2017 年第 4 期 * 王 明 喜 ， 对 外 经 济 贸 易 大 学 国 际 经 济 贸 易 学 院 ， 邮 政 编 码 100029， 电 子 信 箱 ; 胡 毅 （ 通 讯 作 者 ） ， 中 国 科 学 院 大 学 经 济 与 管 理 学 院 ， 中 国 科 学 院 大 学 创 新 创 业 学 院 ， 中 国 科 学 院 大 数 据 挖 掘 与 知 识 管 理 重 点 实 验 室 ， 邮 政 编 码 100190 ， 电 子 信 箱 ； 曹 杰 ， 南 京 信 息 工 程 大 学 数 学 与 统 计 学 院 ， 邮 政 编 码 210044， 电子邮箱 。 本 文 系 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 “ 碳 排 放 权 拍 卖 理 论 与 应 用 ” （71471039 ） 、 江 苏 高 校 哲 学 社 会 科 学 优 秀 创 新 团 队 （2015ZSTD006 ） 和 中 国 科 学 院 大 数 据 挖 掘 与 知 识 管 理 重 点 实 验 室 开 放 课 题 的 阶 段 性 成 果 。 感 谢 匿 名 审 稿 人提出的宝贵意见， 文责自负 。 “菜单式” 碳排放权拍卖机制及其配置效率 王明喜 胡 毅 曹 杰 * 摘 要 随 着 全 国 性 碳 交 易 市 场 筹 建 的 步 伐 逐 步 逼 近 ， 碳 排 放 权 初 始 配 置 方 式 的 选 择 及 其 配 置 效 率 成 为 管 理 层 和 决 策 者 亟 待 解 决 的 焦 点 问 题 。 为 此 ， 本 文 基 于 碳 交 易 市 场 微 观 结 构 ， 设 计 一 个 “ 菜 单 式 ” 碳 排 放 权 拍 卖 机 制 ， 演 绎 减 排 企 业 的 均 衡 竞 标 策 略 和 菜 单 决 策 行 为 ， 导 出 政 府 最 佳 的 调 控 措 施 和 实 施 工 具 。 结 果 显 示 历 史 法 配 置 方 式 不 利 于 微 观 经 济 体 实 施 有 效 的 减 排 行 为 ， 且 二 级 交 易 市 场 存 在 较 大 的 波 动 风 险 ， 其 症 结 是 供 给 侧 企 事 业 单 位 的 逆 向 选 择 。 为 了 有 效 解 决 此 问 题 ， 政 府 可 以 实 施 适 当 的 市 场 干 预 和 调 控 措 施 ， 制 定 合 理 的 拍 卖 保 留 价 和 二 级 市 场 交 易 价 格 ， 使 得二级市场交易价格维持在理想水平 ， 推动我国碳交易市场的平稳运行 。 关键词 碳排放权 ； “菜单式 ” 拍卖 ； 逆向选择 ； 季节性聚类 一、 引言和文献综述 在 一 个 碳 排 放 交 易 系 统 （ETS ） 建 立 之 初 ， 多 采 用 历 史 法 准 则 （Grandfathering Principle ） 免 费 分 配 配 额 ， 基 于 企 业 的 历 史 排 放 量 或 产 出 量 ， 决 定 它 们 次 年 的 排 放 配 额 ， 并 且 分 配 基 线 标 准 随 时 间 而 不 断 更 新 ， 以 及 时 反 映 企 业 规 模 或 行 业 结 构 的 变 化 ， 如 欧 盟 的ETS 和 美 国 东 北 十 州 的 碳 排 放 交 易 市 场 （Laan 2B -v B v 2B. 由 命 题1 可 知 ， 若 估 价 为v 的 企 业 在 拍 卖 价 格 上 升 到 p 时 退 出 拍 卖 ， 以 固 定 价 格 B 在 二 级 市 场 上 购 买 排 放 权 ， 那 么 估 价 高 于v 的 企 业 更 愿 意 在 二 级 市 场 上 实 施 购 买 行 为 ， 从 这 个 意 义 上 讲 ， 企 业 的 购 买 策 略 pv 是 估 价v 的 递 减 函 数 。 