Emissions trading system (ETS) implementation and its collaborative governance effects on air pollution: The China story
Keywords: Chinarsquo;s emissions trading system pilots；Haze pollution; Difference-in-differences (DID) method;；Collaborative governance
Abstract: The study aims to employ the difference-in-differences method and mediating effect model to assess panel data of 267 prefectural-level cities in Chinese 30 provinces from 2003 to 2016 and empirically examines whether the Emissions Trading System pilot has realized collaborative governance effects upon air pollution. This study verifies the rationality of the element design of Chinarsquo;s Emissions Trading System pilot from the perspective of environmental effects. The results indicate that the Chinarsquo;s Emissions Trading System pilot does have a significant lsquo;reduction effectrsquo; on haze pollution concentration level, which is probably achieved by lsquo;boosting the application and transformation of green technologies among enterprisesrsquo; and lsquo;transferring heavily polluted industriesrsquo;. Moreover, the total quota allocation, total number of incorporated enterprises and the entry of institutional and individual investors were not the significant influencing factors for reducing haze pollution, while the transaction volume of China Certified Emission Reduction and the total penalty amounts incurred play significant roles. This study provides a new way of thinking for the coordinated governance mode by combining environmental governance and carbon trading scheme. The experiential evidence strongly supports the establishment and improvement of Chinarsquo;s Emissions Trading System pilots and the implementation of a unified national carbon market.
1.Introduction
Air pollution and climate change are two vital issues that threaten the sustainable development of humankind. Gas emissions and other energy consumption activities not only pollute the air but also have a negative impact on the global climate change. So far, these two issues have been managed separately, failing to achieve an expected coordinated governance results, and raising the total social cost (Harlan and Ruddell, 2011; Rao et al., 2013). Chinese governmentrsquo;s management and control measures for air pollution mainly focus on administrative governance, while market-based mechanisms have been relatively underused. In terms of administrative governance, the measures are primarily temporal in nature, involving an odd-even rationing policy, suspending the operations of factories and construction projects, etc. However, the overuse of mandatory administrative measures tends to discourage emittersrsquo; emission reduction initiatives as well as distorting the market (Mulder, 2011). Since 2013, the intense and extensive prevalence of haze and its frequent occurrence has accelerated the moves towards a Chinese carbon-trading scheme. On October 29, 2011, the National Development and Reform Commission proposed piloting carbon emission trading in seven provinces and cities, comprising Beijing, Shanghai, Tianjin, Chongqing, Hubei province, Guangdong province, and Shenzhen – the scheme being initiated in June 2013.
As a market incentive enabler, the emission trading system (ETS) pilot not only could promote the development of energy saving and the emission reduction process, and enhances sustainable growth, but also offers new capital bonus for sustainable development and stimulates environment and ecological governance (Zhang,2015; Tao and Duan, 2015). As it is well known, air pollutants and carbon dioxide are all primarily derived from the combustion of coal, petroleum, and natural gas, which arise from the same source. By reducing carbon dioxide emissions in the carbon trade market, Sulphur dioxide, nitrogen dioxide, and other air pollutants can also be reduced. Therefore, establishing a carbon trade market can not only reduce carbon emissions but also collaboratively curb air pollution and improve the quality of the atmosphere. Moreover, the China Certified Emission Reduction (CCER) carbon trade system has become a new approach for air pollution governance, in which emitters can obtain certified emission reduction issued by the National Development and Reform Commission by developing CCER projects. On the one hand, the emitters can use the certified emission reduction amounts to trade on the carbon market. On the other hand, Government could “monetize” carbon and haze pollution by initiating social capital and making full use of carbon trading (Wang et al., 2014). Therefore, investigating the impact of the carbon market on environment quality will be an effective supplement research for the collaborative governance of Chinarsquo;s Emissions Trading System pilot.
