引 言
自西方国家的工业革命以来， 伴随着全球
经济增长， 对化石燃料的需求不断增长， 进而
导致温室气体排放量与日俱增， 气候问题逐渐
受到世界各国的重视。 为了抑制气候问题的恶
化， 保证全球经济的可持续发展， 由西方国家
开启的全球范围内减排计划开始逐步实施， 以
《联合国气候变化公约》 和 《京都议定书》 为依
据， 对发达国家及发展中国家在减排责任方面
进行了有区别的规定。 作为主要减排责任主体，
发达国家在减排目标的约束下， 实施了一系列
能够促进减排的政策及法案， 其中， 碳排放交
易市场的建立为排放主体提供了一个自由的平
台， 有效地控制了发达国家的减排量， 保障减
排计划的顺利执行。
成思危教授在 《虚拟经济的基本理论及研
究方法》 一文中， 将虚拟经济定义为虚拟资本
以金融平台为主要依托的各种活动。 从这个定
义出发， 为满足不同排放主体对碳排放量的不
同需求促成了碳市场的形成， 碳排放权被虚拟
化之后在二级市场进行交易， 各排放主体根据
自身需求， 针对碳排放权这一新兴产品进行一
系列的金融活动形成了其独有的市场。
全球碳交易市场自建立以来， 经历了迅速
的发展。 《京都协议书》 作为全球强制性碳减
排最有力的制度标准， 规定了附录 I 中 37 个工
业化发达国家所承担的减排责任。 而碳排放交
易市场作为附录 I 国家完成其减排任务的有利
渠道， 近年来经历了快速的发展。 在全球现存
的几个重要碳排放交易体系中， 欧盟排放贸易
体系 （EU EST） 从 2005 年正式运行至今， 在
全球碳交易市场不断扩张的影响下， 其交易量
呈逐年递增趋势。 目前， 欧盟排放贸易体系在
基于配额的碳排放权交易市场中占据了第一的
份额， 无论从交易制度的构建以及交易的活跃
程度， 都是全球碳交易市场中的领先者。
那些未包含在附录 I 中的国家， 大多数为
工业比较落后的发展中国家， 虽然暂时不必承
全球碳交易市场格局及其价格特征
———以欧洲气候交易体系为例
高 莹 郭 琨
作者简介： 高莹， 中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心博士研究生； 郭琨， 中国科学院虚拟经济与数据科
学研究中心、 中经社控股有限公司博士后工作站博士后。
内容摘要： 工业革命以来， 随着全球经济迅速增长， 温室气体排放增加对气候造成了
前所未有的威胁。 为保证全球经济的可持续发展并满足人们改善生存环境的需求， 全球各
经济体逐步实施建立碳排放交易所的计划。 本文探讨了全球碳交易市场格局并选取全球最
大交易体系欧盟排放交易体系 （EU ETS） 为例， 使用小波分析、 VAR 模型研究了其市场
运行机制、 价格波动规律以及市场有效性。 结果表明， 碳排放权价格受国际宏观经济形势
以及投资者对碳交易市场发展预期的影响较大， 欧洲碳交易市场具有一定的市场有效性。
关键词： 碳交易市场 碳排放权价格 小波分析
中图分类号： F831 文献标识码： A
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担强制的减排任务， 但是在全球减排计划以及
附录 I 国家的双重减排压力下， 也通过清洁发
展机制 （CDM） 参与到国际碳排放交易市场中，
并在全球减排计划中承担一定的减排责任。 所
以， 努力发展碳交易制度以及构建碳排放交易
市场也是发展中国家未来要面对的责任。 我国
虽暂未建立成熟稳定的碳排放交易市场， 但在
清洁发展机制中已经占有非常重要的份额， 参
与国际交易也是必然的趋势。 建立完善的交易
制度以及合理的定价机制都是我国目前最需要
做的准备工作。 作为发展中国家， 我国虽然暂
时没有来自国际的强制减排责任和要求， 但节
能减排工作一直是我国近几年经济发展规划中
的重要部分。 同时， 最近几次国际气候会议一
直有对发展中国家提出具体减排标准的提议，
虽然遭到发展中国家一致反对而并未通过， 但
秉承 “共同责任” 的原则， 发展中国家势必要
参与到国际减排中， 国际气候组织也会酝酿对
发展中国家开始要求具体减排任务。 无论从自
