1、1配额免费分配法下市场结构对碳交易市场运行效率的影响摘要 在产品市场和碳交易市场均为完全竞争的市场结构中，碳交易机制是一种有效的环境政策，但在现实环境下，产品市场和碳交易市场往往都是不完全竞争的。本文采用复杂适应系统仿真的方法，构建基于 SWARM 的碳交易市场仿真模型，建立碳排放权交易市场仿真系统，研究产品市场和碳交易市场结构对碳交易市场的运行效率的综合影响，同时为了降低产品市场垄断企业对碳交易市场运行效率的影响，本文通过增加碳交易市场配额缺口和增加参与交易的中小控排企业数量两种方式，探寻如何在产品市场不完全竞争的环境中设计合适碳交易机制。研究发现：产品市场垄断会导致碳交易市场流动性不稳定，
2、出现波动聚集等现象。在产品市场处于相同结构时，碳交易市场垄断会导致成交量和成交额减少，流动性降低。不同市场结构对碳交易市场的价格波动没有显著影响。产品市场的市场结构会影响碳交易市场运行的有效性，完全竞争的产品市场下，碳交易市场的收益波动符合随机游走，而垄断力会改变这一特征。市场流动性随着碳配额缺口的扩大发生显著变化，成交量和成交额随之显著增加，在产品市场垄断的市场结构中，通过加紧配额供给，可以增加碳交易市场的流动性，改变碳交易市场低迷的交易状况。鼓励小企业参与市场交易对碳交易市场的流动性没有产生显著影响，但会在一定程度上降低垄断企业在碳交易市场上的支配力，从而改善碳交易市场的有效性。 2关键词
3、 碳排放权交易；市场结构；运行效率；仿真模型 中图分类号 F205 文献标识码 A 文章编 ? 1002-2104（2017）02-0052-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.02.009 随着全球环境问题日益加剧，节能减排和可持续发展已成为国际社会的共识1。中国作为全球最大的温室气体排放国，面临着国内环境和国际政治的双重压力。针对这一问题，我国自 2013 年开展多个城市碳交易市场试点工作，取得了初步成果。我国碳交易市场在稳步发展的同时，面临市场流动性不高，排污数据核查标准不统一，配额发放偏松，地方政府不支持等诸多问题。与国外成熟的碳交易市场相比，我国
4、七个试点城市碳交易并不活跃，价格呈现走低的趋势，碳交易市场运行效率不高的现实问题会降低企业节能减排的效果。研究不同市场结构对碳交易市场运行的影响以及如何提高不完全竞争市场下碳交易市场运行效率具有重要的现实意义。多数学者认为，基于科斯定理产权理论，赋予排放权经济价值的碳排放权交易2，是当前十分有效的环境管理政策之一3。在产品市场和碳交易市场都处于完全竞争的环境中，企业的交易成本为0，无论初始的资源配置如何，碳排放权的价格总是等于企业的边际治理成本，而企业总的治理成本也是最低的4。但在现实环境下，产品市场和碳交易市场往往都是不完全竞争的。具有垄断力的企业会使得市场价格偏离均衡，科斯定理成立的前提也
5、被扭曲，导致市场效率受到影响，社会财富可能会由于排放权市场交易的资源配置而减少5。基于此，本3文采用复杂适应系统仿真的方法，构建基于 SWARM 的碳交易市场仿真模型，建立碳排放权交易市场仿真系统，研究产品市场和碳交易市场结构对碳交易市场的运行效率的综合影响，同时为了降低产品市场垄断企业对碳交易市场运行效率的影响，本文通过增加碳交易市场配额缺口和增加参与交易的中小控排企业数量两种方式，探寻如何在产品市场不完全竞争的环境中设计合适碳交易机制，为提高我国碳交易市场运行效率和建立统一的全国碳交易市场提供建议。 1 文献综述 目前关于市场结构对碳交易市场影响的文章大多是从单个市场的垄断出发，研究垄断力
