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个人碳交易视角下的阶梯油价模型

推文人 | 刘自敏 朱朋虎
 
原文信息:Li Y, Fan J, Zhao D, et al. Tiered gasoline pricing: A personal carbon trading perspective [J]. Energy Policy, 2016, 89: 194-201.
 
文章简介
 
文章从个人碳交易(Personal Carbon Trading,PCT)视角对汽油进行阶梯定价。首先构建了PCT模型求解均衡碳价格,在此基础上对汽油进行两阶梯定价,最后模拟分析了PCT模型的实施效果。研究发现,PCT视角下的第一阶梯油价比现行单一油价低,第二阶梯油价比现行单一油价高;且随着现行油价的降低与初始碳配额的减少,各阶梯价格相对现行价格的变化量更大;阶梯定价下低收入者福利增加,高收入者福利降低。
 
论文分析过程
 
论文包含了引言、PCT模型、阶梯油价定价模型、敏感性分析及福利分析等。
 
能源消耗和碳排放之间往往具有同源性,而化石能源消耗是碳排放的主要来源。中国承诺,2030年左右碳排放达到峰值并争取提早达峰,碳强度比2005年下降60%-65%,非化石能源比重提升到20%左右。任务如此艰巨,节能减排刻不容缓,发改委于2017年底印发《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》,标志着工业能源消费领域的碳减排已经先行。相关研究表明,个人能源消费领域的碳排放已经超过工业领域,现有控制个人能源消费领域碳排放主要是靠阶梯定价(如阶梯电价、阶梯气价)等被动手段,节能减排效果并不明显。因此,从个人能源消费领域进行碳减排逐步引起了国内外科学研究与政策实践者的关注。
 
自《京都议定书》以来,世界各国不仅在工业领域加大力度开展碳减排工作,同样地,在居民消费领域也开始了积极的探索。瑞典于1991年起对家庭每吨碳排放征收100欧元碳税(Tirole,2017);2006年,英国环境大臣David提出了PCT计划,标志着PCT机制的实行设想;中国也逐渐意识到消费领域的减排潜力,2015年7月,广东省正式开展碳普惠试点建设,居民日常生活中的低碳行为可以转换为碳积分,从而兑换一些商品或折扣券等。在某种意义上,当前对个人消费领域的碳排放实践已经领先于科学研究,因此,除工业碳减排领域外,学术界急需在居民消费领域开展广泛而深入的节能减排的研究。
 
一、引言及PCT背景
 
2012年度,中国交通运输业的碳排放量占总排放量的12%,其中一半以上的碳排放与私家车的使用有关。为控制交通污染,政府对汽车的购买或使用出台了相关政策(如上海的车牌拍卖,北京、深圳等地的摇号措施),以控制私家车的爆炸性增长。虽然这些政策一定程度上减少了污染排放,然而长期来看,这些数量控制工具可能会增加对低价格、高污染的二手车的需求。同样,如果采用价格工具如碳税或燃油税等,难以获得公众的广泛支持。
 
个人碳交易(Personal Carbon Trading,PCT)机制提供了一个潜力巨大的碳排放削减措施。PCT方案是从消费视角出发的一种数量—价格混合减排工具,旨在减少家庭部门的碳排放。在PCT方案下,消费者将获得与总体减排目标一致的初始碳配额,用于支付能源商品(如汽油和电力)消费有关的碳排放。排放量超过其分配限额者必须从市场购买配额,而排放量低于其分配限额者可以出售额外的排放额度。相关研究表明,PCT计划在技术和制度上是可行的,此外,PCT方案作为一个渐进体系,将有助于实现低排放者和排放者之间的收入再分配,从而减轻贫富差距。
 
相比传统的线性定价,阶梯定价(居民用水、用电等)不仅可以减少商品消耗,而且有助于实现效率和公平的双重目标。然而,这些研究忽略了与阶梯定价相关的一些重要问题,如将消费者分成几个档次的依据,以及如何确定每个阶梯的价格等。相关学者使用拉姆齐定价规则对此做了进一步的研究,但Dargay等人(2007)对汽油消费进行研究时,发现收入增长实际上对汽车所有权有直接影响,而收入变化对汽油需求的作用并不明显。因此,采用拉姆齐定价规则对汽油定价不适用,这就需要从新的视角来考虑环境外部性。一般来说,汽油使用与碳排放量呈线性关系。根据污染者付费原则,高排放量车主应该多付一些费用。
 
