道路交通碳排放權交易研究現狀與展望

李 曄， 李文翔， 魏愚獒

(同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 201804)

全球氣候變化已經引起國際社會的廣泛關注，如何采取有效措施減少溫室氣體排放正逐漸成為環(huán)境、政治、經濟領域共同關注的焦點.碳排放權交易作為控制溫室氣體排放的重要市場機制，正在全球各國逐步推進實施中.英國于2002年建立世界上第一個企業(yè)間的碳排放權交易體系，歐盟于2005年建立了世界上首個跨國間的碳排放權交易體系——歐盟排放交易體系(EU ETS)，為全球范圍內的其他碳排放權交易體系提供了重要參考.自此之后，美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家內部的區(qū)域碳排放權交易體系如雨后春筍般迅速發(fā)展起來.中國在2013年啟動碳排放權交易試點，期間7個試點省市陸續(xù)制定了適用于當地的碳排放權交易管理試行辦法，并取得一定成效.2014年12月，國家發(fā)改委正式出臺了《碳排放權交易管理暫行辦法》，并于2016年4月起草完成了《碳排放權交易管理條例(送審稿)》，于2017年12月正式啟動全國碳排放權交易市場.

然而，目前已經實施或即將實施的碳排放權交易市場覆蓋范圍大多是數據統(tǒng)計基礎較好的、減排潛力較大的固定排放源及大型企業(yè)，如電力、鋼鐵、石化、化工等部門，而未包括碳排放增長最快的交通部門.隨著未來碳排放權交易市場的完善以及移動排放測算技術的進步，將道路交通部門納入碳排放權交易體系成為可能.

1 道路交通碳排放權交易發(fā)展需求

根據國際能源署(IEA)研究報告[1]，2014年全球交通部門排放CO275.47億t，占據全球能源消耗CO2排放的23%，僅次于電力及供暖部門，是全球第二大碳排放部門，也是增長最快的能源消耗部門.預計到2030年這一比例將提高到41%.我國碳排放總量當前位居全球第一[2].由于我國經濟社會正處于發(fā)展階段，交通部門的碳排放量占全社會碳排放量的比重相對較低，但仍是碳排放的主要來源之一，其中道路交通碳排放更是占據了交通部門碳排放的86.32%[3].因此，道路交通部門成為我國環(huán)境治理的重點關注領域[4].

道路交通碳排放可分解為燃料排放因子、車輛能耗強度、交通活動需求3個影響因素的乘積[5]，分別對應燃料供應企業(yè)(包括加油站、加氣站、加氫站以及為新能源汽車提供電能的充換電站運營企業(yè)等)、汽車制造企業(yè)(包括化石燃料汽車與新能源汽車制造企業(yè))、汽車使用者(包括私人小汽車出行的居民與運輸企業(yè))這3類異質作用主體，其對應關系如圖1.其中：G表示碳排放總量(CO2當量),t;Ai表示第i類交通工具的活動量，km；Ii表示第i類交通工具的能耗強度，MJ·km-1；Fj表示第j類燃料的排放因子，t·MJ-1(CO2當量).

由圖1可知，任何道路交通碳排放治理的政策措施都將作用于這3類主體，進而控制其對應的影響因素.例如，2017年9月13日，由國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局、財政部等15部委聯合發(fā)布了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》，提出“到2020年，在全國范圍內推廣使用車用乙醇汽油，基本實現全覆蓋”，該政策將促使燃料供應企業(yè)通過改變燃料成分比例、使用生物燃料及可再生能源來降低燃料碳含量，進而降低燃料排放因子.再例如，2017年9月28日，工業(yè)和信息化部等4部委聯合發(fā)布了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，分別針對乘用車企業(yè)平均油耗與新能源比例提出了指標性的考核要求與積分管理制度，該政策將促使汽車制造企業(yè)通過提高燃油車效率或者開發(fā)新能源汽車(如純電動汽車)來降低車輛能耗強度.又例如，2017年8月8日，交通運輸部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯合發(fā)布《關于促進小微型客車租賃健康發(fā)展的指導意見》，鼓勵分時租賃(俗稱汽車共享)發(fā)展，該政策將促使汽車使用者減少車輛的使用頻率和里程，降低交通活動需求.同時政府決策中土地利用規(guī)劃、交通基礎設施投資建設以及交通方式定價也會影響交通活動需求[6].

