影響中國碳價(jià)的能源價(jià)格因素灰關(guān)聯(lián)研究

陸 敏*，蒼玉權(quán)

（1.南京審計(jì)大學(xué)統(tǒng)計(jì)科學(xué)與大數(shù)據(jù)研究院，江蘇南京 211815；2.南京大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院， 江蘇南京 210093）

1 引言

碳交易市場(chǎng)的建立對(duì)于減少二氧化碳排放、降低全球二氧化碳的平均減排成本、傳導(dǎo)國家節(jié)能減排政策發(fā)揮著重要作用。中國的碳交易市場(chǎng)作為一個(gè)新興市場(chǎng)，自2013年啟動(dòng)試點(diǎn)以來，碳交易初始階段試點(diǎn)進(jìn)度不一，交易冷熱不均，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)交易比較頻繁，交易量較大，而湖北和重慶的交易量則相對(duì)較少，有時(shí)甚至?xí)憬灰住５S著碳交易體系各項(xiàng)規(guī)章制度的逐步完善，中國的碳交易市場(chǎng)日趨活躍，截至2017年第三季度，8個(gè)碳排放權(quán)交易試點(diǎn)省市已有電力、鋼鐵等行業(yè)近3 000家重點(diǎn)排放單位納入交易，累計(jì)配額成交量達(dá)到1.97億噸二氧化碳當(dāng)量，成交額約45億元人民幣。試點(diǎn)范圍內(nèi)，碳排放總量和強(qiáng)度呈現(xiàn)雙降趨勢(shì)，碳交易試點(diǎn)成效顯著①。2017年12月19日，國家發(fā)展和改革委員會(huì)宣布全國性碳交易市場(chǎng)正式啟動(dòng)。而碳價(jià)是碳交易市場(chǎng)的核心指標(biāo)，也是調(diào)節(jié)供給和需求的關(guān)鍵因素，數(shù)據(jù)顯示，2017年1—12月中國8個(gè)區(qū)域碳交易市場(chǎng)均價(jià)存在巨大的地區(qū)差異，即使在同一試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，月度價(jià)格的波動(dòng)也較大（圖1），國際成熟碳交易市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，碳價(jià)波動(dòng)不僅影響相關(guān)企業(yè)的正常運(yùn)營，特別是價(jià)格暴跌可能危及企業(yè)生存，而且波動(dòng)對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行有著不可忽視的影響。那么，是什么原因?qū)е绿純r(jià)的頻繁波動(dòng)？

圖1 2017年1—12月中國8個(gè)區(qū)域碳交易市場(chǎng)均價(jià)（元/噸）

國內(nèi)外文獻(xiàn)將碳價(jià)的主要影響因素大致歸為如下四類：① Mansanet-Bataller等[1]、Reilly等[2]、Alberola等[3]、Frunza[4]等、 張 躍 軍 和 魏 一 鳴[5]、 Hammoudeh 等[6]、Sousa等[7]都認(rèn)為天然氣、石油和煤炭等能源價(jià)格會(huì)對(duì)碳價(jià)產(chǎn)生重要影響；②Christiansen[8]、Mansanet-Bataller等、Alberola等、Hintermann[9]提出碳價(jià)還會(huì)受到溫度和極端天氣的影響；③也有學(xué)者提出宏觀經(jīng)濟(jì)和金融市場(chǎng)也會(huì)影響碳價(jià)，如Oberndorfer[10]、Chevallier[11,12]、黃明皓等[13]、Mansanet-Bataller等[14]、Xu 等[15]、Koch 等[16]；④ 很 多 學(xué) 者（Ellerman和 Buchner[17]、Alberola等 、Parsons等[18]、Alberola和 Chevallier[11]、Chevallier等）重點(diǎn)研究了歐盟碳交易體系，提出市場(chǎng)體系本身的結(jié)構(gòu)問題（配額分配方式、是否允許跨期儲(chǔ)存等）也會(huì)導(dǎo)致碳價(jià)劇烈波動(dòng)。

由于中國碳交易市場(chǎng)尚處在建設(shè)的初始階段，國內(nèi)外學(xué)者有關(guān)中國碳交易市場(chǎng)價(jià)格影響因素問題的研究尚不多見，如洪涓和陳靜[19]從國際需求、國內(nèi)供給、國內(nèi)限價(jià)政策和國際市場(chǎng)幾個(gè)方面定性分析了中國碳交易市場(chǎng)價(jià)格的影響因素。

