文献阅读 | 新冠疫情、绿色协议和复苏计划永久地改变了欧盟排放交易体系第四阶段的碳排放和价格

题目

COVID-19, Green Deal and recovery plan permanently change emissions and prices in EU ETS Phase IV

作者

Kenneth Bruninx & Marten Ovaere

期刊

Nature Communications

时间

2022年3月

一作

单位

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering Science, KU Leuven, Leuven, Belgium；Department of Economics, Faculty of Economics and Business Administration, Ghent University, Ghent, Belgium

链接

https://www.nature.com/articles/s41467-022-28398-2

摘要

       欧盟排放交易系统(EU ETS)失效规则表明，冲击和重叠政策可以改变累积碳排放量。本文阐释了这些机制，并模拟了COVID-19、欧洲绿色协议和复苏刺激方案对EU ETS累积排放和限额价格的影响。

        研究结果表明，COVID-19的负面需求冲击对限额价格的影响应该是有限的，反而会转化为较低的累积碳排放。将EU ETS 2030年减排目标保持在55%，可能会将限额价格提高到45-94欧元/吨CO2，并将累积碳排放量从23.5-33.1Gt CO2减少到14.2-18.3Gt CO2，而2030年减排40%的目标为23.5 Gt CO2。

       研究结果在很大程度上取决于水床何时再次被封闭，这是一个内生的市场结果，由EU ETS的设计、冲击和重叠的气候政策(如复苏计划)驱动。

研究背景

       作为欧盟气候政策基石的欧盟排放交易系统(EU ETS)，正经受着影响排放限额需求或供应的三大冲击的考验：(1)由于COVID-19封锁措施减少了能源需求；(2)由于欧盟下一代经济复苏刺激计划的政策重叠导致的正或负的限额变化；(3)永久性的负限额供应调整，因为欧盟的减排目标更加雄心勃勃，与2005年的水平相比，到2030年EU ETS的减排目标为61%，这是为实施欧洲绿色协议的目标而提出的“一揽子计划”(Fit for 55 Package)的一部分。

        在有固定上限的排放交易体系下，这些冲击只会影响碳排放的价格，而不是累积排放量，累积排放量将在欧盟排放交易体系的整个生命周期内持续上升直到等同于累积排放上限，即所谓的水床效应。可以降低水床上任何位置，但是床上的水的总量保持不变。

       2018年欧盟通过在其市场稳定储备机制(MSR)中增加无效规则加强了欧盟碳排放交易体系(EU ETS)，以解决系统中排放限额的大量过剩，并从结构性上表明未来排放限额的稀缺。如果流通中的限额数量(TNAC)超过833Mt CO2时，MSR将吸收部分待售限额，以便在未来TNAC低于400Mt CO2时，再次从储量中释放这些限额。从2023年开始，失效规则将生效，即MSR中持有的超出前一年拍卖金额的限额将失效。

       欧盟委员会在“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中提议维持TNAC阈值和该无效规则，但将无效阈值确定为400 Mt CO2，以提高MSR持有限额的可预测性。

       由于EU ETS的无效规则是以TNAC为条件的，因此限额需求的变化将影响到无效限额的数量，从而改变累积碳排放。因此，经济复苏计划、“绿色协议”等重叠政策来“购买、储存和焚烧”限额的战略，或新冠肺炎大流行等外源性冲击，都可能导致累积排放量发生变化。换句话说，水床被刺穿了。

       政策或冲击对累积排放的影响程度和方向取决于三个因素:(1)政策何时影响排放限额需求(2)政策何时宣布(3)水床被封闭的年份。当TNAC低于833 MtCO2，且MSR停止吸收限额时，水床就会密封。这是一种内生的市场结果，取决于限额的供应和需求。

       本文提供了重叠政策和冲击对EU ETS全生命周期的累积碳排放影响的数值估计，并将其总结为水床泄漏，这取决于冲击或重叠政策改变排放限额需求的年份以及水床再次被封闭的年份。我们考虑到2018年EU ETS和MSR的设计，以及Fit for 55 Package中拟议的EU ETS和MSR设计，并突出了拟议设计变化对重叠政策对累积排放的影响的影响。并分别研究了“边际”上的冲击和重叠政策与在水床封闭期之前改变排放限额需求的预先宣布的政策。

