鄒非凡 丁志剛 晚春東 劉海林

(紹興文理學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院，浙江 紹興 312000)

社會化大生產(chǎn)所排放的溫室氣體導(dǎo)致全球氣候顯著異常，對人類自身生存和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn).為此，聯(lián)合國政府間談判委員會(IPCC)就氣候問題簽訂的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》規(guī)定相關(guān)國家的碳排放控制目標(biāo)，搭建碳交易制度框架，同時歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)建立區(qū)域性碳交易市場.我國作為碳排放量最多的國家已在2011年正式啟動碳交易試點，利用市場機制激勵高排放部門采納減排技術(shù)，破解資源環(huán)境惡化的難題.碳交易機制本質(zhì)上是政府為推動低成本減排而創(chuàng)造出的市場機制，基本原理是政府為納入監(jiān)管體系的對象(企業(yè))分配初始碳排放權(quán)額度；若初始碳排放權(quán)配額不足，企業(yè)可通過采納節(jié)能技術(shù)減少排放，或者在碳交易市場中買入碳排放權(quán)以達(dá)到控制目標(biāo)；若采納節(jié)能技術(shù)后的排放量低于初始配額，則可在碳交易市場中出售多余的碳排放額度[1].隨著碳交易市場的建立以及消費者環(huán)保意識的增強[2]，采納節(jié)能減排技術(shù)已成為企業(yè)提升競爭力的有效途徑之一.

近年來，隨著我國居民消費水平的提升，家庭空調(diào)占有率不斷提高.一方面，巨大的能源消耗量使得電力供應(yīng)承受壓力；另一方面，溫室氣體排放量激增，不利于我國發(fā)展低碳經(jīng)濟.空調(diào)系統(tǒng)的能耗有冷熱源能耗和電能耗兩方面.空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)主要有新興環(huán)保能源的利用、蓄冷空調(diào)、熱回收技術(shù)、替代制冷劑、蒸發(fā)冷卻節(jié)能技術(shù)等[3].考慮碳交易市場的建立和消費者環(huán)保意識的增強，空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)不僅可以獲得產(chǎn)品市場的溢價收益，而且還可以獲得碳交易市場的收益.IPCC指出，解決環(huán)境問題必須依靠技術(shù)創(chuàng)新與推廣，技術(shù)的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他手段[4].技術(shù)采納一般被視為技術(shù)擴散的微觀基礎(chǔ)[5]，因此，空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)對于我國發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重要意義.

1 碳交易研究現(xiàn)狀

目前，二氧化碳捕獲與埋存技術(shù)(CCS技術(shù))、高效能源利用技術(shù)以及可再生能源技術(shù)等低碳技術(shù)的采納決策問題得到了廣泛的關(guān)注與研究[6].Zhou等[7]以中國CCS技術(shù)投資為例，研究減排政策對投資的影響，發(fā)現(xiàn)碳稅和碳交易市場兩類氣候政策均會帶來較大的影響，碳交易市場中碳價的波動水平對投資收益的影響更大.Zhang等[8]在碳交易政策背景下，考慮碳價和CCS技術(shù)成本不確定的影響，構(gòu)建了CCS技術(shù)投資價值決策模型，并給出最優(yōu)投資時機表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)碳價的不穩(wěn)定性和成本不確定性會推遲電力企業(yè)進(jìn)行技術(shù)投資.Oda和Keigo[9]研究發(fā)現(xiàn)，只有在碳價足夠高的情況下，電力企業(yè)進(jìn)行CCS技術(shù)投資在經(jīng)濟上才是可行的.Dal-Mas等[10]提出多級混合整數(shù)線性規(guī)劃模型框架，幫助決策者和潛在投資者評估以生物為原料的乙醇供應(yīng)鏈的經(jīng)濟表現(xiàn)和風(fēng)險，并驗證有效性.Fuss等[11]研究了新能源技術(shù)投資組合的不確定影響，并利用方案數(shù)據(jù)庫進(jìn)行替代風(fēng)險分析.Strand等[12]在未來能源和氣候成本不確定條件下，研究了能源基礎(chǔ)設(shè)施的投資.Akbari等[13]在相關(guān)條件不確定情況下，對分布式能源系統(tǒng)投資進(jìn)行了探究.上述研究均發(fā)現(xiàn),由于低碳技術(shù)投資受政策和市場不確定性的影響，企業(yè)往往會推遲采納低碳技術(shù)的時間.

