作者：刘婧
出版社：复旦大学出版社
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我国节能与低碳的交易市场机制研究试读：
前言
本书是一本关于网站优化设计方法的研究专著。
快速发展的网络技术提供了新的增强企业竞争力的手段，越来越多的企业把自己的业务扩展到互联网，进行电子商务活动。网站作为交易平台在电子商务中具有非常重要的作用，网站设计与优化策略的研究成为一个十分引人关注的研究领域。虽然近十几年来电子商务领域已经取得丰硕的研究成果，但是在网站优化设计方面的研究仍然非常缺乏。
网站是企业与顾客交流的窗口。在有限的网络带宽条件下，网站链接结构的合理程度对商务活动的质量有更加重要的影响。管理员需要经常更新结构复杂、具有大量网页的商务网站，以留住老顾客，并吸引新的顾客。因此，从实践的角度出发，网站管理人员急需网站优化设计方面的理论研究成果。智能化网站是一种能够根据用户使用动态改变其服务内容和形式的网站技术，与给所有用户提供几乎一样的内容相比，智能化网站技术可以提供个性化的信息服务，并能帮助用户尽快找到所需的信息，因此成为本书的研究重点。
2000—2003年，作者在其导师汪定伟教授的指导下，结合最优化理论和技术对智能化网站进行了深入的研究，完成了博士论文“电子商务网站链接结构优化设计的研究”。2003年参加工作以来，作者申请并获得了国家自然科学基金项目“客户自适应网站系统理论架构与优化设计方法的研究”。在此课题的资助下，作者将人工智能和数据挖掘技术应用到智能化网站技术的研究之中。本专著的素材来源于作者的博士论文以及10年来发表的近20篇国际、国内核心期刊和会议论文，是对相关科研成果的阶段性总结，同时希望对今后的研究提供一个具有指导意义的框架。
全书共分三大部分、14个章节。第一部分包括第1—3章，是关于智能化网站系统基本概念的介绍，同时也综述了目前智能化网站的研究现状，以及后续章节中涉及的几个智能优化算法。第二部分是本书的核心内容，包括第4—8章，介绍了基于图论的网站结构优化问题、自适应网站地图的设计问题、网站的链接结构设计问题。对于一般的信息类网站以及电子商务网站，本书分别给出了其优化设计的数学模型以及算例。第三部分包括第9—14章，是关于网站导航系统的研究，借鉴了计算机科学领域的用户访问序列挖掘技术，设计了几种智能网站导航系统并给出了系统架构和核心算法。最后，还研究了用户兴趣变化的跟踪技术，以及智能化网站系统的设计实现问题。
在写作风格上，各章均从研究问题的背景介绍开始，然后建立问题的数学模型，设计模型求解的最优化方法，最后是仿真计算实例、实验结果分析和主要结论。各章中大量运用了智能优化方法、图论、数据挖掘算法以及线性、非线性规划等计算方法。
本书内容涵盖了计算机科学、系统工程、管理工程、运筹学、计算数学、信息管理等多个学科和电子商务、智能计算、软计算、数据挖掘、信息系统设计等多个研究领域。对相关领域的科研人员、工程技术人员、大专院校的教师、研究生及高年级本科生都是一本很好的参考书。
由于本书涉及的专业面比较广，加之作者的视野不够开阔，水平有限，书中肯定还有诸多不足之处，恳请读者批评指正。
作者首先要感谢国家自然科学基金项目（No.70401010，No.70431003）、国家留学基金（被资助人：王有为）、教育部人文社会科学研究一般项目（No.08JC630017）、上海市浦江人才计划（被资助人：王有为）和东北大学博士学位论文资助研究项目（No.875001）多年来对本项研究工作的支持。
感谢作者的博士论文导师汪定伟教授，他在作者完成博士论文期间投入了大量的心血；感谢作者攻读博士期间共同工作的各位兄弟姐妹的支持和提出的学术建议；感谢作者在复旦大学的各位同事，尤其是黄丽华教授、凌鸿教授、戴伟辉副教授、张诚副教授、胥正川博士、彭志伟博士、卫学启博士、许博博士等，他们为作者的研究提出过许多有价值的建议；感谢作者在复旦大学管理学院指导过的许多硕士研究生和本科毕业生：叶佳佳、周瑛、吴友文、陈勇、葛存慧、熊伟毅、张健斌、陈子、胡冰、蒋之晨、张雯晶等，他们都为本课题的研究做出过贡献；感谢加拿大麦克马斯特大学的袁雨飞教授、香港理工大学的叶伟雄教授多年来的支持和帮助，这本书实际上也是与他们共同合作的结果。
最后，我要感谢我的爱妻张玥媛。没有她无数个日夜的等待、陪伴和支持，就不会有今天这本书的面世。衷心谢谢你！王有为 2009年4月于复旦大学第一章绪论1.1 研究背景
气候变化问题作为全球十大环境问题之首，成为当今世界上最受瞩目的问题之一。近百年来全球气候正在经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化，将使人类为生存和发展面临巨大考验。因此，全球气候变化严重地威胁着人类的生存与社会经济的可持续发展，使得气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众强烈关注的重大环境问题。
温室气体，特别是二氧化碳浓度的剧增引起了全球气候变暖，而二氧化碳浓度的剧增很大程度上与人类在生产、生活过程中，直接或间接地向大气排放温室气体的活动有关。尤其是在排放温室气体的人类活动中，最显著的是煤、石油、天然气等能源的消耗活动都排放二氧化碳。为此，以减少二氧化碳为主的温室气体排放的碳减排活动以及以节约能源为主的环境保护活动在全球范围内日益升温。