       此外，本文还量化了COVID-19冲击、欧洲绿色协议和复苏刺激方案对限额价格和累积排放的单独和联合影响。这些重大的突发事件从本质上改变了排放限额的供需平衡，改变了水床破裂的持续时间。

研究结果

水床泄露：重叠政策在“边际”上的影响

水床泄露被定义为由限额需求的正或负变化引起(分母)的EU ETS整个生命周期内累积排放量的最终变化。（如上图所示）

由于水床被刺破，重叠政策对累积排放的影响并不明显，具体取决于政策出台的年份、政策对排放许可需求的影响时间曲线以及水床封闭的年份。

图1给出了水床渗漏的图形总结：水平轴为重叠政策减少排放限额需求的年份，纵轴为密封水床的年份，假设政策在2020年公布。图(a)假设到2030年的减排目标为40%和2018年MSR设计，而图(b)假设到2030年的减排目标为55%和2018年MSR设计，且MSR的设计已根据“一揽子计划”(Fit for 55 Package)的建议进行调整。

图1  水床泄漏

即重叠政策或冲击发生的年份和水床被密封的年份的函数

 第一，在图1的左上方，直接效应占主导地位，因为重叠政策在水床封闭之前就已经执行了。在这种情况下，对TNAC的更改会在一段较长的时间内影响失效。在2018年EU ETS和MSR设计中，最极端的情况是，2020年执行的政策与2050年的水床密封重叠(图1a, A1)，直接水床泄漏几乎等于1。换句话说，现在限额需求的减少使累积排放量减少了几乎相同的数量。另一方面，重叠政策的效果越接近封闭水床的年份，直接效果越低。在2018年MSR设计下，当(i)限额需求变化较早，(ii)水床密封较晚时，直接效应始终为正，且收敛于1。

然而，在“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中提出的关于EU ETS和MSR的设计下，在水床密封之前执行的政策，直接水床泄漏可能等于或超过1，这是由于MSR的摄入量变化率、TNAC定义和MSR供应调整的时间之间的相互作用(图1b, B1)。

第二，对角线以下的直接效应为零，因为重叠政策只减少了水床再次密封后的排放限额需求。然而，水床泄漏不是零，因为未来公布的重叠政策对均衡价格路径的间接影响，影响了水床封闭前的排放限额需求。这种间接的价格效应对于水床再次密封后影响排放限额需求的政策是负的，即重叠政策适得其反：减排努力导致累积排放量的增加，而宣布的排放许可需求的增加导致累积排放量的减少(图1a、A2和图1b、B2)。一般来说，在水床刺破的一定时间内，间接效应随着政策宣布和实施之间的时间而增加。但一旦水床被封闭，间接影响就与政策执行的年份无关了。当(i)水床封闭时间越晚(ii)政策今天宣布，但执行时间较晚(iii)在水床密封后公司存储限额的时间越短，间接价格效应越大。

在“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中提出的MSR设计下，文章发现正的间接效应，即与直接效应方向一致，导致水床泄漏值高达2.71。对于预先宣布的政策，影响排放限额需求之前的水床密封(图1b、B1)和影响水床封闭期后排放限额需求的预宣布政策的负间接效应值(图1b、B2)均为−2.36。两者都是在“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中的MSR设计下更多比例的供应调整的结果。对于在水床封闭之前影响排放限额需求的政策，潜在超过比例的供应调整触发的价格调整方向与人们从重叠政策的直觉预期相反(即排放限额需求的减少会增加排放限额价格，反之亦然)，从而扩大重叠政策的效果。

第三，一旦没有更多的存储限额，流通中的限额总量为零，就不再存在跨期套利，EU ETS再次对累积排放设置了严格的上限(图1a、A4和图1b、B3)。在这些年里，存储量是零，重叠的政策只会影响排放许可价格，而不会影响累积排放量，而且如果允许的话可能有借款量(而这在EU ETS中并不被允许)。水床越早被封住，存储量就越早为零。由于直接效应和间接价格效应均为零，因此水床渗漏为零。重叠的政策不会对累积排放产生影响，但会对排放许可价格产生影响。

