淮南矿业集团财务有限公司 杨志禧 王广磊 施夕友——《我国碳排放权交易定价理论及实证研究》

 

该文荣获2025年中国煤炭经济研究优秀调研报告特等奖

 

 

摘要：碳金融对促进碳市场发展具有重要的现实意义，而碳交易与碳金融的价格机制是促进碳市场有效运行的基础，本文就广州碳排放权交易所的碳排放权交易定价为研究对象，以化石能源期货价格、工业制造指数、气候指标为变量，通过因果检验、向量误差修正模型、脉冲效应分析等对碳排放权交易定价的影响因素进行了实证研究。研究表明：各因素之间存在长期协整关系；化石能源期货价格、工业制造指数是碳排放权交易定价的格兰杰原因，而气候指标不是碳排放权交易定价的格兰杰原因；化石能源期货价格和工业制造指数对碳排放权交易定价存在较为明显的冲击，而气候指标对碳排放权交易定价冲击影响效果不明显。本文从优化能源结构、加强市场创新、建立全国统一碳交易市场以及健全市场制度体系方面提出政策建议。

关键词：碳排放权 碳定价机制 脉冲效应分析 VECM

 

一、引言

中央经济会议明确提出“建立一批零碳园区，推动全国碳市场建设，建立产品碳足迹管理体系、碳标识认证制度”。2011年，我国在北京、上海、天津、重庆、湖北、深圳、广州七个地区建立碳排放交易试点，开始了对碳交易的探索。2017年12月，国家发改委颁布了《全国碳排放交易权市场建设方案（发电行业）》，标志着全国碳排放交易市场以发电行业为突破口正式开始建立。截至2024年底，全国碳排放权交易市场累计配额成交量6.3亿吨、成交额430.3亿元，交易规模持续扩大、价格稳中有升。

由于碳价受到宏观经济、异常气候、能源价格、国家碳额分配等多方面因素影响，碳排放权交易价格相对不稳定，较大的价格波动性对市场交易率和成交率都会产生负面影响，不利于我国碳交易市场的长期发展。基于此，研究影响碳排放权交易价格的因素对于我国完善碳排放权定价机制，建立统一的碳交易体系，引导投资者和企业在碳交易市场中规避碳风险具有重要的指导意义。

本文首先对我国碳交易市场机制进行梳理，此后通过建立VECM模型，采用脉冲响应函数和方差分解等方法对目前碳排放权交易定价的影响因素进行实证分析，希望能够对我国碳排放权交易市场的稳定运行提供参考。

 

二、文献综述

2.1对于碳排放权交易价格的影响因素的研究

现有研究主要围绕能源、天气、市场制度、宏观经济和金融市场等指标进行探讨。赵选民和魏雪（2019）研究国内外主要能源价格指标分别对于国内7个碳排放权交易试点价格的影响，发现各传统能源价格与碳排放权交易价格之间均存在显著的负相关关系。但也有学者具有不同意见，赵立祥和胡灿（2016）利用结构方程模型发现市场环境是影响碳交易价格的最重要因素，政策因素和气候变化次之，而能源价格的影响并不明显。汪中华和胡垚（2018）利用EEMD方法和FGLS分析研究发现能源价格中石油价格对于碳排放权交易价格的影响最大，此外各地区的季度GDP增长率、降水量和气温对碳交易价格均有影响。白强和董洁等（2022）利用边截距固定效应模型研究发现南方原油指标、日均气温、欧洲碳排放权交易价格的影响较为显著。

2.2对于碳排放权交易价格的波动特征的研究

现有研究主要分析其波动特征和地区差异，并以此反映我国市场中目前存在问题。吕靖烨和王腾飞（2019）采用EGARCH模型研究谈价格的波动性特征，发现碳价格波动存在长期记忆性，且存在明显的杠杆效应，利空消息对市场的冲击更为强烈。周天芸和许锐祥（2016）等通过ARMA-GARCH模型分析国内碳排放权交易价格的收益率的波动性特征，发现存在明显自相关过程和条件异方差效应，并且与二阶滞后项的关联密切，表明我国市场交易制度不完善，交易量不稳定、流动性较差。吕勇斌和邵律博（2015）基于GARCH族模型发现我国碳排放权的价格变化呈现地区差异性，各省市的价格波动特征各不相同，但排放权收益率序列均表现出明显的“波动集聚”特征。

