。”要想碳达峰，光依靠行政命令手段难以实现，市场手段必不可少。因此，全国碳市场的建设要积极推动，其中，碳定价作为碳交易中至关重要的一环，我们在进行碳市场机制设置的过程中，必须要形成合理的碳定价以维持碳交易市场的稳定。电力行业是最先纳入全国碳市场的行业，因此本文以山东省电力行业数据为基础，对碳价进行一个合理的预测，以期为全国碳交易市场的建设提供合理建议。

一、试点碳交易市场发展现状

2012年，北京市率先启动了碳交易试点的建设工作，随后经批准设立的其他六个碳试点城市也逐渐展开了对交易试点的探索，2016年12月22日，福建省碳交易市场正式启动，至此，全国八个碳交易试点市场全面开展工作。北京作为最先启动试点建设工作的碳交易市场，设立了中国碳市场的第一个自愿减排标准——熊猫标准，也是当前试点省市中交易种类最丰富的一个试点市场。2019年，上海市纳入配额管理的单位全部完成2018年的配额清缴，连续六年实现100%履约。福建省作为全国第八个碳排放交易试点省份，在建设碳市场的过程中为全国碳交易市场的开展也积累了宝贵经验，作为全国森林覆盖率最高的省份，在发展林业碳汇方面具有较大优势，目前备案的项目共有15个，预计减排量271.68万吨。

虽然各试点碳市场都取得了较成功的进展，但是随着试点碳市场建设工作的不断推进，也逐渐出现了一些问题。比如说各试点市场之间自建设以来长期割据，规模小，管理分散，不利于形成统一的政策管理机制，也不利于全国统一碳交易市场的建设，给企业将来纳入全国碳交易系统造成了一定困难。而且，为了更好地参与全球碳交易市场建设，中国通过清洁能源发展项目机制积极开展与发达国家碳交易市场的合作。但由于我國碳交易定价机制还不够完善，在国际市场上缺乏碳定价权，致使我国在碳交易价格谈判中长期处于被动地位，低碳减排项目成交价格偏低。当前中国作为“非附件一国家”，不承担强制减排责任，国内CDM项目必须经过一些减排机构的认证才能顺利实现交易。中介机构的介入又进一步压低了国内CDM项目的价格，利润空间进一步被压缩。

因此，从试点碳市场的建设情况来看，虽然已经取得了不小的进展，但是依然存在着不少问题，尤其是碳交易定价权的缺失。碳交易定价机制的不完善，给国内碳交易市场的建设带来了一定的困难，在建设全国统一碳市场的过程中，对碳排放权进行合理定价成为关注的重点问题。

二、碳排放权定价的理论基础及价格形成机制

（一）理论基础

碳交易市场作为人为设定的一种市场，将二氧化碳这一原本没有价值的东西转变成了一种经济领域中具有资产属性的稀缺资源。正是由于稀缺性，使得二氧化碳的供需成为影响碳价的重要因素。

1.外部性理论。外部性是指企业或个人的活动会给其他社会主体带来的影响，这种影响有积极的一面，也有消极的一面，因此外部性可划分为正的外部性和负的外部性。其中，正的外部性是指企业或个人的行为能给其他主体带来好的影响，而其他主体不需要为自己所能享受到的好处支付报酬;负的外部性是指企业或个人的行为会给社会上其他主体带来一定的损失或者危害，而企业或个人并没有因自己给其他主体带来的损失付出相应的代价。基于此，碳排放行为对于整个人类社会来说就是一种负的外部性，在对碳排放进行控制以前，排放主体并没有为自己的排放行为付出代价，而这种外部性行为给大气带来了污染，进而危害人类社会。为了缓解这一问题，碳交易机制的提出给这种外部性行为提供了一种担责机制，也就是说排放二氧化碳的主体要为自己的排放行为承担相应的代价。

2.产权理论。产权是对经济所有权的一种法律表现，只有拥有了明晰的产权，才能使得物品的所有权、处置权有一个明确的主体。科斯指出，要用市场的手段来解决外部性问题，相较于庇古税这一政府直接干预的方式，市场化的手段具有更高的效率。科斯定理指出，产权不明晰是导致负外部性最主要的原因，并且如果交易成本是非零的，通过界定产权，就可以在市场机制的作用下实现外部成本的内部化。因此，把碳排放权界定成为企业的一种合法权利并且由于这种权利的稀缺性，使得碳排放权成为一种可交易的稀缺资源，在实现环境产权界定的同时，能有效减少碳排放。科斯定理的提出，给碳排放交易理论的形成奠定了基础。

