【作 者】
应尚军（教授），杨冠武
【作者单位】
上海对外经贸大学金融管理学院，上海201620
【摘 要】
【摘要】以二氧化碳为主的温室气体减排问题日益受到世界各国关注，国内外学者围绕碳交易及其引发的碳排放权定价问题做了大量理论和实证分析。从定价的量化研究范式方面进行区分，可以将碳排放权定价途径分为解析途径和模拟途径两类。解析途径主要阐述了一般均衡、博弈均衡、影子价格等方面研究；模拟途径阐述了基于Agent（智能体）的研究成果，包括相互作用智能体人工社会（ASIA）模拟交易系统、全球碳交易模型，以及从供应链视角建立的碳排放权配额分配机制模型。通过对碳排放权定价研究的回顾与展望可知，两种途径呈逐渐融合的趋势，同时在配额分配机制模拟、CGE和ACF相结合的模型体系构建、Agent之间的相互作用机制等三方面还需深入研究。
【关键词】碳排放权定价；解析定价；模拟定价；智能体
【中图分类号】X823 【文献标识码】A 【文章编号】1004-0994（2017）19-0094-4一、引言
在定价对象不断拓宽的过程中，污染物排放权作为经济创新转型的一种伴生物逐渐受到企业和监管部门的重视。在废水、废气、废渣等污染物中，大气污染的受害者范围是最广的，尤其是二氧化碳的过度排放，不但影响本国的生态环境，而且对全球的生存空间造成重要的影响。因此，以二氧化碳为主的温室气体减排、走低碳转型和可持续发展的道路已经成为世界各国长久的议题。
1992年，联合国政府间气候变化专门委员会经过艰难的谈判，达成了联合国气候变化框架公约，并于1997年在日本京都召开了第三次缔约方会议，通过了对于缔约方具有法律效应的《京都议定书》。虽然在2012年以后国际气候谈判陷入僵局，但是在《京都议定书》中建立起来的三种履约机制将继续在未来的国际温室气体减排协议中发挥重要影响。上述三种履约机制均涉及碳交易，其中，国际碳排放贸易机制对应的交易单位是配额排放单位（Assigned Amount Units，AAUs），联合履约机制对应的交易单位是排放减量单位（Emission Reduction Units，ERUs），清洁发展机制对应的是核证减排量（Certificated Emission Reductions，CERs）。围绕碳交易及其引发的碳排放权定价问题，国内外学者已经做了大量理论和实证分析。
从量化研究范式看，可以将碳排放权定价分为两类：一是用方程组表达碳排放权价格变动规律，从中得到一个或若干个碳排放权的解析解；二是用计算机程序模拟人工交易市场，随着市场的演化，获取碳排放权的演化解。
二、碳排放权定价的解析途径
提到资产定价，人们首先想到的是资本资产定价模型、套利定价模型、期权定价模型等经典定价模型，然而环境资源领域由于其定价机制的不同可能遵循与其他资产定价模型不尽相同的定价方法。在解析定价方面，仿照资产评估领域中较为成熟的做法，从评估途径入手，形成所谓的成本途径方法、市场途径方法和收益途径方法。在成本途径中，可以考虑碳排放的社会成本（Social Cost of Carbon）、边际减排成本（Marginal Abatement Cost，MAC）；在市场途径中有市场定价法，但是在国际气候谈判受阻和国内统一碳市场没有形成的条件下，市场定价法有一定的现实问题；在收益途径中，预防和实用主义（Precaution and Pragmatism）可以用于解决未来在碳减排方面的成本支出折现问题。
然而，在碳排放权的解析定价研究中，学者的注意力多半集中在更为复杂的数量模型应用中。2002年以前，解析定价模型主要分为五种，即综合评价模型、CGE模型、排放交易模型、新凯恩斯宏观经济模型、能源系统模型等，它们被用以进一步构建包括碳排放总量、碳排放权交易量及交易价格的测算模型。于是，一般均衡、博弈均衡、影子价格等概念相继掀起了此后的研究热潮。
1998年，Denny Ellerraan和AnnelfeneDecaux运用EPPA模型将全球分为6个地区，并分析了在全球非交易状态下各地区的MACs曲线，以及交易状态下碳排放权的供求曲线与可能的均衡价格，最后求出了交易后买方和卖方的成本和收益。CGE模型的多区域跨期应用在Manne和McLibbin等人的研究中得到体现，其主要用以考察碳排放控制对国际油价、碳泄漏、碳交易及其资金流的影响。国内学者在一般均衡框架内对碳排放权价格进行研究的有黄桐城和武邦涛，他们从排污治理边际成本以及边际收益两个方面对排污权定价进行了分析，并提出了微观市场定价模型。值得注意的是，基于一般均衡分析的碳交易市场研究都离不开MAC曲线，碳排放权的定价可以被直观地引入到成本与收益的关系中，通过对MAC的分析和推导可以最终算出碳排放权价格的均衡解。随着研究的推进，CGE模型逐渐表现出动态、开放、非线性等特征。Seifert等将随机变量引入一般均衡模型，对欧盟交易市场中碳排放许可证现货进行了动态分析，发现碳排放许可证的现货价格因受到许可证额度成本等因素的影响而产生波动。
