1 绪论
1.1研究背景及意义
各国应迅速采取切实可行的措施，尽早向低碳经济转型。在实践中有效解决环境问题气候变化治理问题的一种手段是碳排放权交易。其本质是将负外部性内部化。碳排放权之所以具有商品属性，其根本原因是因为在市场经济条件下碳排放权能够反映资源稀缺的程度和治理污染成本，其价格信号功能引导着市场参与者的投资行为。2005 年《京都议定书》孕育了温室气体排放权国际交易市场这一种崭新的市场。碳排放贸易市场随之得到了飞速的发展。根据挪威点碳公司 Point Carbon（2009）的研究报告：世界碳交易量和交易额增长迅速，2005 年全球碳排放贸易交易量和交易额为16 亿吨碳单位、330 亿美元；而在 2007 年时增长到了 27 亿吨碳单位和 600 亿美元；2009 年为 59 亿吨，比 2008 年增长约 20%。而联合国和世界银行更是预测在 2012 年，全球碳交易额会达到 1500 亿美元左右，这将取代国际石油市场成为全球第一大市场,即碳信用将会取代石油成为全球第一大商品。由于碳金融产业具有高度战略性、创新性等特征，当今世界各国政府和企业对碳金融市场的发展都非常重视，碳金融市场的交易量不断上升，交易额大幅增加。
随着越来越多的国家和企业参与到碳金融市场之中，碳金融产业迸发出无穷的发展潜力。近年来我国也积极参与到国际碳金融市场中，取得了巨大的经济效益，极大地促进了我国绿色能源的经济增长和节能减排技术的升级。但我们也应该清晰的认识到，我国的碳金融市场还没有真正意义上建立起来。我国碳金融市场仍处于全球碳市场价值链末端，仅仅是将碳排放额单方面廉价卖给国外企业或者机构，同时我国也仅仅是作为参与 CDM 项目的卖方，并且卖出产品的价格远远低于世界价格水平。更为紧迫的是，一方面，我国现在仍处于工业化和城市化的关键转型期，碳排放量不可能减少很多。另一方面，尽管我国现在还没有减排的义务，但未来不一定没有，当在环保技术不能实现减排目的的条件下，我国一旦有了减排义务将面临尴尬的选择：向国外购买碳排放权，并且买入的价格比我国现在卖出去的价格要高得多或者以牺牲经济增长为代价换取减排的承诺。
近年来，中国也积极参与到国际碳交易和碳金融市场中，取得了巨大的经济效益，有效促进了我国的经济增长和节能减排技术的升级。但我国碳排放市场和碳金融起步晚，开展业务与国外还有不小差距、碳金融市场还没有真正意义上建立起来，仍处于全球碳市场价值链末端。因此，对欧盟等发达国家碳排放贸易和碳金融产业等发展的相关经验数据进行研究，特别是针对世界上最成功的欧盟碳排放贸易体系进行碳金融衍生产品的定价实证研究对建立健全我国碳排放交易市场体系、发展碳金融产业具有重大的理论意义和现实意义。
1.1.2 研究意义
1.理论意义
本文首次通过引进 GARCH 理论研究碳金融衍生品的定价问题，克服了金融时间序列中波动聚集性（异方差性）及尖峰厚尾形象的问题，很好地捕捉到了碳排放贸易市场中金融时间序列中的特征，并得到了与实际数据更为接近的预测值，用这些预测值和资产定价模型建立了关于碳金融衍生产品的定价模型，丰富了碳金融衍生品定价理论；本文还运用了蒙特卡罗模拟的分析方法，使得我们对衍生品定价的研究更加细致和全面，为碳衍生品定价提供了新的思路。2.实际意义国际碳排放权交易—市场的核心问题是碳排放权的定价。碳金融定价权也成为各国争夺的焦点，而碳金融衍生产品在碳排放贸易中占绝大部分份额，因此对碳金融衍生产品定价的研究尤为重要：
首先，碳金融衍生产品的出现可以充分发挥价格发现功能，可以实现碳资产的优化配置，减少碳交易市场参与主体信息成本；
第二，碳衍生产品可以作为风险管理的有效工具实现风险在各个主体之间的转移,对金融风险管理有重要意义。
第三，衍生产品可以增加碳金融市场的流动性，有助于碳排放贸易市场的健康发展。但如果碳金融市场的定价机制不完善，则会出现大量的投机现象，非但不能促进碳排放贸易市场的发展，反而会带来剧烈的市场波动，影响市场的健康运行。
因此，对衍生产品准确定价的重要性显而易见。到目前为止，在短短 6 年时间里，欧美等发达国家进行了大量碳交易实践，碳排放市场和碳金融产业得到了巨大的发展。这为研究碳金融衍生品定价提供了很好的平台。国外研究碳金融衍生产品的成为的最新方向，并出现了一些研究成果，但国内进行金融衍生品定价研究的不多，且还未对此进行实证研究，本文试图使用国外碳金融数据进行实证分析。因此，论文的选题具有重要的实际意义，具体体现在：
第一，准确的衍生品定价可以充分发挥其价格发现功能，能对过高或过低的价格进行有效“纠错”，抑制碳交易市场上股价的非理性上涨和下跌，从而对碳交易市场长期稳定发展、优化资源配置提供有力的工具。论文建立的有关于碳衍生品定价的模型，可以为将来我国建立碳排放交易市场寻求更为准确的衍生产品定价机制、提高衍生品定价效率、为实现低碳经济快速健康发展提供有价值的分析，从而也有利于解决全球气候变暖的难题。
第二，进一步进行碳金融研究特别是关于其定价方面内容的研究，对于建立我国自身的碳排放交易市场、推动我国低碳产业的快速发展、增强我国在国际上争取碳贸易定价主动权、维护自身利益方面有着重要的实践意义。
2 碳排放贸易产业发展情况
2.1 国际碳排放贸易
在全球气候变暖的背景之下，支撑全球经济发展的煤炭、石油等不可再生能源造成了巨大负外部效应，造成了严重的环境污染，使得人类开始反思造成气候变化的问题。越来越多的国家参与《京都议定书》，减少温室气体排放已然成为全世界范围达成的共识。气候变暖会对人类造成一系列破坏性的影响，对人类的生存和发展形成直接的威胁。许多经济学家对环境变化以及由此对经济造成的负面影响进行了研究，其中以英国经济学家恩斯特(2006)对气候变暖对经济的影响进行评估最为典型：他指出若一直按现有的模式发展下去，全球经济总规模将因此下降 5%至 10%，而发展中国家则更为严重，下降超过 10%。他还进一步指出，在现有模式的情况下，碳排放的社会成本将达到 85 美元/吨，但如果人类采取及时有效的减排措施并付诸实施，那么碳排放的社会成本将下降至约 30 美元/吨，因此人类应该减少碳排放。IPCC (2007)指出，从全球平均气温和海洋温度的增加、冰川的大面积加速融化以及全球海平面的上升全球气候变暖是毋庸置疑的。报告还认为 20 世纪中叶全球气候变化的 90%以上的原因要归罪于人为排放温室气体的增加。