學(xué)者們在研究不確定條件下投資時機決策問題時，將實物期權(quán)理論廣泛應(yīng)用其中，并取得了豐碩的成果.與諸如凈現(xiàn)值法、回收期法、內(nèi)部收益率法等傳統(tǒng)投資理論相比，當(dāng)投資活動具有不可逆性、不確定性等特征時，實物期權(quán)理論更具適用性.Myer[14]和Ross[15]率先指出，企業(yè)未來投資機會可以被看成是一種實物期權(quán)，由此開啟了對實物期權(quán)評估方法與理論的深入研究.McDonald和Siegel[16]提出，利用連續(xù)時間模型研究不確定性對投資時機決策的影響，在此模型基礎(chǔ)上，對企業(yè)投資時機問題的研究得到進(jìn)一步拓展.Dixit和Pindyck[17]研究了不確定條件下單個企業(yè)的投資時機問題，并建立不同競爭和政策環(huán)境下的決策模型.張京偉等[18]引入Bass模型，描述了新技術(shù)產(chǎn)品整個生命周期的需求量變化，在此基礎(chǔ)上建立最優(yōu)投資時機模型.魯皓等[19]認(rèn)為，一般產(chǎn)品均有顯著的生命周期，傳統(tǒng)連續(xù)時間模型與技術(shù)更新速度的假設(shè)不符，需要在實物期權(quán)模型中引入投資時限變量，從多角度研究對投資時機的影響.王宗耀等[20]引入碳交易價格與減排成本等變量參數(shù)，得出CCS技術(shù)最優(yōu)投資時機的策略.

綜上所述，企業(yè)采納低碳節(jié)能技術(shù)問題隨著碳交易政策的實施逐漸受到關(guān)注.然而，我國碳交易市場還不夠完善，碳交易價格受到眾多因素影響波動劇烈.空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)面臨收益不確定風(fēng)險，應(yīng)科學(xué)評估采納節(jié)能技術(shù)的時機.目前已有學(xué)者就不確定條件下投資時機決策問題，運用實物期權(quán)理論開展了大量研究工作，但相關(guān)文獻(xiàn)較少同時考慮企業(yè)投資活動在碳交易市場與產(chǎn)品市場的價值.本文將綜合考慮碳排放權(quán)交易價格波動、節(jié)能產(chǎn)品溢價等因素，深入探討碳交易市場不確定條件下空調(diào)企業(yè)節(jié)能技術(shù)采納時機決策問題.

2 空調(diào)制造企業(yè)節(jié)能技術(shù)采納時機分析

2.1 條件假設(shè)與符號說明

在碳交易政策下，被納入交易體系的企業(yè)，其碳排放權(quán)主要有三個來源：政府初始配額、購買獲得以及減排獲得.對空調(diào)制造企業(yè)來說，除通過購買方式達(dá)到碳排放限制額度外，企業(yè)還可以通過投資采納節(jié)能技術(shù)，提升空調(diào)的節(jié)能效率，從而減少空調(diào)在日常運行中的能源消耗；將節(jié)能空調(diào)所減少的能源消耗核算成碳排放量，并申請認(rèn)證為企業(yè)的碳減排額.空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)后，其在碳交易市場和產(chǎn)品市場將有兩種商品可供出售，分別是碳排放配額和節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品.空調(diào)制造企業(yè)需要在碳交易市場不確定風(fēng)險下，綜合考慮節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的銷售情況，合理決策節(jié)能技術(shù)采納的時機.為便于定量分析，給出以下假設(shè)：