能源消費(fèi)是造成二氧化碳排放的主要原因，能源價(jià)格是影響碳排放價(jià)格的重要因素，這是國內(nèi)外學(xué)者的共識(shí)。那么，中國的能源價(jià)格也會(huì)影響碳交易市場(chǎng)價(jià)格嗎？與以往研究不同的是，本文除了研究高污染化石能源價(jià)格相關(guān)指標(biāo)對(duì)碳價(jià)的影響，還分析了低污染化石能源價(jià)格和碳價(jià)的關(guān)系，并從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度研究了二者的關(guān)聯(lián)性。

2 變量選取與數(shù)據(jù)來源

中國的能源價(jià)格沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)可用，也沒有能源價(jià)格指數(shù)這一指標(biāo)，只能選取替代指標(biāo)衡量中國能源價(jià)格的變化水平。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013—2015年中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、天然氣和原油的消費(fèi)量分別占能源消費(fèi)總量的89.8%，88.7%和87.9%，因此，能源價(jià)格指標(biāo)主要選擇這三種一次性能源數(shù)據(jù)。同時(shí)，結(jié)合能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)可獲得性，本文還選擇了成品油、燃料油、基礎(chǔ)油、石油焦和液化氣價(jià)格數(shù)據(jù)，其中天然氣和液化氣為低污染化石能源，另外6種為高污染化石能源。

所有能源價(jià)格數(shù)據(jù)均采用價(jià)格指數(shù)形式，根據(jù)《中國流通產(chǎn)業(yè)網(wǎng)》和《卓創(chuàng)資訊》每日數(shù)據(jù)，整理形成2017年12個(gè)月8種能源價(jià)格指數(shù)月度數(shù)據(jù)值（見表1）。

中國碳排放價(jià)格數(shù)據(jù)主要根據(jù)8個(gè)區(qū)域碳交易市場(chǎng)的2017年日成交價(jià)格整理形成月度價(jià)格數(shù)據(jù)，但8個(gè)區(qū)域碳交易市場(chǎng)價(jià)格差異較大（表2）。有學(xué)者根據(jù)碳的社會(huì)成本（SCC）提出中國過低的碳價(jià)并不是最優(yōu)效率的價(jià)格，他們甚至估算了中國碳價(jià)有效值為275元[20]。鑒于此，同時(shí)為了保證研究結(jié)果的穩(wěn)定性，本文研究時(shí)選擇了標(biāo)準(zhǔn)差最小的北京市2017年12個(gè)月的價(jià)格數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析。事實(shí)上，根據(jù)《北京碳市場(chǎng)研究報(bào)告（2017）》，北京碳市場(chǎng)價(jià)格最為穩(wěn)定，試點(diǎn)四年期間最高日成交均價(jià)為 77 元/噸，最低日成交均價(jià)為 32.40 元 /噸，年度成交均價(jià)基本在 50 元/噸上下浮動(dòng)，而其他地區(qū)成交均價(jià)則波動(dòng)較大（表3）。

3 研究方法和計(jì)算過程

由于中國碳排放交易市場(chǎng)尚處在發(fā)展的初級(jí)階段，穩(wěn)定的價(jià)格數(shù)據(jù)涉及的時(shí)間較短，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較有限，而且灰度較大，傳統(tǒng)的計(jì)量方法在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)存在一定的局限性，因此，本文進(jìn)行影響因素分析時(shí)選擇了采用灰色關(guān)聯(lián)技術(shù)。灰色關(guān)聯(lián)技術(shù)基于不同數(shù)據(jù)序列之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，來衡量因素間的密切程度。

設(shè)X0表示中國碳排放價(jià)格，Xi表示中國能源價(jià)格，X0與Xi的長度相同，且皆為1-時(shí)距序列，而

表1 2017年8種能源價(jià)格指數(shù)均值

表2 2017年中國8個(gè)區(qū)域碳交易市場(chǎng)價(jià)格描述性統(tǒng)計(jì)

表3 2017年北京碳交易市場(chǎng)月均價(jià) 單位：元/t

分別為X0與Xi的始點(diǎn)零化像，設(shè)

則稱ε0i=為的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度。它反映了折線X0與Xi的相似程度，在本文中體現(xiàn)了中國碳排放價(jià)格和化石、非化石能源價(jià)格之間的近似程度。

若序列X0與Xi長度相同，且初值皆不等于零，X0'、Xi'分別為X0、Xi的初值像，則：

與的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為：又可以稱為X與

0Xi的灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度?；疑鄬?duì)關(guān)聯(lián)度表征了序列X0與Xi相對(duì)于初始點(diǎn)的變化速率之間的關(guān)系，它能夠去除起始狀態(tài)對(duì)序列X0與Xi的干擾，動(dòng)態(tài)地去分析中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的關(guān)聯(lián)程度。若roi越大，則X0與Xi的變化速率越接近，相應(yīng)的變量之間的關(guān)系就越密切；反之，關(guān)聯(lián)程度取值越小，變量之間的關(guān)系就越不密切。

