气象经济学专题研究8

1、三、全球应对气候变化的交易市场（一）温室气体排放权交易的理论基础（二）排放权交易的实践（三）气候变化与贸易的关系（一）温室气体排放权交易的理论基础1.外部性与公共地悲剧2.庇古税3.科斯定理4.排放权交易制度替代政府征税制度庇古税一种税收，用来弥补私人经济活动产生的外部成本，即边际净私人产品（私人成本）与边际净社会产品（社会成本）的差额。这种税被称为“庇古税”，由英国经济学家庇古(Pigou, Arthur Cecil,18771959)与1927年最先提出 。科斯定理1由诺贝尔经济学奖得主罗纳德哈里科斯(Ronald H. Coase)命名，“科斯定理”这个术语是乔治斯蒂格勒(George

2、Stigler)1966年首次使用的。在市场交易费用为零的情况下，产权制度安排对资源配置没有什么影响。当事人（外部性因素的生产者和消费者）将受一种市场里的驱使去就互惠互利的交易进行谈判，也就是说，是外部性因素内部化。”（私人可以有效解决外部性问题） 假设一个农夫和一位养牛者在两块相邻的土地上经营，两块土地之间没有栅栏相隔，结果，养牛者所养的牛群常跑到农夫的麦地里去吃麦。养牛者得利，而农夫则遭受了损失2牛群数目（头） 谷物年损失（元） 每增一头牛给农夫造成的谷物损失（元） 养牛者每增一头牛的边际成本（元） 140406029050703150608042207090530080100639090

3、110749010012086001101309720120140 牛群数与谷物年损失之间的关系3 养牛者对牛给农夫造成的损失承担责任的情况在养牛者对牛给农夫造成的损失承担责任的情况下，养牛者没有权利让牛群损害农夫谷物，如发生损害，则养牛者必须向农夫赔偿谷物的损失。这种产权的初始界定使谷物的损失内化为养牛者的生产成本，由此使养牛者的私人边际成本与社会边际成本相一致。这时，养牛者私人决策的结果与社会最优完全一致。假设牛的市场价格为每头140元，养牛者会将牛群数目增加到3头，因为第3头牛的私人边际成本80元加上外部损害60元正好是140元（MR=MC）。4图示说明PPx0MCpd=MRQQ*Q*M

4、Cp+MD5 养牛者对牛给农夫造成损失不承担责任的情况在养牛者对牛给农夫造成的损失不承担责任时，养牛者私人决策的最优养牛数量一定会到9头。养牛者将牛群数从8头增加到9头时，所增加的私人边际成本是140元，这头牛增加给农夫造成的谷物损失是120元，社会边际成本是260元，养牛者所赚的钱为零。在交易费用为零时，农夫可付给养牛者1元，要求养牛者不养第9头牛。在此情况下，养牛者不养第9头牛是合算的，而农夫却减少了120元的谷物损失，扣去1元的对养牛者的支付，仍然有119元的净收益。显然，农夫还可以用同样的办法让养牛者减少养牛数目。这一过程一定会在养牛者将牛群数目减少到只有3头时才会停止。6图示说明 P

5、Q0PAMRAMDMCAMCA+MDNMRAFEQ*Q*G7科斯第二定理 在科斯看来，交易费用不是为零而是为正，因而自然而然可以得出如下的推论：“一旦考虑到进行市场交易的成本，合法权利的初始界定会对经济制度运行的效率产生影响。”这就是著名的科斯第二定理。（原来私人解决外部性问题并非总是有效的）科斯第二定理有两层含义： 在交易成本大于零的现实世界，产权初始分配状态不能通过无成本的交易向最优状态变化，因而产权初始界定会对经济效率产生影响。 权利的调整只有在有利于总产值增长时才会发生，而且必须在调整引起的产值增长大于调整时所支出的交易成本时才会发生。科斯第三定理 在交易成本大于零的情况下，产权的清晰

6、界定将有助于降低人们在交易过程中的成本，改进经济效率。换言之，如果存在交易成本，没有产权的界定与保护等规则，即没有产权制度，则产权的交易与经济效率的改进就难以展开。84.排放权交易制度替代政府征税制度税收政府失灵的表现转为市场交易，排污主体主动参与污染治理和排放权交易，形成排放权交易市场排放权交易的困境：交易成本不为零：国际谈判的艰难初始产权的分配问题：任何国家都无法确切与之未来的排放水平和控制排放成本，因此在谈判中都力争较大的排放份额。排放权交易增大了资产风险：产权的价值高于来自这些资产本身的年度收入的价值；难以建立国际法保护产权。（二）排放权交易的实践1.排放权交易市场（碳）排放权交易是指