2.1.1 采納節(jié)能技術(shù)前，每臺空調(diào)一年的總耗電量為η，耗電量轉(zhuǎn)化為碳排放量的轉(zhuǎn)化系數(shù)為τ(即消耗每度電可轉(zhuǎn)化成的碳排放量，根據(jù)IPCC第四次評估報告，測算出的能源消耗量乘以該類能源的碳排放系數(shù)，即可核算得到碳排放量)，采納節(jié)能技術(shù)后空調(diào)使用的節(jié)能率為μ，則每臺空調(diào)一年的碳減排量為μητ.空調(diào)制造企業(yè)生產(chǎn)一臺空調(diào)的碳排放量為e0，保持不變.

2.1.2 碳排放權(quán)交易價格受多種因素影響而波動變化.假設(shè)t時刻的碳排放權(quán)價格p(t)服從幾何布朗運動:

dp(t)=αp(t)dt+σp(t)dw(t).

(1)

其中，漂移系數(shù)α為期望增長率，且滿足0≤α

2.1.3 消費者對節(jié)能空調(diào)存在選擇偏好，采納節(jié)能空調(diào)技術(shù)后銷售量有一定程度上升，且銷售增加量與空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能率μ成正比，與空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品溢價率Δp成反比，則節(jié)能空調(diào)的銷售量:

Q=D0+λD0(μ/Δp)=(1+λμ/Δp)D0.

其中:D0表示基本需求量；λ表示消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的偏好程度系數(shù).

2.1.4 政府以無償形式分配給企業(yè)的初始碳排放配額為Zg，企業(yè)采納節(jié)能空調(diào)制造技術(shù)所要投資的成本為C.最早可在t=0時刻進(jìn)行投資，且采納節(jié)能空調(diào)技術(shù)后可立即獲得該年度的碳排放量配額為Em=μητQ.生產(chǎn)空調(diào)的碳排放總額為E(Q)=e0Q.假設(shè)政府分配的初始額度與減排獲得的碳排放配額超過企業(yè)的碳排放總量，空調(diào)制造企業(yè)可在碳交易市場中出售多余額度，可賣出的碳排放權(quán)總額為:

Et=Zg+Em-E(Q)=Zg+μητQ-e0Q.

2.2 技術(shù)采納時機模型

2.2.1 模型構(gòu)建

由以上假設(shè)可得，在某一時刻t采納節(jié)能技術(shù)后，空調(diào)制造企業(yè)在碳市場中可用于交易的碳排放權(quán)額度為Et=Zg+Em-E(Q)=Zg+μητQ-e0Q，在產(chǎn)品市場獲得的溢價收益可表示為ΔpQ.則空調(diào)制造企業(yè)期望總收益凈現(xiàn)值(NPV)可表示為：

(2)

2.2.2 最優(yōu)采納時機分析

在執(zhí)行投資之前，空調(diào)制造企業(yè)持有投資期權(quán)，等待期間不產(chǎn)生低碳交易收益.空調(diào)制造企業(yè)的投資策略，將會根據(jù)低碳節(jié)能投資的期權(quán)價值最大化原則選擇投資時機，因此，該問題就是一個最優(yōu)停止時機問題.假設(shè)在某一時刻的碳排放權(quán)交易價格初次達(dá)到最優(yōu)投資門檻，空調(diào)制造企業(yè)就停止等待，執(zhí)行投資行動，可使低碳節(jié)能技術(shù)投資的預(yù)期收益最大.

為推導(dǎo)出空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)的最佳時機，對式(2)進(jìn)行分析.設(shè)定pt為時刻t的碳交易價格，根據(jù)伊藤積分可得，在某一時刻t采納節(jié)能技術(shù)，空調(diào)制造企業(yè)的總收益為：

(3)

設(shè)V為企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)后的期權(quán)價值函數(shù),則：

V(p(s))=

(4)

連續(xù)等待時間段的貝爾曼方程：

rVds=E(dV)，

(5)

由伊藤引理展開dV可得：

(6)

根據(jù)式(5)和式(6)，可推導(dǎo)出看漲期權(quán)價值函數(shù)V滿足微分方程：

(7)

式(7)的通解為：

V(p(t))=Ap(t)β.

