糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的博弈分析

□李 穎 姜東暉 李怡珂

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糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的博弈分析

□李 穎 姜東暉 李怡珂

隨著我國自愿減排的壓力增大，國內(nèi)碳排放權(quán)交易機制的完善和發(fā)展成為越來越緊迫的任務。由于森林碳匯項目已經(jīng)得到較多的開發(fā)，農(nóng)作物，尤其是糧食作物的碳匯項目的潛力巨大。本文從博弈理論的角度對糧食作物碳匯產(chǎn)品的交易機制進行研究，主要運用一級密封價格拍賣理論，探討構(gòu)建不完全信息競價博弈模型，發(fā)現(xiàn)參與投標的企業(yè)數(shù)量越多，企業(yè)的風險偏好系數(shù)越大，賣方的期望收益越高的結(jié)論。通過分析，發(fā)現(xiàn)糧食作物碳匯產(chǎn)品的拍賣機制可以很好地配置環(huán)保資金，促進低碳減排目標的實現(xiàn)。同時，引入糧食作物碳匯產(chǎn)品的期貨交易機制可以很好地幫助企業(yè)規(guī)避價格風險，促使碳交易市場更加健康地發(fā)展。

糧食作物；碳匯產(chǎn)品；交易博弈模型；一級密封價格拍賣

一、引言

隨著全球氣候惡化和溫室效應的加劇，國際社會越來越認識到減排增匯的重要性。除了在全球范圍內(nèi)提倡減少碳排放、低碳生活、低碳工業(yè)等理念之外，國際社會通過了一系列的協(xié)議和公約，目前已經(jīng)形成了三種主要的碳排放交易模式：一是“清潔發(fā)展機制”(Clean development mechanism，簡稱CDM)；二是自愿減排體系(以美國碳排放權(quán)交易體系為代表，是在《京都議定書》框架外的各國國內(nèi)自愿減排體系)；三是強制減排體系(以歐盟碳排放權(quán)交易體系為代表)。在2011年底召開的南非德班的聯(lián)合國氣候大會上，中國已經(jīng)明確表態(tài)，愿從2020年之后有條件地接受具有法律約束力的全球減排協(xié)議[1]。因此，我國目前面臨越來越大的減排壓力，碳排放權(quán)交易機制的完善是比較緊迫的任務。

現(xiàn)今的碳交易市場包括項目市場，是指一些減排項目或固碳項目(例如采用低碳排放技術(shù)的項目或植樹造林等增加固碳的項目)所產(chǎn)生的碳減排量經(jīng)過第三方檢驗機構(gòu)審核后，獲得一定數(shù)量的減排單位，如《京都議定書》中的“聯(lián)合履行”機制下的減排單位ERUs(Emission Reduction Unit)，和CDM機制下的核證減排單位CERs(Certified Emission Reduction)。受排放配額限制的國家或企業(yè)，可以購買這些減排指標，來完成自己的減排任務，因此這樣的碳減排單位也被稱為碳匯產(chǎn)品。目前我國參與的碳交易大部分來自于CDM產(chǎn)生的交易。在碳交易機制下，作為碳匯產(chǎn)品的碳減排單位成為一種可以交易的商品，具有一定的價值和使用價值，能夠引導經(jīng)濟主體建立更強的減排環(huán)保意識，促使環(huán)境外部成本內(nèi)部化。

