摘 要 气候变化是当今人类社会面临的共同挑战，世界主要国家都在积极行动，承 担起相应的减排责任。2015 年 7 月，中国公布了《Intended Nationally Determined Contributions》（INDC），明确了 2030 年应对气候变化的行动目标：二氧化碳 排放在 2030 年左右达到峰值并争取尽早达峰；单位国内生产总值二氧化碳排放 比 2005 年下降 60%-65%，这为《巴黎协定》的达成作出了重要贡献。2017 年底， 我国在试点的基础上，正式启动全国统一碳交易市场。在党的“十九大”报告中， 我国明确指出要引领应对气候变化国际合作，成为全球生态文明建设的重要参与 者、贡献者、引领者。 碳排放权交易机制作为《京都议定书》规定的实现全球减排目标的三种灵活 机制之一，对于减少二氧化碳排放，降低平均减排成本，传导国家节能减排政策 发挥着重要作用。碳排放权初始配额分配是碳排放权交易市场有效开展的前提， 从排放量化指标的行政化分配，转向以总量控制为目标，使市场机制在碳排放权 配置上发挥决定性作用，进而以较低的社会成本实现温室气体排放控制目标。配 额分配对中国减排目标的顺利完成和中国区域经济的可持续发展具有重大现实 意义。因此，科学、公平、有效地分配我国碳排放权初始配额，既是我国绿色低 碳发展中的重大制度性安排，又是构建国内统一碳排放交易市场的客观要求。 因此，本文以“碳排放权初始配额分配”为研究核心，以问题为导向，以模 型为工具，从实际出发，采用定性研究与定量研究相结合的方法，系统梳理了欧 盟和我国碳排放配额交易试点市场的发展和实践经验，比较研究了配额总量设定 的路径、配额分配的层次和配额分配方法，构建了基于五大影响因素的区域间配 额分配公平模型，实证研究了我国省域间的配额分配问题。在此基础上，进一步 从行业的层面，提出了影响工业部门行业配额分配的五个指标，并通过应用信息 熵模型，分析了我国工业行业的配额分配问题，最后提出了我国配额分配制度建 设的关键问题和政策建议。 第一，欧盟碳市场配额分配和我国碳交易试点市场实践研究。首先从历史演 变、总量设定、分配范围、分配方法、成员国之间的分配、稳定机制和灵活机制 等方面详细论述欧盟碳排放初始配额分配的特点以及对我国的借鉴意义。其次探浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 II 讨了我国碳市场的发展历程、建设和运行情况，分析了试点市场的配额分配方法。 最后，通过 ARMA-GARCH 模型对我国碳市场价格波动性特征进行实证分析， 发现我国碳市场价格呈现出尖峰厚尾、波动聚集等特征，提出需构建统一的碳市 场交易准则、提高碳市场流动性及保持碳交易市场政策的连贯性。 第二，碳排放权配额总量设定和分配方法研究。在分析配额总量设定的理论 模型、总量设定路径和总量分配层次的基础上，提出我国“自上而下为主，上下 结合”的配额设定路径以及“国家-省域-行业-企业”的多层分配模式。详细分 析基于滚动基准年的历史法、基于产出的基准法、基于多主体的配额拍卖法及其 理论模型，并对祖父法、基准法、拍卖法和固定价格法等四种基本配额分配方法 的适用条件和经济效应展开比较研究，提出配额分配方法组合和优化的重要性。 第三，省域间碳排放权初始配额分配研究。在分析人际公平因素、发展阶段 因素、历史责任因素、减排成本因素和当期责任因素等五大省域间配额公平分配 影响因素的基础上，构建了省域间配额分配多因素模型，并计算公平优先的省域 间配额分配结果。在此基础上，选择非期望产出 SBM-DEA 模型，对分配结果进 行效率优化，进一步探索碳配额的区域分配特征，提出要充分发挥碳配额的区域 资本分配效应，促进区域间协调发展。 第四，基于信息熵模型的工业部门碳排放初始配额分配研究。通过选取历史 累计碳排放量、行业产值、行业碳强度、技术投入与出口程度等五个指标，构建 了行业配额分配的信息熵模型，计算指标矩阵的权重及分配系数。研究结果显示 黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、 电力、热力的生产和供应业、石油加工、炼焦及核燃料加工业等五个工业行业是 碳排放权分配系数最高的，也是碳排放权配额分配最多的行业。在此基础上，进 一步分析这些行业的减排压力并提出发展建议。 第五，碳排放权初始配额分配制度建设的关键问题及建议。综合上述定性和 定量研究，提出我国碳排放权初始配额分配制度建设的政策建议。要强化配额总 量顶层设计，实现碳排放总量控制；要优化配额分配方法组合，降低社会减排成 本；要均衡区域间配额分配，实现区域协调发展；协调行业间配额分配，促进产 业转型升级；要完善碳排放核算体系，为碳排放权初始配额分配奠定基础。 关键词：碳排放权，初始分配，碳排放权交易，省域，工业行业浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 目 录 1 绪论..........................................................................................................1 1.1 背景与意义.....................................................................................................1 1.1.1 研究背景..............................................................................................1 1.1.2 研究意义..............................................................................................7 1.2 研究对象与方法..............................................................................................9 1.2.1 研究对象..............................................................................................9 1.2.2 研究方法............................................................................................10 1.3 研究内容与框架...........................................................................................11 1.3.1 研究逻辑框架....................................................................................11 1.3.2 各章主要内容....................................................................................12 1.4 论文的创新点和难点...................................................................................13 1.4.1 论文创新点........................................................................................13 1.4.2 论文难点............................................................................................13 2 碳排放权初始配额分配的理论研究...................................................15 2.1 碳排放权初始配额分配理论基础................................................................15 2.1.1 庇古税与外部性理论........................................................................15 2.1.2 科斯定理与环境产权........................................................................17 2.1.3 碳排放权与排放权交易....................................................................18 2.1.4 公平理论与公平分配........................................................................22 2.2 碳排放权交易研究综述...............................................................................24 2.2.1 碳排放权交易制度设计....................................................................24 2.2.2 碳交易价格影响因素及波动性特征................................................25 2.2.3 碳交易定量研究方法........................................................................27 2.2.4 研究述评............................................................................................28 2.3 