数字化技术带来碳市场发展新思路

文/李辛  关瑞玲

清华大学互联网产业研究院

利用市场机制引导行业低碳转型是实现“ 双碳”目标的关键手段。2022 年 4 月，《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》正式发布，明确指出要建设全国统一的碳排放权交易市场，为促进碳排放权在更大的市场范围内实现流通交易指明方向，并将通过市场基础制度规则统一及监管力度的不断强化，推动建立更加公平的市场行为规范，提升碳交易市场活力。与此同时，数字技术浪潮正以前所未有的态势席卷而来，为各个行业带来颠覆性的变革。在全球朝着“ 零碳”迈进的道路上，数字技术将作为重要引擎，拉动各行业向绿色低碳发展转型。

“双碳”背景下，本文将浅析碳市场、碳交易制度以及碳资产管理等方面与数字化技术的交融 ，希望为行业绿色发展 、节能减碳提供新思路。

全球碳排放权交易市场平稳发展

自 1997 年《京都议定书》签订以来，全球范围内已有超过 190 个国家就共同应对气候变化达成共识。2015 年《巴黎协定》为全球气候行动制定了关键目标，即将全球温升目标控制在较工业化时期 2 摄氏度以内，努力控制在 1.5 摄氏度以内。然而根据国际能源署最新研究结果，即使各国能够按照目前的政策全面有序落实碳减排行动，仅有望在本世纪末将全球升温幅度控制在 1.8 摄氏度。这意味着，若要实现 1.5 摄氏度以内的温控目标，需要全球协力采取更为积极乃至激进的措施促进全面减碳。在此背景下，应充分发挥碳排放权交易市场的刺激拉动作用，并将其作为全球气候目标达成的重要政策机制。据国际碳行动伙伴组织（ICAP）数据，全球现有 34 个碳市场在运行，覆盖了全球约 1/3 的人口及 55% 的 GDP。覆盖全球温室气体排放约 17%  ，较 2005 年碳排放权交易市场（以下简称“碳市场”）成立之初，温室气体覆盖率增加了两倍以上。除欧盟碳市场外，目前世界范围内的全国性碳市场有 8 个，我国是其中之一。由于各国在经济结构与产业结构上存在较大差异，全球主要碳市场在行业覆盖方面也大为不同。当中二氧化碳排放量覆盖率超过 70% 的区域碳市场有 4 个，分别为加拿大境内魁北克和新斯科舍两个区域碳市场以及韩国碳市场和美国加州碳市场，其余各碳市场二氧化碳排放覆盖率均不到  50%。从覆盖行业角度来看， 新西兰碳市场覆盖行业最广，包含了电力、工业、建筑、交通、国内航空、废物处理以及林业在内的 7 个行业，其余各碳市场大部分仅纳入了发电及工业领域碳排放，部分纳入了建筑和交通行业（见图1）。

图1 全球主要碳市场行业覆盖情况

我国碳排放权交易市场起步晚

相比发达国家，我国碳市场起步较晚。自 2012 年起，我国在广东、湖北、北京、上海、天津、深圳、重庆共七个地区开展碳排放交易试点工作，2016 年福建、四川两个非试点区域碳市场成立，为全国碳市场的建立及运作积累了相当丰富的经验。在此基础上，2021 年 7 月，全国碳排放权交易市场鸣锣开市，标志着全球覆盖温室气体排放量规模最大的全国性碳市场正式成立。

按照《碳排放权交易管理办法（试行）》相关规定，目前全国碳市场仅纳入年排放量超过 2.6 万吨的电力企业（综合能源消费量约 1 万吨标煤）的发电企业（含自备电厂），约覆盖了全国碳排放总量的 40% ，总量约 40 亿吨。第一个履约周期全国碳市场共纳入 2225 家发电企业，成交均价 42.85 元/吨，累计成交额 76.61 亿元，履约率 99.5%。总体来看，全国碳市场运行平稳，制度体系保障有序，为后续其他行业纳入奠定了良好的基础，但在一些关键性指标上，与国际上其他成熟的碳市场仍有差距。

国际成熟碳市场仍有差距

碳配额价格远低于其他碳市场

据碳价格高级别委员会估计，若要实现全球 2 摄氏度的温控目标，碳定价应达到 40～80 美元/吨。目前从 ICAP 发布的数据看来，2021年仅有英国、欧盟和瑞士碳市场的碳配额价格达到了该区间，我国碳市场 2021 年碳配额价格不足 10 美元（见图 2）。一方面，目前全国碳市场刚刚起步，碳排放覆盖率仍较低，纳入的行业单一，未能充分发挥市场的价格发现作用；另一方面，我国目前主要采用碳排放交易作为碳定价机制，核心是以基于“ 碳强度+基准线法”的总量设定原则分配配额，碳抵消的比例低，碳信用机制对价格的影响程度十分有限。