現(xiàn)今森林的減源增匯效應已經(jīng)得到較為充分的開發(fā)和利用，在全球范圍內(nèi)建立了各種CDM項目來幫助國際社會抵消碳排放產(chǎn)生的不良影響。農(nóng)作物的凈碳匯效應，尤其是糧食作物，如水稻、小麥的增匯效應正日益引起學界的重視。因此，開發(fā)糧食作物碳匯產(chǎn)品(碳減排單位)用于自愿減排交易將成為新的趨勢。目前學界對于水稻、小麥等糧食作物的碳匯和碳排放功能進行的研究越來越多，一些學者研究發(fā)現(xiàn)，水稻、小麥等糧食作物具有明顯的凈碳匯功能[2-7;15]。我國糧田面積廣大，糧食作物的農(nóng)田土壤固碳能力巨大。和森林CDM項目產(chǎn)生的碳減排單位相比，糧食作物產(chǎn)生的碳減排單位的生長期短，用于碳交易市場的潛力巨大。碳減排單位的計量和核證是碳匯交易的基礎和依據(jù)。隨著國際碳交易市場不斷發(fā)展，國內(nèi)外學術(shù)界越來越關(guān)注糧食作物碳源/匯的計量方法和碳減排單位的核證方法的研究，從而為其參與碳匯交易奠定了基礎。

隨著博弈論越來越成為主流經(jīng)濟學的一部分，在碳排放權(quán)交易研究方面，不少學者運用博弈理論，尤其是拍賣理論對碳排放權(quán)交易中各方?jīng)Q策行為，及決策的均衡問題進行研究。劉娜等[8]從查特金和薩繆爾遜雙方叫價拍賣模型的角度進行探究，確定了報價策略，分析了模型中的納什均衡，建立了碳排放權(quán)交易的博弈模型，并探討了碳交易市場的配置效率問題。劉芳等[9]從多輪一階密封拍賣的角度研究了碳排放權(quán)的初始分配問題，探討了傭金比例和預算約束對于拍賣各方的影響，發(fā)現(xiàn)碳排放權(quán)的拍賣能夠增強企業(yè)的減排動力，積極參與碳排放權(quán)交易，提高碳排放權(quán)交易效率。聶力[10]用博弈論和信息經(jīng)濟學的研究方法，對免費分配方式下碳排放權(quán)初始分配政策的設計、碳排放權(quán)交易價格的影響因素、碳排放權(quán)交易的形成和拍賣機制進行分析，為建設更加完善的碳排放權(quán)交易市場提供了一定的理論支持和政策建議。

本文主要從博弈理論的角度對糧食作物碳匯產(chǎn)品的交易機制進行研究，主要運用一級密封價格拍賣理論，探討具有不同風險偏好的企業(yè)參與拍賣的情況下，糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的不完全信息競價博弈模型，通過對模型進行納什均衡分析，得到一些有益的結(jié)論，并為進一步完善我國碳交易體系提出相應的建議。

二、一級密封價格拍賣理論

一級密封價格拍賣(first-price-sealed bid auction) 是一種較為常見的拍賣方式。這種拍賣方式要求參與拍賣的投標人在一定的時間內(nèi)同時向拍賣者遞交標書。標書中寫明投標人的出價，采用密封的方式遞交，因此每個投標人的出價是保密的，各位投標人相互之間不知道其他人的出價。投標完畢之后，由拍賣者評標，選取出價最高的投標人為中標者。因此，每位投標人在確定自己的報價時，既要考慮拍賣物品對于自己的價值，又要考慮其他投標人的可能的報價，才能在最終的拍賣中勝出。因此，投標人的期望支付最大化的出價即為該投標人的最優(yōu)出價策略。

假設有兩個投標人參與一級密封價格拍賣，則i = 1，2。令bi≥0是投標人i的出價，vi為拍賣物品對投標人i的價值。投標人i的支付如下：

(1)

假定投標人i的出價bi(vi)是其價值Vi的嚴格遞增可微函數(shù)。顯然,bi>1≥vi不可能是最優(yōu)的，因為沒有人愿意付出比物品的價值本身更高的價格[11-13]。因為博弈是對稱的，只需考慮對稱的均衡出價戰(zhàn)略：b=b*(v)，所以：

prob{bj>b}=prob{b*(vj)

=prob{vj

(2)

使用均勻分布的特征，若?在[0,1]上是均勻分布的，則對于所有的k∈[0,1],prob(θ≤k)=k。因此，投標人i面臨的問題是：

maxbui=(v-b)p(bj

(3)