Difference between Chinarsquo;s Emissions Trading System pilot and EU ETS are mainly reflected in four aspects: market size and coverage, total amount setting and quota allocation, flexible mechanism, and enforcement and punishment mechanism. Firstly, in terms of market size and coverage, China covers more than 20 industries and nearly 3000 key emission units. EU ETS covers about 45% of greenhouse gas emissions in the region and 11,000 high energy consuming enterprises in 31 countries. Secondly, in terms of total amount setting and quota allocation, China carbon pilots have set a target of reducing carbon emission intensity by more than 17% by 2015. The EU has set a target of reducing carbon emissions by 40% in 2030 by 1990. Thirdly, in terms of flexible mechanisms, the maximum CCER ceiling for each pilot in China could not higher than 10%, while EU carbon market could not reserve and borrowing in the first and second phases until the third phase. Fourthly, in terms of enforcement and punishment mechanisms, most of China carbon pilots regulate that enterprises will be punished 1–3 times more than the market price if excess emissions happens, while EU ente
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排污权交易制度的实施及其对大气污染的协同治理效应:中国的故事
关键词：中国排污权交易制度试点；雾霾污染；差异中差异(DID)法；协作治理
摘要：采用差异中介效应模型对2003-2016年中国30个省市267个地级市的面板数据进行评价，并对排污权交易制度试点是否实现了对大气污染的协同治理效应进行实证检验。本研究从环境效应的角度验证了我国排污权交易制度试点要素设计的合理性。研究结果表明，中国排污权交易制度试点对烟雾污染浓度水平确实具有显著的“减排效应”，这可能是通过“促进企业间绿色技术的应用和转化”和“转移重度污染物”实现的。此外，指标分配总额、企业注册总数、个人投资者和个人投资者的进入并不是影响雾霾污染减少的重要因素，而中国注册减排量的交易量和被征收的罚金总额对雾霾污染减少起着重要作用。本文的研究为环境治理与碳交易机制相结合的协同治理模式提供了一种新的思路。经验上的证据有力地支持了我国排污权交易制度试点的建立和完善以及全国统一碳市场的实施。
1.引言