6、对社会福利和市场效率的影响。 （1）产品市场垄断对碳交易市场的影响。Sartzetakis4研究发现，在产品市场不完全竞争情况下，控排企业减排成本和生产效率不一致，可能会导致计划分配排放权方式下的市场有效性优于利用市场机制分配排污权。陈德湖等6建立双寡头垄断市场的博弈模型发现在产品市场垄断时，管理者可以通过合适的配额分配方式降低福利损失率。Meunier7分析合并两个不完全竞争的产品市场对碳交易市场的影响，结果表明合并两个不完全竞争的市场可能出现“反生产”现象，减少社会福利，但可以通过补贴其中的一方来缓解合并带来的低效率。Ahn8通过评估在具有垄断力的电力市场中，各种配额分配政策的优劣，发现最
7、有力的减排政策是采用拍卖法，同时还可以降低市场垄断带来的社会福利减少的影响。 （2）碳交易市场垄断对碳交易市场的影响。碳交易市场的垄断力来4源于初始配额的分配不合理，在碳交易市场拥有大额排放权剩余或者需要购买大额排放权的企业都将成为市场的垄断者9。Cason， et al.10通过研究垄断企业是否可以在双边拍卖的配额交易市场行使垄断力，发现单边垄断市场的价格和卖方利润会高于双边垄断市场，而效率低于双边垄断市场，但是这一结果在统计学上并不显著，同时单边垄断市场的价格、利润和交易量通常非常接近完全竞争的市场均衡。Lange11通过仿真数值研究表明可以将排放权市场的垄断力看做由于初始配额分配带来的内
8、生变量，从而探讨企业如何更加有效地利用自身的垄断力。Sauma12建立三阶段模型分析基于均衡模型的初始排放权分配对垄断企业的影响，结果表明初始配额会改变垄断企业技术改造的投资金额，有前瞻性的配额分配会增加社会福利。 但是碳交易市场和产品市场是相互关联的，一个同时具有两个市场垄断的企业可以同时且有效地操纵两个市场13，Hatcher14建立模型研究在产量定额的市场中，一家可以在产品市场和排放权市场都具有垄断力的企业的行为，研究结果表明，只要该企业初始配额不为 0，企业都会保留超过自身需要排放量的配额，提高市场价格。研究市场结构对碳交易市场运行效率的影响时，同时考虑两个市场是必要的。 真实的碳交易
9、市场结构复杂，影响市场运行的因素繁多，难以对市场结构抽丝剥茧。近年来，一些具有影响力的政策已经开始用实验方法进行测试或评估。实验研究为学术争论以及政策制定者和研究人员之间的分歧提供了重要的建议15。Taschini， et al.16在比较只存在排污企业的市场和同时存在排污企业和金融企业的市场的流动性和价格水5平时，就采用了实验室实验的方式。碳交易市场的模拟实验研究可以直观地看到各个因素对碳交易运行的作用。 2 模型概述 本文研究基于复杂适应系统理论的 Agent 建模和仿真方法，以 SWARM为仿真平台，通过分析我国现有的碳交易试点市场包括政府、控排企业、交易所及金融机构等各个主体的属性（见
10、图 1） ，用数学模型描述碳交易市场的交易行为和策略，构建实时动态的碳交易市场仿真系统，模拟碳交易市场各个主体的行为。 其中政府主体主要负责确定减排目标、分配配额、判断企业是否履约并进行超排处罚；碳排放企业主体有分析配额需求、参与市场交易、确定是否履约等行为；金融机构主体是非强制减排单位，主要是根据市场形势的变化，采取相应的投资或投机行为；交易所负责制定市场交易规则，提供交易信息并维持市场正常运行。 3 情景设置和数据来源 不同市场结构下碳交易市场的运行是通过设定不同 的情景来确定，情景是通过对于控排企业的产量（Q） 、碳排放量（AE） 、总配额缺口（niSQi）的设置，主要分为如表 1 的
11、8 种情景： 情景 1（cwtw）：产品市场完全竞争，碳交易市场完全竞争，企业数量 n=400 情景 2（cwtl）：产品市场完全竞争，碳交易市场不完全竞争，企业数量 n=400 情景 3（cltw）：产品市场不完全竞争，碳交易市场完全竞争，企业数量 n=400 6情景 4（cltl）：产品市场不完全竞争，碳交易市场不完全竞争，企业数量 n=400 情景 5（cltw_xl）：相比情景 3 扩大配额缺口，企业数量 n=400，配额缺口是 311.15 万 t 情景 6（cltw_xxl）：相比情景 3 扩大配额缺口，企业数量 n=400，配额缺口是 601.61 万 t 情景 7（cltw_x