2.3对于碳交易市场机制的研究

现有研究主要围绕碳排放配额分配机制、相关制度规则制定以及碳排放权交易政策的影响等方面展开。王勇等人（2021）选取北京、天津、广东、上海、福建和深圳6个碳交易试点地区为研究对象，利用DID对不同配额分配方式下中国碳交易市场运行的流动性、波动性、有效性三方面进行分析。胡东滨（2018）基于Swarm平台仿真系统考察不同分配方式对市场运行效率的影响，发现低能耗行业聚集区域采用祖父制分配方式时效果最优，在高低能耗行业散布型区域及高能耗行业密集型区域则选择拍卖方式更好。

对碳排放权交易政策的影响机制研究主要关注碳交易政策的实施对于企业绿色创新、绿色投资等行为的影响。唐国平等（2022）利用我国碳排放权交易市场建立的准自然实验考察了市场激励型环境规制对企业投资行为的影响，发现碳排放权交易制度能够诱发企业绿色技术创新和金融资产投资。张晨等（2021）考察了碳排放权交易机制对企业环保投资的影响，发现碳排放权交易显著促进了企业近预防性环保投资的积极性。

 

三、中国碳交易市场机制

根据我国目前的碳市场设计，我国的碳排放市场从性质上分为一级市场和二级市场。一级市场即初始配额分配的市场，其年度排放总量上限由政策要求确定后将碳配额分配给控排企业，二级市场的碳交易市场用来交易富余的碳配额，实际排放量大于当年初始配额的企业与存在多余碳配额的控排企业双向交易。而碳信用交易市场也存在于二级市场，是指自愿减排企业实施的减排项目，该减排量可用于抵消量化减排义务，由政府部门核证签发。具有核证减排量（CCER）的企业在该市场出售碳排放权，与此同时，控排企业可以通过购买碳信用，补足不能满足企业实际碳排放的碳配额。

初始权力分配是碳交易的一级市场的重心，不同的分配规则会形成不同的资源配置结果，同时由于政府决定碳配额的分配，因此其具有很强的政策性，反映了政府希望哪类企业受益，哪类企业不被鼓励。控排企业免费配额的分配被压缩，部分企业只能被迫在碳排放权二级市场交易，同时，不同类型的企业也会受到分配政策的激励或者压力，从而加快碳减排技术的升级和改造。并且初始配额量还会成为碳交易价格波动的关键影响因素，从而为政府调节二级市场碳交易价格提供有力的政策工具。政府决定碳配额的初次分配的标准一般有历史总量法、历史强度法和基准线法三种（见表1），中国主要采取历史强度法和基准线法。产权界定是碳交易二级市场的关键问题——富余的碳排放权配额被作为一种商品出售，企业对免费配额结余的所有权、处置权如何界定，是赋予碳排放权商品属性的关键。而碳交易信用市场作为额外的补充机制，涉及到的是整个碳市场交易成本降低的问题，自愿性减排企业不受到政策性初始免费配额数量变化的影响，其作为碳信用交易市场供给的源头，供给一旦形成，对供给企业而言就是永续的现金流，更易于和金融衍生品挂钩，因此碳信用交易中的碳排放权具有金融资产属性。碳交易市场更加活跃，碳交易成本得到降低。在产权理论角度看，足够低的交易成本可以纠正一级市场中政策性的初始免费配额分配的不合理，实现资源的优化配置。

表1三种碳配额初始权利分配方法的比较

总的看来，初始政策性免费配额分配是碳排放权市场运行机制之源头，借助碳排放市场的供需，企业双方交易产生了价格，并在碳信用市场上将虚拟的碳排放权资产化。随着逐步收紧免费配额指标，使得碳排放权具有政策属性、商品属性和金融属性，分别对应碳排放权市场的初始权力分配、产权界定和交易成本三个环节。