与此同时，全球碳交易市场作为一种低成本高效率的碳减排模式，逐渐在全球主要发达国家发展和成熟起来。在联合国的号召下，《联合国气候变化框架公约》及之后的《京都议定书》等一系列国际气候谈判，将世界多数国家纳入碳减排的行列中。由此，全球催生出一个以二氧化碳排放权为对象的“碳排放权交易市场”。通过三种交易机制——排放交易、联合履行和清洁发展机制，附件Ⅰ中的国家通过相互之间及其同发展中国家之间的合作，完成其有关限制和削减排放的承诺。
中国作为世界上最大的发展中国家，虽然在《京都议定书》中没有承担减排义务，但是工业化过程中大量的能源消耗使得中国已经成为世界上二氧化碳排放最多的国家。这使得中国在后京都时代碳减排的压力会越来越大，在应对气候变化和节能问题上面临着巨大的挑战。于是迫切需要走一条有利于节能减排和低碳经济的发展之路，使节能减碳与经济发展的目标相协调，市场机制与政府推进机制相融合。近年来我国在发展的进程中高度重视气候变化和节能问题，制定了一系列应对气候变化的法律法规；提出了节能减排的具体目标，取得了显著的成效；发布了《中国应对气候变化国家方案》；在哥本哈根大会上提出了我国在后京都时代具体的二氧化碳减排目标。这对于我国经济的转型和可持续发展有着极为重大的战略价值。1.1.1 气候变化与能源消耗
近百年来全球平均地表温度迅速上升，全球气候变暖已是不争的事实（东英格利亚大学环境科学学院气候研究中心，1999）。由世界气象组织和联合国环境规划署共同创建的政府间气候变化专门委员会（IPCC），分别在1990年、1995年、2001年和2007年发表了4份全球气候评估报告，指出了全球气候变化的严峻形势。其第四次全球气候评估报告（2007）指出：1906—2005年全球大气温度上升了0.74℃，而到21世纪末，全球地表平均温度将升高1.8—4℃。全球气候变暖将直接影响人类的生存与发展，因此是人类迄今面临的最重大也是最为严重的全球环境问题，是21世纪人类面临的最复杂的挑战之一。
20世纪90年代初，各国科学界、工业界和政府认识到，人类向大气中排放温室气体是导致全球气候变化的主要因素。温室气体【1】（Green House Gas;GHG）通过其温室效应促进了全球变暖，其中对气候变化影响最大的是二氧化碳。IPCC（2007）的研究数据显示，二氧化碳产生的增温效应占温室气体总增温效应的63％，而其排放量占人为温室气体总排放量的80％左右，因此，二氧化碳是人类活动导致气候变化的最主要的温室气体。以减少二氧化碳为主的碳减排活动在全球范围内日益升温。
近年来，随着全球人口的增长和人类活动的加剧，人类向大气中排放的二氧化碳越来越多。可见，二氧化碳排放量的增多显然与工业化以后人类通过各种途径造成二氧化碳排放的大量增加密切相关。人类活动已成为影响气候变化的主要原因。在排放温室气体的人类活动中，最显著的是所有的化石能源燃烧活动都排放二氧化碳。在化石能源中，煤的含碳量最高，石油次之，天然气较低。同时，在化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏也可排放二氧化碳（国家气候变化对策协调小组办公室，中国21世纪议程管理中心，2004）。因此，减少能源消耗问题也随之成为长期以来各国关注的焦点和核心问题。
能源问题和环境问题密不可分。能源是国民经济的重要组成部分，是人类赖以生存、经济发展和社会进步的重要基础资源，是社会经济可持续发展的重要基础。能源的合理利用关系到经济、环境的可持续发展。自从20世纪60年代起，西方发达国家都在致力于探索如何在经济发展的同时减少能源消耗，改善环境质量。当前，全球气候变暖已成为不争的事实，减少能源使用，改善能源结构，减少二氧化碳排放成为人类减缓气候变暖的重要手段。1.1.2 国际环境公约的签署
为了应对日益严峻的全球气候变化形势，联合国作为统一处理国际重大事务的世界性综合性政府间国际组织，于1988年12月第四十三届联合国大会上，通过了《为人类当代和后代保护全球气候》的决议，决定在全球范围内对气候变化问题采取必要和及时的行动。此后，《联合国气候变化框架公约》的签署，将世界多数国家纳入碳减排的行列中。《公约》成为促进国际社会对气候变暖作出响应的主要载体。之后的十多年中，各国在《公约》框架下进行了一系列的国际气候谈判，达成了《京都议定书》、《马拉喀什协定》、《巴厘岛路线图》、《哥本哈根协定》等有重大意义的文件和协议，促进了各国温室气体（碳）减排的进程。
1.1.2.1 《公约》和《京都议定书》
为了更好地在全球范围内采取有效措施减缓全球气候变暖的进程，在1992年6月4日联合国环境与发展大会上，通过了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC, 1992），简称《公约》。这是第一个全面控制二氧化碳等温室气体排放以对付全球变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约。
公约确定的“最终目标”是“将大气中温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上”。这一水平应当在足以使生态系统能够自然地适应气候变化、确保粮食生产免受威胁并使经济发展能够可持续地进行的时间范围内实现（UNEP/IUC, 1998）。《公约》于1994年3月正式生效后，几乎已得到各国政府的普遍批准，截至2004年5月，已有189个国家和区域一体化组织成为UNFCCC缔约方。概括来说，《公约》规定了发达国家和发展中国家承担的“共同但有区别”的责任，包括发达国家为发展中国家的温室气体减排提供的资金资助机制、技术支持机制、促进发展中国家加强能力建设机制等，以及发展中国家在发达国家的资金、技术等的帮助下，减缓和适应气候变化等。《公约》的签署具有巨大的象征意义和里程碑意义。《公约》里确定的很多原则和机制为各国间开展合作奠定了基础，开启了全球范围内共同应对气候变化的大门。《公约》尤其考虑到发达国家的责任和发展中国家的现实需求，对发展中国家参与国际气候变化合作奠定了基础。
