［提要］ 黑龙江省是煤炭资源大省，控制碳排放同时进行资源转型日益成为焦点。本文设计不同的碳交易机制，采用系统动力学模型对黑龙江省碳交易系统进行仿真，探究其对企业经济环境的影响。结果表明：碳交易政策的实施能降低黑龙江省企业碳排放，但对企业经济产生负面的影响。为此，提出在政策方面减少配额总量、减少免费额度以及提高碳价等建议，以期提高减排力度。
关键词：黑龙江；碳交易；碳减排；系统动力学
本文系黑龙江科技大学2021年研究生创新科研资金项目（项目编号：YJSCX2021-205HKD）
中图分类号：F7 文献标识码：A
收录日期：2021年11月19日
引言
随着改革开放，我国经济得到了飞跃发展，但伴随着严重的环境问题，其中有关于碳排放的问题一直以来是学者们研究的重点。《京都议定书》首次提出采用市场形式的环境规制——碳交易机制，来降低碳排放强度，将碳配额作为一种商品，在市场上进行交易。早在2005年，欧盟就建立了碳排放交易系统（ETS），向参与碳减排的企业发放碳配额，并采用总量约束的方式对其强制减排。随着欧盟碳市场的成功，我国开始积极承担碳减排任务，在2011年将北京等七个省（市）设为碳排放交易试点，并着手推进全国范围的碳交易市场。
黑龙江省作为资源型省份，经济发展长期处于高能耗、高污染、高排放的阶段，控制二氧化碳排放量是十分重要的。2017年，广州碳排放交易所与黑龙江联交所共同创立了“全国碳市场能力建设（广东）中心黑龙江分中心”，试图推动如黑龙江省的非试点地区碳市场建设，从而开展该省份的碳减排等相关工作。
当前碳交易的研究大体可以分为两方面，碳交易机制设计以及机制下的企业决策影响研究。在碳交易机制设计方面，周莉等为解决当前碳市场运行成本过高、监管不透明等问题，提出将信息与技术相结合的方式，利用区块链技术建立碳交易市场；汤铃等为研究不同碳交易机制对我国碳减排和经济的影响，采用多Agent模型来构建我国碳市场模型；张俊荣等利用系统动力学模型分析京津冀地区不同碳交易机制对经济和环境的影响；杨光等从绿色产业链视角分析中央政府、地方政府等五个层面的碳交易机制设计问题，并给予一定的建议。在欧盟碳排放交易市场的研究方面，Hermeling等利用CGE模型探究不同碳交易机制下企业生成决策优化的问题；孙栓柱等从碳交易设计框架的角度，分析国内外形式，寻找碳交易实施的有效途径；王文军等根据碳交易机制的机制与倍差法试图建立有效的评价方法，对我国试点地区的碳交易机制进行有效的评价和分析。
在碳交易机制对企业的决策影响方面研究较为丰富，胡玉凤等构建企业碳交易的成本效益模型，探究企业在碳交易实施背景下，能否保证绿色发展与企业经济利益并行；周畅等采用DID的方法从企业的角度探究政策的实施是否影响财务表现，结果表明政策的实施的确能提高企业营业外收入水平；魏丽莉等探索在碳交易政策实施的背景下，企业能否通过市场形式的环境政策实现绿色技术创新，并对不同股权性质的企业、不同行业的企业进行异质性分析。电力是高碳排的行业，因此针对电力企业方面的研究十分重要，Chappin等研究在垄断市场中，碳交易政策对电力公司的影响；操群等基于电力行业探究不同试点碳排放的核算标准有哪些差异，对企业价值产生了哪些不同的影响。此外，在微观角度，Cong Ronggang等利用Agent模型，探究政策对电力行业的隐藏影响；刘梅娟等选择较早投入试点的电力行业为样本选择对象，分析2014～2017年该行业在碳交易制度实施的过程中，对其碳信息披露程度的影响，从而完善碳交易政策的会计制度建设。
目前，对于黑龙江省碳交易权的相关研究十分稀少，而黑龙江省是资源大省，其碳交易机制的发展尚未成熟。推动碳交易机制在该省份发展，着力实现减排目标，对全国的碳减排成果具有十分重要的现实和理论意义。
本文在理论分析基础上，通过收集大量数据进行实证分析，为学术研究提供数据支撑。另外，本文采用系统动力学模型仿真黑龙江省企业交易情况，通过理论研究提供方法层面的支持。从现实意义上分析，一方面通过分析试图从系统的角度为碳交易市场设计机制补充理论依据；另一方面虽然我国碳交易政策已推向全国，但仍有部分省份处于未发展的状态，因此望能给予部分省份一定的借鉴意义。