         

四、碳排放权交易价格影响因素分析

碳配额是企业所拥有的碳排放权益，在每个履约年度初期由政府发放，终期由控排企业履约上缴并最终注销，具有一定的商品和金融属性。基于经济学理论和国内外学者研究，本文主要从宏观经济因素、能源价格因素、气候环境因素三个方面实证分析碳排放权交易价格的影响因素。

4.1宏观经济因素

碳排放权交易市场与宏观经济息息相关，宏观经济形势直接影响社会的消费和需求，当经济发展势头强劲时，各项生产建设和交易都很活跃，企业扩大生产规模，对化石能源需求量必然增加，导致碳排放量不断上升，在供给缺乏弹性的情况下，需求增加引起碳排放权价格上涨。相反在经济紧缩时，生产建设萎靡，企业对碳排放权需求小，化石能源需求下降，碳配额供给过剩使得价格下降。宏观经济因素对碳交易市场是一个周期性的影响。

4.2能源价格因素

煤炭、石油、天然气是支撑经济发展最主要的化石能源，其燃烧产生的温室气体是全球温室气体排放剧增的最重要原因。能源价格波动既引起企业对能源需求、消费结构的变化，也可能促进企业技术进步，从而影响企业对碳排放权需求的变动，造成碳交易价格波动。

对能源依赖性较低的企业，能源价格上涨导致企业生产成本上升，企业只好寻求清洁能源替代或减少能源投入量，化石能源消耗减少使碳交易市场供过于求，最终引起碳排放权价格下降。而对于高度依赖化石能源的企业，能源价格上涨时企业更倾向于通过改进生产技术来提高能源使用效率，从根本上降低每单位产品的生产成本，既有利于提升企业市场竞争力，也有利于降低温室气体排放，对碳排放需求的减少也使碳交易价格下降。

4.3气候环境因素

气候环境的改变是人们检验环保成果最直观的方式，是政府制定下一步环境保护政策最有力的依据，因而与碳交易价格存在一定联系。气候环境包括气温、降水、风速等多个方面，本文认为极端气温是较明显的影响因素：寒冬时节大量暖气供应需要额外的能源燃烧，酷暑时节空调等电器大量使用会引起社会用电量上升，两者均增加碳排放量和相关企业对碳排放权配额的需求，导致碳配额交易价格上升；而当气温相对温和时居民对电力需求下降，电厂企业减少了化石能源需求，使碳排放量与碳排放权配额需求下降，碳配额交易价格下跌。

空气质量变差也会引起国家相关部门对工业生产排出二氧化碳等含碳气体的限制与更严格的监控，进而提高碳排放权价格。另外由于各个城市空气质量具有先天性差异，如地带、工厂等，因此空气质量好的城市有可能通过提高碳权价格降低该城市后续受污染的可能性。

五、理论模型

5.1 ADF单位根检验

为了检验各变量之间的协整关系，首先要对数据的平稳性进行检验，这里进行的是ADF单位根检验。传统的ADF单位根检验有三种检验式，分别针对无确定部分、有截距以及有线性趋势的序列进行检验，本文采用的检验式是带截距以及带趋势的形式。

设实际数据生成过程是如下的AR(p+1)过程:

                        （1）

其中，c是非0常数，误差项是均值为0、方差为的iid序列。

则对进行单位根检验的检验式为

                                （2）

其中，，对式（2）检验的原假设是H0：b=0，γ=0，备择假设是H1：b≠0或γ＜0。

 