企 业 在 二 级 市 场 上 的 购 买 决 策 为 若 企 业 的 估 价v 不 低 于 2B ， 那 么 它 直 接 到 二 级 市 场 上 购 买 排 放 权 ； 但 对 于 估 价 低 于 B 的 减 排 企 业 ， 购 买 意 味 着 损 失 ， 因 此 ， 这 类 企 业 将 不 会 选 择 在 二 级 市 场 上 购 买 排 放 权 ； 若 企 业 的 估 价v 不 高 于2B ， 那 么 它 将 积 极 参 与 拍 卖 竞 价 ， 直 至 拍 卖 价 格 上 升 到2B -v ， 然 后 退 出 拍 卖 ， 到 二 级 市场上购买排放权 。那么 ， 减排企业在拍卖市场上的均衡竞标策略如何呢 给 定 政 府 设 置 的 拍 卖 保 留 价 格r ， 记 企 业 竞 标 的 参 与 成 本 为c （ 包 括 搜 集 招 标 信 息 、 撰 写 王明喜 胡 毅 曹 杰 “ 菜单式 ” 碳排放权拍卖机制及其配置效率 102017 年第 4 期 标 书 、 参 与 竞 标 差 旅 费 和 防 止 违 约 所 缴 纳 的 保 证 金 等 ） ， 那 么r B ， 否 则 ， 将 没 有 企 业 参 与 拍 卖 竞 标 。 当 投 标 者 拥 有 私 人 估 价 信 息 时 ， Liu 和Wang （2010 ） 已 经 证 明 了 ， 说 真 话 是 英 式 拍 卖 的弱占优竞价策略 ， 即减排企业的均衡竞价策略为 bv v ， r v 1 所 以 ， 对 于 估 价v 高 于 保 留 价r 的 企 业 ， 只 有 在 竞 标 对 手 的 报 价 x 低 于v 时 ， 该 企 业 才 能 赢 得 碳排放权 。 因此 ， 估价为v 的企业在拍卖中获得的预期收益 EUv 为 EUv Probx v v -E[x|x v] -c Probx v v -  r v xdFx Probx v -c （1 ） v v -  r v xdx v -c v 2 r 2 2 -c （1 ） 式 中 ， Probx v 表 示 x 小 于v 的 概 率 ，Fx 表 示 x 的 分 布 函 数 ， 第 二 个 等 号 中 使 用 了 条 件概率 ， 第三个等号成立是因为 x 服从均匀分布 。 由 图1 可 知 ， 估 价 低 于 保 留 价 的 企 业 将 不 参 与 碳 交 易 ， 其 原 因 是 自 己 的 减 排 成 本 较 低 ， 可 以 用 较 低 的 减 排 成 本 实 现 既 定 的 减 排 目 标 ， 而 不 需 要 参 与 碳 交 易 市 场 ， 其 对 当 量 排 放 权 的 估 价 也 低 。 若 企 业 的 估 价 处 于 区 间[r ，v 0 ] 上 ， 其 应 当 参 与 拍 卖 ； 若 估 价 高 于v 0 ， 企 业 直 接 到 二级市场上购买排放权 ， 以最大化其预期收益 。 预 期 收 益 EUv v -B N M E v r B v 0 0 1 图 1 减排企业在拍卖市场和二级交易市场上的收益比较 此 外 ， 当 估 价 处 于[r ，v 0 ] 上 时 ， 虽 然 企 业 参 与 竞 买 ， 但 获 得 的 预 期 收 益 可 能 为 负 ， 这 是 由 11r 和c 决 定 的 ； 若v 2 2c -r 2 时 企 业 才 能 获 得 正 的 预 期 收 益 。 这 样 ， 在 企 业 的 预 期 收 益 曲 线 EUv 上 存 在 一 个 零 利 润 估 价 ， 当 估 价 处 于 保 留 价 与 零 利润估价之间时 ， 从止损的角度企业仍然参与竞标 ， 使得损失低于c 。 通 过 平 行 移 动 图 1 中 的 直 线 v -B ， 可 以 发 现 二 级 市 场 交 易 价 格 B 的 变 化 范 围 为 （B 1 ，B 2 ） 。