碳交易和碳税情景下碳减排二层规划决策模型研究

在应对全球气候变化的时代背景下,碳交易和碳税被认为是最有效的碳减排市场激励手段,实施碳交易和碳税并存的复合型政策比只实施两者之一的单一型政策更易被接受、减排效果更好,该观点已在学术界达成共识。在复合型碳减排政策框架下,政府和企业如何决策以平衡减排与低碳效益之间的关系等问题成为碳减排政策理论研究的重要领域,更是实践复合型碳减排政策最迫切需要解决的问题。 分析发现,复合型政策情景下,碳减排决策过程表现为一个二层决策机制,即政府作为负责碳减排总体计划和控制的上层决策者,企业作为享有碳减排自主决策权的下层决策者。同时,政府拥有碳排放权配额和碳税水平两个决策变量,目标是实现碳减排社会总福利最大化;企业拥有碳排放量和产品价格两个决策变量,目标是实现自身碳减排经济效益最大化。 基于二层决策机制的层次性和动态反馈性,构建碳减排二层规划决策模型。 研究结果表明,模型很好地反映了政府与企业间的碳减排优化决策过程,兼顾各参与方的减排利益。政府通过决定初始免费碳排放权配额和碳税水平来实现碳排放总量控制,影响企业的减排决策。由于企业的利益诉求是政府碳减排目标体系的重要组成部分,实现政府减排目标的同时不会过分损害企业利益,从而保护企业开展碳减排活动的积极性。在政府的决策影响下,各企业积极参与碳排放权交易,并考虑消费者的产品低碳偏好,确定碳排放成本最优和经济利益最佳的实际碳排放量和产品价格。显然,与单一型政策相比,复合型碳减排政策体系下企业享有更高的减排决策弹性。 通过数值仿真分析验证碳减排二层规划决策模型的合理性,该模型可作为政府及企业碳减排的有效决策支持工具,对模型的理论和实践意义进行充分的讨论。     

配额——交易机制下动态批量生产和减排投资策略研究

随着我国碳排放交易市场的建立和发展,在碳排放约束下逐步降低单位产出的碳排放水平成为企业生产经营管理中的中长期约束性目标。本文在一个多周期决策模型中研究了配额-交易机制下企业的最优动态批量生产、碳排放权交易和减排投资联合决策问题。生产商在整个决策周期期初决定是否进行减排投资以及投资规模,根据每个周期的生产计划决定减排设备的运行计划。根据节能减排技术的特点,本文假设生产商运行减排设备时不仅降低了产品的单位生产碳排放量,而且降低了产品的单位生产成本。本文基于广义Benders分解法对模型进行了最优性分析,得到了最优生产决策和最优减排投资决策的一些基本性质,并通过数值实验分析了碳排放配额和碳排放权价格对生产商总成本、总排放以及减排投资决策的影响。本文的数值实验分析结果发现:(1)当碳交易市场上的碳排放权充足时,减少碳排放配额或改变碳排放配额的分配方式并不能影响生产商的碳排放水平;(2)碳排放权价格是影响生产商的碳排放水平和减排投资规模的关键因素;(3)随着碳排放权价格的上升,即使拥有足够的碳排放配额,生产商仍会不断提高减排投资规模以获得减排收益。研究结果对碳排放交易体系下生产企业进行减排技术投资具有较强的管理启示。     

低碳供应链企业减排合作策略研究

基于清洁发展机制,探讨国有大型制造型企业在面临政府的碳排放规制时如何与供应链中上、下游企业进行生产和减排决策,运用新古典经济学和博弈论的方法分析上、下游企业在3种不同合作情况下的减排效果和利润,对企业在减排过程中的相互作用、碳交易价格对减排效果的影响以及社会福利的比较等问题进行深入讨论.研究结果表明,在减排和定价均合作时各主体的利润和减排效果均最优,制造型企业在低碳化的进程中应首先瞄准碳排放量大的企业,并从其所处供应链的上游企业着手;碳交易价格随企业边际减排成本的高低而对其产生不同的影响,企业在追求利润最大化的同时会产生更多的碳排放,若要减少排放总量,必须减少一定的产量.上述结论为制造型企业做出合理的减排决策提供一定的智力支持.     