若rij、rij為Xi、Xj的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度和灰色相對(duì)關(guān) 聯(lián)度，θ∈[0,1]，則 稱ρij=θεij+ (1 -θ)rij為序列Xi，Xj的灰色綜合關(guān)聯(lián)度（一般取θ=0.5[21]）?；疑C合關(guān)聯(lián)度是絕對(duì)關(guān)聯(lián)度和相對(duì)關(guān)聯(lián)度的線性組合，不但體現(xiàn)了折線X0與Xi的相似程度，而且反映出X0與Xi相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率的接近程度，較為全面地考量序列之間的聯(lián)系是否緊密，可以綜合反映中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的緊密程度。

接下來，本文運(yùn)用相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，首先從靜態(tài)角度研究中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的關(guān)系，建立對(duì)應(yīng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度，然后給出它們的灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度，反映中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)程度，最后計(jì)算中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的綜合關(guān)聯(lián)度，從整體上系統(tǒng)分析它們的關(guān)系。

下面求解中國碳排放價(jià)格和中國能源價(jià)格指數(shù)之間的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度、灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度和灰色綜合關(guān)聯(lián)度。首先進(jìn)行初始化操作，將數(shù)據(jù)序列整理為等長度1-時(shí)距序列，計(jì)算序列的始點(diǎn)零化像。

中國碳排放價(jià)格序列[1]：0.0000，2.2500，2.2900，0.3200，1.8900，-1.2400，0.5500，-0.3000，1.0700，-0.3600，0.6700，3.3900；

中 國 能 源 價(jià) 格 指 數(shù) 序 列 [2]： 0.0000，-12.8601，-6.4916，2.1466，-37.7933，-69.3932，-56.3130，-23.8099，25.8865，54.4792，10.5868，-4.7135；

然 后 計(jì) 算|s0|=8.835，|s1|=115.91875，|s1-s0|=1 107.08375，代入后得到兩者的絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.5401；再寫出序列的初值像。

序列 [1]：1.0000，1.0451，1.0459，1.0064，1.0379，0.9752，1.0110，0.9940，1.0214，0.9928，1.0134，1.0679；

序列[2]：1.0000，0.9849，0.9924，1.0025，0.9556，0.9184，0.9338，0.9720，1.0304，1.0640，1.0124，0.9945；

序列的始點(diǎn)零化像，序列[1]：0.0000，0.0451，0.0459，0.0064，0.0379，-0.0248，0.0110，-0.0060，0.0214，-0.0072，0.0134，0.0679；

序列 [2]：0.0000，-0.0151，-0.0076，0.0025，-0.0444，-0.0816，-0.0662，-0.0280，0.0304，0.0640，0.0124，-0.0055；

再 次計(jì) 算 得|s0|=0.17705，|s1|=0.13635，|s1-s0|=0.0407，于是序列[1]和序列[2]的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.9699；最后求得綜合關(guān)聯(lián)度為0.7550。

類似計(jì)算，可得到中國碳排放價(jià)格和高污染、低污染化石能源價(jià)格之間的絕對(duì)關(guān)聯(lián)度、相對(duì)關(guān)聯(lián)度和綜合關(guān)聯(lián)度，結(jié)果如表4所示。

表4 中國碳排放價(jià)格和能源價(jià)格指數(shù)的關(guān)聯(lián)度

從表4可以發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)來看，化石能源價(jià)格和中國碳排放價(jià)格的關(guān)聯(lián)度整體較高，其中煤炭、基礎(chǔ)油與碳排放價(jià)格關(guān)系最大，這與中國經(jīng)濟(jì)增長中巨大的煤炭消耗量是分不開的，2016年煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比例達(dá)62%，而能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中高比例的煤炭消耗恰恰是二氧化碳排放的主要來源；基礎(chǔ)油則被廣泛用來作為原料生產(chǎn)潤滑油，潤滑油包括車用油、工業(yè)用油，是中國工業(yè)生產(chǎn)的重要投入，工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)投入價(jià)格必然和碳排放價(jià)格存在較大關(guān)聯(lián)。在低污染能源中，液化氣價(jià)格和碳排放價(jià)格的關(guān)聯(lián)度較高，天然氣則是一種更清潔的能源。由于灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度受各數(shù)據(jù)序列初始情況的影響，各變量之間關(guān)聯(lián)度的差距會(huì)縮小，因此，8個(gè)關(guān)聯(lián)度整體數(shù)值比較集中。