碳排放权初始配额分配研究综述................................................................29 2.3.1 初始配额分配对碳交易政策的影响................................................29浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 VIII 2.3.2 初始配额分配原则及方法................................................................30 2.3.3 不同主体间碳排放权初始配额分配................................................33 2.3.4 研究述评............................................................................................39 2.4 本章研究小结...............................................................................................39 3 欧盟碳排放权配额分配及中国实践...................................................42 3.1 欧盟碳排放初始配额分配的主要特征.......................................................42 3.1.1 历史演变............................................................................................42 3.1.2 分配范围和分配方法........................................................................45 3.1.3 成员国之间分配................................................................................46 3.1.4 分配总量和稳定机制........................................................................48 3.1.5 灵活机制............................................................................................49 3.2 我国碳交易市场的形成与配额分配............................................................50 3.2.1 碳市场的发展历程............................................................................50 3.2.2 碳交易试点市场的建设和运行........................................................52 3.2.3 碳交易试点市场配额分配特点........................................................54 3.3 我国碳市场价格特征及实证分析...............................................................59 3.3.1 碳价格理论模型................................................................................59 3.3.2 变量选取和平稳性检验....................................................................60 3.3.3 定阶和 ARCH 检验..............................................................................62 3.3.4 碳价波动性特征分析........................................................................63 3.3.5 统一碳市场建设启示........................................................................65 3.4 本章研究小结...............................................................................................66 4 碳排放权初始配额总量设定及分配方法比较研究...........................68 4.1 碳排放权初始配额分配原则.......................................................................68 4.1.1 责任原则............................................................................................68 4.1.2 公平原则............................................................................................68 4.1.3 效率原则............................................................................................69 4.1.4 能力原则............................................................................................70 4.2 碳排放权初始配额总量设定........................................................................71浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 IX 4.2.1 总量设定理论模型............................................................................71 4.2.2 总量设定路径....................................................................................73 4.2.3 总量分配层次....................................................................................75 4.3 配额分配方法及理论模型...........................................................................78 4.3.1 基于滚动基准年的历史法................................................................78 4.3.2 基于产出的基准法............................................................................80 4.3.3 基于多主体的拍卖法........................................................................82 4.4 配额分配方法比较研究...............................................................................84 4.4.1 配额分配方法适用条件比较............................................................84 4.4.2 配额分配方法经济效应比较............................................................85 4.4.3 配额分配方法创新............................................................................88 4.5 本章研究小结................................................................................................89 5 基于公平和效率的省域间碳排放权初始配额分配研究.................. 