基于生物物理经济学思想的碳排放权价值测算模型研究

本文提出了一种生物物理经济学思想的碳排放权价值区间测算模型，使用温室气体环境容量价值解释碳排放权内在价值，以区别于使用企业边际减排成本或一级、二级市场价格等博弈结果的解释方法。虽然气候与经济动态综合模型（DICE模型）使用碳排放的社会成本（SCC）概念部分地实现了这个目标，但如果模型经历“排放—碳循环—气候变化—经济损失”的传导后对贴现率过于敏感，那么结果可能会包含较大的主观性。本文首先研究温室气体环境容量的价值形成过程，通过概率分布描述所有影响碳排放权价值的因素；其次使用蒙特卡洛方法对这些因素进行10000次试验，最终得到碳排放权价值概率分布和模型的敏感性分析结果。本文还提出了碳排放权参照价格模型，用于评估每单位碳排放应为本国环境容量生产以及国际碳机制对本国的货币损失所支付的货币量。参照价格是符合《巴黎协定》中“公平以及共同但有区别的责任和各自能力原则”的理论碳价，考虑了不同国情。本文的模型计算完全根据中国实际情况获得关键参数和数据，为中国碳市场健康发展以及气候变化谈判提供理论依据。     

碳配额交易体系下企业低碳产品定价及最优碳排放策略

配额交易体系(cap-and-trade)是目前使用最广也是最有效的一种通过经济激励促使企业采取减排措施的机制。本文主要研究以配额制为基础的碳交易体系下单个企业低碳产品最优定价及碳排放策略问题,具体讨论了企业加入碳交易体系时,面对外生给定的碳交易价格以及市场上消费者对产品低碳度的不同偏好,基于政府免费分配的碳排放配额,如何最优地确定其生产周期内的目标碳排放量及其所生产的低碳产品最优价格,以使自身利润最大化。模型分析所得的性质与算例部分给出的数值结论反映了企业产品定价、减排边际成本与目标排放决策之间的关系,得出了一些对企业及政府决策都皆有一定价值的信息。     

中国工业二氧化碳影子价格的稳健估计与减排政策

二氧化碳影子价格的稳健估计是评估边际减排成本、设定环境税框架以及评价碳排放权交易体系有效程度的基础性工作。本文在采用自体抽样方法(bootstrap method)的基础上,通过构建二氧化碳影子价格的稳健估计模型,测算了中国36个工业行业1998～2011年的二氧化碳影子价格。研究结果表明:(1)在参数线性规划模型下,忽视随机因素对生产前沿的影响,会低估二氧化碳影子价格。稳健估计得到中国工业行业二氧化碳影子价格平均值为5480元/吨,远低于现有研究估计结果。(2)二氧化碳影子价格在不同行业间存在较大差异并呈扩大趋势,表明行业间存在巨大的碳排放权交易空间,但是36个行业中有越来越多的行业已经向"清洁型"生产技术转变。(3)二氧化碳边际减排成本与碳排放强度之间具有显著的"倒U形"关系,行业碳排放强度的临界值为10.37吨/万元。行业的碳排放强度控制在临界值以下时,可以实现有效减排和生产技术清洁化。(4)我国未来二氧化碳减排政策应采取数量机制和价格机制相结合的策略,价格机制控制碳排放强度较高的行业,数量机制实现行业间边际减排成本的趋同。     

碳排放权的非对称拍卖模型及其配置效率

作为我国碳交易体系的试金石,“七省市”试点运营状况如何?是学界和管理层特别关注的一个焦点问题.以碳排放权的初始配置准则为切入点,展开理论探讨与定性分析,发现:在现行的溯源免费配置准则下,试点地区的碳交易市场有明显的“聚类效应”特征,其原因是排放权的误配导致企业逆向选择所致.为了从机制设计本源上消除企业减排的逆向选择,把拍卖有偿配置准则引入碳交易市场中,构建企业减排投资回报率指标,定义排放权的社会最优配置,建立碳排放权的非对称拍卖模型,分析异质性企业在碳排放权拍卖中的投标策略及其拍卖前的减排投资决策行为,剖析企业所有权差异对其减排投资和排放权配置结果的影响,阐述政府补贴企业减排投资的政策效果,基于政府补贴政策效果提出完善我国碳交易市场的相关建议.     

天津市碳排放权定价及成本节约效果分析

通过坐标平移的方式,在天津市边际碳减排成本曲线的基础上,估算天津市28个重点排放行业的边际碳减排成本曲线,推导出碳排放权交易价格及交易后总成本的计算过程,比较28个行业参与碳排放权交易前后的成本变化情况。     