大气污染和气候变化是威胁人类可持续发展的两个重要问题。气体排放和其他能源消费活动不仅污染空气，而且对全球气候变化产生负面影响。到目前为止，这两个问题一直是分开管理的，未能实现预期的协同治理结果，并提高了总的社会成本。我国政府对大气污染的管理和控制措施主要集中在行政治理上，而市场机制相对不足。在行政治理方面，这些措施具有时间性，包括单双配给政策、工厂停业、建设项目停工等。然而，过度使用强制性行政措施往往会阻碍排放者的减排计划，并扭曲市场。自2013年以来，雾霾的严重和广泛泛滥及其频繁发生，加速了中国走向碳交易机制的步伐。2011年10月29日，国家发展和改革委员会提议在北京、上海、天津、重庆、湖北省、广东省和深圳等7个省市试点碳污染减排计划，该计划将于2013年6月启动。
作为市场激励的推动者，碳污染减排计划能源系统试点不仅可以促进节能和减排进程的发展，促进可持续增长，而且还为可持续发展提供新的资本奖金，刺激环境和生态治理。众所周知，空气污染物和二氧化碳主要来自煤炭、石油和天然气的燃烧，它们都来自同一个来源。通过减少碳交易市场的二氧化碳排放量，二氧化硫、二氧化氮和其他空气污染物也可以减少。因此，建立碳交易市场不仅可以减少碳排放，而且可以协同控制空气污染，提高大气层的质量。此外，中国认证减排汽车交易制度已经成为治理空气污染的新途径，排放者可以通过开展中国认证减排项目获得国家发改委发布的认证减排量。一方面，排放者可以使用核证的减排量在碳市场上进行交易。另一方面，政府可以通过启动社会资本和充分利用碳交易来“货币化”碳和烟雾污染治理。因此，研究碳市场对环境质量的影响将是对我国排污权交易制度试点协同治理的有效补充。
中国排污权交易制度试点与欧盟排污权交易制度试点的差异主要体现在四个方面:市场规模与覆盖面、总量设定与配额分配、灵活机制、执行与处罚机制。首先，从市场规模和覆盖面来看，中国覆盖了20多个行业和近3000个重点排放单位。欧盟碳排放交易计划涵盖了该地区约45%的温室气体排放，以及31个国家的11,000家高能耗企业。其次，在碳排放总量设定和配额分配方面，中国碳试点项目设定了到2015年碳排放紧张度降低17%以上的目标。欧盟已经制定了到1990年将碳排放量在2030年减少40%的目标。第三，在灵活机制方面，我国每个试点项目的碳排放交易额上限不能超过10%，而欧盟碳市场在第一、二阶段直到第三阶段才能储备和借贷。第四，在执法和惩罚机制方面，中国大多数碳排放试点企业规定，如果发生超标排放，企业将受到比市场价格高1-3倍的惩罚，欧盟企业第一阶段处以每吨40欧元的罚款，第二阶段处以每吨100欧元的罚款。
本研究采用差异分析(DID)方法和中介效应模型对2003-2016年我国地级市的面板数据进行评价，并实证检验ETS试点项目是否对大气污染产生了协同治理效应。与以前的工作相比，这项研究的贡献如下:
（1）这是第一次实证研究中国ETS试点方案对空气污染的协同治理效应。以往关于碳排放减少和碳交易政策的环境效应的文献一般都是关于碳排放及其强度()的，而不是研究碳排放交易和空气污染之间的协同治理效应。
（2）由于数据的可用性，大多数关于排放权交易的研究都局限于省级或工业级别。为了全面评价和比较试点城市和非试点城市在试点前后的不同大气环境，本研究打算综合调查地级市水平的空气污染物指标(如霾浓度、工业烟雾和工业二氧化硫排放)。本文采用分布式人工智能模型作为准实验的工具，对中国ETS飞行员之间的空气污染治理效应进行了实证检验，为将空气污染效应纳入碳交易方案设计提供了直接的经验证据和科学依据。
（3）现有的研究往往使用一个相互作用的术语来研究技术进步和产业结构对环境质量的影响，而不是充分考察它们的媒介作用。在此背景下，本研究考察了影响绿色技术进步机制的中介/调整效应以及碳交易对环境质量的产业结构效应。接着进行了内部碳市场政策和制度设计，并运用固定效应模型对其环境效应进行了研究。
研究还考察了碳市场的总配额、进入市场的排放量、CCER交易量、参与者范围以及固定效应模型中的惩罚机制等不同内容对环境的影响。最后，本文为我国建立和完善碳排放交易体系，在全国范围内实施统一的碳交易交易市场提供了经验支持和科学依据。
2.文献综述