（二）价格形成机制

当前国际社会有两种碳交易体系，分别是自愿减排体系和强制减排体系，其中主要的碳定价机制是总量管制及贸易体系、碳税以及基准与排放额度。自愿减排体系主要采用的是基准与排放额度，而强制减排体系则采用的是总量管制和贸易体系。由于我国是非附件一国家而且是发展中国家，我们所开发的清洁能源机制仍是我国碳交易市场中最主要的形式，而且作为国际碳交易市场中CDM项目最大的卖方，形成合理的碳定价对于中国碳交易市场来说至关重要。

近年来，发达国家更是为了控制CER的交易量，开始限制CER与EUA的可替代性，并且欧盟自2013年开始，只接受来自最不发达国家和地区或者是有双边协议国家的CDM项目。逐渐严苛的项目审核无疑使我国的低碳减排项目受制于发达国家，原本带给发展中国家碳减排发展机会的CDM项目机制也逐渐变得不那么具有优势了。因此，清洁能源发展机制只能作为我国碳交易市场的一种补充机制，不论是为了提高我国在世界范围内的低碳经济发展地位，还是更好地实现减排目标，都需要尽快建设一个完善的全国性碳排放权交易市场。

三、定价策略

（一）模型基本思路

本文所设计的碳排放权定价模型是以内在价值为基础，该模型的基本思路是：在国家设定的允许碳排放总量前提下，各地区分别设定自己的减排目标并分解到各个企业，各企业要在政府设定的排放额度内进行自己的生产经营活动。因此，可以将企业的减排成本纳入到企业的总成本中去，利用利润函数求得在排放额度指标约束下求得企业所能获得的最大利润。在这种情况下，企业的碳排放权所能产生的最大利润就是该企业碳排放权的内在价值。构建企业的生产利润函数时，首先要确定该企业所获得的碳排放权的成本，本文根据门明和张秋莉（2010）两位学者的研究对碳排放权成本进行分解。

（二）变量选取

1.构建利润函数。在碳排放权总量的限制下，企业的产量受碳排放权的限制，因此，随着企业生产产量的增加，碳排放所产生的成本也逐渐增加，在构造利润函数时，我们把企业进行碳排放所产生的成本纳入到该企业的可变成本的核算当中。

其中，P表示产品单价，Q表示一定时期内企业产品产量，VCE表示企业产生的与碳排放相关的变动成本，VC0表示企业除与碳排放相关的其他变动成本，FC表示企业的固定成本。

2.对企业产生碳排放权成本进行分解。从门明，张秋莉（2010）的相关研究中我们了解到，碳排放权主要由三方面的成本构成：企业自身在减排过程中付出的成本、企业因排放超过额度而需购买碳排放权所要付出的成本、企业因过度排放且通过以上两种方式都没有做到在排放额度以内的碳排放而缴纳的罚金。在此，我们不研究在长期条件下技术水平的变动对碳排放权成本产生的影响，也就是说，短期范围内，技术水平不会发生改变。企业生产产生的与碳排放有关的成本就可表示为：

其中，CT表示企业自身在减排过程中付出的成本，比如说引进低碳技术，开发低碳产品等产生的相关成本;CB表示企业因排放超过碳排放配额而在碳交易市场上购买排放配额所付出的成本;CF表示企业因过度排放且通过以上两种方式都没有做到在排放额度以内的碳排放而缴纳的罚金。

3.企业减排成本的分解。在这里假定企业的减排成本与企业的减排量存在线性相关关系，即企业的减排成本可分解为：

其中，NT表示企业的减排数量，UT表示企业产生一单位减排量所要耗费的成本。

4.约束条件。在实际减排工作中，企业的实际碳排放量要小于或等于企业所拥有的碳排放配额以及购买的排放额度和缴纳罚款的超额排放量的总和。可以表示为：

其中，NA表示政府分配给企业的初始排放配额，NP表示企业在市场上购买的排放额度，NF表示企业缴纳罚款所代表的超额排放量。

（三）定价机制构建

根据以上我们对各种变量的设置，对利润函数进行整合后可以表示为：

其中，该式的约束条件为：

碳排放权对于企业具有的价值就是它能给企业利润带来多大贡献，因此，根据企业的生产利润函数可以知道，碳排放权所具有的内在价值就是一单位碳排放量所能给企业带来的边际利润，即，这是对碳排放权进行定价的基础。由碳排放权的内在价值加上一些其他可能影响碳排放权价格因素的调整系数就是所求的碳排放权的价格，设定这个调整系数为ε。基于此，所探究的碳排放权的定价公式就可以表示为：