然而这些CGE模型都基于一个共同的假设，即经济总体处于均衡增长的稳态。然而均衡增长稳态的假设通常只在单一区域或者在不存在交易的情况下才能成立，在多区域交易模型中，这种假设是存在问题的。
博弈论兴起后，它在碳排放权交易领域也得到了广泛的应用，国外学者率先基于国际气候谈判的背景提出了碳交易价格的博弈均衡问题。其中气候谈判的内容也包括了发达国家履行碳减排责任以及帮助发展中国家进行碳减排提供资金和技术支持。发达国家履约机制之一的CDM项目就部分体现了发达国家和发展中国家的谈判结果，它是发达国家和发展中国家之间的博弈。谭明（2010）根据CDM项目的谈判情况，选定有不确定性且不可监督的委托——代理博弈模型，然后运用博弈论的方法考虑排放权交易参与者的相互影响和协议交易的各种情境，从中发现了唯一的纳什均衡（发达国家投资CDM项目、发展中国家在CDM项目中努力工作）和CERs 的均衡价格。国家之间碳排放交易的博弈分析同时也被进一步拓展为完全且完美信息的动态两阶段博弈。研究发现，对于发展中国家来说，它们会在碳排放指标的初始配置中积极坚持人均原则，也会在碳排放权交易中努力争取定价权并要求发达国家给予适当的技术援助，以便保证本国经济的快速发展。可以看出，上述的两阶段博弈包含初级市场的博弈和二级市场的博弈，赵娜（2011）在她的硕士论文中不但考虑了两阶段博弈，而且每个阶段对应的碳排放权价格也有所不同。还有些研究博弈定价的学者把视角放在企业之间，而且是不同类型的企业之间。此外，在考虑交易者行为的情况下，博弈论在碳排放权定价的研究也拓展到了具体的行业中，比如讨论较多的电力企业。
在只有少数交易者的决策阶段，博弈论方法发挥了重要作用，但在缺乏现实基础的碳排放权交易群体博弈和多阶段博弈方面，博弈定价法难以奏效。
由于欧盟碳排放权交易市场启动引发了碳排放权初始分配的制度难题，即采用免费分配还是采用有偿分配，人们开始寻求通过计算影子价格来决定碳排放权的初始分配价格。一整套影子价格模型被建立起来，它可以分析排污权和碳排放权的价格机制，涵盖了碳排放权初始分配价格机制和碳排放权交易价格机制。我国的碳排放权初始分配应该采取有偿方式，影子价格不但可以为政府在初次分配碳排放权配额时提供定价依据，并且是二级市场交易定价的基础。影子价格的应用不但可以解决上述定价问题，还被用来评价污染物金融资产的投资战略，包括碳排放权在内的污染物排放权影子价格和市场价格之间形成的差别往往是制定该项策略的重要因素。碳排放权的影子价格还可以采用环境方向性距离函数来估测。复旦大学陈诗一（2010）用此方法计算了我国38个行业1980 ~ 2008年间的影子价格。度量结果显示，轻工业的二氧化碳影子价格绝对值要高于重工业，而且随着时间的推移，轻工业和重工业的二氧化碳影子价格绝对值都出现递增趋势。
有些时候，基于碳排放权项目的合作不需要知道确切的资产价格，只需要了解资产变化的大致范围，或者只需要对影响资产价格变化的主要参数进易的成本，简化了定价的流程和程序，有利于在实际的交易中广泛应用。
三、碳排放权定价的模拟途径
纵观解析途径的碳排放权定价研究状况，发现国内的研究尚处在起步阶段，尤其是在将全球配额分配与碳交易相结合方面的定量研究成果相对较少。目前被普遍采用的CGE建模方法仍无法克服其不能长期动态化的缺陷。碳排放权定价方法急需发展一种新的途径——模拟途径。
与解析途径不同，模拟途径的运用并不常见，也缺乏明确的定义。笔者认为所谓的模拟途径定价法是从复杂性科学的角度提出来的，有别于传统科学的从单元到整体的建模和求解方法框架。包含价格变量的模拟定价途径从20世纪90年代后圣塔菲研究所的一些离散空间类模型中得到了充分的体现，这些模型包括相互作用粒子相变适应模型、自组织临界模型、混沌的边缘、囚犯两难问题、人工股票市场等。
随着模拟定价研究的深入，逐步催生了计算实验金融学（Agent-based Computational Finance，ACF），从而能够对复杂金融系统的宏观现象（比如资产价格剧烈波动）从微观结构上进行刻画。掌握了资产价格变动与市场微观结构之间的关系，其实就是掌握了定价途径。决策者可以根据价格变量与状态变量之间的既定传导关系，观察价格变量的演化；设法让状态变量达到与真实系统相当的契合度，或达到预先设定的目标值，或达到某种平衡态，从而获取价格变量数值。