圖1 道路交通碳排放因素分解及其對應減排措施Fig.1 Factor decomposition and the corresponding mitigation measures of road transport emissions

然而，以上道路交通減排措施大多都具有不確定性和反彈效應，并且只能影響單個因素與主體，無法絕對地保證碳排放總量減少[7].例如，燃油經濟性標準類政策雖然可以降低車輛能耗效率，但燃油經濟性的提高反而可能刺激汽車使用需求的增長.低碳燃料類政策雖然可促進低碳燃料的發(fā)展，但不能直接降低高碳燃料的生產，并且無法影響車輛能耗與交通需求的改變[5].同時，由于交通碳排放具有負外部性，以上政策措施并不能使得機動車出行者所付出的個人成本大于其產生的社會影響，因此這就造成了一種社會不公平，而出行者并沒有意識到外部性差異，這種不公平將會愈演愈烈，導致惡性循環(huán)，道路交通碳排放愈演愈烈.

事實上，空氣作為一種公共環(huán)境資源，不能僅僅依賴于政府單一化、碎片化、強制化的治理，而需要由政府、企業(yè)、居民共同來分擔減排責任，充分發(fā)揮市場機制的作用.為了解決上述問題，O’Sullivan在其經典著作[8]中提出“誰污染誰治理”的原則，利用經濟學原理將交通碳排放的外部性內部化，例如：碳排放權交易、碳稅、零排放汽車(ZEV)積分交易[9]等.這類措施通過政府宏觀調控碳排放定價，以價格信號影響企業(yè)和居民的行為轉變，實現市場的自我調節(jié)與優(yōu)化，并且同時作用于多個主體與因素，可最大效率地促進碳排放減少.

相比其他道路交通減排政策與措施，道路交通碳排放權交易機制更具優(yōu)勢[10].首先，政府通過設定碳排放總量可以保證交通部門減排目標的實現，克服了非市場機制措施的反彈效應與不確定性，減排效果顯著[11-12].其次，碳排放權交易為受控主體減排提供了最大的靈活性與經濟性.例如減排潛力大的企業(yè)可通過出售多余的碳配額來獲取技術創(chuàng)新的補貼，而減排潛力小的企業(yè)則可購買碳配額來完成減排義務.同時，碳排放權交易還可激勵企業(yè)主動探索研發(fā)低碳技術以實現自身利益最大化.因此，基于總量控制與市場機制的碳排放權交易是未來道路交通碳排放治理的重要手段.

2 道路交通碳排放權交易機制研究現狀

雖然目前道路交通領域碳排放權交易還未曾在任何國家或地區(qū)正式實施，但學術界早已經開始了廣泛的研究與探討.根據碳排放權交易受控主體不同，主要分為3種機制[6, 13-14]：以燃料供應企業(yè)為交易對象的上游碳排放權交易機制、以汽車制造企業(yè)為交易對象的中游碳排放權交易機制、以汽車使用者為交易對象的下游碳排放權交易機制.