其中，ε表示影响碳价格的其他因素。

（四）模型应用

通过以上对模型及公式的推导，根据企业生产的利润函数来求得一个针对碳排放权的合理定价。本文选取山东省电力行业的数据进行此定价模型的应用和分析，由于电力行业是全国碳交易市场最先纳入的行业，企业的发电工艺流程较为明确，产品种类较少，电价等一些数据也比较容易获得。而且当前电力企业的发电原料仍以煤炭为主，有关煤炭的折标系数、排放因子等指标也相对明确。

我国当前的电力结构仍以煤炭發电为主，2018年我国煤电占总发电量的63.7%，因此，煤炭成本依然是大部分电力行业构成变动成本最主要的部分。在此，我们用发电企业的煤炭使用成本来代替企业的变动成本，也就是说，企业的变动成本等于煤炭使用量s和煤炭价格t的乘积。发电企业的发电量与它的煤炭使用量成正相关关系，假设β代表一吨原煤可以产生的发电量，那么企业发电量。根据国家统计局和中国电力企业协会发布的数据我们可以得到，每一万度电需消耗2.9吨标准煤，一吨原煤可以折算为0.7143吨标准煤，因此：，也就是说，每万吨原煤可以发电2463.1千瓦时。

当前我国企业在碳交易市场上的配额大都是免费获得，在全国碳交易市场建设之初，配额的发放也应该是主要以免费发放为主，企业所能排放的温室气体最大额度就是政府免费分配的碳排放额度。因此，在计算企业碳排放权交易成本时先忽略企业有可能因超额排放而支付的罚款。此时，企业的利润函数就可以简化为：

根据全国碳排放交易网公布的各种能源碳排放参考系数以及计算方法和公式可知，原煤的单位热值含碳量（碳排放系数）为26.37kgC/GJ，平均低位发热量为20908kJ/kg，根据二氧化碳中碳分子的占比可知每吨碳会排放44/12吨二氧化碳，在此基础上计算出原煤的碳排放因子为：

发电企业作为能源转换部门，其二氧化碳排放主要是产生于电力的生产过程而不是产品本身，而当前发电企业仍以火力发电为主，在生产电力的过程中燃烧化石燃料导致了大量二氧化碳等温室气体的排放，因此，发电企业的碳排放源于煤炭这一化石能源的燃烧。此时，碳排放量NR=I×s，即。根据2019年全国各省燃煤上网标杆电价可知，山东省2019年上网电价为0.3949元每度，即P=0.3949元/度。从Wind数据库中（图1）得到2019年山东省动力煤平均价格为600元/吨，即t=600元/吨。钱轶洲（2017）基于样本可得性，选取了沪深A股板块中的24家火电企业进行边际减排成本的分析，得到24家企业在基于发电量的前提下，平均边际减排成本为20.08元/吨。2020年10月20日各试点碳配额交易价格分别为：北京92.62元/吨，上海41.52元/吨，广州30.08元/吨，湖北29.99元/吨，深圳26.71元/吨，福建18.13元/吨，天津25.30元/吨，重庆11.50元/吨，根据各碳试点成交价格求得全国碳交易平均价格为34.48元/吨，即CB=34.48×NP。

此时，企业的利润函数可以表示为：

根据前文对碳排放价格公式的推导：

根据山东省对本省内高碳行业控碳路径的研究我们了解到，电力行业通过能效提升、发展新能源和可再生能源、外电入鲁三种减排途径，2020年能够减少二氧化碳排放0.8246亿吨，排放量为5.7295亿吨二氧化碳，减排程度为12.53%;2022年能够减少二氧化碳排放1.2957亿吨，排放量为5.9914亿吨二氧化碳，减排程度为17.81%;2025年能够减少二氧化碳排放2.0112亿吨，排放量为6.5038亿吨二氧化碳，减排程度为23.66%。据此，山东省电力行业2020-2025年平均减排程度约为18%。

根据碳排放权价格公式：

和都在（0，0.18）这一范围内，而这一其他影响因素受到企业在开发碳排放权时候的不确定性因素的影响，在此不进行测度。最后，得出碳排放价格在（174.53，184.35）之间，而根据目前我国各试点交易市场的成交价格来看，还远远没有达到这一预测价格，原因是多方面的，其中比较重要的原因就是当前设置的碳配额较为充足，大部分企业都可以在免费分配的额度内实现生产经营或是通过购买市场上少量的碳配额以达到减排要求。