身经济的可持续发展角度考虑， 还是从承担相
应的国际气候责任出发， 我国都必须将控制碳
排放量提上日程， 为与国际市场接轨， 建立自
身的碳交易市场也是我国在气候问题上占领国
际地位的重要手段。 因此， 对发达国家成熟的
碳交易市场机制及价格波动进行研究， 发现其
市场规律和运行特征， 总结其发展中经验教训，
对我国掌握合理的定价机制， 避免碳交易的价
格风险， 在国际交易中占有更稳定的地位都有
很重要的意义。
一、文献综述
《京都议定书》 之后， 数次国际重要气候会
议的召开对全球范围内碳交易市场的建立起到
了推动作用， 在英国率先建立起首个碳排放交
易市场之后， 全球各主要发达国家逐步建立各
自的碳排放交易市场。 学者们开始对碳排放交
易市场的运行和交易机制以及市场价格影响因
素展开讨论。
在市场运行机制和交易机制方面， 目前已
发布实施的交易机制中最具影响力的包括欧盟
排放交易计划、 东北部区域温室气体倡议、 西
部气候倡议和中西部温室气体减排协议四个。
同时， 在设计原则和运行框架等方面， 这四个
交易机制保持着基本一致的思路。
价格方面， 在碳排放交易初期， 研究较多
地侧重于从宏观层面研究碳排放权价格的影响
因素。 Springer （2003） 通过理论模型定义了对
碳排放权价格起到影响的主要因素为政策性事
件、 能源价格、 温度条件以及经济活动； Bunn &
Fezzi （2007） 通过构造 VAR 模型， 得到了碳排
放权价格与电价和天然气价格存在密切关系的
结论， 并验证了碳排放权价格与能源价格之间
的关系是正向相关的 ； Convery & Ellerman
（2007） 采用欧洲交易市场数据， 对碳排放权价
格和政策颁布以及主要经济事件的关系进行了
理论模型讨论。
随着碳交易市场制度的稳定， 以及市场在
第二阶段的有效发展， 学者逐渐开始关注碳排
放价格微观层面的研究 。 Seifert & Marliese
（2008） 通过对欧盟交易体系下碳排放权交易的
现货价格数据进行动态分析， 建立了随机一般
均衡模型， 得出配额初始额度的分配成本与制
度中设立的处罚措施成本对碳排放权价格有重
要影响的结论。 Chesney & Taschini 通过对碳配
额的现货价格构造动态内生模型， 发现了碳排
放市场潜在着信息不对称现象。 黄明皓 （2010）
和洪涓 （2010） 两位学者曾分别在各自的文章
中尝试用 Granger 检验研究碳排放交易市场的
价格发现功能， 他们分别对 CER 交易市场及
EUA 交易市场期现货价格进行了格兰杰因果检
验， 从而分析了两个市场的运行状态， 得出了
两个市场均存在比较弱的单向影响、 价格发现
功能并不显著的结论。 现阶段国内关于碳排放
交易市场的文献大都是关于理论制度建立、 法
律制度的完善以及对我国经济发展的影响层面
的研究， 关于碳排放权价格的研究较少， 仅有
的少量研究也未能达成统一的定论。
二、全球碳交易市场格局
（一） 按市场类型划分
伴随 《京都议定书》 的签订， 全球大多发
达国家都对自己未来排放量做出了承诺和具体
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排放限制， 因此按照减排责任可将全球交易市
场分为强制性交易市场和自愿交易市场。 其中，
除了美国以外， 其他国家及地区的交易市场大
多为强制性交易市场。
而按照市场构成划分， 可分为基于配额的
交易市场和基于项目的交易市场。 其中配额市
场主要基于总量控制与交易 （Cap and Trade）
机制， 即对市场内的每一参与成员制定排放上
限， 而各个成员可以根据自身减排能力和减排
成本分配自身的减排额度并选择在二级交易市
场与其他成员国进行减排量交易， 这一市场主
要包括各自独立的三个体系： 欧盟排放贸易体
系 （EU ETS）、 新南威尔士市场 （NSW） 和芝
加哥气候交易市场 （CCX）。
基于项目的市场机制是将某一项目产生的
温室气体减排量用于交易。 这一市场主要包括
清洁发展机制 （CDM） :发达国家与发展中国家