5.2 Johansen协整关系检验

假设变量是被共同决定的，是时间序列向量，其分量是非平稳的一阶单整序列，其P阶回归模型为：

                                                （3）

这里，是参数向量，是常数项，是参数矩阵，是待估系数矩阵，是外生变量向量，是残差变量。

经过差分等价变换，（3）式可变换为：

                        （4）

其中，，为单位矩阵，。这时，和都是由I(0)变量构成的向量，如果是I(0)的向量，那么就说明的分量之间存在协整关系。

Johansen检验判断是否存在协整关系，关键是看的秩，如果秩=r，则说明存在r个独立的协整向量。利用极大似然估计法可以对矩阵的参数进行估计，而矩阵的秩就是该矩阵中不为0的特征值的个数，模型中协整向量的个数与的秩相同，因此可以通过对迹统计量和最大特征值统计量进行统计检验。

                                        （5）

                                                （6）

其中，T为观察值的个数，为约束矩阵第i个最大特征值。若接受第次特征根迹检验以及最大特征值检验原假设，则协整向量个数不变，若拒绝第次特征根迹检验以及最大特征值检验原假设，则协整向量个数加1。

5.3 Granger因果检验

Granger因果检验的作用是判断两个变量间是否存在因果关系，本文使用Granger因果检验，判断各变量之间是否存在相互引导的关系。

Granger因果检验的模型为：

                                （7）

                                （8）

其中，和是不相关的白噪声序列。如果存在某一不为零，则称引导；反之，如果存在某一不为零，则称引导；如果同时存在某一和某一不为零，则称和之间相互引导。

5.4 VECM向量误差修正模型

如果时间序列存在协整关系，则式（4）中~I(0)，式（4）可写成

                                （9）

其中为误差修正项，反映的是变量在偏离长期均衡状态时，向均衡状态回归的过程。式（9）即为向量误差修正模型的一般回归式，当时间序列不平稳导致VAR模型适用受限时，就可以通过建立Johansen协整检验与VECM替代VAR模型来检验变量之间的影响关系。

六、碳排放权交易定价影响因素的实证分析

6.1变量选取与数据收集

（1）碳排放权交易价格

在我国多个碳排放交易试点中，广州碳排放权交易规模稳居全国前列，是我国首个配额现货成交额突破40亿元大关的试点碳市场，在国内及国际碳市场具有一定的价格引导力。因此本文选取广州碳排放权交易所于2021年1月4日至2022年5月31日内所有交易日的碳排放权交易收盘价，数据来源于Wind金融数据库，共获取338条交易数据。

（2）宏观经济指标

宏观角度来看，碳排放权的需求受工业发展水平的影响，本文选取了广东省制造业PMI作为宏观经济指标，用PMI表示，数据来源于Wind金融数据库。

（3）化石能源价格

化石能源的燃烧是产生二氧化碳的主要途径，二氧化碳的产生量会影响碳排放权的需求量，从而化石能源的价格能够间接作用于碳排放权的价格。本文选取了煤、原油、天然气三种主要的化石能源的国际主要期货的日收盘价格作为指标，其中，煤价格选取的是IPE鹿特丹煤炭期货收盘价，用COAL表示；原油价格选取的是布伦特原油期货收盘价，用OIL表示；天然气选取的是NYMEX天然气期货收盘价，用GAS表示。数据均来源于Wind金融数据库。

（4）气候环境指标

气温会影响碳排放权的需求，广州市的平均气温维持在较高水平，因此本文选取了日最低气温作为温度指标，用TEM表示，数据来源于全球天气网；此外，空气质量会影响政府的碳排放权供给从而影响碳排放权的价格，本文选取广州市的每日空气质量指数作为空气质量指标，用AQI表示，数据来源于Wind金融数据库。

上述变量的选取和表示见表2。

表2.变量定义表

6.2平稳性检验

为避免伪回归现象的出现，本文基于Eviews软件对各变量的时间序列数据进行ADF平稳性检验，以此判断序列间是否真实存在长期均衡关系，检验结果如表3所示。在带截距项和趋势项的情况下，GDEA与AQI的ADF统计量小于5%显著水平下的临界值，时间序列平稳，而剩余变量的时间序列都不平稳，无法通过单位根检验。对于一阶差分序列，所有变量的ADF统计量都小于1%显著水平下的临界值-3.96，说明一阶差分序列均为平稳序列。各变量都是一阶单整序列，在此基础上可进行协整分析。