1997年12月11日，根据公平原则以及“共同但有区别的责任”原则，《公约》第3次缔约方大会在日本京都召开，包括我国在内的149个国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》（Kyoto Protocol），具体确定了各国在应对气候变化中的减排责任。《京都议定书》的宗旨是通过国际社会的密切合作，降低大气中的温室气体含量，以保护环境。它的通过使世界各国在减缓气候变暖的进程中迈出了关键性的一步。2005年2月16日《京都议定书》正式生效，它被公认为是国际环境变化的里程碑，具有极其重大的意义。它是全球第一个具有法律约束力的、定量减排温室气体的国际环保协议；明确了2008—2012年第一个量化的限制和减少排放的承诺期，是对《公约》的重大的实质性发展；它确定了发达国家之间减排单位的转让和获得机制，开启了碳排放权交易这一全新的气候变化市场。尤其是清洁发展机制（CDM）的确定，为发达国家向发展中国家的资金和技术转让创造了渠道，具有重大意义；它针对发达国家，首次规定了具有法律约束力的减少温室气体排放的具体目标和时间表，这在应对全球变暖的过程中是一个突破，在国际事务中也是史无前例的。它代表着经济和环境政策全球化倾向的一个高峰，并界定了21世纪全球努力解决气候变化的基本结构要素，它可能会被证实为20世纪末最重要的及最有深远意义的世界条约（Michael Grubb at e1. ，1999）。
1.1.2.2 后京都时代的国际气候谈判
面对2012年之后如何进一步降低温室气体的排放，即所谓“后京都”问题，还有待举行新的谈判来解决。因此，为了制定《京都议定书》的详细实施规则，京都会议之后又经过了几次取得重要进展的缔约方大会。历次国际气候谈判进程见表1.1所示。表1.1 国际气候谈判进程注：*MOP1代表《京都议定书》生效后的第一次缔约方大会，以此类推。资料来源：根据www.unfccc.com整理得到。
经过1998年在阿根廷举行的COP4、1999年在德国波恩召开的COP5、2000年在荷兰海牙举行的COP6这三次会议的讨论和谈判之后，2001年各国政府终于就如何执行《京都议定书》达成了比较全面的规则，就清洁发展机制体制、运行规则和监测核实公证程序达成了高级别的政治协议——《马拉喀什协定》。《马拉喀什协定》还试图为各国政府考虑批准《京都议定书》提供充足的透明度，并为企业、非政府组织和其他主体在政府的权威与职责下参加三方机制提供了途径（陈迎，2001）。随后，2002年在印度新德里举行的COP8上通过了《德里宣言》，更多集中于《京都议定书》减缓温室气体排放的技术与操作层面的问题。《京都议定书》生效后，2005年在加拿大蒙特利尔举行的COP11和2006年在肯尼亚首都内罗毕举行的COP12，通过了启动《京都议定书》2012年之后第二承诺期谈判等诸多重要议题，将“后京都”问题的解决作为主要议题（史少晨，2009）。
2007年12月，《公约》第13次缔约方大会通过了《巴厘岛路线图》，启动了加强《公约》和《京都议定书》全面实施的谈判进程，致力于在2009年年底前完成《京都议定书》第一承诺期到期后全球应对气候变化新安排的谈判并签署有关协议。《巴厘岛路线图》为下一步落实《公约》设定了时间表，达成了一份接替《京都议定书》的旨在减缓全球变暖的新协议。新协议将在《京都议定书》第一期承诺2012年到期后生效，为人类下一步应对气候变换指引了前进的方向。
2009年12月7—18日，《公约》第15次缔约方会议于丹麦的首都哥本哈根举行，通过了《哥本哈根协议》，制定了后京都议定书时代的全球气候变化合作行动框架，为后京都时代定下行动的基调。《哥本哈根协议》就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减缓行动作出了安排，并就全球长期目标、资金和技术支持、透明度等焦点问题达成广泛共识，旨在通过建立一个清晰的、可量化的全球目标来稳定大气中的温室气体。世界主要经济体，包括中国、印度、巴西、美国、俄国、日本、欧盟，都承诺了减排行动和减排目标，显示了协议的突破（NRDC, 2009）。1.1.3 全球碳交易市场的兴起
在《公约》尤其是《京都议定书》的约束下，在后京都时代的众多气候谈判的推动下，全球碳交易市场得以兴起和发展。《京都议定书》规定，公约附件Ⅰ所列缔约方应个别地或共同地确保其CO等62种温室气体排放量，在2008—2012年的第一个承诺期内，从1990年水平至少减少5.2％，其中，欧盟削减8％、美国削减7％、日本削减6％、加拿大削减6％、东欧各国削减5％—8％，新西兰、俄罗斯和乌克兰则不必削减，但要将排放量稳定在1990年水平上，允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量分别比1990年增加10％、8％、1％。如不履行承诺将面临重罚。发展中国家未作限定。这样，碳排放权开始成为一种稀缺的资源，具有商品的价值和进行交易的可能性，以二氧化碳排放权为主的碳交易市场开始兴起。