12、c）：相比情景 3 扩大小企业数量，企业数量 n=500 情景 8（cltw_xxc）：相比情景 3 扩大小企业数量，企业数量 n=600 本文仿真实验控排企业的数据基于上海碳交易市场能源类的数据，初始配额分配方式采用基准法，其中控排企业的基准系数为 6.34，交易时间 2 年，每年 12 月，每月 23 天。情景 1、2、3、4 包括 400 家控排企业，模拟不同市场结构对碳交易市场运行效率的影响；情景 3、5、6 包括 400 家控排企业，模拟在产品市场垄断的条件下，扩大市场配额缺口对运行效率的影响；情景 3、7、8 在情景 3 的基础上，扩大小企业（Mn）的数量，模拟在产品市场垄断的条件
13、下，增加小企业的数量对碳交易市场运行效率的影响。 4 仿真结果分析 运用文献17的仿真模型，本文模拟上述各情景模式，得到在不同市场结构下碳交易市场的运行结果。碳交易市场的运行效率反应市场运行的好坏，核心是将市场交易者的潜在需求转化为实际的能力，对碳交易市场功能的发挥和正常运行有着重要影响，本文主要从流动性、波动性、有效性三个方面衡量碳交易市场运行效率。 7（1）流动性反应市场交易的“及时性” ，是包含交易时间、交易成本、交易规模的多维概念，本文综合市场的核心要素价格和成交量，选取流动性比率综合指标中的非流动性指标（ILLIQ） ，Amihud19定义的非流动性指标 ILLIQ 为： ILLIQ
14、=|Rt|/VOLDt 其中 Rt 为当日交易的收益率，VOLDt 为当日总成交额，ILLIQ 越高，每日单位成交额变化所带来的价格变动率越大，市场的流动性越差。同时本文结合成交量和成交额，利用 Friedman 检验不同情景模拟的市场流动性差异。 （2）波动性反应市场价格的动态变化，波动是市场的常态，但是过度的波动会提高整个金融市场的系统风险，增加投资人的交易成本和承担的风险，使市场价格信号失真。本文基于价格变化幅度，采用收益序列作为基本指标衡量不同市场的波动性，收益序列 Rt 计算公式： Rt=ln（fn）-ln（fn-1） 其中，fn 为当日收盘价，而 fn-1 为前一日的收盘价，收益率
15、的绝对值越大表明市场的波动性越大。本文在分析不同市场结构收益序列基本特征的基础上，通过 Friedman 法检验不同参数实验结果收益序列的分布差异。 （3）有效性反应市场信息传递的效率，有效市场有强式有效市场、半强式有效市场和弱式有效市场三种形式，其中最为基本的弱式有效市场定义为市场的价格充分反应了市场的历史信息，即整个市场的价格是随机游走的，不存在任何套利机会。本文采用游程检验的方法检验不同8参数水平下收益序列仿真数据是否具有随机性，如果游程检验的结果是拒绝假设，代表该序列具有相关性，不符合弱式有效市场的假设20。 4.1 不同市场结构对碳交易市场运行效率的影响 表 2 描述了情景 1、2、
16、3、4 中不同市场结构非流动性指标。可以看出，在产品市场完全竞争的情况下，碳交易市场完全竞争比具有垄断力的市场结构非流动性指标较低，说明完全竞争的碳交易市场流动性优于垄断的市场。在产品市场和碳交易市场均存在垄断力的情况下，出现均值较小，但是峰度和偏度都异常高的特殊情况，这是由于市场交易较少且集中，非流动性指标值出现明显异常。 同时，观察四种情景非流动性指标的峰度和偏度指标，可以发现完全竞争的产品市场普遍比垄断的产品市场数值低。峰度和偏度偏离标准正态分布越多，非流动性指标分布表现出越明显的尖峰肥尾特征，说明产品市?雎峡赡芑岬贾绿冀灰资谐鞫?性不稳定，出现波动聚集现象。为了进一步检验各情景的差异，