(8)

且β滿足二次方程：

則有

(9)

根據(jù)Karatzas與Shreve的有關(guān)結(jié)論，得到

(10)

pT即為最優(yōu)門檻，令

(11)

可得到

(12)

綜上所述，pT是上述模型的最優(yōu)門檻碳價，由此可以確定在碳交易風(fēng)險下空調(diào)制造企業(yè)節(jié)能技術(shù)最優(yōu)采納時機為：

T=inf{t≥0|p(t)>pT}.

(13)

綜上分析，當(dāng)且僅當(dāng)碳交易價格大于臨界值pT時，空調(diào)制造企業(yè)選擇投資采納節(jié)能技術(shù)；反之則推遲投資，繼續(xù)等待.

3 算例分析

為進(jìn)一步探究最優(yōu)采納時機與碳排放權(quán)交易市場以及產(chǎn)品市場之間的關(guān)系，下面將通過參數(shù)賦值，利用Matlab軟件進(jìn)行仿真測算.參數(shù)設(shè)值如表1所示.

表1 參數(shù)設(shè)值

參 數(shù)數(shù) 值無風(fēng)險利率r0 03漂移系數(shù)α0 01生產(chǎn)空調(diào)產(chǎn)品的碳排放量e0/(kg·臺-1)20需求量基數(shù)D0/臺100000政府以無償形式分配的碳配額Zg/kg10000空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品溢價額Δp/(元·臺-1)100每臺空調(diào)一年的總耗電量η/(kW·h)1000耗電量轉(zhuǎn)化為碳排放量的轉(zhuǎn)化系數(shù)τ/(kg·(kW·h)-1)0 785采納節(jié)能空調(diào)制造技術(shù)成本C/元30000000

例1：由推導(dǎo)出的最優(yōu)采納時機(采納節(jié)能技術(shù)的碳價門檻)門檻碳價表達(dá)式(12)可知，碳價波動在一定程度上影響空調(diào)制造企業(yè)節(jié)能技術(shù)采納決策.為考察采納時機與碳交易價格波動率的相關(guān)性，令采納節(jié)能技術(shù)后空調(diào)的節(jié)能率μ=0.3，消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的偏好程度系數(shù)λ=0.5，仿真結(jié)果如圖1所示.

由圖1可以發(fā)現(xiàn),采納節(jié)能技術(shù)的碳價門檻與碳價波動率呈正向關(guān)，即碳價波動率越高(碳交易市場風(fēng)險越高)時，采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價越高，也就是空調(diào)制造企業(yè)會因碳交易收益不穩(wěn)定性的增強而延緩采納節(jié)能技術(shù).

例2：為考察采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價與空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能率的相關(guān)性，令消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的偏好程度系數(shù)λ=0.5，碳交易價格波動率σ=0.3，仿真結(jié)果如圖2所示.

圖1 采納時機與碳交易風(fēng)險水平的關(guān)系

圖2 采納時機與空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能率的關(guān)系

由圖2可見，采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價與空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能率呈負(fù)相關(guān)：空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能率越高，采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價越低，即企業(yè)采納的空調(diào)節(jié)能效果越好，空調(diào)企業(yè)可以獲得更多收益，從而促使空調(diào)制造企業(yè)盡早采納節(jié)能技術(shù).

例3：為探討采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價與消費者對節(jié)能空調(diào)偏好程度的相關(guān)關(guān)系，令采納節(jié)能技術(shù)后空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能率μ=0.3，碳交易價格波動率σ=0.3，仿真結(jié)果如圖3所示.