低碳经济的概念最早由英国 2003 年在其能源白皮书中提出，它指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。作为代表未来可持续发展模式和产业结构转型的途径，得到了西方发达国家的高度重视。总体说来，低碳经济的实质就是通过技术和制度的改进以及创新来提高能源利用效率，以实现人类社会的可持续发展。
3 理论模型与实证方法........................ 38-46
3.1 期货定价理论简介........................ 38
3.2 期权定价模型........................ 38-41
3.3 风险中性定价理论........................ 41
3.4 GARCH 模型 ........................41-43
3.4.1 GARCH 模型简介........................ 41-43
3.4.2 TGARCH 模型........................ 43
3.5 蒙特卡罗模拟（Monte Carlo）方法........................ 43-45
3.6 小结........................ 45-46
4 碳金融衍生产品定价的实证分析........................ 46-60
4.1 数据的选择........................ 46-47
4.2 无风险利率的确定........................ 47
4.3 样本检验........................ 47-51
4.4 GARCH 族模型实证分析........................ 51-54
4.5 T-GARCH(1,1)模型的描述........................ 54-56
4.6 GARCH(1,1)、T-GARCH(1,1)........................ 56-57
4.6.1 模拟时间序列的统计分布 ........................56
4.6.2 模拟期货价格的精确度 ........................56-57
4.7 基于 GARCH(1,1)模型........................ 57-59
4.8 实证结论........................ 59-60
5 欧盟碳交易市场对中国参........................ 60-65
5.1 中国参与国际碳交易定价........................ 60-61
5.2 从建立我国碳交易市场角度来看........................ 61
5.2.1 法律环境建设........................ 61
5.2.2 国家政策应给予积极........................ 61
5.2.3 中央银行和银监会........................ 61
5.3 从发展我国碳金融产业角度来看........................ 61-65
结论
欧盟碳排放贸易体系在运行中也存在问题，但仍在不断完善过程中。从碳金融 EUA期货价格在 2008 年附近剧烈波动，对碳金融市场来了了极为不利的影响。价格剧烈波动的原因在于欧盟对第一期排放额度发放大于实际情况，导致 EUA 价格在第一期和第二期过渡期间价格剧烈波动，给市场带来了不稳定性因素。其次是 EUA 期货期权产品由少数几家欧洲大商业银行垄断发行，缺乏监督机制，EUA 期权衍生产品的波动造成碳金融期货更大的波动。但我们也看到，EUA 产品价格在中后期趋于稳定，这说明欧盟碳排放贸易体系的运作效率在不断提高。这可能是由于体系的透明度高、各方的利益能够很好得到的协调，增强了市场的信心，这值得我国在建立有效的碳排放贸易市场时借鉴。
金融衍生产品一直是金融市场的核心，碳金融市场也是如此。本文通过对碳金融期货时间序列的研究发现存在尖峰厚尾现象和 ARCH 效应。为了使碳金融时间序列方差得到更好的描述，本文采用了 7 种 GARCH 模型进行了实证分析，发现高阶 GARCH模拟并没有显著改进模拟的精确性，综合而言 GARCH(1,1)模型有效消除了时间序列中存在的尖峰厚尾特征，对碳金融期货收益率随机波动的描述效果最好。
对碳金融期货期权定价是有效的本文采用路径依赖的蒙特卡罗模拟方法对碳金融障碍期权进行了定价分析，模拟次数 m=5000 次。从模拟的效果来看，模拟价格与障碍期权实际价格的偏差小于 0.5，这说明用风险中性定价对碳金融衍生产品定价有效。因此，在 GARCH 模型和风险中性条件下用 Monte Carlo 模拟方法对碳金融衍生产品定价对金融监管部门、各类投资者进行风险管理、投资管理都有一定的参考价值。但另一方面，模拟的障碍期权价格都小于实际障碍期权价格，这说明碳金融障碍期权价格存在一定的价格高估现象。原因可能是碳金融衍生产品市场存在过度投机氛围，也可能由于碳金融期权的发行权被欧洲几家大型商业银行垄断，没有充分的市场竞争。
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