经济学论文：演化经济学碳交易建模研究

 摘要：构建全国统一的碳交易市场已成为当前的国家需求。然而，传统基于新古典经济学理论的相关研究往往忽略了微观交易主体的自主性、异质性及其与宏观产业结构间动态交互性等行为特征，难以满足现实需求。本文采用演化经济学框架，从分析微观企业主体的行为特征出发，以异质性企业主体创新行为所引发的不确定性技术进步作为驱动力，通过引入企业行为与产业部门联动的动态演化机制的方法，来构建微观与宏观相耦合的碳交易模型，为即将推行的全国碳排放交易体系提供研究基础。

关键词：演化经济学；碳交易；自主体

在2015年的中美两国《气候变化联合声明》中，中国承诺到2017年将启动全国碳排放交易体系。在这种背景下，开展碳交易研究就显得尤为重要。从系统的角度来看，碳交易过程具有不确定性和复杂性两个显著特性。(1)不确定性，主要表现为企业经济行为的内生不确定性、企业对政策响应的不确定性以及多种不确定的交叉组合。(2)复杂性，主要表现为微观企业行为与宏观产业结构间的协同演化关系，即宏观产业结构在影响微观企业的同时也会因企业经济行为反馈而进行相应调整。能否有效刻画这两个特性，是开展碳交易相关研究的前提。从理论的角度来看，碳交易过程所表现出的不确定性和复杂性已突破了传统新古典经济学的基本假设。这就要求我们采取新的经济学研究范式，而演化经济学正契合了这种需求。所谓演化经济学是以经济主体的有限理性为基本假设，以动态的、发展的、非均衡的视角看待经济系统[1]。为此，将碳交易问题置于演化经济学的分析框架，通过构建微观企业行为与宏观经济政策相耦合的动态演化模型来分析相关的交易机制及其影响，具有重要的理论探索和实际应用价值。

1碳交易及其演化经济学基础

根据碳交易定义，合同一方通过支付另一方而购得碳减排额度，所购得额度可用于履行事先给定的碳配额限制，而当合同买方不能履行其配额限制时，将受到一定程度的惩罚[2]。在碳交易过程中，企业是微观层面的合同交易主体，也是碳交易政策的承受者；而政府是宏观层面的碳交易机制设计者和管理者，主要负责碳配额配给和过程监管。目前在我国试点的多个省市自治区碳市场中，具有较高排放水平的电力、热力、化工、石化、纺织、造纸、钢铁、水泥等多个行业都已被纳入到碳交易范畴。就现有试点市场的运行情况来看，要想将其推广至全国范围，仍需系统地考虑一系列问题。从演化经济学的角度看，碳交易市场是一个典型的复杂适应系统（ComplexAdaptiveSystem,CAS）。复杂适应系统是由美国SantaFe研究所的JohnHolland教授于1944年首次提出，其核心思想是系统的复杂性起源于其中个体的适应性。所谓适应性是指自主体（agent）能够与其所处环境以及其他自主体进行交互，并通过交互来"学习"和"积累经验"，从而改变自身的行为方式。这里的自主体是指处于一定的环境中并能与其他自主体进行交互的主体，自主体具有目标导向性，并能通过记忆和学习来改变自身的行为规则。在复杂适应系统中，微观层面的自主体是系统演化的核心。这些自主体能自主决策，通过改变自生的行为来适应系统的状态变化。随着微观自主体的行为变化，系统的状态也将发生改变，而最终体现为微观自主体行为的涌现。显然，在碳交易市场，微观企业自主体是系统核心，当外部碳市场发生变化时，包括交易价格、交易条件等，企业主体将通过改变自生技术(如创新)、交易行为等方式来适应新的环境；而企业行为的变化又反作用于碳市场的运行，结果表现为宏观产业结构的演化，即微观企业行为在宏观层面的涌现。除了企业自主体之外，政府作为配额分配和交易机制的设计者和管理者，其行为也会影响微观企业和市场的运行，也是系统的一个组成部分。