2.1 上游碳排放權交易機制

上游碳排放權交易機制一般是以燃料供應商為交易主體，是目前交通領域討論最多的一種模式，也是加州氣候變化市場咨詢委員會(California Market Advisory Committee)推薦的模式[15].在這種模式下，政府首先制定交通部門的碳排放總量目標，并逐年遞減，然后每年以碳配額的方式分配給所有燃料供應企業(yè)，燃料供應企業(yè)有義務根據配額情況控制燃料供給，并通過技術手段降低燃料排放因子，以此實現減少交通部門能源消耗與碳排放的目的[12].由于燃料供應企業(yè)數量遠小于道路上汽車的數量，并且所有汽車均需要使用燃料，上游碳排放權交易機制理論上可實現以最低的管理成本覆蓋最大范圍的交通排放源[16].Grayling 等[17]也提出在原有燃料稅系統(tǒng)的基礎上，通過燃料供應企業(yè)將道路交通的碳排放納入歐盟排放交易體系，可相對降低管理難度與成本.例如，在英國只有20家燃料供應企業(yè)，卻提供了道路交通99%的燃料，據估計英國政府每年只需要支出100萬英鎊、交通行業(yè)每年支出200萬英鎊即可覆蓋碳排放權交易的成本.因此，上游碳排放權交易被認為是一種管理成本低、機制設計簡單、政治接受度高的可行方案[18].

雖然以燃料供應企業(yè)作為交易主體的上游碳排放權交易機制可行性較高，但如何保證燃料供應企業(yè)減少碳排放是該機制存在的主要問題[13].實際上，燃料供應企業(yè)可采用的減排方式非常有限，除了生產過程中減排，剩下唯一的手段就是改變燃料成分和類型，例如在汽油中混入乙醇等可再生燃料.因此，該機制帶來的最大影響就是燃料價格的上漲[12].而由于人們對于出行的非彈性需求，該機制可實現的實際減排效果非常有限.有研究估計，30美元每噸CO2的碳配額價格將帶來0.27美元的油價上漲，從長期來看僅僅只能夠減少5%～7%的燃油消耗[13, 19].

2.2 下游碳排放權交易機制

道路交通領域討論的下游碳排放權交易機制大多以小汽車使用者為交易主體.最早出現的形式是燃料配額交易(tradable fuel permit)，即：每個居民都持有一定的可交易燃料配額用于交通出行[20].Keppens和Vereeck[21]提出根據年齡向每個公民分配免費的初始燃料配額，主要分為3類人群：0～18歲(青少年)、18～65歲(成年)、65歲以上(老年)，例如6歲兒童的配額會少于25歲成年人的配額.Verhoef等[22]認為燃料配額交易是減少道路交通外部性最有效的一種方式，因為它能夠刺激人們減少小汽車的使用以及購買更加節(jié)能的車輛.Li等[23]也證明了在個人碳排放權交易機制下，碳配額價格、個人出行預算以及個人初始碳配額是影響消費選擇和使用清潔能源汽車的主要因素.Watters等[24]與Harwatt[25]在英國提出道路交通領域的個人碳排放權交易機制，以促進英國實現到2050年減少60%碳排放(相對于1997年)的目標.在該機制下，政府每年將一半的碳排放總量以配額的形式免費發(fā)放給公民，每個18周歲以上的英國公民將獲得相等的初始碳配額.另一半的碳排放總量政府通過拍賣的形式在碳排放權交易市場出售給配額不足的公民，所得收入用于彌補替代燃料稅的稅收損失以及發(fā)展公共交通.Wadud等[26-28]對道路交通領域下游碳排放權交易機制的可行性及其行為響應進行了長期的研究，結果表明下游作用機制可以使消費者對于價格信號更加敏感，對消費者行為影響更加明顯[29]，例如改變消費者購車選擇[30]、駕駛行為以及居住選址[31]，因此可直接促進交通能耗排放的降低.