之间进行的项目合作； 联合履约 （JI） :在发达
国家和中东欧经济转型国家之间进行的项目。
其中清洁发展机制的发展要快于联合履约机制，
其交易份额所占全球碳市场比例仅次于欧盟排
放交易体系。 作为发展中国家成员， 中国尚未
承诺量化的减排目标， 因此目前主要参与国际
碳交易市场中的 CDM项目开发， 并将所获项目
产生的核证减排量 （CER） 出售给有减排责任
和要求的政府或机构。
（二） 按经济区域划分
目前世界上还未建立统一的国际排放权交
易市场， 在现有的按照经济主体划分的市场中，
也存在不同的交易商品和合同结构， 各市场对
交易的管理规则也不相同。 从发展时间来看，
全球建立最早的是英国交易体系 （UK ETS），
建立于 2002 年 4 月， 其市场上包括英国排放配
额交易安排和英国排放配额交易团体两大部分，
共有 33个组织参与其中。 英国交易体系首次提
出配额交易和信用交易两种交易模式， 为碳交
易市场奠定了制度基础， 为以后几大碳交易体
系的发展提供了理论依据。 为了更好地配合欧
盟排放交易体系的运行， 英国排放交易体系于
2006 年关闭。 建立于 2003 年的芝加哥气候交
易所 （CCX）， 作为美国减排交易体系的主要交
易市场， 是全球第一个承担法律约束力的自愿
参与温室气体减排量交易平台。 美国作为温室
气体排放大国， 虽未参与 《京都议定书》 的签
订， 但是仍保留着州和地区级的区域减排市场。
欧盟排放交易体系 （EU ETS） 于 2005 年正式
启动， 是现有全球最大的碳排放交易市场。 而
作为世界上第一个国际性的排放交易体系， 它
在交易制度和运行机制上开发了许多原则， 例
如总量控制、 分阶段实施、 定期颁布配额、 三
种交易机制混合等。 全球其他交易体系也在逐
渐发展， 其中澳大利亚、 新西兰、 加拿大、 日
本等国家都建立了国家内的气候交易所。 这些
交易所的建立促使着全球范围内的碳排放交易
量不断上升， 因此许多机构预测未来全球碳排
放交易市场规模将超越石油市场成为全球第一
大市场。
（三） 欧洲气候交易体系概览
欧洲气候交易体系成立于 2004 年， 作为目
前全球最为活跃的市场， 经历了几年的发展，
无论在交易机制的建立还是交易价格及交易量
方面， 都呈现出了日渐稳定的趋势。 欧盟碳排
放体系属于基于配额的交易市场， 采用基于总
量控制与交易 （Cap and Trade） 机制。 在发展
过程中将市场分为三个交易阶段 ： 第一阶段
（2005年 1月－2007 年 12 月）， 第二阶段 （2008
年 1 月－2012 年 12 月） 和第三阶段（2013 年 1
月－2020 年 12 月）。 三个阶段采用基本一致的
交易会员制度， 如图 1 所示， 欧盟委员会首先
根据各个成员国上报的国家分配方案制定初始
发放额度， 初始额度的分配采用免费发放和拍
卖两种途径进行， 各个成员国的排放主体可根
据限额和自身的排放量之间的缺口选择在二级
市场上与其他参与主体进行交易， 而最终的超
出部分要根据相应的惩罚机制采取惩治措施。
随着市场的发展， 欧盟委员会在交易的第二和
第三阶段分别对初始分配步骤进行了细微的改
动。 同时， 欧盟体系对免费发放的配额采取了
逐步收紧的方案， 规定第一个交易阶段， 成员
国应该将至少 95%的配额免费发放； 第二个交
易阶段降低到 90%的配额将免费发放； 在第三
个交易阶段， 2013 免费发放比重为 80%， 随后
这一比重将逐年下降， 2020 年降至 30%， 到
2027年实现完全拍卖。
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三、欧盟排放交易市场价格特征及
有效性分析
（一） 方法介绍
小波分析是基于傅里叶变换并在其基础上
改进得到的一种用于分解信号频谱成分的时频
分析方法。 1807 年， 法国数学家、 物理学家傅
里叶 （Fourier） 提出了 Fourier 变换， 他认为任
何一个周期为 T的函数均可以用三角函数表示。