《京都议定书》为碳市场的发展引入了三种灵活机制——排放交易（Emission Trading, ET）、联合履行（Joint Implementation；JI）和清洁发展机制（Clean Development Mechanism；CDM），允许附件Ⅰ国家通过相互之间及其同发展中国家之间的合作，完成其有关限制和削减排放的承诺。其中，ET和JI针对发达国家，只有CDM是唯一涉及发展中国家的“灵活机制”。CDM规定，附件Ⅰ国家可以通过在发展中国家进行既符合发展中国家可持续发展政策要求，又能产生温室气体减排效果的项目投资，以此换取投资项目产生的部分和全部温室气体减排额度，作为其履行减排义务的组成部分。合作机制的设计目的在于帮助发达国家通过在其他国家以较低的成本获得减排量，从而降低发达国家实现其排放目标的成本。合作机制通过减排项目的全球配置，能够刺激国际投资，为全世界各个国家实现“更清洁”的经济发展提供了重要的实施手段。
目前，全球碳交易市场得到了迅速的发展和扩张。其中欧盟排放交易体系、美国芝加哥气候交易所的减排交易体系和澳大利亚新南威尔士州温室气体减排计划、英国的交易体系是几个主要的碳交易市场。1.1.4 中国节能减碳的挑战和目标
1.1.4.1 中国节能减碳的挑战
作为世界上最大的发展中国家，中国是能源生产和消费大国。长期以来，能源问题一直是我国国民经济和社会发展中的热点和难点。随着21世纪的到来，进入转型期的中国经济呈现出能源需求强劲增长的特征。能源消费的高速增长带来了二氧化碳的大量排放。
当前，中国的温室气体（二氧化碳）排放量已超过美国，成为世界最大的温室气体排放国，这使得我国所引起的关注和承受的压力都是空前的。根据国际能源机构（IEA）2009年9月7日公布的《2009世界能源主要统计》资料数据，2007年中国在能源消费部门排放的二氧化碳量为60亿2785万吨，这一数据比美国的57亿6931万吨多2亿5854万吨。这是第一次通过国际机构的官方统计确认了中国成为全球温室气体排放第一大国这一事实。2008年我国温室气体排放量占全球排放量的20.7％，约折合81.06亿吨二氧化碳当量，每百万美元国内生产总值的温室气体排放量1152吨，减排的压力是前所未有且日益增大的（梅智敏，2009）。
由图1.1可以看出，尽管中国人均二氧化碳排放量较低，但是由于我国人口基数极大，从而使中国碳排放总量居全球首位。图1.1 世界主要国家的二氧化碳排放总量和人均量（2006年）注：柱状图代表各国二氧化碳排放量（百万吨）；折线图代表各国人均二氧化碳排放量（百万吨／人）。资料来源：International Energy Annual 2006。
目前，节能减排和低碳发展对于我国社会经济发展的重要性已形成共识。然而，在中央大力提倡节能减排、环境保护的同时，高能耗、高污染的行业依然发展迅猛，单位GDP能耗下降趋势并不明显。因此，当前我国节能减排和碳减排面临的形势十分严峻。现阶段我国的基本国情和现行节能减排的环境管理推进模式的弊端决定了我国在节能减碳方面面临着巨大的挑战，在进一步节约能源和减少碳排放方面面临着巨大而现实的困难。主要有以下几个方面的原因：
首先，我国的经济增长方式决定了碳排放量将在一定时期内继续增长。我国仍处于工业化发展的初级阶段，粗放型的经济增长方式仍未从根本上改变，经济结构不协调的问题仍然比较突出。目前我国的国内生产总值中第二产业的比重仍然超过第三产业和第一产业的比重，经济结构仍存在高耗能的特点。经济增长仍以高耗能行业的快速增长为特征，需要消耗大量的化石燃料能源来满足工业生产的需要，并且这一态势可望在相当长的时段内持续下去。
其次，能源消耗不断增长，能源结构不合理的问题仍然很突出。一方面，我国能源生产和消费总量一直保持增长态势，且随着经济开放程度和发展水平的提高，两者均有加速上涨的趋势（见图1.2）。图1.2 中国历年能源生产与消费总量（1978—2009年）
资料来源：《中国统计年鉴》。
另一方面，能源的生产和消费特点决定了当前我国的能源结构仍然以煤炭等化石燃料为主，发展新能源、清洁能源等替代能源也存在非常大的困难。从图1.3可以看出，我国的能源消费结构中，煤炭占了整个能源消费的70％左右，而天然气、水电、核电和风电等新能源仅占能源消费的10％左右。因此，我国是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与保护环境的矛盾比较突出。图1.3 中国历年能源消费构成统计（1978—2008年）
资料来源：《中国能源统计年鉴》。
由此可见，我国化石能源消耗量、碳排放量上升的局面在短期内难以扭转。在高碳背景之下，我国碳排放量的削减将遭遇比发达国家更大的困难。
再次，现行节能减排的环境管理机制在推进的过程中，逐渐显现出其缺陷和不足，虽然能够达到一定的碳减排效果，但在碳减排效率方面的损失也是不容忽视的。