7、根据各国政府实现对京都议定书的减排承诺的前提下，实现国家对CO2 排放的总量控制，对本国企业实行CO2排放额度控制的同时允许其进行交易的制度。9两类交易：一类是基于配额的交易（ET）；一类是基于项目的交易（JI、CDM）发端：一些国际组织和非政府组织为了促进和帮助附件国家完成京都议定书规定的各自相应的减排任务，成立碳基金，带动了全球范围内碳排放权的交易。欧盟碳交易市场欧盟温室气体排放贸易机制（EUETS）于2005年1月1日正式启动，这种贸易机制是一种欧盟内部交易的机制，机制覆盖了欧盟25个成员国近1.2万个工业排放实体。占欧盟2010年总排放量的45%以上。分析家估计，贸易市场的总规模每年可

8、达50亿100亿欧元。美国碳交易市场20世纪70年代初到90年代初时美国实施排放权交易的初始阶段。这一阶段以政府行政控制手段来保护环境。20世纪90年代初至今是成熟阶段，这一阶段向市场交易手段过度并逐渐成熟。2003年1月，“芝加哥气候交易所”正式挂牌营业。10多家美国大公司达成协议，同意作为创始成员参与“芝加哥期货交易所”的交易，通过买卖温室气体排放指标来减少排放量。10日本碳交易市场从2003年1月起，日本政府同有关企业、工厂合作，致力于二氧化碳的假想国内排放权交易。东京工业品交易所实施了碳汇和二氧化碳交易的模拟试验，试验参加者包括个人和各行各业，以日本开发和交易模拟软件为基础，使用计算机

9、完成排放权交易。日本民间参与温室气体排放权交易的积极性先对高于政府的实践。早在签订京都议定书之前，日本的大公司就积极开展国际和国内两个层次的排放权交易，京都议定书签订后，温室气体排放权交易进一步活跃起来。中国碳交易试点试点工作始于1991年4月，至1996年8月国务院发布关于环境保护若干问题的决定之前，并未真正建立排污许可证制度。1997年，在国家环保总局的支持下，美国环境保护协会与我国的研究机构开始进行总量控制下载我国实施排放权交易可行性的理论研究。之后，形成了由政府机构、研究机构、企业、非政府组织在内的多种机构和但未参与的中国排放总量控制与排放权交易的工作。直到2002年3月，我国才正式引

10、进排放权交易机制。中国企业正在成为全球排放权交易最大的卖主。 112.交易的数量模型 3.完善国际排放权交易体系的综合解决方案三种方案及其理论依据（1）限量与市场交易（2）碳协调税（3）协调政策三种方案的综合分析 三种方案都依赖于政府，“限量与市场交易”需要政府界定清晰的产权，“碳税”手段需要政府定税收税，“协调政策”手段需要政府管制查处。当出现市场失灵，法律不健全，排放着数量很多，交易成本较大等情况，第一种方案失效，需要后两种方案；当出现政府权力寻租问题时，则第一种方案更有效。 综合方案的优势：有利于解决配额分配与排放权交易问题有利于解决监测问题 有利于解决履约问题有可能形成纳什均衡的最优战

11、略12（三）气候变化与贸易的关系2009年6月26日，世贸组织（WTO）与联合国环境规划署（UNEP）共同发表了一份报告：贸易和气候变化全球贸易的发展趋势贸易自由化和全球化加大了排放量；经济规模、产业结构、技术创新对气候变化影响贸易开放对温室气体排放的影响评估；国际贸易中的运输问题对温室气体排放的影响；气候变化对贸易影响：对各产业影响，尤其是对发展中国家影响大；贸易格局发生变化贸易对减缓气候变化影响：负面：贸易自由经济发展增加排放正面：催生清洁技术；促进新技术推广；共同实现低碳经济转型13碳关税1.概念：对高耗能、高排放产品进口征收特别的二氧化碳排放关税。2.提出：法国前总统希拉克3.目的：最

12、初是希望欧盟国家针对未遵守京都议定书的国家课征进口商品税，之后的2009年6月，美国众议院通过美国清洁能源安全法案，规定将对包括中国在内的未实施碳减排限额国家进口产品征收碳关税，目的是保护本国碳密集型产品的竞争力、争夺国际政治和舆论的话语权、掌控新的环境保护国际规则制定权、利用低碳经济打压发展中国家。4.碳关税对中国的影响对出口造成影响：美国、欧盟占我国出口总额的40%左右，使我国工业部门总产量下降。若每吨碳征收30美元或60美元的关税率可能使中国工业部门的总产量下降0.62%1.22%，使工业品出口量分别下降3.53%和6.96%。使工业部门的就业岗位减少1.22%和2.39%。碳关税对中国

