第一章 绪论
第一节 研究背景及意义
一、研究背景
IPCC（政府间气候变化专业委员会）第五次评估报告，明确指出迈入工业发展进程以来，大气中二氧化碳、甲烷等温室气体的浓度已经上升到历史的最高水平，尤以二氧化碳浓度增加幅度最高达到了 40%。究其主因在于化石燃料过度使用。大量使用化石燃料（石油，天然气，煤炭）所排放二氧化碳不断集聚，导致温室效应问题引起了全世界广泛关注。温室气体的排放打破了地球能量平衡，尤其是处于高碳能源禀赋的当前社会，人类不断使用高碳能源，排放大量温室气体，使大气层吸收的热能异常大增，强化了正常的温室效应。而温室气体的大量增加会导致全球气候变暖，海平面上升等一系列严重问题，破坏我们赖以生存的环境，对生态系统造成严重，普遍和不可以逆转的影响。可以说，全球气候变化实质上一场根源于地球大气层中二氧化碳浓度非正常高升高的星球危机，而应对气候变化的行动就是世界各国围绕二氧化碳开展的一场减碳大战。
在了解碳市场与能源市场的关系前，我们有必要了解碳市场的形成过程。1997年 12 月 11 日，气候公约缔约方会议（COP-3）通过了《京都议定书》，并于宣布2005 年 2 月 16 日正式实施，主要内容是要求 37 个工业化国家和欧洲共同体共同努力减少温室气体排放量，并且实现自己的排放承诺。其中明晰要求了发达国家温室气体排放量减少数量，即发达国家可以个别或共同地确保其 2008-2012 年温室气体排放额比 1990 年减少最低值为 5.4%。更为重要的是，京都议定书确定了“灵活三机制”，即排放交易（IET）、联合履约（JI）和情节发展机制（CDM），为国际碳市场出现奠定了相应的制度基础。碳市场是在 2004 年根据“京都议定书”建立的，它允许各国和企业交易排放单位或“配量单位”（AAUs）。通过碳市场，拥有额外排放单位的国家可以将其出售给需求国家，那些缺乏排放单位的国家可以从其他国家购买。因此，碳不仅仅只是我们所理解的一种存在地球上的化学元素，作为新兴的可交易的生产元素，它所承载隐性金融属性价值和利益博弈在全世界范围内得以展现。碳排放交易已成为各国减少碳排放量以履行其义务从而缓解全球变暖的手段。
..............................
第二节 文献综述
查阅大量相关文献发现，目前对于碳市场的研究主要集中在碳价格动态驱动因素和碳市场效率及相关政策制定等方面。同时因为欧盟碳排放体系发展成熟性和市场实践检验的成功性，国内外大多文献采用 EU ETS 的交易数据为基础对碳市场和能源市场之间动态关系进行深入研究挖掘。
一、能源市场与欧美碳市场动态性关系研究
碳价格是碳市场行情的即时反馈，准确把握碳价格的周期变动和影响因素等方面，有利于了解碳市场价格的形成机制，有利于碳市场更好运营。大部分关于碳市场的文献集中在碳价格的驱动因素上，其中尤以能源市场的价格变动居多。国内外学者多用 EU ETS 的碳价格交易数据来研究碳市场的驱动因素。
Dhamija(2018)基于欧盟在 2005 年至 2015 年的碳价格收益率(涵盖 EU ETS 和EUA 连续系列的所有三个阶段)，研究 EUA 市场与能源市场(即布伦特原油)，煤炭和天然气市场之间的波动性协同变动。采用多变量 GARCH(BEKK-MGARCH)模型，并使用欧洲气候交易所 2007 年 12 月，2012 年 12 月，2015 年 12 月到期以及2015 年 12 月连续到期的欧盟未来合同的数据。实证结果表明，EUA 市场与布伦特，煤炭和天然气市场之间存在高度的波动性共同运动，支持从能源市场到 EUA市场的小幅但显着的波动溢出效应。Chinazaekpere(2017)引人 ARDL 边界检验协整方法，发现原油价格对二氧化碳排放的长期和短期因果影响是积极的，即原油价格上涨造成的经济环境产生更多二氧化碳排放。二氧化碳排放量越高，对于碳排放的配额需求越大，会推动碳价格上升。Sun(2016)采用动态条件相关广义自回归条件异方差（DCC-GARCH）模型来探讨碳价格和能源价格之间的关系，使用的欧洲碳期货价格日常数据是从 2008 年 1 月 2 日到 2014 年 9 月 30 日。