我国现行应对气候变化和促进碳减排的政策措施中，大多以“自上而下”的推进模式为主。我国现行节能减排工作即是通过上级政府对指标层层分解，对下级政府进行指标落实的监督，自上而下地推进。一方面，这一模式的突出优点在于能够以行政力有效地保障节能减排目标的执行力，能够在短时间内较好地达到节能减排指标落实的效果，使既定的减排目标成为可预期。因此，现行节能减排的推进模式取得了明显的成效，可以肯定其对环境保护的促进作用。但是，另一方面，这种环境管理模式在推进过程中，其存在的缺陷和不足之处也是十分明显和不容忽视的，主要表现在以下两个方面：（1）由政府主导的碳减排具有高成本和低效率的特点。在推进“自上而下”的碳减排管理模式过程中，政府通过采取“一刀切”的行政命令方式，对各地区的减排指标进行初始分配和层层分解。这种推进模式的结果是，导致地方政府在节能减排上存在较为普遍的动力不足，以投资驱动、出口拉动和资源消耗为特征的经济增长方式并未发生根本性转变；高能耗、高污染行业依然高速增长，地方政府以过度消耗资源、污染环境和贴现未来为代价发展经济的冲动依然强烈；绝大多数企业缺乏通过技术进步和完善管理走向环境友好的动力；全社会对严峻的资源和环境形势缺乏足够的危机感。同时，这种推进模式无法对我国国内各大产业、地区、重点企业的资源进行优化配置，也无法充分调动企业的积极性和创造性。各减排主体、各地区单纯满足于完成上级下达的减排任务和减排指标，因而较少考虑通过横向的合作，尤其是通过跨行业、跨行政区划的合作，在更大范围内交流减排技术、提供减排资金、协调减排额度等，以实现低成本和高效率的碳减排。也就是说，现行碳减排推进模式带来了节能减排管理的高成本和效率损失。低成本和高效率的碳减排模式应该可以实现以下功能：具有先进节能技术的企业可以将其技术向其他企业扩散，或进行技术交流与合作；具有较多闲置资金的企业可以将资金投入到有盈利价值的节能环保行业或潜力企业；具有较低的边际碳排放成本的企业，可以将自身超额完成的碳减排指标出售给边际减排成本较高、尚未完成或不能完成指标的企业，并进一步通过不断提高自身的节能成本，获取更多的经济利益。（2）由政府主导的碳减排缺少市场和配套服务的支持。碳减排的主体应该是企业而不是政府。但在目前“自上而下”的推进模式下，政府不仅是碳减排工作的监管部门，还是碳减排资金与技术的提供者，巨大的碳减排压力主要由政府承担。企业缺乏经济激励，中小企业还缺乏先进的节能技术，因此，碳减排的动力严重不足。但我们必须清楚地认识到，公共资源是有限的，政府的能力是有限的，单靠政府的力量是不足以完成碳减排的重大任务的。碳减排需要充分利用市场配置资源的功能，最大程度地吸引各类资源的进入，需要形成“政府掌舵，社会划桨”的局面。在碳减排的过程中，需要更活跃的创新与研发，更健全的市场化的服务和公共服务，更多、更有效的融资手段与更多元化的投资主体，更活跃的碳市场交易平台。通过市场和配套服务的协同配合，顺利完成碳减排的自愿减排目标。（3）传统的污染物排放总量限制政策对经济发展具有很大的限制作用。污染物排放总量限制条件，不仅限制了污染物排放的数量，也同时限制了经济的发展。对于尚处于经济转型期的发展中国家来说，如果一味实行强制性的绝对量碳减排政策，必然会对经济活动和社会消费需求施加额外的约束，这最终将导致我国的经济竞争能力和社会生活水平的下降。同时，绝对量的减排政策在执行过程中必然涉及政府对碳排放量的初始分配，而由于政府对微观经济主体信息的不对称，很容易产生分配的不公平等很多问题，这就大大影响了其良好的碳减排效果，无法达到令人满意的政策结果。
综上所述，采取“自上而下”的方式推进温室气体减排工作成效是明显的。但这种模式缺乏可持续发展的能力。更为理想的推进模式应当是能更充分地调动各方力量投入碳减排之中的模式。这就需要建立强大而健全的、与我国行政推进机制相匹配的市场机制，充分调动全社会各类利益主体的积极性来推进碳减排。促进碳减排的环境管理模式需要“自上而下”的推进和“自下而上”的配合，更多地发掘自愿减排的潜力。
因此，如何以成本有效的方式削减和控制二氧化碳排放，以及如何在力所能及的范围内采取有效的适应性政策，减缓气候变化对我国经济和社会发展的不利影响，制定合适的应对气候变化的国家战略已经成为摆在我国政府面前的一项紧迫的任务（丁一汇，孙颖，2006）。所以说，我国在节能减碳方面面临巨大挑战，控制二氧化碳等温室气体排放的任务非常艰巨，碳减排任重而道远。
1.1.4.2 中国节能减碳的目标
中国对于应对气候变化、促进二氧化碳等温室气体减排问题的态度是严肃和积极的。中国政府于1992年6月11日签署了《联合国气候变化框架公约》，正式成为发展中国家缔约国之一，即非附件Ⅰ国家，为全球应对气候变化做出了应有的贡献。2002年9月3日，国务院总理朱镕基在约翰内斯堡可持续发展世界首脑会议上讲话时宣布，中国已核准《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》，从而表明了中国积极参与国际环境合作的决心，其意义非常深远（李顺龙，2005）。自此，中国始终以最大的诚意展示了一个负责任国家的形象，严格按照“共同而有区别”的原则参与气候谈判的磋商和协调，履行在减缓气候变化问题上所做出的承诺，并与发展中国家携手，共谋发展中国家的权益。
中国政府始终把应对气候变化和节能减碳作为重要的战略任务。近年来，我国通过提高能源利用效率和节能减排，在碳减排问题上已取得了较为明显的成效。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％，主要污染物排放总量减少10％的节能减排约束性指标已经基本实现，同时，也实现了能源消耗增长率低于经济增长率，大大减少了二氧化碳的排放量。根据麦肯锡公司（Mc Kinsey & Company）的研究，中国的单位GDP碳排放强度近年来以每年大约5％的速度下降，位居世界各大国之首。温家宝总理也在哥本哈根大会发言中指出，1990—2005年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降46％（新华网，2009）。可见，我国减缓气候变化和二氧化碳排放的成效是明显的。