17、表 3 展示了不同市场结构成交量、成交额、非流动指标 Friedman 检验结果，结果均为拒绝假设，即不同市场结构下碳交易市场流动性发生显著变化。其中，从成交量和成交额可以看出，在产品市场处于相同结构时，碳交易市场垄断会导致成交量和成交额减少，流动性降低。碳交易市场垄断力的存在是由于初始配额分配不均，使得某些企业存在大量配额剩余，且超过市场总的配额缺口，这种情况会导致市场其他企业缺少竞争力，影响整体市场的活跃程度。上述分析可以看出碳排放权的初始分配方式是否合理对于达到预期的减9排目标，维持碳交易市场正常运行非常重要。 表 4 展示了不同市场结构收益序列的描述统计结果，可以看出各市场结构收益序列
18、的均值均围绕 0 上下波动。在产品市场和碳交易市场均存在垄断力的情况下，出现了收益率异常极大值导致均值稍高，而其余各市场结构差异不大。同时情景 1、2、3、4 的 Friedman 检验结果的 P 值为 0.957，即接受原假设，不同市场结构的分布没有显著差异。不同市场结构对碳交易市场的价格波动没有显著影响，不同市场结构会影响初始配额的分配，这一分配总量和结构的变化对整个市场的价格波动并不起作用，影响市场价格波动的主要因素是天气、能源和经济活动等21-22。 表 5 描述了各个市场结构收益序列游程检验的结果。产品市场完全竞争的市场结构中，碳交易市场收益序列的游程检验结果都是接受原假设，即收益序
19、列符合随机游走，该市场达到弱式有效市场的要求；而在产品市场具有垄断力的市场结构情境中，情景 3 在 1%的显著水平上拒绝原假设，情景 4 在 10%的显著水平上拒绝原假设，即收益序列存在一定的自相关性，该情景下碳交易市场并未达到弱式有效市场的要求。这一结果表明产品市场的市场结构会影响碳交易市场运行的有效性，不同于碳交易市场的垄断力来源于初始配额分配的不合理，产品市场的垄断使得碳交易市场存在有大量配额的企业，这些企业极大地改变了初始配额的结构，从而影响了碳交易市场的有效性。 4.2 不同碳交易机制下产品市场垄断对碳交易市场运行效率的影响 在真实的市场环境中，大多数产品市场往往是不完全竞争的。如上
20、文研究，产品市场垄断会降低碳交易市场的有效性，影响碳交易市场的10运行效率，如何通过碳交易机制设计在一定程度上缓释这一影响是我们关注的重点。本文在情景 3 的基础上，增加碳交易市场的碳配额缺口（情景 5、6） ，鼓励中小企业参与碳交易（情景 7、8） ，研究不同碳交易机制设计下产品市场垄断对碳交易市场运行效率的影响。表 6 是两组实验不同指标的汇总结果。 从表 6 可以看出，在情景 3 的基础上扩大配额缺口cltw_xl、cltw_xxl 情景的市场结构下，非流动性指标均值降低，成交量和成交额均值显著增加，市场流动性增强。而在情景 3 的基础上增加小企业的数量的 cltw_xc、cltw_xx
21、c 情景的市场结构中，非流动性指标均值、成交量均值和成交额均值都没有出现明显的差异。 为了进一步检验不同碳交易机制带来的差异，表 7 描述了各项指标Friedman 检验结果。对比 cltw、cltw_xl、cltw_xxl 三种情景，可以看出市场流动性随着碳配额缺口的扩大发生显著变化，成交量和成交额显著增加。在产品市场垄断的市场结构中，减少配额供给可以增加碳交易市场的流动性，改变碳交易市场低迷的交易状况。近年来，全球最主要的碳交易体欧盟碳交易市场深陷困境，价格一路下跌，长期处于供大于求的状态，其核心原因与市场初期碳配额的分配密切相关，碳配额分配过多导致市场严重过剩，配额确定后无法更改的机制弊端导致欧盟市场的饱和状态难以缓解。同时，情景 cltw、cltw_xl、cltw_xxl 价格波动检验结果为接受原假设，同一市场结构下改变配额缺口，价格波动没有出现明显差异。 对比 cltw、cltw_xc、cltw_xxc 三种情景，可以看出非流行指标、