国外已有多项研究对ETS试点的环境影响进行了检验。例如，戴尔斯(1968年)首次将产权概念引入环境规制研究，为排污权交易研究奠定了坚实的理论基础。施莱希和贝茨(2004年)使用模拟来揭示欧盟ETS有助于减少排放。安德森和迪·玛利亚(2010年)的实证研究表明，欧盟的碳污染减排计划制度显著降低了制造业的碳排放量。此外，与不参与碳交易市场的排放者相比，进入市场的排放者有更大的减排潜力。在此基础上，一些当前的出版物认为，中国的碳排放交易体系尚未实现节能减排。例如，王和惠勒(2000年)认为，在许多发展中国家，环境保护的实施是显着内生的。此外，李等人(2019)通过实证检验发现，中国部分地区的ETS试点并没有带来减排。Shin(2013年)指出，ETS试点没有制度化的二氧化硫(SO2)排放交易，这一制度在中国是一个失败。程等人(2016年)对广东省的CGE模型模拟发现，到2020年，ETS在广东省分别将二氧化硫和氮氧化物的排放量从2010年的水平降低了33%和31%。屠和沈(2015年)认为SO2碳污染减排计划体系市场流动性低，是因为它没有像中国的ETS试点那样吸引那么多的关注。所有这些都表明，中国以外的最佳实践表明，碳污染减排计划能够产生显著的减排效果。
在非市场政策和与雾霾污染协同控制相关的因素方面，许多研究发现，指导环境政策、空间网络结构和能源效率的提高对我国雾霾污染协同控制具有重要影响。张等人(2019年)利用GMM方法研究了环境法规对霾污染治理的间接影响，他们认为中国目前的环境法规已经有效地抑制霾污染。李等(2019年)发现，网络密度的增加、网络等级的下降、网络效率的降低是中国雾霾协同治理的重要影响因素。张等人(2019年)估计，中国钢铁工业能源效率提高1%，原材料投入和二氧化硫排放量都将减少14%，但PM2.5排放量将增加20%。
对于碳污染减排计划的减排，通常的做法是模拟数据来分析和比较ETS和非ETS的碳排放量之间的差异。例如，Ellerman等人(1998年)预测了2005年至2006年的碳排放量，发现欧洲将在2005年减少约500万吨(约2.4%)的碳排放量。从2005年到2006年，总减排量约为1亿吨(约4.7%)。他们的研究也分析了欧盟碳排放交易体系前两个阶段碳价格与煤炭、天然气价格的关系，并对两个阶段进行了比较。他们发现，欧洲发电企业从燃煤发电向燃气发电的转变已成为减排的主要动力。Murray等人(2015年)使用计量经济模型分析了RGGI的排放减少量，发现经济衰退贡献了排放减少量的1%，而天然气贡献了总排放减少量的三分之一以上，因为从燃煤发电到燃煤和燃气发电的联合转换。在控制上述变量的情况下，RGGI是调控区域排放降低的主要贡献者。由于我国ETS试点项目存在的时间较短，大多数研究采用预测模型和仿真模型分析其排放减少量。例如，赵等人(2016年)模拟了中国全国范围内的碳交易，表明在经济增长和环境保护的双重限制下，省际碳排放交易可以将碳排放减少到70亿吨，减少27.27%。
碳市场涉及到系统设计的不同要素和方面。大多数研究集中在科学合理的碳市场制度设计对市场效率、市场流动性和碳价格的影响。在市场效率方面，等人(2016年)认为，其他补充气候政策减少了碳交易的需要，参与者不熟悉碳交易，这增加了交易成本。在市场流动性方面，赵等人(2016年)得出结论认为，配额总量、分配方式、覆盖行业范围、交易规则、交易成本、监测、报告和检查、履行合同机制、市场透明度以及政策和法规都有助于碳市场的流动性。在碳价格方面，Seifert等人(2008年)建立了一个动态可计算一般均衡(CGE)模型来研究影响欧盟碳排放交易体系碳价格的因素，发现碳价格没有季节性变化。对于中国的碳交易市场，Fu等人(2017年)认为，七个ETS试点的交易机制之间的一致性是影响碳价格稳定的一个重要因素。从系统设计的不同要素出发，广泛讨论了碳减排目标的科学性、碳配额分配的合理性、碳减排抵消额度的比例等因素对碳减排的影响。在减排目标方面，许多研究(例如Egenhofer，2007年)得出结论认为，配额总量是影响减排的一个重要因素，并认为欧盟排放交易计划放弃了为成员国设定温室气体减排目标的权力，以争取它们的支持(导致碳交易市场需求严重不足)，这是它们未能实现减排目标的一个重要原因。Ellerman等人(1998年)和DePerthuis和Trotignon(2014年)认为，配额分配的”祖父方法”会损害致力于减排的排放者的利益，并阻碍任何创新。