91 5.1 省域间碳排放权初始配额公平分配影响因素...........................................91 5.1.1 人口规模：人际公平因素................................................................91 5.1.2 经济规模：发展阶段因素................................................................93 5.1.3 历史排放：历史责任因素................................................................94 5.1.4 能耗水平与技术：减排成本因素....................................................95 5.1.5 产业结构与能源结构：当期责任因素............................................96 5.2 模型建构和选取：公平模型和 SBM-DEA 模型............................................98 5.2.1 多因素公平模型................................................................................98 5.2.2 产出导向 DEA 模型............................................................................99 5.2.3 非期望产出 SBM-DEA 模型..............................................................100 5.3 省域间配额分配数据来源及计算.............................................................101 5.3.1 碳排放初始配额分配总量..............................................................101 5.3.2 省域 GDP 发展指标..........................................................................102 5.3.3 基于能源的省域碳排放核算..........................................................103 5.3.4 省域边际减排成本..........................................................................103 5.4 省域间配额分配实证分析.........................................................................104浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 X 5.4.1 公平优先的配额分配结果..............................................................104 5.4.2 基于效率值和松弛变量的配额调整..............................................106 5.4.3 配额空间区域分布特征..................................................................107 5.5 省域间碳排放权初始配额分配发展建议及讨论.....................................108 5.5.1 碳配额的区域资本分配效应..........................................................108 5.5.2 配额公平分配的衡量......................................................................109 5.5.3 能源和排放源“逆向迁移”..........................................................110 5.6 本章研究小结.............................................................................................110 6 基于信息熵模型的工业部门碳排放配额分配研究.........................112 6.1 信息熵模型构建.........................................................................................112 6.1.1 行业评价指标..................................................................................113 6.1.2 行业决策矩阵..................................................................................114 6.1.3 指标熵值及熵权..............................................................................114 6.1.4 目标年行业配额..............................................................................115 6.2 分配数据来源及情景设置.........................................................................116 6.2.1 基于能源的行业碳排放量测算......................................................116 6.2.2 目标年工业产值预测......................................................................118 6.2.3 目标年碳强度情景设置..................................................................119 6.3 基于信息熵模型的行业配额分配结果.....................................................120 6.3.1 行业指标矩阵权重..........................................................................120 6.3.2 行业分配系数..................................................................................120 6.3.3 行业分配结果..................................................................................121 6.4 行业减排压力分析及建议.........................................................................122 6.4.1 行业能耗水平..................................................................................122 6.4.2 基于能耗的行业碳排放与趋势......................................................124 6.4.3 行业减排发展建议..........................................................................125 6.5 本章研究小结.............................................................................................126 7 碳排放权初始配额分配制度建设的关键问题及建议.................... 128 7.1 强化配额总量顶层设计，实现碳排放总量控制.....................................128浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 XI 7.2 优化配额分配方法组合，降低社会减排成本.........................................129 7.3 均衡区域间配额分配，实现区域协调发展.............................................131 7.4 协调行业间配额分配，促进产业转型升级.............................................132 7.5 完善碳排放核算体系，为碳排放权初始配额分配奠定基础.................133 8 结论与展望....................................................................................... 