初始因素的干擾被消除后，從相對(duì)關(guān)聯(lián)度這一列可以清楚地發(fā)現(xiàn)，中國碳排放價(jià)格和煤炭、成品油和基礎(chǔ)油價(jià)格關(guān)聯(lián)度很高，分別達(dá)到了0.9699、0.9586和0.9468，說明中國碳排放價(jià)格受基礎(chǔ)化石能源的影響較為明顯；高污染化石能源中石油焦價(jià)格和碳排放價(jià)格關(guān)聯(lián)度較低，可能的原因是石油焦的使用范圍很窄。在低污染能源中，與天然氣相比，液化氣價(jià)格更有可能影響碳排放價(jià)格，兩者關(guān)聯(lián)度為0.8595。

綜合起來可以很明顯地發(fā)現(xiàn)，化石能源中煤炭、基礎(chǔ)油和成品油，它們的價(jià)格會(huì)影響中國碳排放價(jià)格， 低污染能源中主要是液化氣，中國碳排放價(jià)格也會(huì)受液化氣價(jià)格的影響。

4 結(jié)論與建議

碳排放價(jià)格的影響因素很多，但從國外成熟碳市場(chǎng)的研究成果來看，能源價(jià)格是影響碳價(jià)的一個(gè)基本且重要的因素。本文選擇從能源價(jià)格角度，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)方法研究了中國碳排放價(jià)格的影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，在中國碳排放交易市場(chǎng)，化石能源價(jià)格依然是影響碳排放價(jià)格的重要因素，尤其是煤炭、基礎(chǔ)油和成品油價(jià)格對(duì)碳價(jià)的影響最大，以液化氣和天然氣為代表的低污染能源中，液化氣價(jià)格會(huì)影響中國碳排放價(jià)格。

中國統(tǒng)一碳交易市場(chǎng)已經(jīng)正式開啟，雖然前期交易只納入電力行業(yè)，但碳價(jià)的波動(dòng)性問題不容小覷。進(jìn)一步完善碳交易市場(chǎng)，防范價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，需要我們做到以下幾點(diǎn)：

（1）充分認(rèn)識(shí)防范碳交易市場(chǎng)價(jià)格劇烈波動(dòng)的重要性。中國碳交易市場(chǎng)尚處在發(fā)展初步階段，前期區(qū)域碳交易試點(diǎn)中存在的一個(gè)典型問題就是，不同區(qū)域碳價(jià)差別巨大，即使在同一個(gè)交易體系中，碳價(jià)的波動(dòng)也比較劇烈，碳價(jià)的不穩(wěn)定一方面會(huì)給交易企業(yè)，尤其是潛在的購買企業(yè)帶來較差的利益預(yù)期，進(jìn)一步降低碳交易體系的流動(dòng)性；另一方面也會(huì)增加整個(gè)交易市場(chǎng)的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，甚至對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成沖擊。作為一個(gè)新興市場(chǎng)，我們更應(yīng)關(guān)注反映市場(chǎng)供求的價(jià)格指標(biāo)，加快形成碳價(jià)穩(wěn)定體系，最大限度地減少來自非市場(chǎng)因素的干擾。

（2）要將碳價(jià)納入中國能源價(jià)格體系綜合考量，形成中國能源市場(chǎng)和碳市場(chǎng)穩(wěn)定的內(nèi)在價(jià)格形成機(jī)制，抵御碳價(jià)和能源價(jià)格波動(dòng)的侵?jǐn)_。重點(diǎn)關(guān)注化石能源價(jià)格的波動(dòng)，特別是煤炭價(jià)格波動(dòng)情況，盡管近年來中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭消耗占比逐漸降低，但隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，未來一段時(shí)間內(nèi)煤炭依然是重要的能源，煤炭價(jià)格的異常除了侵?jǐn)_經(jīng)濟(jì)發(fā)展外，還會(huì)明顯干擾碳價(jià)的穩(wěn)定，影響碳交易體系的平穩(wěn)運(yùn)行。

（3）要進(jìn)一步降低高污染化石能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例，提高低污染能源占比。上述分析表明，高污染化石能源對(duì)碳價(jià)的影響整體較高。因此，增加碳價(jià)的穩(wěn)定性和優(yōu)化中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可以通過增加低污染化石能源消費(fèi)，特別是通過進(jìn)一步提高未來中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中天然氣消費(fèi)的比例來促進(jìn)碳價(jià)的穩(wěn)定。