如图2 所示 ，B 的下界为保留价r ， 其上界 B 2 满足 1 -B 2 1 2 1 r 2 -c 即 B 2 1 2 c - 1 2 r 2 。 所 以 ， 政 府 理 想 的 二 级 市 场 交 易 价 格 只 能 在 区 间 r ， 1 2 c - 1 2 r 2 内 选 择 。 在 图1 中 ， 估 价 为v 0 的 企 业 是 以 价 格 B 在 二 级 市 场 上 实 施 购 买 ， 还 是 参 与 拍 卖 竞 买 ， 获 得 的 预 期 收 益 相 同 ， 那 么v 0 对 政 府 的 收 益 是 否 有 影 响 若 存 在 影 响 ， 政 府 应 如 何 设 置 保 留 价r 和二级市场价格 B ， 得到合适的v 0 来最大化自己的收益 预 期 收 益 v -B 1 0 r B 2 EUv v -B 2 v 1 图 2 二级市场交易价格变化范围 （ 二 ） 政府最优 调控决策 给 定 企 业 竞 标 的 参 与 成 本c ， 政 府 设 置 保 留 价r ， 使 得 具 有 估 价v r 的 减 排 企 业 是 否 参 与 竞 标 无 差 异 ， 即 估 价 为r 的 企 业 参 与 竞 标 获 得 的 预 期 收 益 为0 。 令 EUv r 0 ， 可 得 保 留 价为 r c （2 ） 在 得 知 保 留 价 的 设 置 依 赖 于 企 业 参 与 拍 卖 的 成 本 后 ， 那 么 政 府 应 如 何 设 定 二 级 市 场 交 易 价 格 B ， 才 能 扩 大 自 己 的 收 益 而 在 估 价v 0 点 处 ， 曲 线 EUv 与 直 线v -B 相 交 ， 此 时 ， 企 业 是 参 与 拍 卖 竞 买 排 放 权 ， 还 是 到 二 级 市 场 上 直 接 购 买 排 放 权 ， 将 获 得 相 同 的 预 期 收 益 。 因 此 ， 有 EUv 0 v 0 -B 王明喜 胡 毅 曹 杰 “ 菜单式 ” 碳排放权拍卖机制及其配置效率 122017 年第 4 期 代入 （1 ） 和 （2 ） 两式 ， 可得 B v 0 - 1 2 v 2 0 1 2 c （3 ） 这样 ， 政府为了制定合理的二级市场交易价格 B ， 可以转化为寻找估价v 0 。 由 图1 可 知 ， 政 府 通 过 出 售 一 个 排 放 权 获 得 的 预 期 收 益 有 两 个 来 源 一 部 分 来 源 于 估 价 处 于 区 间[r ，v 0 ] 上 的 拍 卖 市 场 收 益 ， 另 一 部 分 来 源 于 估 价 处 于 区 间[v 0 ，1] 上 的 二 级 市 场 收 益。 记政府的预期收益为 ER ， 则 ER E[v [2] |r v [2] v 0 ] E[B|v 0 v 1]  c v 0 2v1 -vdv  v 0 1 Bdv  c v 0 2v1 -vdv 1 -v 0 v 0 - 1 2 v 2 0 1 2 c - 1 6 v 3 0 - 1 2 v 2 0 1 - 1 2 cv 0 2 3 c 3 2 - 1 2 c （4 ） 其 中 ， v [2] 表 示 两 个 竞 标 企 业 估 价 的 次 高 序 统 计 量 ， 第 二 个 等 号 是 （2 ） 式 代 入 的 结 果 ， 第 三 个 等 号 使 用 了 （3 ） 式 中 的 结 果 。 在 英 式 拍 卖 中 ， 当 次 高 估 价 企 业 退 出 竞 标 后 ， 拍 卖 结 束 ， 因 此 ， 政 府 获 得 的 收 益 是 次 高 估 价v [2] 的 期 望 值 ， 即 第 一 个 等 号 右 侧 的 第 一 项 ， 而 第 二 项 则 是 政 府 在 二 级 市场上获得的固定价格 B 。因为 2 ER v 2 0 -v 0 -1 0 所以 ， 政府关于v 0 有唯一的最佳选择v 0 * 。 