一、模型构建
通过构建复杂的黑龙江省碳交易仿真模型，综合环境、经济、能源以及交易等各种模块，分析不同机制设计下，各因素的相互作用及对环境、经济的影响。
（一）模型框架综述。文章设定的仿真模型中具有环境、经济、能源以及碳交易四个模块，采用GDP总量、能源消费、CO2排放量、环境治理成本以及碳交易政策来衡量以上四个模块。CO2排放量影响环境治理成本以及碳交易政策，表明其在影响政策实施的同时促进政府环境保护的强度；GDP总量会拉动能源消费，同时会增强CO2排放；经济的发展会带来社会固定资产的投资，而投资会继续拉动经济增长。
（二）因果回路图。根据模型框架和系统边界，构建因果回路图，如图1所示。（图1）
该因果回路图中主要有四个反馈回路，包括三个增强型回路和一个平衡型回路，分别是：
1、CO2排放量→（+）环境治理成本→（-）GDP增长量→（+）GDP→（+）能源效率→（-）二氧化碳排放量
CO2排放强度加大会导致政府更加注重环境治理，从而提高环境治理成本；成本的增加对GDP的发展进行抑制。同时，经济发展水平的增加会导致能源的消耗增多，从而导致能源效率提高。能源效率的提高会导致碳利用率变高，对碳减排是积极正向的影响。
2、GDP→（+）固定资产投资→（+）GDP增长量→（+）GDP
GDP的提高代表着经济的增长，带动社会固定资产的投资，从而反向提高了GDP的增长量，最终作用于GDP的增长。
3、GDP→（+）利润→（+）GDP增长量→（+）GDP
GDP的提高会带动社会利润的增加，而利润的增加继续带动经济的增长，最后促进了GDP的增长。
4、CO2排放量→（+）惩罚→（+）碳排放成本→（-）利润→（+）GDP增长量→（+）GDP→（+）能源消费总量→（+）化石能源消费总量→（+）CO2排放量。
当配额总量不变时，CO2排放强度加大，部分企业由于超过固有额度会受到机制的惩罚，从而提升碳排放成本。此外，部分企业为防止受到惩罚会购买更多的碳配额，从而增加企业碳排放成本。当企业碳排放成本增加，会导致利润减少，产生一定的负作用。利润的减少会对经济增长起到抑制作用。而能源消费的增加会带来化石能源总消费的增加，从而最终作用到二氧化碳的排放增加。
（三）存量流量图。根据上文中的因果回路图，本文设计存量流量图，具体如图2所示。主要变量包括CO2排放量、环境治理成本、能源消费总量、固定资产投资、碳排放成本、碳交易价格等。（图2）
（四）主要变量及参数设定。GDP总量（亿元）采用GDP（t-1）+GDP（t）来核算；GDP增量（亿元）＝-1899.22+0.30×固定资产投资（t）+2.22×利润（t）-11.42×环境治理成本（t）；固定资产投资（亿元）＝-3323.06+0.91×GDP总量（t）；利润总额（亿元）＝-7751.82+1.57×GDP总量（t）-6.714E-0.05×GDP总量（t）2-环境治理成本（t）；能源效率（Dmnl）＝8.275E-0.06×GDP总量（t）+0.614（t）；二氧化碳排放量（亿吨）＝（煤炭消费量（t）×煤炭二氧化碳排放系数+原油消费量（t）×原油二氧化碳排放系数+天然气消费量（t）×天然气二氧化碳排放系数）×能源效率（t）；环境治理成本（亿元）＝-247.63+0.016×二氧化碳排放量（t）；能源消费总量（万吨标准煤）＝-1843.353+2.041×GDP总量（t）-7.381E-0.05×GDP总量（t）2；煤炭消费量（万吨标准煤）＝ -770.65+0.86×能源消费总量（t）；原油消费量（万吨标准煤）＝695.08+0.19×能源消费总量（t）；天然气消费量（万吨标准煤）＝138.19+0.03×能源消费总量（t）；二氧化碳排放系数（万吨／万吨）的数据来源于IPCC2006二氧化碳排放系数；免费比例（Dmnl）的数据来源于国家碳减排政策以及相关文献；免费配额量（万吨）＝二氧化碳排放量（t）×免费比例（t）；配额总量减少率（Dmnl）的数据来源于国家碳减排政策以及相关文献；配额总量减少量（万吨）＝配额总量（t-1）×配额总量减少率；配额总量（万吨）＝配额总量（t-1）-配额总量减少量（t）；碳交易量（万吨）＝配额总量（t）-免费配额（t）；惩罚（万吨）＝二氧化碳排放量（t）-免费比例（t）-碳交易量（t）；碳交易价格（亿元/万吨）数据来源于低碳工业网；惩罚价格（亿元/万吨）数据来源于碳排放交易网；碳排放成本（亿元）＝惩罚（t）×惩罚价格（t）+碳交易价格（t）×碳交易量（t）。