由圖3容易看出,采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價與市場對節(jié)能產(chǎn)品的需求量呈負(fù)相關(guān)，即消費者對節(jié)能空調(diào)偏好程度越高，采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價越低.具體表現(xiàn)為空調(diào)企業(yè)會根據(jù)產(chǎn)品市場節(jié)能空調(diào)需求量高低，而選擇是否提前采納節(jié)能技術(shù).市場對節(jié)能產(chǎn)品需求量越高，會促使空調(diào)制造企業(yè)提前采納節(jié)能技術(shù)；反之，則會使空調(diào)制造企業(yè)推遲采納節(jié)能技術(shù).

圖3 采納時機與消費者對節(jié)能空調(diào)偏好程度的關(guān)系

4 啟示與建議

隨著碳配額與交易政策的實施以及低碳節(jié)能消費需求的日益增長，空調(diào)制造企業(yè)需要生產(chǎn)更加節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品.采納節(jié)能技術(shù)是空調(diào)產(chǎn)品轉(zhuǎn)向低碳化、節(jié)能化的必經(jīng)之路.而碳交易市場風(fēng)險較高，空調(diào)制造企業(yè)需要綜合考慮多方面影響因素，合理選擇節(jié)能技術(shù)的采納時機.本文引入碳價格波動、節(jié)能產(chǎn)品溢價、消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的偏好等參數(shù)，構(gòu)建具備碳交易市場和產(chǎn)品市場特征的實物期權(quán)模型，探究各參數(shù)的變化對空調(diào)企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)采納時機產(chǎn)生的影響.研究發(fā)現(xiàn)，空調(diào)制造企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)的門檻碳價與碳價波動率呈正相關(guān)，而與空調(diào)技術(shù)節(jié)能率以及消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品偏好程度呈負(fù)相關(guān).綜合上述結(jié)論，空調(diào)制造企業(yè)為應(yīng)對碳交易風(fēng)險，在盡快采納節(jié)能技術(shù)時，需要做好以下幾點：

第一，構(gòu)建碳交易市場風(fēng)險評估與管理機制.密切關(guān)注碳交易市場中的價格走勢，科學(xué)評估碳價波動對企業(yè)帶來的風(fēng)險，合理選擇采納節(jié)能技術(shù)的時機.碳價波動率過高不利于企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)與提升產(chǎn)品性能.企業(yè)應(yīng)建立低碳發(fā)展的長期規(guī)劃和碳交易市場應(yīng)對機制，妥善安排碳交易行為，以利于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展.

第二，加大節(jié)能技術(shù)研發(fā)投入并鼓勵企業(yè)采納節(jié)能技術(shù).節(jié)能技術(shù)的普及率與節(jié)能效率是企業(yè)采納節(jié)能技術(shù)的重要影響因素.節(jié)能技術(shù)的效率越高，企業(yè)在前期技術(shù)研發(fā)中需要投入更高的成本.而企業(yè)前期的高研發(fā)投入，會促使企業(yè)加快采納節(jié)能技術(shù).因此，企業(yè)應(yīng)綜合考慮節(jié)能技術(shù)效率、采納成本以及企業(yè)償付能力，采納符合實際經(jīng)營情況的節(jié)能技術(shù).

第三，加強對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品的營銷宣傳.消費者對節(jié)能產(chǎn)品的認(rèn)知是模糊不清的，企業(yè)需要做好市場戰(zhàn)略布局，加強對消費者節(jié)能知識的普及和環(huán)保責(zé)任的引導(dǎo).消費者對節(jié)能空調(diào)產(chǎn)品偏好程度的提升反過來也會促使企業(yè)調(diào)整自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)更加節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品，實現(xiàn)低碳發(fā)展.

總之，空調(diào)制造企業(yè)應(yīng)充分研究當(dāng)前碳交易市場政策、節(jié)能技術(shù)發(fā)展水平、消費者低碳節(jié)能偏好等，統(tǒng)籌規(guī)劃低碳發(fā)展戰(zhàn)略，尋求企業(yè)社會責(zé)任與利益最大化的平衡.

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