实证结果表明碳市场和化石能源市场在时间上具有显着的正相关性，具体而言在三种化石燃料中，煤炭市场与碳市场的相关性最高，其次是天然气和原油市场。最后，对于这三种化石燃料来说，它们的价格下降可能对碳价格波动的影响比同等程度的价格上涨更强，而碳价格上涨的不对称影响只会降低布伦特原油价格的波动性。Zhang(2016)研究考察能源期货价格与欧洲碳期货合约之间的风险溢出效应，使用马尔可夫转换动态相关广义自回归条件异方差(MS-DCC-GARCH)模型，基于与制度相关和与制度无关的最优套期保值比率，进一步评估 MS-DCC-GARCH 模型的最优权重，套期保值效率和动态套期保值策略,结果表明从能源市场到碳市场的显着波动和时变风险传递；排放市场的现货和期货部分表现出时变的相关性和波动的套期保值效果。子样本估计显示，对于欧洲碳市场的不同阶段，套期有效性发生了重大变化。这些结果具有重要的投资和政策含义。SO Management(2016)在分析能源价格和资源税对碳排放影响的基础上，运用调节模型和岭回归方法估计和比较了 2001 年至 2013 年能源价格和资源税对碳排放的减排效应。
............................
第二章 碳市场与能源市场的理论联系
第一节 碳市场的经济学原理
一、碳市场产生的理论分析
从经济学角度出发，环境问题实际上就是外部性问题。外部影响是指某个经济主体的活动对社会其他人产生了影响，却未承担相应成本或获取相应补偿。根据这一影响产生后果的好坏可以将其分为外部经济和外部不经济部性。经济学家希望能通过外部成本内部化这一方法来有效处理外部性这一问题。而经济学上关于如何实现外部成本内部化存在两大分野，一是庇古理论，主张用征税的办法实现外部成本内部化，即向污染者征收收税，以此达到控制污染排放的目的；二是萌发于科斯的产权理论。1960 年科斯发表了《论社会成本问题》，科斯提出了与庇古截然不同的思想，主张通过交易这种手段来实现外部成本内部化，这一方法强调市场机制的作用，与庇古方法中的政府定价正相反，为碳排放机制播下种子。
碳税是国家向污染者征税，针对其使用化石能源等行为释放的二氧化碳排放量或碳含量为基础所课征的税目。这一举措来源于庇古理论，即通过向污染释放者收费，增加其排放成本，从而有效降低二氧化碳排放。对二氧化碳排放课税相当于是增加排放企业的成本，即政府给高污染企业释放信号，促使高污染企业投资减排设备，更新减排技术。但是实施碳税这一举措也存在难关，即如何决定合理的税率，如果税率太低则减排形同虚设，难以发挥成效；如果税率太高则会给整个实体经济发展带来累赘。从公众视角来看，征税通常不是一个受人欢迎的概念，政策实施对象对政策的接受程度较低不利于政策的推行。另外，征税一般是国家行为，不容易与国际接轨，但温室气体的减排需要全世界的通力合作，因此从实施范围来看碳税难以满足这一要求。
相比较碳税而言，碳交易行为可以充分调动参与者的积极性。其大致运作流程是碳交易管理机构根据以往排放量制定一个总的排放额，然后将碳排放权利以配额形式发放给各企业，因为各个参与主体的减排成本不尽相同，则减排成本相对降低的企业可能会以相对较低配额排放完成减排目标，然后把多出来的配额进行交易来获取额外报酬，而减排成本相对较高的企业面临配额不足的状况也可以得到改善，通过配额的购买降低减排成本，最终实现整体减排成本最小化。
........................
第二节 碳市场和能源市场联动机制探究
一、能源价格影响碳价格理论分析
二氧化碳的排放成为人类进程中化石能源消费所带来的不可避免的“副产品”，所以能源价格对碳价格的影响程度是通过能源价格引导能源消费来调控的。在市场经济中，价格是经济参与者相互之间联系和传递经济信息的机制，资源在价格机制运作下也得到有效配置。在微观经济学学习中我们知道，一种商品价格的变化会引起商品需求量的变化，这种需求量的变化可以分为为替代效应和收入效应两个部分。以下图 2-1 为例分析能源价格下跌时的替代效应和收入效应。
.........................