令 ER v 0 - 1 2 v 2 0 -v 0 1 - 1 2 c 0 可得 v * 0 3 -c -1 （5 ） （5 ） 式代入 （3 ） 式可得政府理想的二级市场交易价 B * 为 B * c 2 3 -c -3 （6 ） 于是 ， 有如下命题 命 题2 给 定 企 业 竞 标 的 参 与 成 本c ， 政 府 设 置 的 拍 卖 保 留 价 和 二 级 市 场 的 理 想 交 易 价 分 别为r c 和 B * c 2 3 -c -3 。 这 样 ， 政 府 调 控 的 两 个 决 策 变 量 （ 拍 卖 市 场 的 保 留 价 和 二 级 市 场 的 理 想 交 易 价 ） 均 依 赖 于 企 业 的 竞 标 参 与 成 本 ， 所 以 政 府 的 预 期 收 益 最 终 归 结 为 变 量c 的 函 数 。 将 （2 ） 式 和 （5 ） 式 代 入 （4 ） 式并整理得 13ER 2 3 c 3 2 1 3 3 -c 3 2 - 4 3 2 3 r 3 -2 1 3 v * 0 1 3 （7 ） 在 碳 排 放 权 拍 卖 中 ， 减 排 企 业 可 以 随 时 退 出 竞 标 ， 转 而 到 二 级 市 场 上 购 买 排 放 权 。 如 图1 所 示 ， 由 于 二 级 交 易 市 场 的 存 在 ， 政 府 因 拍 卖 产 生 的 损 失 为E[v [2] |v 0 v [2] 1] ， 而 由 此 产 生 的 收 益 为E[B|v 0 v 1] 。 根 据 （7 ） 式 ， 政 府 收 益 的 损 失 可 以 用r 3 -2 度 量 （ 因 为r 0 c 0.6 1 （8 ） （8 ） 式 显 示 尽 管 企 业 竞 标 参 与 成 本c 的 大 小 影 响 政 府 的 预 期 收 益 ， 但 其 影 响 方 向 不 确 定 ， 依 赖 于c 的 具 体 分 布 区 间 ； 企 业 竞 标 参 与 成 本 低 于0.6 时 ， 政 府 收 益 随 着c 的 增 加 呈 反 向 变 动 ； 企 业 竞 标 参 与 成 本 高 于0.6 时 ， 政 府 收 益 与c 同 向 变 动 。 其 背 后 隐 藏 的 原 因 要 结 合 （2 ） 式 和 （6 ） 式 两 式 加 以 解 释 。 当 参 与 成 本 较 低 时 ， 由 于dr/dc 0 ， 政 府 设 置 的 拍 卖 保 留 价 也 低 ， 进 而 竞 标 的 低 估 价 者 人 数 增 加 ， 这 些 竞 标 者 的 估 价 一 旦 低 于v * 0 将 不 接 受 二 级 市 场 价 格 B * ， 导 致 （7 ） 式 中 的 损 失 项 占 优 于 收 益 增 加 项 ， 进 而 政 府 的 总 收 益 降 低 。 当 参 与 成 本 较 高 时 ， 由 于 dB/dc 0 ， 二 级 市 场 交 易 价 格 也 高 ， 减 排 企 业 将 积 极 参 与 拍 卖 竞 标 ， 只 有 在 竞 标 失 败 后 ， 才 会 以 较 高 的 二 级 市 场 价 格 购 买 排 放 权 ， 这 样 ， 政 府 从 二 级 市 场 上 获 得 的 收 益 增 加 量 大 于 拍 卖 市 场的损失量 ， 总的影响是政府收益增加 。 三、 案例研究 以北京试点为例 以 北 京 市 环 境 交 易 所 （ 简 称 环 交 所 ） 为 例 ， 本 节 分 析 “ 七 省 市 ” 试 点 地 区 碳 交 易 市 场 运 营 的 绩 效 特 征 。 