然而，仍然有許多學者認為個人碳排放權交易是不切實際的，由于該系統(tǒng)將帶來巨大的交易成本和管理成本，甚至超過了其帶來的效益[13].但Raux[32]認為系統(tǒng)的運行成本可通過智慧的設計來降低，Raux和Marlot[33]設想將這些碳配額儲存在一張智能IC卡中，即碳賬戶，居民使用小汽車時將會消耗相應的額度.因此，個人碳排放權交易系統(tǒng)需要一個實時更新可查詢的電子數據庫，Starkey和Anderson[34]認為目前的信息技術足夠支持該系統(tǒng)的建立，例如嵌入已有的歐盟排放交易體系(EU ETS)[35].相比數量大且較為分散的下游個體，王靖添等[36]從更易于監(jiān)管的下游企業(yè)(軌道交通、公交、出租、港口、航空等大型運輸企業(yè))角度探討了中國交通運輸行業(yè)參與碳排放權交易的現狀與對策建議.

2.3 中游碳排放權交易機制

中游碳排放權交易機制是一種折中的方式，是以汽車制造企業(yè)為交易主體.加州氣候行動小組[37]將此作為交通領域碳排放權交易最為可行的一種機制.Winkelman等[16]設想在該機制下，強制要求汽車制造企業(yè)為履約期內生產或銷售的車輛在使用階段產生的碳排放購買碳配額，以此促進汽車制造企業(yè)改進工藝，提高車輛燃油經濟性，降低碳排放.Michaelis與Zerle[10]提出根據行業(yè)基準線排放與企業(yè)歷史銷量分配初始碳配額，并且這個基準線將逐年下降，倒逼汽車制造企業(yè)研發(fā)低排放車輛，或者從配額富余的制造商購買碳配額，否則接受懲罰.該機制可與燃料稅同時實行，即：通過燃料稅來影響司機的駕駛行為與習慣，通過汽車制造企業(yè)間碳排放權交易影響車輛的能耗及排放標準，共同實現降低道路交通碳排放的目標.Albrecht[38]研究發(fā)現，中游碳排放權交易機制可使交通部門在15年內減少25%～38%的碳排放.該機制的優(yōu)點是可避免政策導致燃料價格的上漲，同時降低管理成本(因為汽車制造企業(yè)數量遠小于車輛數)，還可間接刺激消費者選擇清潔能源車輛[10, 39].

然而，中游碳排放權交易機制也存在一些問題.首先，由于汽車制造企業(yè)無法獲得所生產的車輛在實際運行產生的碳排放數據，企業(yè)碳排放權的分配與清繳難以保證準確性.另外，汽車制造企業(yè)是應該為新售車輛的碳排放負責，還是應該為道路上所有生產的車輛碳排放負責？如果是前者，將無法覆蓋已售出車輛的碳排放；如果是后者，則將會扭曲新售車輛的價格[16].另一個問題是制度設計的復雜性：是否應該計算汽車從生產、運輸、使用到報廢全生命周期的碳排放？如何避免與其他部門重復計算碳排放[16]？

綜上所述，3種碳排放權交易機制均可實現控制道路交通碳排放總量的目標，并通過配額交易實現減排成本的最優(yōu)化，其主要區(qū)別在于受控主體和交易對象的不同.將3種道路交通碳排放權交易機制的配額原則、作用機理、優(yōu)缺點總結如表1所示.

表1 道路交通碳排放權交易機制對比Tab.1 Comparison of road transport carbon emissions trading mechanisms

3 道路交通碳排放權交易政策建議與研究展望

基于以上文獻綜述可知，已有關于道路交通碳排放權交易機制的研究大多是定性的理論分析，鮮有基于數據分析的定量評估.對于目前理論上存在的上游、中游、下游3種道路交通碳排放權交易機制，大部分學者都是針對其中一種機制單獨討論，尚未有研究系統(tǒng)地把3種機制綜合起來考慮.從碳排放總量控制的角度，雖然任意一種機制單獨實施也可以實現減排目標，但往往直接作用于單一要素與主體，減排效率受到限制.例如：上游碳排放權交易機制僅僅把燃料供應企業(yè)作為受控主體，通過碳配額的約束與價格信號激勵其降低燃料碳排放因子，而對于企業(yè)生產低能耗車輛和汽車使用者減少交通需求的激勵較弱.