碳排放交易对实现我国“十二五”减排目标的成本节约效应研究

本文针对实现我国"十二五"期间减排目标的现实背景,构建了一个省际排放权交易模型,重点探讨了在实现各省减排目标的过程中,碳排放权交易机制发挥的成本节约效应。研究设置了无碳交易市场(NETS)、仅包含北京等六个碳交易试点省市的碳交易市场(PETS)和全国范围内实施碳排放权交易(CETS)三种政策情景。通过模型分析得到以下结论:(1)为实现"十二五"碳强度减排目标,扣除自然下降率,全国二氧化碳排放需要减少约6.39亿吨,占当年总碳排放的6.65%;无碳排放交易时全国需要付出约157.62亿元的减排成本,占当年GDP的0.04%;六省市参与碳交易情景下,全国总的减排成本约为150.66亿元,节约减排成本4.42%,碳交易量为0.22亿吨CO₂,占总减排量的3.39%,均衡碳价约为70.55元/吨CO₂;全国碳市场情景下,全国总的减排成本约为120.68亿元,相比于无碳排放交易情景节约减排成本23.44%,碳交易量为1.21亿吨CO₂,占总减排量的18.98%,均衡碳价约为38.17元/吨CO₂;(2)碳交易市场对参与交易的省份的成本节约效应各不相同,总的来看,东、西部地区成本节约较为明显,部分西部地区能够在完成自身减排目标前提下,通过加入碳交易市场而获取正的收益。     

边际减排成本与区域差异性研究

在全球气候变暖的背景下,减少CO2排放量已经成为世界各国面临的重大挑战,而我国作为CO2排放大国,承诺到2020年单位GDP的排放量较2005年下降40%～45%.围绕CO2的减排问题,本文展开了两大方面的研究工作:1)基于我国8种化石能源的面板数据,采用二次型方向性距离函数模型测算我国各省份（直辖市、自治区）的CO2边际减排成本,并由此分析省际层面和区域层面的CO2减排成本差异和技术效率.研究结果表明,减排成本最低的省份（山西）是最高的地区（北京）的1/5,而且不同省份之间CO2减排成本差异较大.还发现,CO2边际减排成本的大小整体呈现为"东部>中部>西部".这为在全国范围内不同省份之间建立碳排放交易市场提供了理论分析与实证检验的参考依据. 2)深入考察了我国各省份CO2边际减排成本存在较大差异的原因.分析结果表明，CO2排放浓度、研发程度、人力资源水平、能源结构、碳排放政策以及城市化水平等是影响边际减排成本的主要因素.在次基础上，提出了现阶段发展低碳经济的若干建议，从而使得本文研究具有重要的学术价值与现实意义.     

不同减排合同下企业间纵向持股对供应链决策的影响

本文针对节能服务公司融资难、回款难及其与用户之间缺乏信任等现象,结合实际中节能服务公司与制造企业采取的不同减排合同机制,分别构建了减排效益分享型合同和减排量保证型合同下企业间纵向持股的三级低碳供应链模型,并对比分析了不同减排合同下持股策略对供应链企业决策及利润的影响。通过模型分析并结合案例及数值算例发现,在减排效益分享型合同中,当制造商单独持股节能服务公司时,增加持股比例会使产品减排量和链条上其他成员利润增加,同时低碳产品市场价格增加;当零售商和制造商同时持股节能服务公司时,两公司增加持股比例同样会使企业决策和利润得到优化,实现真正意义上的供应链企业大联盟,但该种情形会加大持股比例与企业决策和利润的协调难度。此外,在减排效益分享型合同下,制造商对节能服务公司持股可使环保红利和企业效益均得到增加,建议此种减排模式下的供应链企业实施持股策略;但对于减排量保证型合同,持股策略对各企业决策及利润并无明显改善,因此该种减排合同下不建议企业间采取股权合作策略。     

碳排放交易政策下供应链碳减排技术投资的博弈分析

针对单制造商和单零售商组成的供应链,考虑供应链碳减排技术投资与否两种情形,构建了集中式决策、分散式决策和供应链成员协同决策的博弈模型,探讨了消费者碳足迹敏感系数、碳限额及碳减排成本系数对供应链成员最优决策及减排效果的影响。研究表明,碳交易价格与碳限额呈线性关系时,供应链及制造商的利润与碳限额并不是线性递增的关系,政府合理的制定碳限额能够促使供应链企业有效减少碳排放;当消费者支付意愿依赖于产品碳足迹时,企业可以通过投资碳减排技术在减少碳排放量的同时获取更大的利润,实现环境与经济的协调发展。制造商和零售商通过渠道协作共同决策碳减排水平时,供应链碳排放总量比分散决策情形下明显减少。     

三维交易模式下企业协同低碳减排研究

低碳经济下企业的运作模式已由传统的资源-产品二维交易演化为资源-产品-碳排放权的三维交易模式，因此对三维交易模式下企业协同减排的研究变的越来越重要。本文利用Stackelberg博弈理论探讨了销售商驱动情景下低碳再制造闭环供应链分散决策模型、集中决策模型、合作减排模型的运作规律，分析研究了低碳产品市场和废旧产品市场中低碳产品销售价、交易价格、低碳废旧产品回收价格等重要变量和节点企业期望效用及整个链条期望效用的变化规律。并通过数值算例与灵敏度分析，分别对三种博弈关系下低碳产品的碳排放量、消费者的敏感系数、碳交易价格的变动带来的销售商和制造商的期望效用及销售价、批发价带来的影响进行了分析。研究显示：与非低碳化相比，低碳化下制造商和销售商的期望效用均提高；风险规避程度、碳排放交易价格、碳排放量及消费者对低碳产品的敏感系数的提高均降低了期望效用，同时市场占有率随之减少。研究验证了低碳再制造闭环供应链模型的有效性及实用性，彰显了模型的经济与管理启示。     