表3.ADF检验

注：*表示5%显著性水平下，序列平稳；表示对数据进行一阶差分。

6.3 Johansen协整检验

对迹统计量和最大特征值统计量的检验，得到表3的结果，在5%的显著性水平下，可以拒绝“协整秩为0”和“协整秩为1”的原假设，但无法拒绝“协整秩为2”的原假设，这说明有两个线性无关的协整向量，变量之间存在着协整关系，具有长期均衡关系。

表4.Johansen协整检验

原假设
	统计量	P值	统计量	P值
None*	185.8263	0.0000	70.4377	0.0001
Atmost1*	115.3887	0.0133	48.6337	0.0125
Atmost2	66.7550	0.3027	28.0898	0.3733
Atmost3	38.6651	0.5868	14.2605	0.9319
Atmost4	24.4046	0.4195	12.5277	0.7197
Atmost5	11.8770	0.3182	8.6579	0.5316
Atmost6	3.2191	0.0728	3.2191	0.0728

注：*表示在95%的置信水平下，拒绝原假设。

6.4 Granger因果检验

通过格兰杰因果检验可以得出各变量与碳排放权交易定价的因果关系，由表5可以看出，在5%的显著性水平下，化石能源价格中的煤炭期货价格、原油期货价格和天然气期货价格均为碳排放交易定价的格兰杰原因，代表宏观经济的广东省PMI指数也是碳排放交易定价的格兰杰原因，但代表天气因素的空气质量指数和温度都不是碳排放权交易定价的格兰杰原因。这说明选取的天气因素均对二氧化碳排放影响不显著。

表5.Granger因果检验结果

因果关系	F统计量	值
GAS引导GDEA*	4.9052	0.0024
GDEA引导GAS	0.9442	0.4194
COAL引导GDEA*	3.7301	0.0116
GDEA引导COAL	1.2970	0.2754
OIL引导GDEA*	6.9656	0.0001
GDEA引导OIL*	5.5869	0.0010
AQI引导GDEA	1.4454	0.2295
GDEA引导AQI	0.6331	0.5941
PMI引导GDEA*	3.3564	0.0191
GDEA引导PMI	1.0949	0.3514
TEM引导GDEA	0.5384	0.6563
GDEA引导TEM	0.2670	0.8492

注：*表示在95%的置信水平下，结论成立。

6.5 VECM模型检验

通过协整检验可知，各解释变量与碳排放权价格之间长期是稳定的，但短期的波动会使均衡值发生暂时偏离，需要深入分析各影响因素与碳排放权交易价格之间的误差修正机制，而Granger因果关系检验虽判断了各变量对碳权交易的价格引导关系，却无法量化价格影响贡献度，故进一步使用Johansen的MLE方法估计该协整系统的向量误差修正模型（VCEM），综合分析两者的长期表现和短期效应。

向量误差修正模型对原序列一阶差分进行建模分析，建立VECM(1)模型的一阶滞后常数项系数为-0.1748，说明VECM模型能抑制短期内的波动，碳排放权交易定价在上一期偏离均衡水平的部分在下一个交易日会有17.48%的比例得以反向调整。VECM模型的表达方程式具体可表示为：

为进一步确认VECM模型实证结果是否稳定，接下来采用AR根图表法对VECM模型的稳定性进行检验。如果实证结果是稳定的，可以根据所有变量特征值的几何分布图进行判读，即估计所有根的倒数小于1。如图2所示，根据系统稳定性的判别图，除了VECM模型本身所假设的单位根以外，伴随矩阵的所有特征值均落在单位圆内，故该系统是稳定的，表明各影响因素与碳权交易的价格之间存在长期稳定关系。

图2.VECM系统稳定性判别图

6.6 脉冲效应分析

各变量对碳排放权交易定价的脉冲影响效应图如图3所示，由效应图可以看出，短期内煤炭、原油、天然气期货价格对碳排放权交易定价冲击为负向，期货价格升高时，碳排放权价格降低；但长期来看，原油期货价格对碳排放交易定价冲击为正向，另外两种保持不变。工业制造指数PMI始终对碳排放权交易定价产生正向冲击，PMI升高时，碳排放权交易定价提升。空气质量指标AQI和温度TEM对碳排放权交易定价冲击不明显。