到目前为止，我们关注的是影响限额需求的政策或冲击。限额供应量的变化可能具有对称的、相对的水床渗漏，即某一年正(负)限额需求冲击的水床渗漏量等于同年负(正)限额供应冲击的水床渗漏量。这种等价性仅在更改的供应没有更改无效阈值时才成立。由于“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中失效阈值为常量，等于400 Mt CO2，因此图1b也可用于量化供应冲击对边际的影响，即不影响水床刺破的持续时间。根据2018年EU ETS和MSR设计(图1a)，只有在供应冲击不改变拍卖量的情况下才会出现这种情况。

COVID-19、绿色协议和复苏计划的影响

图2  五种情境下累计排放量和2021年配额价格

图2总结了五种政策情景下模拟的(a)累积排放和(b)限额价格。情景(1)和(2)考虑2030年减排40%的目标，而情景(3)-(5)考虑55%的减排目标，反映了绿色协议的实施情况。在这两种情况下，都将在2021年调整总体排放上限，以反映英国脱欧对EU ETS的影响，并包含欧洲经济区的航空业。在情景(3)至情景(5)中，将2021年的海上运输纳入考虑范围，而欧盟委员会提议在2023年之后纳入考虑范围。此外，“一揽子计划”(Fit for 55 Package)将在2021年后生效，这就要求一次性减少排放限额供应，以确保在第四阶段的线性减少系数等于4.2%。本文没有研究这种一次性削减余量供应的时机的影响。

情景(1)没有考虑COVID-19的影响，而其他所有情景都考虑到了这一点。情景(3)和(5)模拟了经济复苏刺激方案引发的重叠政策的效果，在考虑55%的减排目标的情况下，2021 - 2030年期间的排放限额需求将减少1Mt CO2 /年。在情景(3)中，由于对可再生能源发电的支持，例如取代以化石燃料为基础的发电，排放限额需求减少了100Mt CO2 /年。在情景(5)中，由于电动汽车和热泵的加速使用使得汽油或天然气(目前不在欧盟ETS覆盖范围内)被电力(在欧盟ETS覆盖范围内)取代，排放限额需求增加了相同的数量。

图3  五种情景的具体描述

图2中垂直的红线表示累积限额(2020年底ETS)。这意味着，根据2018年EU ETS和MSR的设计，累积碳排放上限为35.5Gt CO2，与2030年40%的碳减排目标相一致。由于COVID-19不影响累积上限，因此在第二种情况下(2030年为40%)，上限是相等的。当2030年的碳减排目标提高到55%时，累积上限将降低到21.7 Gt CO2。

图2a中的黑色和灰色条形图表示五种情况下的模拟累积排放量。因为失效规则，累积排放量总是低于累积排放量限额。在COVID-19前的情景(1)，我们发现累积排放量范围从33.1Gt CO2到23.5 Gt CO2。如果水床在2022年就已经密封，那么总失效率只有2.4Gt CO2，而如果水床在2050年密封，12.5 Gt CO2的限额可能会失效。白色标记表示在参考假设下获得的结果，即在(1)无COVID-19情景下，水床在2030年封闭。

考虑到COVID-19引发的2020 - 2025年期间0.72 Gt CO2的负需求冲击(情景(2))，我们发现这在很大程度上转化为较低的累积排放量。重要的是，由于COVID-19措施引发的负需求冲击增加了流通中的余量，可能会延长水床穿刺时间。例如，在流通中的限额总量较低，预计水床将在2022年关闭的情况下，COVID的负面需求冲击将穿刺时间延长到2023年。

将2030年的目标提高到55%(情景(4))，我们的结果表明，这可能会导致更多的无效，特别是在累积排放量高的情况下(比较情景(2)和情景(4))。这是由一种反直觉的自我强化效应所驱动的：任何使达到排放上限的成本更高的措施(这里是:减少限额供应)都会激励减排和存储，从而增加TNAC，导致无效。此外，由于MSR的设计，这可能会延长水床穿刺的时间。这种自我强化效应也解释了每个情景中排放量的变化：凹边际减排成本对减排和早期融资的激励较小，因此导致更少的失效，而强凸边际减排成本激励早期减排，因此延长了水床破裂，增加了失效，降低了累积排放量(图1)。