从发达国家碳市场的建设经验来看，碳排放权交易制度的公平性和有效性是造成环境影响的重要因素。欧盟碳排放交易体系作为世界上最大、最成熟的碳排放交易市场，自成立以来取得了许多成就。欧盟碳排放交易体系不仅鼓励企业通过建立高流动性的碳交易市场来减少排放量，而且极大地促进了欧洲低碳工业的发展和整个经济向低碳过渡(Betzetal.，2006年;Twomeyetal.，2012年)。然而，尽管在其分阶段发展中取得了许多成就，但许多研究发现，从环境影响、减排效率和减排技术角度来看，欧盟排放交易体系碳市场要素的设计存在障碍，例如过度配额分配(例如，Flachsland等人，2009年;DePerthuis和Trotignon，2014年)。由于欧盟排放交易计划是根据企业自行报告和为了保护国内企业而确定其碳排放总量的，大多数企业倾向于在数据核算方面采用宽松的标准，从而造成超额配额。在第一阶段和第二阶段，欧盟排放交易计划配额许可证分别超额分配了7.8%和7.4%(McAllister，2009年)。过度的碳配额供给导致了低效率的减排措施，不利于减排技术的进步。
合理的碳排放交易机制作为一种市场激励机制，不仅可以促进节能减排事业的发展，而且可以成为环境协同治理的重要抓手。虽然现有的研究已经讨论了ETS飞行员对二氧化碳排放量和碳强度的影响，但对于大气污染物的协同影响及其相关影响机制的讨论仍然很少。由于我国ETS试点方案存在时间较短，对其环境效应的事后研究很少，大多数研究都是利用模拟预测排放削减效果。然而，利用数学模型，这些参数大部分是假设的，不能满足到2020年计划和评估全国ETS实施政策的需要。
此外，现有的碳交易试点环境影响的研究主要集中在欧盟碳排放交易体系和美国二氧化硫总量管制与交易体系等发达国家的碳排放交易体系上。然而，目前对我国ETS大气污染试点的协同影响及其不同地区、不同规模的影响机制的探讨和研究还很少。
3.结论和政策影响
随着工业化和城市化的快速发展，在能源需求刚性增长的前提下，我国的资源环境日益受到制约。坚持市场驱动增长，在全国范围内建立碳污染减排计划市场，控制温室气体排放，实现大气环境的协同治理，是未来的发展趋势。ETS环境协同控制既是一种制度创新，又是一种新的市场化环境管制手段，提出了ETS试点项目在实践中能否产生理想的大气污染治理效果的问题。这项研究的答案是肯定的。
研究结果表明，ETS试点不仅可以作为缓解气候变化的重要市场环境调控工具，而且可以有效地降低雾霾浓度，最大限度地提高气候变化与大气污染的协同治理效率。它还实现了物理环境中二氧化碳和PM2.5的协同治理，以及确保在经济水平上节约资源和没有浪费。它协调控制温室气体排放、污染和减排，保证协同治理的有效实施和经济效益。因此，在鼓励碳排放交易试点探索创新的同时，中国应尽快推进全国统一碳市场的顶层设计，尽快形成统一碳市场，因为统一碳市场不仅可以减少地方政府滥用政策的可能性，而且可以增加加强环境绩效的可能性。
就节能减排而言，中国的目标包括降低能源消耗强度、碳强度和烟雾浓度。此外，在节能技术方面每年都有大量的政策投资。这些行政手段改变了排放者选择减排技术的方式。基于本研究的实证结果，建立一个与减排和环境效益相适应的全国性碳市场，进一步拓展协同治理绩效。同时，为了避免目前的节能减排政策和碳市场政策在管理上出现重叠和评估上的失败，有必要加强总体规划研究以及节能减排政策和碳市场政策之间的联系管理。
从系统的内部设计来看，有关配额分配的研究结果表明，我国目前的配额分配量并不是影响霾污染的重要因素，未能规范PM2.5浓度上限不利于改善碳市场的协同治理。将PM2.5上限纳入国家碳交易配额分配方案有两个好处。一方面，这可以扩大ETS对空气污染的协同治理，另一方面，它可以鼓励排放者升级和转变他们的绿色技术，从而有助于降低PM2.5浓度水平。ETS试点对烟霾浓度影响的异质性检验结果表明，全国碳市场体系设计可以借鉴广东省的配额分配，将峰值免费配额
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