四、政策建议

（一）建立完善的碳排放权交易制度

完善的碳排放权制度是建设碳交易市场的基础，首先应当建立国家层面的制度体系，包括配额分配制度、信息披露制度，违约惩罚机制等，并结合强有力的监督机制，为我国碳市场建设的顺利开展提供制度支撑。只有在统一的制度体系下，各区域碳市场建设才会与全國统一碳市场的衔接更加顺利。只有当信息披露得越充分越规范时，才越能调动市场参与者的积极性，并且最大程度上减少投资者的利益损失。从当前碳试点市场的履约情况来看，违约情况的存在在很大程度上是由于违约惩罚机制的缺失或是不完善，一个严格且合理的违约惩罚机制也是保证碳交易市场正常运行的重要条件。

（二）完善配额分配方式

碳排放配额的分配直接关系到企业的利益，因此，对碳排放权进行合理且公平的分配在碳交易体系中尤为重要。当前我国碳交易市场还处在初期阶段，配额分配方式以历史强度法和行业基准线法为主。为了使配额分配更加合理，我们应当逐渐加大基准线方法的覆盖范围，在设定基准线的同时，考虑各行业的实际情况，在不给企业过重负担的情况下督促企业完成减排目标，而且基准线的设定应当灵活，及时更新并且不断优化，以促进碳排放交易体系的高效率运行。

（三）开发碳金融衍生品

碳金融衍生品可以提供价格发现功能，还可以帮助提高碳交易市场的流动性、转移碳资产风险，通过参与碳排放权交易市场对交易价格进行调节，因此对维护市场稳定具有重要作用。碳基金的设立可以为碳排放权交易市场提供融资来源，为清洁能源发展项目提供融资，而且作为一个交易市场，需要有投资者和投资机构的参与才能使市场繁荣。除了碳基金，还应该开发更多的碳金融产品，包括期货、期权、互换等金融衍生品，对于金融机构来说，应该更加积极的配合碳交易市场的开展，发展绿色信贷项目，支持绿色低碳产业的发展。

（四）对碳排放权进行战略性储备

当前，一些国家一直在进行碳配额的储备工作，美国环保署建立起了约25亿美元的战略储备额，印度在把自己国内减排项目拿到联合国政府间气候变化专门委员会进行认证的同时，自己也预留出一部分当作储备资源。中国作为CDM项目最大的供应方，以低价售出减排项目的同时，也应当考虑设立碳排放资源的储备体系。基于此，可以通过设立碳配额储备银行来承担碳排放配额的储存任务，同时，碳配额储备银行就类似于专门为碳资产设立的“中央银行”，当市场上碳配额紧缺或过度盈余时，可通过储备银行对碳配额进行释放或收回，以此避免碳配额价格出现剧烈波动，维护整个碳金融市场的稳定。

参考文献：

[1]胡登龙.我国碳交易价格影响因素及价格机制研究[J].价格月刊，2016（10）：21-26.

[2]张建清，周丽丽，郭荣鑫.我国碳排放权定价方式选择——基于Black-Scholes模型检验[J].广东外语外贸大学学报，2012，23（05）：51-55.

[3]沈剑飞，伊静.我国碳排放权定价机制研究——基于碳排放权内在价值的分析[J].价格理论与实践，2015（07）：37-39.

[4]罗智霞.碳排放权交易定价研究综述[J].技术经济与管理研究，2014（10）：77-81.

[5]王春宝.中国碳排放权交易机制研究[D].重庆大学，2018.

[6]门明，张秋莉.碳交易生产模型述评及应用探讨[J].国际商务（对外经济贸易大学学报），2010（06）：44-51.

[7]韩崇刚.煤炭企业CO2边际减排成本估算[J].煤炭经济研究，2018，38（08）：59-63.

[8]钱轶洲.我国火电企业边际减排成本测度及其影响因素研究[D].苏州大学，2017.

[9]穆丽霞，胡敏敏.中国在国际碳交易定价中的应对策略[J].首都经济贸易大学报，2015，17（01）：56-60.

[10]张彩平，吴延冰，宋开阳.中国碳交易市场发展现状及未来展望[J].价值工程，2019，38（23）：294-297.

[11]张伟，王加平，李国祥.基于碳排放权交易的碳配额储备机制探讨[J].中国科技论坛，2016（06）：96-101.

作者单位：张静、李威，齐鲁工业大学（山东省科学院）;许崇庆、闫桂焕，山东省科学院生态研究所;许崇庆为本文通讯作者