在情景(3)和情景(5)中，我们在情景(4)中增加了2021年至2030年期间100或+100 Mt CO2/年的排放许可需求变化。这说明了重叠政策的效果。根据图1的数值，如果水床长期被刺穿，表明水床泄漏量接近1，直接效应占主导地位，这些政策的效应几乎可以完全转化为较低(3)或较高(5)的累积排放量。如果水床在2033年(情况(3))或2030年(情况(5))密封，水床泄漏可能高达1.11(情况(3))或1.22(情况(5))。当水床很快被封闭，对累积排放的影响就会如预期的那样降低。在这些情况下，重叠的政策延伸到水床被封闭的那一年之后，这样在以后的时间里，间接影响主导着直接影响。此外，请注意场景(3)中的重叠政策改变了水床刺穿的持续时间，再次说明这是一个内生的市场结果。

根据图2b，我们发现，大流行的负面需求冲击(情景(2))对2021年限额价格的影响应该是有限的。由于在2021年重新设定排放限额之前，边际减排成本曲线被校准以重现2019年EUA价格，而且企业在所有情况下都将2021年以后的排放限额存储起来，因此在此情景下，2021年EUA价格的变化有限。然而，在参考案例中，提高的目标可能会将2021年的价格提高到86.5 欧元/t CO2 (44.9-93.6 欧元/tCO2)。水床密封越早、失效越低，估计EUA价格越低。在情景(3)和情景(5)中，由于政策重叠而导致的价格变化在水层密封较早的情况下会更大，因为通过失效吸收的冲击较小。

讨论

分析表明，水床泄漏以及新冠肺炎、“一揽子计划”(Fit for 55 Package)和复苏计划对排放限额价格和累积排放量的影响，在很大程度上取决于排放限额失效停止时间和水床再次密封的时间。这是一种内生的市场结果，其本身取决于外部冲击(如COVID-19)、重叠政策(如复苏刺激方案)、欧洲气候政策和减排成本曲线的形状。

将2030年的目标提高到55%，分析发现限额价格今天可能会提高到45-94欧元/tCO2，并将累积碳排放减少到14.2-18.3 Gt CO2，而根据2018年欧盟ETS和MSR设计，累计碳排放为23.5-33.1 GtCO2。需要注意的是，EU ETS的价格在2021年12月达到了历史最高水平，超过了86欧元/tCO2，这可能表明，2030年新目标的严格性正逐渐被市场内化。EU ETS价格水平是很重要的，这不仅仅是对被EU ETS覆盖的公司和欧洲各国政府，而且对那些进口货物到欧洲的公司来说也很重要，因为目前提议中的碳边境税水平与EU ETS的价格挂钩。

对于边际上的重叠政策，水床渗漏的程度取决于政策对累积排放的直接效应和间接价格效应的相对重要性。在2018 MSR设计中，直接效应总是小于1，而“一揽子计划”(Fit for 55 Package)中MSR设计允许直接水床渗漏大于1。基于一套广泛的数值模拟，我们说明，现在宣布的所有重叠政策，并影响水床预计被密封后的排放限额需求，将在没有适当的配套政策(例如，自愿取消排放限额)的情况下产生反效果。然而，这需要市场相信政策会被执行，观察相应的排放限额价格变化，并做出相应的反应。相比之下，任何政策的直接影响，无论其规模大小或对排放许可价格的影响，总是会实现的。

对于“一揽子计划”(Fit for 55 Package)的MSR设计方案，我们提供了两个潜在的改进建议。

首先，目前的阈值为1096 Mt CO2，而12%的吸收速率在2030年后仍可能诱发阈值效应。如果TNAC略高于1096 Mt CO2，则吸收量为131.5 Mt CO2，而如果TNAC略低于阈值，则吸收量为263 Mt CO2。这可能会引发MSR吸收量和TNAC的振荡，并降低允差供应的可预测性。在2030年之后将这一阈值降低到946.5Mt CO2将消除这种影响。

其次，图1b中所示的水床渗漏值主要依赖于一个大于1的直接效应，该直接效应来自于MSR的供应调整，该调整目前是在2年内进行的。这可能是减轻前期投资供给调整或在计算TNAC时，考虑到未来的供应调整。在这种MSR设计中，在水床密封之前执行的任何重叠政策的直接影响都小于等于1，因此，如果在水床密封之前，TNAC至少有一次落在833 - 1096 Mt CO2范围内，水床泄漏总是等于1。对于影响水床密封后排放允差需求的重叠政策，水床泄漏为负值。自愿取消可能是为了避免重复的气候政策产生适得其反的效果。

编辑&编排：李叶同

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