但中国与发达国家情况不同，这决定了中国为全球气候变化承担的是“共同但有区别的责任”。首先，中国作为发展中国家，正处于发展阶段，人均碳排放比较低；其次，中国发展的速度比较快，能源消费和二氧化碳排放总量还是会合理增加，不能限制发展中国家绝对量的合理上升。中国由于上述原因，至少到2030年前二氧化碳排放还要继续上升。作为一个负责任的发展中大国，中国一方面要为保护气候变化作出贡献，另一方面也要保证国内经济持续稳定增长。
但是可以预见的是，未来中国必然要承担相对刚性的减排责任。如果坚持以发展权拒绝承担相应减排责任，将不可避免地会损害多年来对我国相对有利的国际环境和我国的国际形象，进而会形成对我国的发展阻力。如果我们顺应这种要求，承担有约束力的减排责任，则以目前我们的经济运行方式，不可避免地会与增长惯性之间发生剧烈碰撞，难以实现相应目标（戴星翼，2008）。
因此，虽然国际社会未从法律上规定我国在碳减排方面必须承担的强制减排指标，中国政府早在哥本哈根大会之前就提出了我国自愿减排的目标：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％—45％。单位国内生产总值二氧化碳排放指标即碳强度指标，是反映发展过程中碳排放减缓的指标。碳强度指标的下降就是指二氧化碳排放的增长速度要低于GDP的增长速度。因此，与绝对量的控制指标不同，碳排放强度是一个相对碳控制指标，既反映了发展中国家减缓碳排放量的努力，又不会严重制约经济发展。碳强度减排目标的公布，不仅使我国在后京都议程的国际谈判中维护了国家与民族的发展利益，而且保证了我国的长期战略规划的顺利实施。1.2 问题的提出
在气候变化的形势日益严峻以及全球碳交易市场的迅速发展和扩张的大背景下，我国作为世界上最大的二氧化碳排放国，由于自身的特殊国情以及现行节能减排机制在推进的过程中逐渐显现出其缺陷和不足，使得我国在碳减排领域面临着巨大的挑战和压力，碳减排任重而道远。同时，作为国民经济和社会发展的重要战略物资，能源是国民经济的基本支撑，经济、能源与环境必须协调发展。因此，在这种情况下，我国的节能和低碳发展必须不断提高碳减排领域的能效，这才是未来减排的潜力所在。由此提出了本书的研究问题。1.2.1 如何以高效率和低成本的方式实现我国节能与碳减排的目标
在明确我国提出的节能减排目标和2020年强度减排的目标的基础上，如何以高效率和低成本的碳减排途径进行碳减排成为需要研究的首要问题。在现有的经济技术条件下，二氧化碳减排的成本很高，对发达国家如此，发展中国家更是不堪重负。如果在没有技术进步的条件下，一味实行强制性的碳减排政策，必然会对经济活动和社会消费需求施加额外的约束，这可能导致一国的经济竞争能力和社会生活水平的下降。传统的污染物排放总量的限制条件，不仅限制了污染物排放的数量，也同时限制了经济的发展。因此，我国碳减排的当务之急应当是以提高碳减排效率或降低碳减排成本为各项措施的核心目标。如何以成本有效的方式削减和控制二氧化碳等温室气体排放，以及如何在不损害经济发展的前提和范围内采取有效的适应性政策，是中国二氧化碳减排面临的一个重大问题。
碳排放权交易因其可以将经济效益和环境效益有效结合而成为应对气候变化的有效手段。各国普遍注重引入市场机制，倡导广泛参与、共同合作等，使碳减排的方式和路径多元化。而当前，我国节能减排与低碳发展中遇到的种种困难，根本原因来自节能减排的政府行政推进方式与市场机制不兼容，淘汰落后、保护公平竞争和激励技术进步的市场制度尚未完善。这就造成了地方政府在节能减排上未获得足够的动力，依然存在不惜牺牲环境、过度消耗资源而追求快速发展经济的问题。由此，必须重视市场制度的建设和完善，以建立和完善市场制度为我国节能与低碳的主要路径，从而获取节能减排和低碳发展的双重效果，并使之互为促进。因此，这就需要我国建立强大而健全的、与我国行政推进机制相匹配的市场机制，需要建立适合我国国情的统一的碳排放权交易市场。通过充分调动全社会各类利益主体的积极性来推进碳减排，通过“自上而下”的推进和“自下而上”的配合，更多地发掘自愿减排的潜力。1.2.2 如何构建我国基于强度减排的碳交易市场，其市场机制如何，交易后的效益如何
碳减排是一场总体战，要求我们拥有空前强大的资源配置能力。因此在我国建立一个能够为我国的碳减排服务的，既能有效参与国际碳交易市场，又能包含多元化交易主体的全国性统一的碳排放交易市场刻不容缓。这就需要对我国如何构建基于强度减排的碳交易市场进行研究。
我国构建基于强度减排的碳交易市场是否可行；碳市场是否可以实现碳强度的指标在行业间、地区间的自由流动以及各期的自由处置；其各自交易的市场机制是如何运作的；交易后，通过碳强度指标的市场交易可以带来怎样的经济效益、环境效益和社会效益，包括其碳减排的成本和费用的变化、碳排放量和碳排放强度的变化等。这些都是本研究的核心内容。
本书通过设置跨行业、跨区域、跨期的碳交易情景，尝试对行业间的碳强度交易、区域间的碳强度交易和基于碳金融机制的碳强度交易的市场机制进行研究。以期通过以上三种交易的良性循环与发展，实现我国碳强度指标的交易，从而最有效地实现环境资源的优化配置。1.3 研究思路、方法和框架1.3.1 研究思路
我国应对气候变化面临巨大挑战，控制二氧化碳等温室气体排放的任务非常艰巨，因此未来减排的潜力必须是不断提高碳减排领域的能效，即以提高碳排放效率或降低碳减排成本为各项碳减排措施的核心目标。这就需要市场手段发挥重要的作用，在碳减排领域中引入碳排放权交易机制，通过“自上而下”的政府行政推进和“自下而上”市场的配合，实现低成本的碳减排目的。