135 8.1 研究结论.....................................................................................................135 8.2 不足与展望.................................................................................................137 参考文献..................................................................................................139 附录..........................................................................................................153 致谢..........................................................................................................156 攻读学位期间的主要科研项目和学术成果.........................................158浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 XII 插图清单 图 1.1 地球表面温度上升示意图......................................................................1 图 1.2 研究对象和内容关系图..........................................................................9 图 2.1 负外部性经济影响示意图....................................................................16 图 2.2 庇古税和补贴对碳排放企业的调节作用............................................17 图 2.3 《京都议定书》设立的排放交易机制................................................20 图 3.1 欧盟碳配额价格波动变化图................................................................49 图 3.2 试点碳市场交易情况（2013 年 6 月-2018 年 7 月）........................53 图 3.3 试点碳交易价格走势图（2013 年 6 月-2018 年 7 月）....................54 图 4.1 配额分配方法的经济效应图................................................................86 图 4.2 碳交易成本有效性示意图....................................................................86 图 5.1 1850-2014 年全球人均累计碳排放.....................................................92 图 5.2 2015 年各省域人口数量.......................................................................92 图 5.3 2015 年我国各省域 GDP 总量和人均 GDP............................................93 图 5.4 2013-2015 年各省年均碳排放量.........................................................94 图 5.5 2015 年全国各省域单位 GDP 能耗.......................................................95 图 5.6 2015 年分地区分品种能源消费量.......................................................98 图 5.7 2020 年我国省域碳排放强度、人均 GDP 和人均碳排放量对比图.105 图 5.8 2020 年全国碳排放配额分配区域图.................................................108 图 6.1 基于公平效率原则的行业指标选择..................................................113 图 6.2 2011-2016 年均碳排放最大的十个行业...........................................117 图 6.3 2011 年-2016 年各指标权重的趋势变化..........................................120 图 6.4 三种情景下 2030 年主要工业行业碳排放分配总量........................122 图 6.5 主要行业 2010-2016 年均能源消费占比..........................................123 图 6.6 2010-2016 主要行业能耗强度变化图...............................................124 图 6.7 2011-2016 主要行业碳排放量变化图...............................................124浙江工业大学博士学位论文 碳排放权初始配额分配研究 XIII 表格清单 表 1.1 2005-2011 年全球碳交易情况.............................................................4 表 1.2 中国应对全球气候变化事件时间表....................................................6 表 2.1 《京都议定书》设立的三种灵活机制................................................19 表 3.1 2005-2011 年 EU ETS 交易量和交易额.............................................42 表 3.2 欧盟碳交易计划发展历程..................................................................43 表 3.3 欧盟碳交易计划第一阶段的总量目标..............................................44 表 3.4 欧盟碳交易计划第二阶段总量目标..................................................44 表 3.5 欧盟碳交易第一和第二阶段部分成员国配额拍卖比例..................46 表 3.6 欧盟碳交易体系成员国之间配额分配方案......................................47 表 3.7 试点省市碳交易覆盖范围及启动时间..............................................51 表 3.8 中国碳排放权交易试点建设情况......................................................52 表 3.9 我国碳交易试点市场配额分配方法（2017）..................................58 表 3.10 收益率描述性统计特征......................................................................61 表 3.11 单位根检验..........................................................................................61 表 3.12 AIC 值...................................................................................................62 表 3.13 ARCH 检验.............................................................................................63 表 3.14 模型计算结果......................................................................................64 表 4.1 配额分配方法适用条件比较..............................................................85 表 5.1 2015 年全国各省域三产占比情况.....................................................97 表 5.2 区域公平分配影响因素的解读..........................................................99 表 5.3 各省“十三五”规划 GDP 增长目标................................................102 表 5.4 2013-2015 年全国 30 个地区历史累积碳排放计算结果...............103 表 5.5 2020 年各省域边际减排成本...........................................................103 表 5.6 2020 年各区域碳排放初始配额分配结果.......................................104 表 5.7 各省域效率排名、CO 2 松弛量.......................................................... 106 表 5.8 SBM-DEA 模型优化后 CO 2 配额.......................................................... 107 表 6.1 2011-2016 年 37 个工业行业年均碳排放量...................................117 表 6.2 2005-2016 年工业分行业碳排放权分配系数的均值.....................121 表 6.3 钢铁行业技术减排潜力....................................................................125 表 6.4 化石燃料发电技术减排潜力............................................................126