图3.脉冲响应函数分析图

七、结论与建议

7.1结论

本文首先介绍了我国的碳交易市场机制。其次以广州碳排放交易试点为例，从市场内部机制：能源价格因素，以及市场外部机制：宏观经济因素、气候环境因素，这两大方面探究碳排放交易价格的影响因素。实证结果表明：（1）通过协整检验，发现广州市制造业PMI、化石能源期货价格、温度、气候质量因素均与碳排放权价格存在长期协整关系；（2）通过Granger因果检验可知，化石能源期货价格、PMI指数是碳排放交易定价的格兰杰原因，但温度和空气质量等天气因素，不是碳排放交易低价格的格兰杰原因；（3）通过VECM模型检验，可以发现PMI指数、能源期货价格对碳排放交易定价有正向影响，其中PMI的正向影响最强，而气候环境对其定价的影响为负；（4）通过脉冲响应分析，结果表明PMI指数对对碳排放交易定价冲击为正，煤炭、天然气期货价格对其冲击为负，原油期货价格对其冲击短期为负长期为正，负空气质量指标AQI和温度TEM对碳排放权交易定价冲击不明显。广东的能源结构较为丰富多元，这使得煤炭、天然气、原油期货价格对碳排放权交易价格的影响短期为负，符合传统的理论。同时由于广东处于经济增长与碳排放未能脱钩的经济发展阶段，其经济增长仍然一定程度上会引起碳排放量的增加，从而引起碳价格的上升。

7.2建议

基于本文的研究分析与结论，可以对我国碳排放权交易市场的完善提出以下建议：

（1）调整优化能源结构，推动传统能源产业转型升级。一方面，通过推动高质量项目、加大天然气等清洁能源进口比例等方式来调整优化能源结构；另一方面，以技术创新助力传统能源产业转型升级，完善能源储备体系，减少传统能源的碳排放总量。

（2）加强市场创新，适时推出碳排放权托管、远期交易、绿色投融资等金融工具或服务，鼓励碳排放权交易衍生品的形成。碳交易衍生品市场的建立不仅可以增强市场的流动性，也可以给予市场参与者多样化的投资机会，活跃交易，降低风险，有助于资本的流入市场。同时，衍生品市场具有的价格发现和调节功能，可以及时有效地对碳排放权交易价格进行调节。

（3）推广碳排放交易市场在全国建设，加快统一步伐。一是建立统一的交易平台，打破市场壁垒，实现我国碳排放权交易的市场化。二是建立健全律法规和规范性文件，切实保护好控排企业、投资者等利益相关者的权益，保障碳市场的健康运行，以保障全国统一碳交易市场的有效实施和运行。三是逐渐增加配额拍卖的比例，使配额充分发挥其市场价值。目前，我国仍采用政府定价的方法，虽然政府制定的最低限价给予了碳排放权交易市场一定的保障，然而，一旦政府对碳交易市场供求估算出现偏差，则会引起碳价波动，真正意义上实现碳排放权的市场化具有重要意义。

（4）建立健全碳市场制度体系，加强对价格波动风险的监测力度，促进碳市场的不断成熟和发展。一方面可以扩大碳排放权交易体系有关信息的公开范围，提高碳市场的透明度。当前有关碳交易公开的信息不多，容易产生信息不对称现象，不利于碳排放权公允的价格的形成。可以仿照股票市场信息披露制度，适时公开每个控排企业的碳排放权配额、实际排放量等数据，一方面有助于进一步改善市场流动性，促进碳排放权交易体系的完善和成熟，另一方面加强碳资产交易专业人员的能力培训，培养出更多合格的市场参与者，提高其交易和投资水平，并加强碳市场的宣传和推广，吸引更多的投资者，增强碳市场的活跃性，提高碳资产的流动性。

 

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