我国作为发展中国家，所采取的碳减排政策和措施应该是在不损害经济发展的前提和范围内进行，因此我国提出了碳强度减排的自愿减排目标：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％—45％。根据这一目标，如何建立适合我国国情的、基于强度减排的碳排放权交易市场成为研究的焦点问题。
1.3.1.1 文献综述
本书从两部分对文献进行梳理。首先梳理国内外应对气候变化的相关环境政策探索与实践，并对几种环境政策进行比较，提出碳的市场交易政策可以较好地达到环境治理的目标。其次对国内外碳交易市场的相关研究进展进行梳理，为本书的研究奠定坚实的理论基础。
1.3.1.2 我国碳强度减排目标的确定
本书首先对我国2020年的碳排放强度进行预测，据此根据我国提出的碳强度减排的目标区间得到确定的碳强度减排的目标。并以此约束性指标为定量研究的约束条件，计算为达成该指标所需要削减的二氧化碳排放量。从而得到我国实现碳减排的政策目标的压力是巨大的结果。
1.3.1.3 我国实现既定目标需要采取市场机制的方式
实现既定目标的理想推进模式应当是能更充分地调动各方力量投入碳减排之中的模式。这就需要建立强大而健全的、与我国行政推进机制相匹配的市场机制，充分调动全社会各类利益主体的积极性来推进碳减排。即我国具有建立碳交易市场的必要性。
采取市场机制的方式需要对我国碳市场的交易情景进行设置。本书通过设置跨行业、跨区域、跨期的碳交易情景，尝试对行业间的碳强度交易、区域间的碳强度交易和基于碳金融机制的碳强度交易进行研究。
1.3.1.4 三种交易情景的分析（1）基于行业间碳强度交易的市场机制研究。通过因素分解方法将行业碳排放强度的影响因素分为行业内能源品种碳排放率、能源结构、能源强度，对我国行业间基于能源利用的碳排放强度进行定量研究。尝试在碳排放强度约束下，由钢铁行业和化工行业购买碳强度指标，第三产业出售碳强度指标，建立行业间碳强度交易市场的理论模型。最后对行业间碳强度指标的交易对经济、环境和社会的影响进行分析，并提出政策建议。（2）基于区域间碳强度交易的市场机制研究。通过因素分解方法将各地区碳排放强度的影响因素分为地区内能源品种的碳排放率、能源结构、能源强度。将我国30个地区的碳排放强度的变化情况进行测算，尝试将排碳区域划分为低排碳区域、中排碳区域和高排碳区域，形成将碳排放强度的指标由高排碳区域向中、低排碳区域进行转移的基础。并按照碳强度的流动方向分别建立碳排放强度指标流动的碳交易市场模型：高排碳区域与中排碳区域、中排碳区域与低排碳区域、高排碳区域与低排碳区域的碳强度交易模型。最后对区域间碳强度指标的交易的影响进行分析，并提出政策建议。（3）基于碳金融机制的碳强度交易市场研究。通过将碳金融机制引入碳市场模型中，将模型的时间范围由一期扩展到多期，尝试建立一种跨期的碳排放权交易制度，对传统的当期强度减排的碳市场交易模型进行了扩展。本书设计了两种碳排放期权交易模型——碳排放看涨期权交易模型和碳排放看跌期权交易模型。最后对其影响进行分析，并提出政策建议。1.3.2 研究方法
1.3.2.1 ARIMA模型
ARIMA（Autore-gressive Integrated Moving Average）模型，即综合自回归移动平均模型，是在学术中应用比较多的预测方法。该方法由Box和Jenkins在1970年提出，也称为博克斯—詹金斯（Box-Jenkins）法。该模型适用于非平稳时间序列，可以依据ARIMA（p,d,q）模型对时间序列进行预测分析。本书在对我国碳排放强度指标进行模拟和预测时运用了这种方法。
1.3.2.2 因素分解方法
因素分解方法即对要分析的目标对象的影响因素进行分解，从而通过每一个影响因素的变化程度，来推出目标对象的变化程度的方法。目前国内外关于能源消费及二氧化碳排放的分解方法很多，被研究人员、研究机构、政策决策者应用最多的主要有拉氏指数方法（Laspeyres Index Method; LMI）和迪式指数法（Divisia Index Method；DIM），后者又随着研究的深入，发展出算术平均迪氏指数法（Arithmetic Mean Divisia Index Method; AMDI）、对数平均迪式指数法（Log- Mean Divisia Index Method；LMDI）、适应性加权迪氏指数方法（Adpative weighting Divisia Index；AWD）等。本书拟采用AWD方法定量地研究中国三个行业的基于能源利用的碳排放强度，从而为研究基于行业间碳排放强度指标流动的碳交易市场模型奠定基础。
1.3.2.3 微观经济模型
微观经济模型即根据经济学的原理，对目标对象进行的基于经济学基础的方程和等式的推导、计算经济的均衡状态和结果的过程。本书在分析基于强度减排的碳市场的跨行业、跨区域、跨期的三种交易情景的过程中，大量运用了微观经济模型的方法，通过对均衡结果的计算和推导，分析经济系统的状态。1.3.3 研究框架
本书研究的框架如下：图1.4 研究框架1.4 本书的结构安排
本书对基于强度减排的我国碳交易市场机制的研究总共分为八章。
第一章是绪论。介绍了本书的研究背景和研究目的与意义，并对研究思路、方法和框架进行了论述。我国基于强度减排的碳交易市场机制的建立，主要是在气候变化的大背景下，随着国际社会对气候变化问题的重视和解决，而兴起了全球碳交易市场。我国作为发展中大国，应对气候变化面临着巨大的挑战和压力，但仍自愿承诺了碳强度的减排目标。
