加急上线的这篇Nature为负碳经济支招！

第一作者：Johannes Bednar

通讯作者：Johannes Bednar

通讯单位：英国牛津大学

为了兑现许多国家和企业的净零排放承诺，需要在常规减排之外清除大气中的二氧化碳。为实现《巴黎协定》，本世纪中叶以后，全球二氧化碳总清除量需要超过残余总排放量，实现碳中和。由此产生的净负排放能够补偿因二氧化碳排放量超过剩余碳预算而产生的碳债务。然而，这种大规模的二氧化碳去除（CDR）部署存在许多争议，主要是存在潜在的经济和技术风险以及环境影响。

【成果简介】

英国牛津大学的Johannes Bedna教授等人指出了与现有气候缓解方案评估相关的一个基本经济问题，旨在为国际气候协商提供信息。现有的排放控制经济政策不足以激励全球向净负碳经济转型。目前设想的旧碳税计划将转变为净负排放下的公共补贴，可能会产生严重的财政影响。另一方面，排放交易计划(ETS)目前仅被用于处理正排放上限，负排放仅被视为抵消，这意味着一个时间点的CO₂排放不能用另一时间点的等量负排放来补偿。至关重要的是，剩余碳预算耗尽的定价与预算耗尽后超额排放的定价存在根本上的不同，这对于从二氧化碳价格中指定应计收入具有深远的影响。

作者认为，确定排放者对碳债务的责任是确保净负碳经济可行性的先决条件。因此，碳债务可以类似于金融债务，包含支付实物负债的利息，即“碳清除义务”（CRO），以将固有风险内部化。基于这个缓解方案推动的理想化全球碳政策提案，能够解决现有气候减缓研究的缺点。尽管这项研究具有概念特征，但将会对国家碳政策产生深远的影响。相关研究成果以“Operationalizing the net-negative carbon economy”为题发表在Nature上。

【核心内容】

净负排放下的碳定价

综合评估模型(IAM)提供了全球碳价格走势，作为具有成本效益的气候政策选项，以实现特定的温室气体(GHG)减排目标。Hotelling规则的结果表明，此类碳价格通常随利率呈指数增长，该规则定义了不可再生资源的跨期最佳开采时间表和价格，例如碳预算。由于排放者通过碳价格为未来的净二氧化碳去除（CDR）付费，因此这种跨期形式与污染者付费原则兼容。由此产生的跨期财政转移解决了代际公平问题。至关重要的是，由于两种方法都只是对相同的基本碳价格走势的解释，因此排放者还支付了净排放清除的折扣未来成本。

为了实现未来的净负碳经济，碳税收入可以部分保留并代代相传，以核设施退役信托基金或主权财富基金的形式为净二氧化碳去除提供资金。这种全球净碳清除基金的价值可能巨大，最高约为全球GDP的100%（图1）。鉴于这个数量级，中间投资组合可能会改变游戏规则，甚至在基金支付之前就将CDR从试点阶段提升出来。然而，随着政治环境的变化或公共财政的压力，保护财政资源不被挪作他用，肯定会极具挑战性。未来的严重危机可能会给政府带来相当大的压力，要求其动用原本为净CDR预留的储蓄。

净CDR基金的成功还取决于几个固有不确定参数的适当选择，包括未来的减排成本。如果成本和其他社会经济参数的估计不符合预防原则，或者如果监管机构不愿意在近期价格工具中充分反映未来的碳清除，将会导致无法筹集到足够的财政资源。由于碳债务和相关风险将由净CDR基金共同承担，因此需要通过公共预算来补充缺失的财政资源。

图1. 具有净碳清除基金的理想化全球税收计划。下图（左侧轴）：净排放税的公共收入和支出，以GDP百分比表示。上图（右侧轴）：理论上，净碳清除基金（绿色）和利息（橙色）的累计支付正好支付了累计税收支出（蓝色），基金的净值（棕色实线）就会随着2100年升温目标的实现而耗尽。