13、工业品出口的影响，财贸经济，2010年第1期5.中国应对碳关税的措施（1）新能源技术开发与应用（2）改善出口商品结构（3）扩大内需，减少出口依赖（4）国内开征碳税（按WTO规定，双重征税是违背WTO规则的）（5）启动国内碳排放权交易市场（6）设计反制性碳关税政策14四、应对气候变化的经济发展模式核心：发展低碳经济（一）低碳经济的概念及衡量1.低碳经济的相关概念提出：英国在2003年发表的能源白皮书，总体目标是到2050年将二氧化碳的排放量在1990年基础上削减60%，从根本上把英国变成一个低碳经济的国家。内涵：温室气体排放的增长速度小于GDP的增长速度；零排放；绝对排放量的减少前提条件：经济正

14、增长内在要求：实现人类社会系统过程的各个单元在低能耗、低排放、低污染的条件下和谐共生，告别不可持续的高碳经济发展时代。动力：产业升级、能源安全、全球变暖。路径设计：构建新兴低碳产业集群、一般传统产业的低碳保持和传统高碳产业的低碳化创新等三个层次的路径设计终极目标：切断经济增长与温室气体排放之间的联系15环境库兹尼茨曲线：环境质量同经济增长之间呈倒“U”型曲线。 环境污染 0 人均收入仅仅是一种假说162.低碳经济的衡量“耦合”（coupling）与”脱钩”（decoupling）长期以来，经济增长与物质消耗之间的关系处于典型的“耦合”状态；脱钩就是用少于以往的物质消耗产生多于以往的经济财富经济

15、增长摆脱对物质消耗的高度依赖。脱钩指数：在一定时期内，一个具体的压力变量的相对变化和一个相关的经济驱动力变量的相对变化的比率其中，DR为脱钩指数，EP是环境压力变量，DF是经济驱动力变量在减排温室气体中，EP可代表二氧化碳排放，DF代表GDP增长17相对脱钩与绝对脱钩：GDP增长率高于二氧化碳排放增长率是相对脱钩，GDP稳定增长，而二氧化碳排放量减少是绝对脱钩。初级脱钩：经济增长与自然资源利用的脱钩，衡量的是自然资源消耗（能源）和经济增长（GDP）之间的变化关系。次级脱钩：自然资源与环境污染的脱钩，衡量的是环境污染（二氧化碳）与自然资源利用（能源）变化量之间的关系。双重脱钩：同时达到初级脱钩与

16、次级脱钩。18经济驱动力，环境压力 经济驱动力 相对脱钩 环境压力 绝对脱钩 环境压力 0 时间19 3.低碳经济评价 （1）层次分析法 将低碳经济评价指标分为经济发展系统、低碳技术系统、低碳能耗排放系统、低碳社会系统、低碳环境系统（自然）、低碳理念系统等作为低碳经济评价准则选择的对象。 指标数据标准化： 进行无量纲化处理 标准化公式： 指数法公式： 阈值法公式：20（2）其他评价方法物质流分析方法；指标值综合合成方法；投入产出、宏观经济模型、CGE模型、动态能源优化模型、综合能源系统仿真模型、部门预测模型，等等。（4）低碳经济评价指标体系指标体系一：目标层：低碳经济评价准则层：社会发展指标、

17、经济发展指标、环境发展指标、技术发展指标。指标层：社会发展指标：年城镇人均可支配收入增长率、年农村人均可支配收入增长率、城镇人口失业率、城市居民家庭恩格尔系数、机动车总量、公路运输旅客周转量、公路运输货物周转量、户均年碳排放量经济发展指标：第一产业产值占GDP比重、第二产业产值占GDP比重、第三产业产值占GDP比重、旅游业产值占GDP比重、GDP、人均GDP增长率、万元投资回报率环境发展指标：工业能源消费比重、居民消费能源比重、植被覆盖率、人均公共绿地面积、CO2排放量、农药使用减少率、化肥使用减少率、万元工业产值CO2排放量技术发展指标：低碳技术研发经费占GDP比重、再生能源及新能源技术投入