以上变量定义均来源于《中国环境统计年鉴》、中国碳交易网以及《中国能源统计年鉴》等权威网址及数据库；石油、煤炭、天然气的CO2排放系数来自IPCC2006；从我国碳市场历史均价中提炼出碳交易价格；其他变量来源于国家统计局官网等。仿真模型设定时间为2008～2025年，其中t（t=2008，…，2025）为年份。此外，GDP和GDP增长、环境治理成本等变量利用计量经济学的方法估计关键方程的参数。
二、实证研究
为探究不同碳交易机制对黑龙江地区经济和环境的影响，设计A1～C4种仿真情景，设定了不同免费比例、配额总量减少率以及碳交易价格的碳交易机制。设定仿真情景方面，针对碳交易市场的未来发展，为实现碳减排的最终目标，配额总量会逐渐减少，而减少率也会逐渐增加，从而达到减排目标。因此，将A1～A4配额总量减少率分别设定为0.005、0.015、0.02和0.025；免费比例方面，将B1～B4情景下的免费比例分别设定为0.3、0.5、0.7和0.9；碳交易价格方面，将C1～C4情景下的碳交易价格分别设定为20元/吨、30元/吨、50元/吨、60元/吨，具体如表1所示。（表1）
三、仿真结果
文章仿真了三种情景，分别展现了在政策实施下，不同配额总量减少率（A1～A4）、不同免费配额比例（B1～B4）以及不同碳交易价格（C1～C4）对黑龙江省企业二氧化碳排放以及经济的影响，具体如图3所示。（图3）
（一）配额总量。在配额总量逐渐减少的情况下，机制对GDP与企业CO2排放总量的影响，如图3所示。根据A1～A4仿真结果显示，随着配额总理的减少，会抑制企业碳排放，但是副作用也尤为突显，对GDP的负效应也逐渐增强。减少配额总量，在市场上的流通的配额数逐渐减少，企业为了生计，需要降低成本，根据企业利润最大化、成本最小化的原则，部分企业将选择缩小成本、降低产能，从而对GDP产生负影响。但相比于针对碳减排的促进作用，对经济的负面影响更弱些。
（二）免费配额。在设定的不同免费比例的前提下，机制对企业碳排放和GDP总量的影响，具体如图3所示。根据B1～B4仿真结果，随着免费比例逐渐增多，机制对二者均有明显影响，对企业CO2排放的抑制作用和对GDP总量的抑制作用减弱。企业碳减排成本逐渐变小，但是机制的减排效果减弱。
（三）碳交易价格。设定不同的碳交易价格的前提下，机制对企业碳排放和GDP总量的影响，具体如图3所示。根据C1～C4仿真结果，随着碳价的增长，CO2排放量和GDP总量在下降，并且下幅程度逐渐增大。说明碳价的提高会导致企业碳排放成本增加，会使企业发展受到限制，同时对经济发展产生负面影响。同时，碳价的提升对经济的负面影响低于其对碳排放的抑制作用。
综上，作为一个复杂的系统，黑龙江省企业碳排放交易系统受到多个因素的影响，利用系统动力学模型可以充分考虑多个因素，构建符合黑龙江省企业的仿真模型。通过寻找CO2排放量、GDP与碳交易机制的关系，模拟探究黑龙江省碳交易系统的运行机制对经济和环境的影响；采用定量和定性相结合的方法，优化仿真模型，为黑龙江省的碳减排贡献学术力量，为低碳发展提供指导思路。实证研究表明，模型能充分有效地模拟黑龙江地区企业碳交易机制，根据仿真结果，得出以下结论：（1）碳交易机制的确能促进企业减排；（2）碳交易机制会对经济产生负面效果；（3）减少配额总量、减少免费配额以及提高碳价能促进碳减排。综合以上结论，本文提出两点建议，一方面可以尝试减少配额总量以及提高碳价来促进企业碳减排；另一方面在实施碳减排的同时注重对经济的影响，努力将高质量发展之路与可持续发展之路并行，为我国经济创造良好的发展环境。
（作者单位：黑龙江科技大学）
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