如 表1 所 示 ， 在2014-2016 年 间 ， 碳 排 放 权 年 交 易 量 和 均 价 呈 现 出 倒U 型 变 化 趋 势 ， 从 每 年 的3 月 份 开 始 量 价 以 递 增 的 速 度 上 升 ， 到6 月 或7 月 份 达 到 最 高 点 ， 然 后 出 现 断 崖 式 下 降 ， 80 以 上 的 交 易 量 发 生 在 第 二 季 度 ， 具 有 明 显 的 季 节 聚 类 特 点 ， 除 个 别 月 份 外 ， 每 月 的平均交易价在50 元每吨上下变动 ， 且变化幅度较小 。 这 些 交 易 特 点 背 后 的 驱 动 因 素 是 什 么 根 据 北 京 市 人 民 政 府 颁 布 的 碳 排 放 权 交 易 核 查 机 构 管 理 办 法 ， 参 与 强 制 减 排 的 企 事 业 单 位 每 年3 月 申 报 各 自 去 年 的 实 际 碳 排 放 总 量 ， 相 对 于 去 年 年 初 分 配 的 碳 配 额 ， 若 存 在 盈 余 ， 可 以 到 二 级 交 易 市 场 上 出 售 ， 若 超 出 许 可 量 ， 则 必 须 到 二 级 市 场 上 购 买 超 出 部 分 的 排 放 权 ， 否 则 将 获 得 严 厉 的 行 政 处 罚 ； 6 月 ， 环 交 所 的 职 能 部 门 王明喜 胡 毅 曹 杰 “ 菜单式 ” 碳排放权拍卖机制及其配置效率 142017 年第 4 期 ① 在 北 京 市 的 碳 交 易 试 点 ， 碳 排 放 权 的 初 始 配 置 除 了 采 用 历 史 法 准 则 外 ， 还 采 用 了 标 杆 法 准 则 （ 选 取 行 业 中 某 个 企 业 或 行 业 的 平 均 量 为 标 准 ， 对 同 一 行 业 内 的 不 同 企 业 进 行 配 额 分 配 ） ， 但 标 杆 法 仅 适 用 于 中 关 村 工 业 园 区 ， 其 他 行 业 和 区 域 均 采 用 历 史 法 准 则 进 行 配 置 ， 因 此 ， 这 里 仅 分 析 历 史 法 准 则 对 排 放 权 配 置 结 果 的 影响。 核 查 企 事 业 单 位 申 报 的 实 际 碳 排 放 总 量 是 否 被 配 额 和 购 买 的 排 放 权 所 覆 盖 。 所 以 ， 在 监 管 时 限 下 ， 碳 交 易 市 场 出 现 了4-6 月 的 短 暂 市 场 繁 荣 ， 使 其 呈 现 出 季 节 聚 类 特 征 。 那 么 ， 为 何 参 与 减 排 的 企 事 业 单 位 不 在 交 易 淡 季 买 卖 ， 做 到 未 雨 绸 缪 呢 而 且 ， 月 均 交 易 价 在 交 易 旺 季 上 升 幅 度 较 小 ， 有 时 甚 至 下 降 。 这 归 结 于 碳 排 放 权 的 初 始 配 置 准 则 ， 我 国 试 点 地 区 采 用 历 史 法 配 置 准 则 发 放 期 初 的 碳 配 额 ① ， 参 与 强 制 减 排 的 企 事 业 单 位 年 初 免 费 获 得 的 碳 配 额 等 于 其 过 去 四 年 碳 排 放 量 的 平 均 值 。 这 里 ， 用 一 个 具 体 数 值 例 子 解 释 历 史 法 配 置 准 则 对 二 级 交 易 市 场 的 影响 ， 见表2。 表 2 历史法 免费配置准则下碳排放权的配置结果 （ 单位 万吨碳 ） 年份 高新技术企业的配额 传统工艺企业的配额 2010 524 100 2011 520 100 2012 510 100 2013 502 100 2014 514 100 2015 511 . 5 102 . 5 2016 509 . 375 105 . 5 在 表2 中 ， 某 高 新 技 术 企 业 的 碳 排 放 量 从2010 年 的524 万 吨 降 低 到2013 年 的502 万 吨 ， 逐 年 递 减 ， 符 合 企 业 正 常 的 商 业 发 展 模 式 。 