18、、清洁能源高效利用技术投入、高性能电力存储技术投入、智能节能技术投入、重污染行业清洁生产技术投入、生态产品设计技术投入、 CO2捕获与埋存技术投入、新型动力汽车相关技术投入。21（二）低碳经济发展的路径选择1.影响温室气体排放的因素其中，人均GDP衡量一个国家的经济发展水平；能源强度即单位GDP能耗，反映了一个国家能源效率水平和它的总体经济结构，包括进出口商品的碳含量；燃料结构反映了一个国家能源排放的碳含量。后两个变量实际上是单位GDP的二氧化碳排放水平即碳排放强度2.能源需求与温室气体排放的驱动力（1）人口增长（2）工业化水平（3）城市化水平（4）国际贸易分工水平（5）技术进步（6）资源禀赋

19、3.低碳经济模式三低三高：低能耗、低污染、低排放；高效能、高效率、高效益发展方向：低碳发展发展方式：节能减排发展方法：碳中和技术22“碳中和”（carbon-neutral）技术:低碳或无碳技术，通过计算二氧化碳排放总量，然后通过植树造林（增加碳汇）、二氧化碳捕捉和埋存等方法把排放量吸收掉，以达到环保的目的。1997年由英国的未来森林公司提出4.实现低碳经济路径（1）调整能源结构（2）提高能源效率（3）调整产业结构（4）遏制奢侈浪费（5）发挥碳汇潜力（6）国际经济技术合作（三）能源发展战略分析 1.能源的技术经济特性 （1）能源生产的技术经济特性 理论上的竞争性各种形式的一次能源，如煤、石油、

20、天然气、水能、核能、风能、太阳能等，散布在世界各地，因而对能源的生产是分散的，能源生产者之间理论上是竞争性的生产。一次能源可以通过市场的形式进行生产资源的配置。23实际上的规模经济，容易导致垄断能源的生产，如石油的炼制、水力发电等，有着较强的规模经济。具有垄断性质而导致垄断负外部性：对环境的破坏煤炭生产会导致土地塌陷、水源破坏、生态退化和煤矸石燃烧对空气的污染；水电开发要建筑水坝、淤积泥沙，破坏流域生态；核能生产会产生不易处理的核废料，甚至会发生核泄漏。（2）能源销售（输送）的技术经济特性网络型线路或管道运输和配送天然气；汽油的使用，需要设立遍布公路网的加油站。具有网络外部性，即网络的节点或消

21、费者增加时，网络中已有的消费者的效用增加，网络的整体价值也增加。自然垄断性由网络型特性引发的性质竞争性其他能源，如煤炭，可以通过非管道的运输形式运输和配送，如铁路、公路和海运等，因而运输具有竞争性24（3）能源消费的技术经济特性私人物品可替代性短期需求弹性低，长期需求弹性高美国1993年居民与商业建筑对能源的需求价格弹性：能源短期弹性长期弹性居民用户电力天然气燃油0.00 -0.800.00 -0.880.00 -0.700.00 -2.500.00 -3.440.00 -3.50商业用户电力天然气燃油-0.17 -1.180.00 -0.38-0.30 -0.610.00 -4.740.00

22、 -2.27-0.55 -3.5025负外部性：二氧化碳排放、二氧化硫排放等各类能源的碳排放系数（单位：t/tce）二氧化碳排放系数是碳排放系数的3.67倍。项目煤炭石油天然气水电、核电0.7480.5850.4440.02.745201461.6290.026 可耗竭自然资源的时间最优配置问题 含碳量高的化石能源是一种可耗竭的自然资源，存在代际分配的问题。 人的寿命是有限的，而跨越代际的时间是无限的，所以当代人贴现率（也叫个人贴现率）和跨越代际的公平贴现率（也叫社会贴现率）存在着差异，前者为正，后者为零。 当个人贴现率为正时，使用者会低估资源的未来价值，高估当下价值，形成对当下资源的较高需求

23、；而对资源所有者来说，会低估能源的当下价值。由此，个人之间交易形成的市场价格偏低，交易量偏大。 带来的问题：人们会更多地生产和消费能源，使其在最优的被替代时间之前就耗竭；当代人比其子孙要消费更多的能源。27 资源净价格 0 时间 为贴现率，如果贴现率等于0，资源的净价格 应是水平线；如果贴现率大于0，则资源的净价格应是一条向右上倾斜的线，因此，资源会更早地耗竭，当代人会比后代人消费更多的资源。28 2.碳排放强度及国际比较 （1）碳排放强度公式： 其中： 为碳（ ）排放强度, 为 排放量，GDP单位为万元 则某t年的 的排放量为：三者的增长指数：（基年的指数为1）用 代表 排放量增长指数， 代