图2 全球主要碳市场 2021 年碳配额平均价

（单位：美元/吨）

基于我国发展中国家的经济发展现状，目前我国尚未实现碳达峰。碳价的高低不仅影响减排效果，还关系着社会经济发展的稳定性。因此，碳市场需要全面统筹、科学谋划，采取适当的定价机制来保证碳价维持在合理且平稳的区间。“ 十四五”期间，随着我国碳市场覆盖更多高耗能行业，市场规模将急剧扩大，同时通过对标欧洲碳市场并积极融入全球碳贸易当中，碳价会得到大幅度拉升。

碳配额拍卖分配比例低

碳排放权配额拍卖机制是国际上最常用的一种配额有偿分配机制，是除碳税之外政府获得减排收入的重要来源，资金可用于绿色领域的科技创新投入以及金融支持。截至 2021 年底，全球系统通过配额拍卖累计筹集资金超过 1610 亿美元。欧洲及北美碳市场普遍采用比较高的碳配额拍卖比例，比如欧盟碳市场 2021 年配额拍卖比例为 57% ，收入高达 367 亿美元；美国区域温室气体倡议（RGGI）和德国碳市场的配额拍卖比例达到了 100%。在亚太地区，韩国碳市场 2021 年配额拍卖比例仅占 4%。我国《碳排放权交易管理办法（试行）》规定，目前我国“ 碳排放配额分配以免费分配为主，可以根据国家有关要求适时引入有偿分配”。全国碳市场运行第一年，全部配额按照一定的分配规则免费发放。但在广东、湖北、重庆等试点碳市场中，均有过配额拍卖的实践，不过占比及拍卖价格较低，自 2013 年至今， 累计收入 2.55 亿美元。随着全国碳市场的完善，在配额分配中适度引入拍卖机制，有助于强化市场机制对碳配额价格的引导，进而真正发挥拉动行业绿色转型的作用。

交易品种以现货为主，衍生品类少

碳交易产品是碳金融市场的交易载体，品类一般包括碳现货、碳期货、碳远期、碳掉期等。由于碳配额发放与履约存在时间差，控排企业具有套期保值、风险对冲等衍生品需求。欧盟等市场机制相对成熟、金融基础相对发达的碳市场，交易产品类别也较为丰富，除期货、期权外，还包括碳远期、掉期、互换、价差、碳指数、碳保理等，其中欧盟碳市场碳期货的交易规模最大，根据欧洲能源交易所（EEX）数据， 2020 年欧盟碳期货交易占碳交易规模的 93%。当前我国全国及区域市场均主要以碳现货交易为主，碳期货尚未推出，仅有碳质押、碳远期等部分衍生工具在部分地区有应用实践， 总体体量不大，碳金融发展仍有较大空间。

参与主体较为单一，碳市场活跃度不足

目前全国碳市场交易主体主要为电力行业符合标准的控排企业，相比于欧盟碳市场由控排企业、银行和投资公司等金融机构等共同参与的碳市场，我国二级市场交易主体单一， 很大程度影响了碳市场的活跃度，甚至低于区域试点的交易。2021 年全国碳排放权交易系统的配额累计交易量为 1.79 亿吨，与两年合规周期发放的 90 亿吨配额相比，其周转率仅为2%，低于中国试点碳市场 5% 的平均周转率，与欧盟碳现货市场 2020 年 80% 的周转率更相差甚远。未来，建立覆盖行业更广、规模更大、参与主体多元的全国统一大市场，将有助于进一步增强碳市场流动性，激活碳排放交易市场活力。

首个全国碳市场运行周期反映出一定问题

行业标准复杂，全行业覆盖程度有待提升

全国碳市场一级市场采用“ 碳强度+基准线法”为核心原则进行碳配额分配。简单来讲，控排企业某年度的配额分配量，由省级生态环境部门根据该企业上一年度的产出量，按照基准线法进行配额的预分配，而后在下一年度按照该企业的实际产出核定配额总量。由此可见，完备的数据基础是碳配额分配制度得以施行的必要条件。发电行业通常具有碳排放源单一且排放量大的特点，同时管理制度相对健全，数据管理完备，在数据计量、核查以及监管等各方面均具有较好的实施基础，是首批纳入全国碳市场先行先试的最佳行业选项。由于各不同行业标准和技术规范不统一，行业数据基础参差不齐，生态环境部提出未来将按照“成熟一个、批准发布一个”的原则，进一步扩大碳市场行业覆盖范围， 充分发挥市场机制在控制温室气体排放、促进绿色低碳技术创新、引导气候投融资等方面的重要作用。在碳市场建设逐渐成熟的情况下， 将最终覆盖发电、石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸和国内民航八大行业。