动态排放交易

完全自由化银行业务和借贷额度的排放交易可被视为对这些担忧的回应。竞争市场中的分散决策和定价可以通过利用碳市场的能力来确定具有成本效益的路径来提高效率。在理想化的全球方案中，剩余的碳预算将随着时间的推移进行分配，从而使得排放上限为正。排放者将在每个时期决定配额补偿的二氧化碳排放量以及产生碳债务量以补偿未来配额。实际上，产生碳债务的排放者仍将对净负排放的时间和交付负责（图2），因此可以根据个人预期平衡当前与未来的减排。通过将减排投资与资本的自然更新周期相协调，可以避免搁浅资产，并且可以解决商业周期的波动。碳税下的固定价格意味着与负排放和低碳投资的长期成本相关的风险成本较低。然而，与目前实施的没有跨期配额交易的排放交易计划(ETS)相比，交易中增加的跨期灵活性稳定了价格。至少在原则上，这种ETS安排允许排放者在更长的时间范围内进行最佳投资，从而提高排放交易的动态效率。虽然排放上限可能会被超过，但累积排放量仍然在具有跨期碳债务交易的ETS下得到精确控制，这是排放上限与交易计划相对于碳税的主要优势。

图2. 具有跨期碳债务交易的理想化排放交易系统(ETS)。化石燃料和工业(FFI)、土地利用变化(LUC)和非特定源二氧化碳去除(CDR)的总碳排放量，包括理想化全球跨期排放交易的示意图架构。

除碳义务

通过以类似方式将碳债务视为金融债务义务，可以利用金融业和货币政策的实践来降低风险，并适应性地平衡经济发展和气候减缓的关系。通过经济增长、碳债务的总需求和债务人的个人财务评级来确定一般基本利率、个人加价、期限结构和债务到期日。碳债务将作为以CO₂的吨数为单位的物理负债进入公司的资产负债表，作为一项碳清除义务并为其支付利息。这条跨公共和私人行为者的法律责任链，降低了政府最终承担净排放清除法案的道德风险，并限制了不愿履行义务的债务人。为了使跨期排放交易有效运作，例如减少时间不一致和价格波动的问题，需要尽早以可信的方式宣布排放上限。在理想化的全球计划中，排放上限需要准确反映剩余的碳预算。

碳债务下的气候减缓

在综合评估模型中，减排成本随着市场利率打折扣，这意味着在净现值方面，相对于近期脱碳而言，在未来进行减排更具有成本优势。因此，利率是综合评估模型中碳债务应计的关键驱动因素。这种“打折效应”通过对碳债务征收利息来平衡。较长的除碳义务(CRO)期限意味着较低的二氧化碳去除（CDR）净现成成本。当市场利率和碳债务利率(rd)一致时，打折的收益完全平衡。在图3显示了全球碳排放减缓路径对碳债务利息的敏感性。图3a-d中描绘了两个极端情况rd=0和rd=0.08的结果。当rd=0.08时，累积排放目标是在没有累积碳债务的情况下实现的，这意味着一旦实现，排放将保持在净零水平。这是通过同时补偿来自化石燃料和工业(FFI)以及具有碳捕获和储存的生物能源(BECCS)和土地利用变化(LUC)产生的残余二氧化碳来实现。随着对净负排放的依赖减少，由于FFI排放的更快减少和BECCS的增加，近期边际成本会更高，但在2100年将会显著降低（图b）。图e显示随着碳债务利率(rd)逐渐增加，总碳债务D减少。因此，当rd>0.02时，碳债务风险大大降低。

图3. 不同碳债务利率下实现将全球变暖限制在2℃的情景。a）rd=0和rd=0.08情景下的CO2净排放量。b）rd=0和rd =0.08的情景的边际减排成本。c）rd=0和d）rd =0.08时，图a中的几何中值净排放量，包括化石燃料和工业(FFI)、具有碳捕获和储存的生物能源(BECCS)和土地利用变化(LUC)的总排放量。e）总打折减排成本（净现值，包括利息成本），表示为与基线(rd=0)相比成本增加的百分比，显示为总碳债务D的函数。