該機制由2級市場構成：政府在一級交易市場通過免費或拍賣的形式進行初始碳配額分配；各受控主體根據自身的情況決定是否在二級市場進行交易.由于政府規(guī)定了道路交通部門的碳排放總量以及各受控主體的碳排放配額，所有受控主體的碳排放不能超過其配額，進而倒逼受控主體主動減少碳排放，否則必須向其他主體購買多余的碳配額或者接受懲罰.

該機制的作用原理是：在政府對于碳配額的調控下，燃料供應企業(yè)通過改變燃料成分來降低燃料排放因子；汽車制造企業(yè)通過提高車輛燃油經濟性和新能源汽車比例來降低車輛能耗強度；汽車使用者通過減少行程降低交通需求，進而實現道路交通碳排放3個影響因素即燃料排放因子、車輛能耗強度、交通活動需求的協同優(yōu)化(如圖2所示).

圖2 政府企業(yè)居民協同共治的道路交通碳排放權交易原理Fig.2 Schematic diagram of road transport carbon emission trading based on governmententerpriseresident collaborative governance

而要構建這樣一個2級市場聯動、上中下游混合、多主體協同的道路交通碳排放權交易機制，科學、嚴謹、完善的制度設計至關重要，既要保證碳排放主體的廣泛覆蓋，又要避免不同受控主體碳排放的重復計算，同時還要兼顧公平、效率和可操作性，提前對其影響效應進行預估.因此，未來研究需要重點解決以下3個關鍵科學問題：一級市場碳排放權初始分配制度設計、二級市場碳排放權價格形成機制、多主體行為演變規(guī)律與協同作用機理.

針對以上科學問題，提出未來的具體研究方向包括：

(1) 基于環(huán)境經濟學與復雜自適應系統(tǒng)理論構建一個由政府主導、燃料供應企業(yè)、汽車制造企業(yè)、汽車使用者等多類受控主體共同參與的道路交通碳排放權交易系統(tǒng)，將上、中、下游3種碳排放權交易機制融為一體，并設計科學合理的市場運行機制.

(2) 基于多主體仿真建模與社會網絡分析，建立多主體多規(guī)則的道路交通碳排放權交易仿真模型，模擬道路交通碳排放權交易市場的作用機理，并分析市場中不同主體的交互行為，找出影響其選擇決策的關鍵因素及影響機理.

(3) 基于一般均衡理論與系統(tǒng)動力學理論建立道路交通碳排放權交易影響效應評估模型，研究不同參數情景的成本效益,并分析道路交通碳排放權交易機制下的新能源汽車擴散效應，優(yōu)化道路交通碳排放權交易系統(tǒng)關鍵參數.

4 結語

由于道路交通碳排放治理涉及燃料供應企業(yè)、汽車制造企業(yè)、汽車使用者等多類相互作用的異質受控主體，導致現有針對單一主體的非市場化減排政策措施存在效果不確定和反彈效應等問題.而基于市場機制的道路交通碳排放權交易政策可同時作用于多類主體，進而影響碳排放的多個驅動因素，以最大的效率實現道路交通碳減排的目標.由于目前尚未有國家或地區(qū)正式將移動排放源納入碳排放權交易體系，并且理論上存在的上、中、下游3種道路交通碳排放權交易機制各有優(yōu)勢與不足，因此，本文提出同時把燃料供應企業(yè)、汽車制造企業(yè)、汽車使用者作為受控主體，將相互獨立的上、中、下游3種道路交通碳排放權交易機制進行融合設計，既可以融合單一機制的優(yōu)點，又可彌補各自的缺點，建立一個政府—企業(yè)—居民協同共治的道路交通碳排放權交易機制，進而促進環(huán)境資源的合理優(yōu)化與配置，實現政府治理和社會自我調節(jié)、居民自治的良性互動.

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