整体履约率高，但仍有少数企业未能履约

虽然第一个履约周期内重点排放企业整体表现良好，但仍有不到百分之一的企业未能履约，我们可以从公开信息中获得一些线索，究其原因大致分为几类：一是企业罚款数额小，违约成本低。按照现行制度规定，控排企业未按时足额清缴碳排放配额的，由市级以上生态环境主管部门责令限期整改，并处以二万元以上三万元以下罚款；逾期未整改的，将在下一年度碳配额中对欠缴部分予以核减。可见罚款金额小，违约成本极低，不排除存在部分“ 短视”的企业抱有以罚代缴的心理。二是缺乏专业管理，企业端核查流程不清， 规则不明。碳资产管理尚属新兴领域，除试点地区企业已经运行多年以外，其他地区企业对碳资产的概念还处于初级阶段，大多数企业碳资产管理制度欠缺或不完善，也未能配备相关人才对能源消费数据等碳核查过程资料进行管理。绝大多数企业未设立碳资产管理部门，而是由能环部门代为履职，对于报告、核查、履约的流程不明确，造成了履约的延误。三是企业新技术投资不足，节能改造意愿低。通过引入新技术，优化生产流程、改造、替换原有高耗能工艺设备是企业提升综合能效、降低碳排放最直接有效的手段。这类项目往往具有前期投资较高、投资回收期长的特点，并可能因为项目改造需要配合短期停工停产，因此部分企业节能改造意愿不强，导致用能居高不下。

交易品类相对单一，碳抵消占比低

我国碳市场目前流通的碳资产以配额现货为主，国内自愿碳减排交易权现货作为补充。国家核证自愿减排量（CCER）是指对我国境内可再生能源、林业碳汇、甲烷利用等项目的温室气体减排效果进行量化核证，并在国家温室气体自愿减排交易注册登记系统中登记的温室气体减排量，可在碳交易市场中抵扣碳配额。参与自愿减排交易的项目应采用经国家主管部门备案的方法学，并在国家主管部门备案和登记，且由经国家主管部门备案的审定机构审定。一方面，现行碳交易制度对使用 CCER 用于履约的比例做出了不能超过 5% 的限制，一定程度上影响了市场上对 CCER 的交易意愿；另一方面 ，CCER 项目开发方法学大部分由 CDM 机制转化而来，对我国本土的项目适用性不佳，且该类项目整体开发周期长，成功率低， 影响了该类碳信用产品的数量及业主开发上市的积极性。

MRV 体系是保障碳市场运行的关键机制

MRV 是碳排放的量化与数据质量保证的过程 ，包 括监 测（Monitoring）、报 告（Report- ing）、核查（Verification）三个过程，是碳市场得以正常运行的关键机制，图 3 简单表达了这个过程中各主体的责任。   图3 MRV体系各主体责任前两个过程的实施及责任主体为企业，要求企业建立完善的碳资产管理体系及规范的监管制度，对能源样品检测、电力数据监测以及数据保存等方面有效管理，确保数据真实有效，并按照流程对数据进行报告。第三方核查机构按照制度要求履行核查的责任，对企业报告的能源相关文件、监测报告进行复核，并按照固定模板形成核查报告，核查结果作为企业履约的依据。生态环境部门作为主管部门对全过程进行监管。由此可见，MRV 过程中数据真实、可信是碳排放权交易市场有序发展的基础。然而在此过程中，检测、存档、流转等环节产生的数据体量庞大且诸多环节仍依赖人工操作，这便存在因操作失误、故意造假等原因而产生的数据失实的可能。此外，我国数据采集仪表种类繁多、品质良莠不齐、通信功能不尽完善，碳数据记录、统计、计算过程中存在计算错误、篡改数据等风险，拉低了碳核算与监管精准度。我国碳市场监管体系中主要由重点排放单位自行报送排放数据和核查机构出具核查报告两条路径提供排放数据（见图 4）。省级生态环境部门负责本行政区域内碳核查工作的监督管理。2021 年底，生态环境部开展碳排放报告质量专项监督帮扶，围绕煤样采制、煤质化验、数据核验、报告编制等关键环节，深入开展现场监督检查，发现检测报告存在篡改伪造检测报告数据、核查工作走过场、核查程序不合规等问题。为解决以上问题，除了在监管体系中进一步加大相关部门的监管力度，加强核查机构行业自律管理外，还可在 MRV 中引入新型技术协助监管，以提升相关部门的现代化监管水平、降低监管压力。