通過求解上式,可得到投標人的最優(yōu)出價策略[12,14]。

三、糧食作物碳匯產(chǎn)品交易博弈模型

在上述一級密封價格拍賣理論的基礎上，結(jié)合糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的特點，構(gòu)建糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的博弈模型。

(一)糧食作物碳匯產(chǎn)品交易

目前我國已經(jīng)成為全球最大的CDM項目的供給國，隨著CDM項目審核越來越嚴格，履行減排義務的壓力越來越大，我國也在積極謀求建立自己的自愿減排體系。目前已經(jīng)在北京、上海、天津等重要城市建立了環(huán)境交易所，進行有益的嘗試和探索。其中，天津碳排放權(quán)交易所是隸屬于芝加哥氣候交易所(ChicagoClimate Exchange，CCX)的子公司。CCX旗下還有芝加哥氣候期貨交易所，專門從事碳排放期貨交易及其它環(huán)境產(chǎn)品的交易。在碳減排單位的核證方面，我國的“中國中環(huán)聯(lián)合認證中心”和“中國質(zhì)量認證中心”目前已經(jīng)具備了國際核證資格。我國還自主研發(fā)了自愿碳減排標準——“熊貓標準”。

我國糧食作物碳匯產(chǎn)品的生產(chǎn)可以通過成立“低碳種植專業(yè)合作社”，代表所有參與項目的糧農(nóng)，成為自愿碳交易市場上的賣方，有計劃的進行碳減排單位的生產(chǎn)?？梢越ⅰ爸袊r(nóng)業(yè)碳匯產(chǎn)品認證中心”作為低碳種植碳匯交易市場的第三方認證機構(gòu)，負責專門針對各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳匯產(chǎn)品制定認證方法，進行認證。糧食作物低碳種植項目產(chǎn)生的碳減排單位從這里經(jīng)過認證之后，成為自愿碳減排單位這樣的碳匯產(chǎn)品，在碳交易市場上交易[15,16]。

目前世界上的發(fā)達國家例如美國已經(jīng)開始進行農(nóng)業(yè)碳匯交易項目。美國西北太平洋地區(qū)和路易斯安娜州的糧農(nóng)通過精準農(nóng)業(yè)、灌溉節(jié)能等項目產(chǎn)生的碳減排單位經(jīng)過核證參與碳交易。這樣的項目使糧農(nóng)獲得巨大收益，更加自愿進行低碳綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。我國也應抓住機遇，積極發(fā)展農(nóng)業(yè)低碳種植的碳匯產(chǎn)品，不斷發(fā)展和壯大我國的碳匯交易市場，促使低碳綠色農(nóng)業(yè)和食品安全等多個領域共同發(fā)展。

(二)糧食作物碳匯產(chǎn)品交易博弈模型的基本假設

在一級密封價格拍賣中，所有參與拍賣的投標人的標書都是密封遞交的，所以每個投標企業(yè)只知道自己對于拍賣物的價值評價，不知道其他投標企業(yè)的報價，因此這個模型屬于不完全信息博弈模型。

(1)假設糧食作物碳匯交易市場上有n個風險厭惡的投標人，且每個投標人i的相對風險厭惡系數(shù)是1-ri(ri是風險偏好系數(shù))[17]。對于i來說，拍賣品，即糧食作物碳匯產(chǎn)品對于i的價值只有他自己知道。不失一般性，設投標人i的投標bi服從概率密度為1，區(qū)間[0,1]上的均勻分布。

(2)投標人i的效用函數(shù)由ui(y)=yri確定，其中y是投標人i的收入，ri是風險偏好系數(shù)[18]。

(3)所有參與拍賣的投標人對于自己的出價具有獨立決定權(quán)，不受任何協(xié)議約束。

(三)糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的博弈模型

在糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的博弈模型中,參與者是糧食作物碳匯產(chǎn)品的拍賣者和n個風險不同的投標人。投標人中標后取得的碳匯產(chǎn)品的凈效用是u(v-bi)。根據(jù)以上的分析,投標人i中標的概率是bin-1，則投標人的目標效用函數(shù)是：

maxbiU(v-bi)=u(v-bi)bin-1

(4)