随 着 消 费 者 环 保 意 识 增 强 ， 该 企 业 在2014-2016 年 的 碳 排 放 量 也 应 该 是 递 减 趋 势 ， 且 均 低 于2013 年 的502 万 吨 ， 但 是 ， 历 史 法 配 置 准 则 却 赋 予 表 1 2014 - 2017 年北京市环交所交易的月度数据 年份 2014 2015 2016 2017 交易状况 交易量占比 （ ） 交易额占比 （ ） 均价 （ 元 / 吨 ） 交易量占比 （ ） 交易额占比 （ ） 均价 （ 元 / 吨 ） 交易量占比 （ ） 交易额占比 （ ） 均价 （ 元 / 吨 ） 交易量占比 （ ） 交易额占比 （ ） 均价 （ 元 / 吨 ） 1 月 0 . 29 0 . 25 50 . 45 3 . 38 3 . 84 53 . 08 0 . 49 0 . 40 39 . 37 4 . 14 4 . 14 49 . 71 2 月 0 . 88 0 . 76 51 . 62 3 . 38 3 . 83 52 . 92 0 . 88 0 . 64 35 . 69 0 . 37 0 . 41 55 . 02 3 月 2 . 04 1 . 87 54 . 87 7 . 60 8 . 37 51 . 42 4 . 07 3 . 04 36 . 58 4 . 31 4 . 49 51 . 76 4 月 2 . 14 1 . 94 54 . 12 9 . 64 10 . 48 50 . 69 5 . 95 4 . 64 38 . 19 19 . 57 18 . 86 47 . 95 5 月 7 . 67 6 . 83 53 . 07 23 . 56 24 . 08 47 . 68 31 . 41 31 . 44 49 . 02 25 . 68 26 . 80 51 . 94 6 月 41 . 49 38 . 32 55 . 05 49 . 33 46 . 66 44 . 14 53 . 10 55 . 35 51 . 04 42 . 76 42 . 10 48 . 99 7 月 34 . 54 40 . 49 69 . 88 0 . 19 0 . 16 38 . 21 0 . 59 0 . 77 63 . 92 2 . 95 3 . 01 50 . 74 8 月 1 . 38 1 . 20 51 . 82 0 . 03 0 . 03 46 . 25 1 . 74 1 . 80 50 . 46 0 . 21 0 . 20 47 . 96 9 月 2 . 61 2 . 25 51 . 30 1 . 39 1 . 37 46 . 08 0 . 10 0 . 12 55 . 04 10 月 1 . 63 1 . 37 51 . 30 0 . 03 0 . 03 47 . 75 0 . 04 0 . 04 53 . 22 11 月 1 . 25 1 . 09 50 . 15 0 . 38 0 . 30 36 . 50 0 . 88 0 . 93 51 . 50 12 月 4 . 09 3 . 63 52 . 85 1 . 08 0 . 85 36 . 51 0 . 73 0 . 83 56 . 07 注 ① 因 为 碳 交 易 试 点 从 2013 年 7 月 开 始 启 动 ， 所 以 表 1 仅 仅 选 择 了 2014 - 2017 年 四 年 的 月 度 交 易 数 据 ； ② 表 中 交 易 量 占 比 表 示 每 月 交 易 量 占 当 年 交 易 总 量 的 比 值 ， 其 中 2017 年 的 占 比 数 据 是 在 1 月 至 8 月 总 量 上 的 平 均 值 ； ③ 表 中 交 易 额 占 比 表 示 每 月 交 易 额 占 当 年 交 易 总 额 的 比 值 ； ④ 均 价 是 指 当 月 的 交 易 额 除 以 当 月 的 交 易量； ⑤ 资料来源于中国碳交网 （ http// ） ， 整理计算所得 。 15