在碳排放权的模拟定价领域，出现了少量基于Agent（泛指各种智能体）的研究成果。Mizuta和Yamagata早在2001年就建立了一个被称为相互作用智能体人工社会（Artificial Society with Interacting Agents，ASIA）的温室气体排放权模拟交易框架，在这个框架下既可以做碳排放权拍卖机制的模拟，也可以做二级市场的交易模拟。在ASIA系统中，包含了四个层次的结构，从下至上分别为虚拟机器层、Agent层、社会层、应用层。Agent层包括了不同种类的Agent及其生存的基本环境，这个环境用以产生Agent、处置Agent；Agent之间可以传递信息，也可以跟它们的上下层之间传递信息。社会层定义了Agent做拍卖或交易的法定行为规则，一般来说这个规则不会在模拟观察期内改变。应用层设定了Agent的行为策略，这个策略应该是可以演化的（笔者从大量的Agent-based模拟中看到了这一点）。
华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室王铮教授主导的研究团队开发了全球气候变化经济学集成评估模型，王铮教授的学生朱潜挺等人在此基础上进一步开发了基于Agent的全球碳交易模型，并用C#来实现。朱潜挺等人的模型体现了Mizuta和Yamagata的建模思想，虚拟机器层是C#语言程序；Agent层包括市场Agent、参与Agent和观察Agent等3种Agent，在他们的模型中参与Agent有6个，即中国、美国、日本、欧盟、前苏联地区、其他地区（如下图所示）；社会层是交易规则，每个Agent（此处特指国家或地区）在某一个年份的实际碳排放量如果低于配额，则可以（理性假设性下应该是必然）出售给碳排放权的市场需求者，反之必须从市场购买碳排放权；应用层可以是交易策略，朱潜挺等人的模型将各个Agent的边际减排成本与市场价格的大小关系作为碳排放权的买卖策略。
上述四个层次的虚拟空间结构系统经历两个阶段的演化，即配额分配、碳交易。运用情景分析法研究了自由排放情景、目标浓度情景、目标温度（也称“2℃标准”）情景等3种情景下的碳排放权价格、碳排放权流向及全球福利的改善问题。该模型从碳排放权的初始价格开始模拟，直到市场出清，即全球碳排放量等于全球配额，均衡价格在此时产生。
此外，李昊、赵道致从供应链的视角建立了不同的碳排放权配额分配机制模型。在他们的模型中，Agent都处在供应链上，有原材料供应商、制造商、零售商、消费者、碳排放权提供者。从Mizuta和Yamagata的角度看，前4个Agent为参与Agent，碳排放权提供者为市场Agent。该模型设计了无偿配额分配机制和有偿配额分配机制，包括免费分配机制、阀值分配机制、固定价格出售机制、公开拍卖机制等。模型规定Agent在当期获取的碳排放权如果剩余可以进行储蓄，如果不足，则要支付一定的罚金来保证企业Agent的正常生产经营。碳排放权的价格决定机制为公开拍卖机制，制造商企业Agent会根据上一期的拍卖价格和本期的成本决定当期的出价。笔者认为，该模型需要做进一步研究：企业碳排放权配额分配的实证分析；建立配额二级市场交易机制；在碳排放权价格的影响因素中，要考虑减排量和边际减排成本带来的影响。
四、研究展望
碳排放权解析定价途径和模拟定价途径正在逐渐走向融合。一方面，解析途径中的均衡思想出现在以ACF模型为代表的模拟定价途径中，否则在对碳排放权交易市场的模拟中将无法实现市场出清。另一方面，模拟途径也逐渐出现在以CGE模型为代表的解析途径中，否则复杂方程的求解难题会让这种方法变得毫无价值。
国家发改委在《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》中明确指出，要协同推进全国碳排放权交易市场建设，确保2017年启动全国碳排放权交易，实施碳排放权交易制度。在经济新常态下，国家、地区、企业的碳减排空间和路径安排无疑成为可持续发展决策的重要内容，其中定价机制设计及在此基础上的价格决定将成为核心内容，碳排放权的价格决定研究还有以下需要继续完成的工作：
第一，根据国家制定的减排目标，对各类无偿配额和有偿配额分配机制进行模拟并将总配额分解到地区和企业。中国已经向联合国提交了应对气候变化国家自主贡献文件，到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60% ~ 65%。
第二，在可计算一般均衡模型和计算实验金融学的框架内，建立四层结构模型体系，包括虚拟机器层、Agent层、规则层、策略层。其中的Agent层又可分解为两个子层：地方政府Agent和企业Agent；规则层考虑多种可选方案，除了排放规则、交易规则（包括是否有做市商）、出清规则，还可以考虑配额的跨期配置；随着交易规则的复杂化，策略层将有更多的内涵，甚至可以根据策略的有效性进行演化。
第三，在Agent层中考虑相互作用。在地方政府Agent之间、不同行业Agent企业之间、供应链企业Agent之间，可能都存在影响碳排放权价格决定的因素，比如利益关联、学习与模仿、跟进策略等。
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