對公式(4)用bi求導,得一階條件是：

(5)

即：

(6)

根據(jù)效用函數(shù),把u(v-bi)=(v-bi)ri代入式(6)整理得：

-ri(v-bi)ri-1bi+(v-bi)ri(n-1)

(7)

根據(jù)式(7)求得投標人i的納什均衡投標是：

(8)

四、結(jié)論與討論

根據(jù)對糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的一級密封價格拍賣機制進行分析，得到一些構(gòu)建糧食作物碳匯產(chǎn)品交易機制的啟示，并據(jù)此提出促進我國碳交易機制完善與發(fā)展的建議。

(一)結(jié)論

從以上分析，可以得出下面的結(jié)論：

(二)建議

(1)根據(jù)分析結(jié)果，投標人的數(shù)量越多，賣者能夠得到的價格就越高。因此，未來應該鼓勵盡可能多的企業(yè)參與糧食作物碳匯產(chǎn)品交易的競標。目前我國的自愿減排市場方興未艾，真正有減排意識，并參與進來的企業(yè)為數(shù)不多，從而導致我國碳排放權(quán)交易市場的效率不高。一方面，應該利用各種媒體、社會團體，在社會上進行更為廣泛的低碳減排宣傳，迅速提升大小企業(yè)，以及廣大民眾的低碳減排意識；另一方面，應加大對高排放企業(yè)的減排政策力度，使其感受到更大的減排壓力，促使其通過采用低碳技術(shù)或謀求碳交易途徑來抵消自身的高碳排放。

(2)建立糧食作物碳匯產(chǎn)品的拍賣機制是一種合理、有效的銷售方式。投標人依據(jù)碳匯產(chǎn)品對其價值來決定出價的高低。經(jīng)濟效益高的企業(yè)會以較高的出價，中標得到碳匯產(chǎn)品,而經(jīng)濟效益低的企業(yè)無法中標。通過這種交易方式,經(jīng)濟效益好的企業(yè)優(yōu)先得到碳匯產(chǎn)品,邊際減排成本低的產(chǎn)業(yè)優(yōu)先得到低碳減排資金,使總的低碳減排資金和環(huán)境容量達到比較優(yōu)化的配置。

(3)由于不同的企業(yè)風險偏好程度不同，應該建立糧食作物碳匯產(chǎn)品的期貨交易機制，幫助企業(yè)規(guī)避碳匯產(chǎn)品的價格風險，通過其價格發(fā)現(xiàn)功能，協(xié)助穩(wěn)定碳匯產(chǎn)品價格，進一步完善我國的碳交易體系。

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2015-12-17

國家自然科學基金青年項目“基于碳匯功能的糧食作物生態(tài)補償機制研究——以小麥、玉米為例”(編號：71503148)；國家自然科學基金青年項目“不同類型農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)碳排放行為差異研究——以化肥為例”(編號：71303162)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“農(nóng)田碳匯信息獲取與估算”(編號：2013AA10230101)；山東農(nóng)業(yè)大學校級課題“山東省居 民炭足跡測算及消費模式研究”(編號：13XSKB006，姜東暉主持)；山東農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究院青年課題“糧食作物碳匯產(chǎn)品期貨交易機制構(gòu)建”(編號：14xsk3-03)。

山東農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，山東泰安，271018

李穎(1983- )，女，山東泰安人，博士，山東農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院講師，研究方向：資源經(jīng)濟學和生態(tài)經(jīng)濟學；姜東暉(1971- )，女，山東農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院副教授，本文通訊作者。

F326.11

A

1008-8091(2016)01-0035-04