24、表GDP增长指数， 代表排放强度增长指数，即29则：即 排放量增长指数等于GDP增长指数乘以 排放强度增长指数 排放量增长率可表达为：影响碳排放强度的因素：能源技术效率的变化；能源配置效率的变化；能源价格变动对能源需求的影响；能源消费结构变化；影响GDP增长的因素：要素投入变动；技术进步；资源配置效率变动30（2）二氧化碳排放强度的国际比较 单位： t/百万美元GDP地区历史数据未来数据年均变化比率%198019902004201020152020202520301990200420042030美国917701553486448407378353-1.7-1.6欧洲OECD国家67250739

25、4348316284258235-1.8-2.0日本4833553753363193072992920.4-1.0澳大利亚693678621590529480443400-0.6-1.7俄罗斯8821042883689606548494441-1.2-2.6中国17661120610500425367321284-4.2-2.9印度305340298227205178158138-0.9-2.9非洲398448425388344301261223-0.4-2.4巴西2142152312272162011861740.5-1.1313.能源与经济增长关系（1）能源是经济增长的影响因素而非决定因素

26、影响经济增长的因素：资本、技术、储蓄率、就业、制度等能源资源能够相互替代。能源利用与经济增长是双向因果关系（协整分析）（2）影响能源与经济增长之间关系的因素Stern:能源与其他投入之间的替代、技术水平的变化、能源投入结构的变化、产出结构的变化。能源与资本：替代与互补不同的结论。Apostolakis：长期替代，短期互补；Frondel：能源成本份额很小时，才出现互补。Kaufmann：规模对判断能源和资本之间的关系非常重要。创新和能源效率能源价格增加将增加节能技术的开发能源价格下降，技术开发趋向能源密集使用。但是，另一方面，节约能源创新可能最终引起更多能源使用，因为节约的资金可用于其他商品与

27、服务的生产和消费。32能源质量和能源投入结构转换能源质量：每热量当量的燃料和电力的相对经济效用。以燃料的边际产品衡量能源质量产出结构的转换倒U型4.我国城市能源战略预测（1）常用能源需求预测方法经济计量分析融合统计学、经济理论和数学理论，利用时序数据和截面数据，研究经济活动中各因素之间的定量关系，用数学方程揭示经济变量之间的相互依存关系，实现对经济运行的抽象模拟。包括回归分析、类别分析、时间序列分析和弹性分析。一般均衡模型（CGE）CGE通过对经济系统整体的模拟来对特定的经济政策变动进行分析，所分析的基本经济单元为生产者、消费者、政府和外国经济，其市场均衡包括产品市场均衡、要素市场均衡、资本市

28、场均衡、政府预算均衡、居民收支平衡和国际市场均衡。33投入产出模型里昂惕夫创立，是瓦尔拉斯“一般均衡模型”的简化形式运用现代数学方法和计算机技术，把国民经济视为一个复杂的经济循环系统，将构成国民经济的所有行业都置于该系统之内，全面描述了经济系统各产品、各部门之间的内在数量关系，以一组现行方程组模拟其运行过程，从而揭示各部门之间相互依存、相互制约的数量关系，计算出相互间的直接联系和完全联系。适于整体性、结构性和系统性的综合宏观问题研究。系统动力模型（SD）是一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段，通过建立流位、流率系形成的信息反馈系统来研究复杂的社会系统的定量方法。灰色系统理论系统思想

29、的一种深化和发展，灰色系统理论是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。在社会、经济等系统研究中，一般存在随即因素的干扰，给系统分析带来了很大困难，灰色理论把随机量看作是在一定范围内变化的灰色量，经过一定技术处理总能发现其规律性。灰色理论用灰色数、灰色方程、灰色矩阵、灰色群等来描述，反映事务的本质。34（2）我国未来50年城市能源需求情景分析情景是对未来情形以及能使事态由初始状态向未来状态发展的一系列事实的描述。情景分析是通过构造对应的情景来实现对某问题的分析。模型方法：推导得：E代表能源消费量，G为GDP总量，E/G为单位GDP能耗，m表示年度单位GDP节能率（由于技术进步、结构优化、政策促进、工艺改进导致的单位GDP能耗减少），n为GDP增长速度，由研究预测资料获得，下角标0与t分别表示基期和当期。且35情景假设低碳情景：严格执行计划生育政策；注重城乡的协调、等值发展；城市交通以公交和自行车为导向；经济结构得到极大优化，低能耗的现代服务业占据主导；能源结构中煤炭比例持续下降，可再生能源比例持续上升；情节能源发电技术得到较多应用，水电发展顺利，核电和天然气联合循环发电得到较大发展；制定严厉的节能降耗政策措施，保证主要城市的节能率在