第二章和第三章是文献综述。第二章主要梳理了应对气候变化的相关环境政策探索与实践，主要对排污权交易制度和排放税的国内外相关研究进行梳理，最后对几种环境政策进行综合评价，提出碳的市场交易政策可以较好地达到环境治理的目标。第三章主要梳理了国内外碳交易市场的相关研究进展，对国际碳交易市场的兴起和发展、国外碳交易市场的模型研究、碳排放强度的提出和研究进展、我国碳交易市场的研究进展分别进行了梳理，为本书的研究奠定坚实的理论基础。
第四章分析了我国碳强度减排的目标和实现途径。首先对我国2020年的碳排放强度进行预测，据此根据我国提出的碳强度减排的目标区间得到确定的碳强度减排的目标。并以此约束性指标为定量研究的约束条件，计算为达成该指标所需要削减的二氧化碳排放量。从而得到我国实现碳减排的政策目标的压力是巨大的结果。认为我国实现既定目标需要采取市场机制的方式，采取市场机制的方式需要对我国碳市场的交易情景进行设置。本书通过设置跨行业、跨区域、跨期的碳交易情景，尝试对行业间的碳强度交易、区域间的碳强度交易和基于碳金融机制的碳强度交易进行研究。
第五章是基于行业间碳强度交易的市场机制研究。通过因素分解方法将行业碳排放强度的影响因素分为行业内能源品种碳排放率、能源结构、能源强度，对我国行业间基于能源利用的碳排放强度进行定量研究。尝试在碳排放强度约束下，由钢铁行业和化工行业购买碳强度指标，第三产业出售碳强度指标，建立行业间碳强度交易市场的理论模型。最后对行业间碳强度指标的交易对经济、环境和社会的影响进行分析，并提出政策建议。
第六章是基于区域间碳强度交易的市场机制研究。通过因素分解方法将各地区碳排放强度的影响因素分为地区内能源品种的碳排放率、能源结构、能源强度。将我国30个地区的碳排放强度的变化情况进行测算，尝试将排碳区域划分为低排碳区域、中排碳区域和高排碳区域，形成了将碳排放强度的指标由高排碳区域向中、低排碳区域进行转移的基础。并按照碳强度的流动方向分别建立了碳排放强度指标流动的碳交易市场模型：高排碳区域与中排碳区域、中排碳区域与低排碳区域、高排碳区域与低排碳区域的碳强度交易模型。最后对区域间碳强度指标的交易的影响进行分析，并提出政策建议。
第七章是基于碳金融机制的碳强度交易市场研究。通过将碳金融机制引入碳市场模型中，将模型的时间范围由一期扩展到多期，尝试建立了一种跨期的碳排放权交易制度，对传统的当期强度减排的碳市场交易模型进行了扩展。本书设计了两种碳排放期权交易模型——碳排放看涨期权交易模型和碳排放看跌期权交易模型。最后对其影响进行分析，并提出政策建议。从碳排放的交易规则、减排政策、资金机制、运作模式等方面对其影响要素进行分析，对世界各国减排经验进行了归纳和总结。
第八章对全书的研究工作进行了总结和展望，并提出了若干有待进一步研究的问题。
注释【1】大气中主要的温室气体包括二氧化碳（CO）、甲烷（CH）、氧化亚氮24（NO）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF）26等。第二章文献综述（Ⅰ）：应对气候变化的相关环境政策探索与实践
环境政策是一国为保护环境所采取的一系列控制、管理、调节措施的总和（沈满红，2001）。基于环境政策对于处理环境问题的巨大作用，国内外学术界近年来进行了很多关于环境政策的有效探索与实践。本书对几类主要的环境政策的梳理和综合分析，既有助于突出基于市场（Market-based）的环境经济政策的巨大优势，为我国在碳减排领域选择碳市场交易的方式提供依据；也有助于为碳交易市场的发展提供经验借鉴和更好地克服现行交易机制中存在的问题。2.1 环境政策工具的分类
自20世纪50年代以来，世界环境问题的凸显促使各国政府和人民寻找各种各样的政策工具，试图来遏制全球环境恶化的趋势。环境政策工具是人们为解决环境问题或达成一定的环境政策目标的手段。
到目前为止，人们已经设计出多种丰富的环境政策工具。从历史的角度看，环境政策工具经历了三代演变：第一代工具是强制性命令—控制，第二代工具是经济激励，第三代工具是自愿环境管制（洪大用，2001）。在环境政策的相关文献中，国内外学者从不同的角度，对环境政策工具进行了分类：杨华（2007）认为环境政策工具可总体分为两大类：一类是命令控制型环境政策工具，另一类是经济激励型环境政策工具。按照OECD（1999）和Kemp（1998）的分类，环境政策手段大致可以分为直接管制手段（如市场准入、环境标准等）、经济手段（如税收）和相互沟通手段（如信息披露）三大类；王彬辉（2006）指出在OECD国家，环境政策工具一般分为命令控制型工具、经济激励工具和劝说式工具三大类；世界银行1997年的年度报告把环境政策手段划分为四类：（1）利用市场；（2）创建市场；（3）环境管制；（4）公众参与（鄢斌，2008）。比较上述分类方法，其对应的关系为：命令控制手段又称为直接控制手段，其对应于使用环境法规；经济激励型手段对应于利用市场和建立市场；劝说式工具对应于鼓励公众参与手段（杨洪刚，2009）。
关于我国环境治理的实践过程，张坤民等（2007）建立了包括命令—控制手段、经济刺激手段和公众参与或称自愿手段等多样化的环境政策工具矩阵。结果见表2.1所示。表2.1 中国目前常用的环境保护政策手段
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]