2碳交易的自主体行为分析

对于复杂适应系统的剖析，可以从该系统的核心自主体开始。一般而言，这些自主体具备如表1所示的4个属性[3]。需要指出的是，无论是现有区域碳市场试点还是未来全国统一碳市场都受制于既定的宏观调控政策。如果将政府自主体的行为设定为外生给定，那么企业自主体的行为特征及其与产业部门间的动态演化关系将成为关键。结合表1的自主体属性，为适应市场运行的状态变化，碳市场中的微观企业自主体往往表现出三个显著特性。第一，自主性。在碳市场中，企业对于是否交易、交易数量等交易行为具有决定权。为此，它们需要做出一系列的生产和交易决策。具体表现为两个方面：(1)调整生产规模。在碳市场下，碳排放权成为一种稀缺资源。而获取这一权利必将会增加企业产品的平均成本。为避免亏损，企业将所增加的成本转嫁至销售产品的价格当中。随之而来的是，企业市场份额也将发生变化。可见，在碳市场下，企业需要合理调整其生产规模以平衡因成本增加导致的产品价格上升与市场份额的下降。(2)确定交易数量。当企业所分配份额与其实际排放不相等时，企业可以决定自行减排还是配额交易以使其收益最大化。这主要取决于企业自身的减排能力。通常的决策是，当企业自行减排成本高于市场交易价格，企业倾于向市场购买碳排放权；反之，则倾向于自行减排。值得一提的是，企业减排成本可能会随着减排量的增加而呈现出非线性上升，这就要求企业对自身的减排能力进行正确评估。第二，异质性，即碳市场中的不同企业在生产和交易决策方面具所表现出的差异性。这种差异性主要是因为不同企业所被赋予的劳动力、物质资本和技术水平的初始水平及后续演化的不一致性。资源禀赋的不一致性在一定程度上决定了企业未来的发展路径差异。其中，反映技术进步水平和创新能力的企业知识资本投资和积累是研究异质性企业主体演化过程中最难、也是最重要的环节（见微观企业子主题体的第三个显著特性）。一般的结论是，对于那些具有大量知识资本投资和累积的企业往往更偏好于通过发展先进技术来缓解减排压力。值得一提的是，企业规模的大小也会影响企业间的异质性格局。在竞争性的碳交易市场环境下，规模较大的企业往往容易躲避非系统性风险所带来的影响，其结果是这些企业在长期的市场竞争中占据了较好的竞争优势地位，而规模较小的企业则易于被市场淘汰。第三，创新性。为了在竞争市场上获得比较优势，异质性企业往往会在碳减排的研发创新领域进行研发投资，即创新。然而，创新结果存在一定的不确定性，例如，创新能否成功的概率有多大；如果成功，能在多大程度上带动减排；创新减排的成本效益如何等。就创新过程而言，异质性企业具有不同的关注点。例如，是选择产品创新还是过程创新，是选择渐进创新、激进创新还是完全关注模仿等。在此基础上，大量异质性企业的微观创新结果可能最终在宏观层面表现出特定的涌现现象。对于这种涌现的分析是碳交易的自主体建模一个难点。

3微观企业行为与宏观经济政策融合的碳交易建模

目前关于碳交易建模研究主要有两种类型：自顶向下和自底向上。所谓自顶向下的碳交易建模方法是指，从宏观的高层出发，通过构建宏观经济部门间的关系，分析宏观政策对微观层面的企业行为的影响。这种分析方法多见于可计算一般均衡模型（ComputableGeneralEquilibrium，CGE），如郑玉歆，樊明太（1999）与澳大利亚莫纳什大学政策研究中心合作构建的PRCGEM模型[4]。与自顶向下相反，自底向上的碳交易建模方法是指，从微观企业行为出发，通过描述参与交易企业的主体特征及其间的交互，分析企业的经济和减排行为.这种分析方法多见于基于自主体模型（AgentBasedModeling，ABM），如朱潜挺（2012）等构建的基于自主体的全球碳交易模型[5]。可以看出，碳市场中的企业具有微观主体特征，它能根据经济环境和自身减排能力做出自主决策，适用于ABM建模方法。遗憾的是，虽然该方法在描述微观企业主体的自主决策和交互行为方面具有极大优势，但其在刻画宏观经济各部门间关系及产业结构演变等宏观问题上仍具有一定的局限性。为了完成碳交易建模，一个解决办法是将微观企业行为模型与宏观经济政策模型相融合。这里引入了投入产出模型（Input-OutputModeling，IOM）。作为分析宏观经济各部门及产业结构内在联系的重要工具，投入产出模型可以定量分析这些部门及产业间相关指标的相互依赖关系。与其他传统额宏观经济分析工具一样，IOM只能反映宏观产业或部门间的联系，而无法刻画微观主体在宏观经济政策影响下的自主决策和交互行为。将ABM与IOM相结合，既可以弥补两种方法各自缺陷，又能最大程度发挥两者优势。图1是ABM与IOM相结合的融合微观企业行为和宏观经济政策模型。模型以微观企业技术进步（创新）为核心，一方面大量微观企业创新在总体上改变了宏观IO结构；另一方面，IO结构的变化进一步反作用到所有微观企业行为。具体来讲，对于一个宏观经济系统，所有产业部门均有大量微观企业构成。将每个微观企业的投入产出结构汇总到一起就形成了宏观层面的投入产出表。由于受到宏观经济政策的影响，不同企业在其投入产出方面的变化不一，尤其是在各自不同创新能力下做出的调整。这种调整后的微观投入产出结构必反馈回宏观层面的投入产出结构，从而形成一个微观与宏观交互的闭合经济回路，并充分展现了其演化经济特性。就碳交易过程而言，图2是多主体交易的碳市场定价流程。模型以初始化碳价格零为出发点，开始计算当前市场价格下的企业碳排放量，通过比较当前碳排放与碳配额的大小来调整碳交易价格，如果当前碳排放大于其配额，则表示碳价格过低，需要增加调整（增加）初始碳价格，直至当前碳排放等于碳配额，此时，达到均衡碳交易价格。

4结语

基于演化经济学框架，研究通过分析碳交易的演化经济学基础及，从微观的主体行为的自主性、异质性和创新型为出发点，以企业自主体的技术进步为驱动力，采用微观企业行为与宏观产业部门联动的动态演化机制，最终构建了一个含碳定价机制的微观企业与宏观经济相耦合的碳交易模型，为进一步开展碳交易模拟研究提供了理论基础。