图4 碳市场监管体系

数字技术赋能碳市场监管体系及碳资产开发

数字技术通常指包含物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等一系列技术在内的新兴通信技术的统称，被视为发动“ 第四次”工业革命的重要引擎。当中物联网技术利用传感器、射频识别、二维码等作为感知元件，通过基础网络来实现物与物、人与物的互联。通过物联网采集数据，既可提高数据采集的效率， 还可降低人为因素误差。区块链技术具有集体维护、不可篡改、可追溯、公开透明等特征， 被誉为数字时代的“ 信任机器”。将数据存储在区块链上，对数据进行全生命周期管理，不仅可以避免数据被篡改，还能记录数据来源， 明确权属，为激活数据潜能奠定基础。物联网与区块链的技术特点相辅相成，二者结合为应对碳市场运行中的痛点提供了以下几种解决思路。“物联网+区块链”技术，助力实现 MRV 全流程数字化MRV 体系运行的难点主要在于碳源端数据采集的复杂性、数据报送的真实性与核查环节的准确性。基于上述问题，从原理上讲，数字技术可以提供有效的解决方案。首先在控排企业生产端的必要环节加装感应器数据采集模块，实现碳排放数据的自动化采集；其次搭建联盟链用于检测数据的记录、调取，既能保证链上数据真实、可信，又能确保链上数据安全避免外泄风险。因此，通过传感器检测的数据基于物联网的通讯网络上传到区块链上的过程，也就是 MRV 中的检测和上报。这一过程实现了数据检测、记录自动化作业，有效降低了人为因素误差和错误，可充分保障数据从检测到报告的准确、真实、可信，从而降低了碳核查中的数据核查压力。

建立可信数据库，激活数据潜能

通过“ 物联网+区块链”技术，实现碳排放数据的高效采集与可靠存储，并基于可视化手段形成可信动态数据库，可为监管部门、企业的绿色化发展转型决策提供依据。一方面可以帮助监管部门通过碳排放动态数据库，及时掌握区域碳排放变化趋势，为配额发放、碳排放核查等工作提供依据。另一方面可助力控排企业实现碳资产的有效管理。以电力企业为例，其可通过电、碳数据进行综合分析，建立电碳分析模型，依托大数据快速掌握企业碳排放情况，解决了传统模式下获得碳排放数据滞后性的问题，同时也为电力企业评估、储备、运营碳资产提供数据支持。控排企业通过电碳模型结合企业用能情况进行综合评估，可通过数据帮助企业挖掘控排减碳优化空间，实现智慧化决策。

基于区块链技术的碳资产核证，实现全生命周期可追溯

目前主流的碳汇项目开放周期普遍较长，以林业碳汇为例，CCER 项目开发周期普遍在一年以上，VCS 项目签发流程则更加复杂，周期还要更长。这间接影响了该类产品在碳市场的流通性与业主开发该类项目的积极性。究其原因，以林业碳汇项目为例，森林面积大、树木种类多且分布广，传统的人工监测方式速度慢、成本高，直接影响了林业碳汇项目的开发速度、成本和质量。  如在林业碳汇 CCER 项目开发中 ，引 入卫星遥感技术、人工智能、区块链等技术代替传统检测，开发团队即可通过卫星遥感+ 人工智能 ，检 测森林面积并识别树种 、树 龄等信息，快速掌握项目情况，推进项目开发速度；运维团队通过持续检测、对不同时段的数据做对比分析，可随时掌握森林数据，实现数字化常态化巡查并及时发现森林破坏、灾害情况，迅速响应以降低碳储量损失；项目团队依托碳储量算法，融合遥感数据+ 人工智能，以区块链为底层，建立林业碳汇项目碳资产动态数据库，可实时反馈森林碳汇项目的碳资产数据，全方位盘活碳资产，促进碳汇项目的交易市场活力。

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文章来源｜环境经济杂志

（ID：huanjingjingjizazhi）编辑｜段文秀
审核、责编｜杨帆