对1.5℃的全球变暖目标进行了类似的分析，直接空气捕获和储存(DACS)被添加到缓解技术组合中。图4中的趋势显示了基线（图4a和图4b组）和减少的总碳债务D（图4c组和图4d组）。与其相关的基线相比，这些方案实现了至少30%的总碳债务降低。尽管图4c中的DACS较早增加，导致碳排放在2050年左右变为净零，但如果将全球升温限制在1.5℃，排放超标似乎是不可避免的。然而，当通过施加利息来解释风险时，二氧化碳去除支持通过平衡残余排放来快速减少净排放。如图4d中的饼图所示，相对于30%的减排要求，可行场景中高容量DACS的份额增长到81%，低成本DACS场景的份额增长到54%。

对资金流动的影响

此外，图4还显示了年度减排成本份额的分布，包括减排和负排放投资（红色和黄色阴影）以及与排放交易计划(ETS)配额和碳清除义务（CRO）利息相关的资金流（蓝色阴影）。随着碳债务利率(rd)水平的提高，近期与长期发生的减排（ABM）和负排放（RES和NNE）的减排成本份额增加。如果通过激励市场上的净二氧化碳去除（CDR）来支付边际成本，则公共支出会高得多。此外，在传统排放交易计划(ETS)下定价超额排放意味着收入（ETS，浅蓝色）比在CRO-ETS下大得多，排放上限恰好反映了剩余的碳预算。

如果二氧化碳去除仍然主要是通过应计碳债务来降低当前净成本的主要动机，那么扩大综合评估模型(IAM)-二氧化碳去除（CDR）组合以降低技术风险和环境影响，可能会导致未来几代人的负担加重。同时，减少碳债务的缓解途径严重依赖CDR，需要适当管理风险。类似的路径源于降低IAM的市场利率或充分设定中间气候目标或对净排放的限制。

图4. 使用传统ETS（图a和b）与CRO-ETS（图c和d）实现1.5 °C的全球变暖目标的对比。a和c：来自化石燃料和工业(FFI)、具有碳捕获和储存的生物能源(BECCS)、土地利用变化(LUC)和直接空气捕获和储存(DACS)的几何中值净排放量（实线）和总排放量。b和d：年度减排成本占GDP的百分比，包括归因于减排(ABM)、CDR剩余排放补偿(RES)和净负排放(NNE)以及配额支出的平均减排成本份额(ETS)和利息成本(INT)。

【总结】

鉴于全球碳预算的迅速枯竭，碳清除义务对于任何气候缓解框架来说都是必不可少的。虽然联合税收基金体系下的排放者为净碳清除进行了预先支付，但CRO-ETS中的债务人单独管理他们的财务资源。如果需要对碳债务人进行公共救助，排放者的潜在灵活性是跨期排放交易的最大缺点。为了最大限度地减少此类风险，“碳债务保护”的首要任务是通过控制碳债务总量和建立跨多个参与者的责任。CRO-ETS下的风险管理依赖于对碳债务施加利息。对于更高和风险调整后的碳债务利率，当减缓推迟到遥远的未来时，净负排放投资不再受益于净当前成本收益。这意味着，CRO-ETS下的二氧化碳去除将需要在近期证明其相对于传统减排方案的可行性。这将促进自下而上的二氧化碳去除市场发展，同时带来价格发现、早期技术学习、可扩展性测试以及社会环境协同效益和危害的识别等好处，并最终消除围绕二氧化碳去除的不确定性。

Johannes Bednar, Michael Obersteiner, Artem Baklanov, Marcus Thomson, Fabian Wagner, Oliver Geden, Myles Allen & Jim W. Hall, Operationalizing the net-negative carbon economy, Nature. 2021

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03723-9