因此,要实现碳减排目标,就必须设计一项政策工具,在制定阶梯定价时将碳外部性内部化。文章从PCT角度提出了一种汽油阶梯定价模型,汽油消费过程中的碳排放成本,构成了其阶梯定价模型的基础。
 
二、理论模型
 
PCT模型:
 
将消费者消费分为含碳排放和不含碳排放两类,本文含碳排放商品仅包括汽油。根据消费者效用最大化原则,,模型及变量含义如下:
实施PCT时,政府根据碳排放控制目标制定合理的初始碳配额,每一个碳排放量低于初始碳配额的家庭可以在碳交易市场上出售剩余的碳排放额;相反,每一个碳排放量高于初始碳配额的家庭必须在市场上购买相应的碳排放额。经过计算,碳市场上的买者和卖者的交易量分别为:
 
此时,用油量处于第一阶梯的消费者即为低排放者,处于第二阶梯的消费者为高排放者。按照前文设定,低排放者将从PCT市场获得额外收益,高排放者将付出额外花费,那么低排放者的用油成本等于从原成本中减去额外收益部分,高排放者的用油成本等于原成本加上额外花费部分,即:
 
三、数据和结果
 
作者从国内4S店收集了2008-2013年3620项车主信息,包括车辆基本参数、每年车辆行驶里程、维修费用和车主家庭收入范围。每英里耗油量数据来自工业和信息化部,其他数据来自中国统计年鉴。
 
经过一系列的参数设定,得到均衡碳价格为0.16$/kg,两阶梯汽油价格为: 
可以看出,两阶梯价差为2.55$/加仑。
 
四、进一步分析
 
首先进行敏感性分析,测算阶梯定价机制对原油价格及初始碳配额的响应程度,然后分析了消费者的福利变化,以检验其累进性。结果表明,当汽油价格上涨(下跌)时,均衡碳价格会降低(升高),从而导致第一阶梯价格升高,但第二阶梯价格降低;当初始碳配额逐渐减小时,均衡碳价格升高,从而第一阶梯价格降低,而第二阶梯价格升高。
 
 
福利分析部分采用马歇尔需求函数测算了不同收入阶层消费者剩余的变化,将收入按照百分位特征划分为五个等级,结果表明前四个收入等级居民福利增加,最高收入等级福利减少。且对于最低(高)收入等级来说,收入越低(高),其福利增加(减少)越多,从而实现了不同收入阶层的收入再分配效应。
五、结论
 
文章从PCT视角对汽油进行了阶梯定价,并分析了PCT机制的敏感性及消费者的福利变化,结果表明PCT机制不仅实现了负外部性的内部化,而且实现了不同收入阶层间的收入再分配。
 
可以看出,PCT机制为能源商品优化设计以实现既定碳排放目标提供了一个新的视角,事实上,不只是在交通运输方面,同样在居民用电、用气等方面PCT机制都有很大施展空间。但同时应该看到其不足,暂时抛开PCT的技术成本不谈,还有一个非常重要的问题需要明确,即初始碳配额的设定,初始碳配额的设定首先关系到宏观控制目标的实现与否,更是直接关系到碳市场中不同收入阶层的利益再分配格局,所以对PCT的研究仍需深入。另外,尽管PCT的实施可能会面临很多问题,但Fawcett(2010)提出,没有其他任何东西可能使低碳社会发生根本性变革,PCT确实为严峻的碳减排形势提供了一个新的思路。
 
进一步阅读
Fawcett T. Carbon rationing and personal energy use [J]. Energy & Environment, 2004, 15(6): 1067-1083.
Fawcett T. Personal carbon trading: A policy ahead of its time?[J]. Energy policy, 2010, 38(11): 6868-6876.
Tirole, J. Economics for the Common Good. Princeton University Press. (2017).
 
Abstract
 
This paper proffers a tiered gasoline pricing method from a personal carbon trading perspective. An optimization model of personal carbon trading is proposed, and then, an equilibrium carbon price is derived according to the market clearing condition. Based on the derived equilibrium carbon price, this paper proposes a calculation method of tiered gasoline pricing. Then, sensitivity analyses and consumers' surplus analyses are conducted. It can be shown that a rise in gasoline price or a more generous allowance allocation would incur a decrease in the equilibrium carbon price, making the first tiered price higher, but the second tiered price lower. It is further verified that the proposed tiered pricing method is progressive because it would relieve the pressure of the low-income groups who consume less gasoline while imposing a greater burden on the high-income groups who consume more gasoline. Based on these results, implications, limitations and suggestions for future studies are provided.
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