第一节 碳市场的发展现状 ............................. 17
第二节 能源市场发展现状 ....................... 25
第四章 模型选择 .............................. 28
第一节 自回归条件异方差模型（ARCH） ................... 28
第二节 广义自回归条件异方差模型（GARCH） ................. 29
第三节 DCC-GARCH 模型 ........................ 30
第五章 我国试点碳市场与能源市场动态关系实证分析 .................... 32
第一节 数据处理及相关检验 ........................ 32
第二节 我国试点碳市场与能源市场动态关系研究 ........................ 35
第五章 我国试点碳市场与能源市场动态关系实证分析
第一节 数据处理及相关检验
本文以煤炭，石油，天然气的价格来代表能源价格。煤炭价格方面，选取动力煤期货合约价格来代替。2013 年郑州商品交易所推出一种以动力煤为标的物的新期货品种—动力煤期货。动力煤是指为了产生动力所使用的煤炭，比如应用在发电、机车推进、锅炉燃烧等生活和生产方面。可以看出动力煤期货可以较好代表煤炭市场，因此本文选择动力煤期货价格作为煤炭价格来研究与碳市场动态关系的问题。我国推出原油期货时间较晚，2018 年 3 月份才推出原油期货，因此本文选取中国南海原油现货价格。在天然气价格方面上选择全国市场化的液化气价格来刻画。以上三大能源价格数据全部来源于 wind 数据库。
因为本文研究的是不同碳市场价格和煤炭价格，石油价格，能源价格之间的波动溢出效应，所以选择我国几大典型试点碳市场的碳排放权价格作为碳市场价格，选取的试点碳市场分别包括北京（BEA）,广东（GDEA），深圳（SZA）,上海（SHEA）和湖北（HBEA）的碳配额价格。对上述配额价格作一阶差分，得到对数收益率，即 rt=lnpt-lnpt-1。其中 pt 是指 t 日的价格，pt-1 是指 t 日前一天的价格。因此下文中提到的各个碳市场碳价格收益率，煤炭价格收益率，石油价格收益率，天然气价格收益率均是做了差分后的对数收益率，分别用 BEA、GDEA、SZA、SHEA、HBEA、Rcoal、Roil、Rgas 来表示。
........................
第六章 研究结论和建议
从 2014 年 6 月重庆碳市场启动以来，我国两省五市碳市场试点全部投入运营。7 个碳市场交易试点是同类不同量、同量不同质，各个试点要求、制度、技术、行业不一样，可能是导致其与能源市场的联动性呈现差异的一大原因。同时还可能由于我国碳市场属于新兴市场，与欧盟碳市场等已经发展到成熟阶段相比较，我国碳市场发展阶段仍处于起步阶段，缺少全国性统一碳市场交易平台，各个试点碳市场存在差异所造成的对接交流阻碍，市场功能显得严重不足等缺陷，这可能是又一导致与能源市场联动性较差的原因。本文通过构建 DCC-GARCH 模型来研究国内试点碳市场（北京、广东、深圳、上海、湖北）的碳排放权交易市场价格数据和能源市场价格动态影响，并且获取收益率波动的动态条件相关系数，通过对模型参数和动态条件相关系数图表可以获得以下结论：
（1）DCC—GARCH 模型中相关系数均显著，且非常接近于 1，说明碳市场和能源市场波动之间的长期持续程度很高，其中在三大能源市场中，试点碳市场和煤炭市场收益率序列之间的长期持续程度居于首位，而试点碳市场和石油市场、天然气市场的收益率序列的长期持续程度则存在差异，各个试点碳市场表现不一致。在五组动态系数相关图中可以发现，煤炭市场和碳市场收益率波动的幅度更大，且其动态相关系数基本为正，天然气市场和碳市场收益率波动的幅度最小。
（2）市场之间联动效应存在区域性差异。相比较而言，北京、广东、深圳碳市场作为开放试点较早的市场，其与能源市场间的联动性略好，但是也没有特别突出；而湖北、上海碳市场与能源市场联动性较差，其中上海碳市场和煤炭、石油、天然气市场没有明显的时变性特征。
参考文献（略）