碳排放约束下供应链的碳交易模型研究

基于EOQ模型,假设碳交易市场中存在一个零售商和一个供应商,并以该两级供应链为研究对象,建立包含减排投资在内的碳交易模型,严格限定企业碳配额上下限,对不同碳配额下企业之间碳交易情况进行分析讨论。研究表明,控制碳配额在企业碳排放最优和成本最优时的碳排放区间内时,可以有效促进企业投资减排,在一定的碳交易价格之下,上下游企业碳配额余量乘积为负是保证碳交易政策实施的基本条件,而碳价格并不影响供应链成本和碳排放。通过算例进一步分析了不同交易价格对零售商和供应商的影响,最后在碳配额范围内得到了最优碳配额和交易价格。     

内外部碳配额交易路径下供应链减排决策研究

供应链内外部碳配额交易是碳配额政策下供应链协调碳配额的重要途径,对供应链成员企业碳减排决策产生重要影响。本文以单供应商和单制造商组成的二级供应链为研究对象,在完善的碳配额交易市场情况下,通过构建供应链外部碳交易路径和内外部碳配额交易路径共存的博弈模型,分析了碳配额政策下内外部碳配额交易条件、企业减排策略和利润影响因素。研究结果表明,在外部碳交易路径下,供应链上、下游企业的减排决策相互影响,且当单位碳排放量和碳减排成本系数相等时,上游企业碳减排率是下游企业的两倍;同时进行内外部碳配额交易能降低中间产品批发价格,提高供应链成员企业碳减排率、增加企业利润。算例验证了结论的有效性,并发现企业碳配额和内部碳交易价格在一定区间内才能使内部碳交易达成,此时制造商会分担供应商的碳减排费用。     

碳配额交易政策下基于收益共享契约的两阶段供应链协调

历史强度下降法分配碳配额随时间和产量变化而变化,产品生产成本、销售价格等参数随之发生变化,碳配额交易政策下实现两阶段供应链协调成为制造企业亟需解决的问题。根据产品更新换代速度加快、生命周期越来越短的市场特性及碳配额阶梯状降低的特点,将产品销售周期分为两个阶段,通过构建两阶段的集中式决策系统模型和收益共享契约下分散式决策系统模型,分析碳配额交易政策下供应链最优订购量决策和最优碳减排决策,证明收益共享契约可以通过调整零售商的订购量达到集中决策下的最优订购量实现两阶段供应链协调,设置较低的收益共享契约参数将会更有利于制造商降低批发价格,主动进行碳减排投入。算例分析验证结论有效性,并发现供应链企业间设置较低的收益共享比例更有利于企业减排;企业碳减排决策应考虑未来减排投入成本,在保证供应链效益的基础上尽可能多地在前期进行减排投入;历史强度下降法有利于促使企业主动减排,政府制定碳配额下降幅度越大越有利于企业减排。     

考虑消费者低碳偏好的供应链减排微分博弈模型研究

针对由一个供应商和一个制造商构成的两级供应链,考虑消费者的低碳偏好和碳交易政策,建立分散决策和集中决策两种情形下的微分博弈模型解决供应链动态优化问题,比较两种情形下的最优均衡反馈策略、减排量的最优轨迹及最优利润,提出减排策略。通过数值仿真,进一步验证了命题的有效性;通过对消费者低碳偏好及碳交易价格进行灵敏度分析发现：随着低碳偏好的增加,供应商和制造商的减排量和供应链系统的利润均增加,并且政府在规划期内应及时调整碳交易政策,达到激励企业减排的效果。     

碳市场中市场势力对减排技术采用的影响

碳市场是助力中国实现双碳目标和能源转型的重要市场工具。本文研究了当企业处于不完全竞争的产品市场时，碳市场中的市场势力对低碳减排技术采用与扩散的影响。我们将异质性企业刻画引入Reinganum提出的技术采用模型框架，构建了碳交易背景下的异质性企业策略性技术采用博弈模型。模型中企业需要同时考虑采用新减排技术的效益和成本，以及其竞争对手的策略性行为，从而确定采用新技术的最佳时间。理论分析与仿真结果表明，有市场势力的情况下，企业都将推迟采用新的低碳减排技术。而且当产品需求与弹性较小时，它将导致更晚的技术扩散。本文研究结论为碳市场推进低碳减排技术扩散的机制设计和优化提供更多的理论参考依据，有力推动中国绿色低碳转型。