这个理论的提出在数学界具有重要意义， 同时，
由傅里叶积分变换得到的频谱信息对物理学研
究也具有重要意义。 但随后， 傅里叶变换被发
现存在一定的局限性： 傅里叶变换中的傅里叶
系数都是常数， 并不随时间 t 变化， 因此只能
用来处理频谱成分不变的平稳信号， 若用来处
理非平稳信号， 则结果会出现较大误差； 此外，
傅里叶变换反映的是信号在所有时刻的频谱信
息， 而并不能反映频率随时间变化的状态， 对
于不同频率的信号， 傅里叶变换并不能给出高
频信号和低频信号在不同时间间隔内的频谱成
分变化。 因此， 为了弥补 Fourier 变换的缺陷，
Gabor （1946） 提出了在傅里叶变换的基础上增
加窗口， 引入了时间局部化的 Gaussian 函数作
为窗函数， 用来提取傅里叶变换中的局部信息。
这个改进克服了傅里叶变换只能处理平稳信号
的缺陷， 但对于高频和低频信号的区分仍无法
实现。 在此基础上， 法国学者 Morlet 于 1974 年
首次提出了小波分解的概念。 随后， 经过后来
研究者的不断应用与改进， 小波分析方法被广泛
运用于信号分解频度分析中， 小波分析方法彻底
解决了传统傅里叶变换和窗口傅里叶的弊端， 实
现了对信号进行多尺度细化分析。
首先， 定义函数空间中满足以下条件的一
个信号或函数 ψ （x）：
Cψ＝
R
+乙 ψ＾ （ω）
2
ω dω<∞ （1）
其中， R+表示 R- {R0} 非零实数集， ψ＾ （x） 是
函数 ψ （x） 的傅里叶变换， ψ （x） 则被称为小
波母函数。
对于任意实数对 （a， b）， 其中 a 为非零实
数， 则定义函数：
ψ（a，b）（x）= 1
a姨
ψ x-ba姨 姨 （2）
式 （2） 为由母函数 ψ （x） 生成的依赖于
（a， b） 的连续小波函数， 式中 a 表示伸缩因
子， b表示平移因子。
对于信号 f （x）， 其连续小波变换表示为：
Wf（a，b）＝
1
a姨 R乙f（x）ψ
x-b
a姨 姨dx=〈f（x），
ψa，b（x）〉 （3）
其逆变换表示为：
f（x）＝ 1Cψ 乙 R×R乙 Wf（a，b）ψ x-ba姨 姨dadb （4）
而信号 f（x）的离散小波变换表示为：
Wf（2j，2jk）＝2-j/2
+∞
-∞乙 f（x）ψ（2-jx-k）dx （5）
其逆变换表示为：
f（t）=C
+∞
j=-∞
Σ
+∞
k=-∞
ΣWf（2j，2jk）ψ（2j ，2jk）（x） （6）
在运用小波分析进行信号的分解和重构时，
我们运用小波多尺度分解将目标信号分为两个
信号， 低频部分和高频部分， 通常包含信号主
要信息的部分为低频部分， 而高频部分常常与
噪声及干扰掺杂在一起， 因此我们在实际运用
当中， 常常将高频部分进行更细致的进一步分
解， 得到多层的细节分解， 小波多尺度分解用
公式表示为：
f（x） ＝An+D1+D2+…+Dn-1+Dn （7）
图 1 欧洲碳交易体系配额分配结构
环球金融
其中， An为低频信号的近似分解信号， D 代表
高频的细分多层信号， n 表示分解层数。 而小
波多尺度分解常常被用于对目标信号进行断点
检验。
（二） 欧洲气候交易体系价格特征
作为最早建立的碳排放交易市场之一， 由
于经验不足， 对市场供需判断失误， 导致了欧
洲气候交易市场的碳排放权价格曾经历较大波
动， 以欧盟排放配额 （EUA） 为例 （见图 2）。
在第一阶段， 委员会对市场需求估计出现偏差，
导致市场上供给严重大于需求， 许多国家所得
到的分配额度远远超过了自身排放量， 因此碳
排放权价格在 2006 年出现巨大跌幅， 从最高时
30 欧元跌至 10 欧元附近； 同时由于碳排放配
额不能跨期储存这一性质， 碳排放权价格在第
一期期末 （2007 年 12 月 31 日） 逼近零， 这一
系列原因造成了交易早期碳价格的不稳定。 随后
欧盟委员会通过对交易机制进行调整以及随着市
场交易主体逐渐稳定， 碳价逐渐趋于稳定。 但在
交易的第二阶段， 全球经历了两次金融危机， 在
宏观经济下行的整体环境下， 欧洲气候交易体系
碳排放权价格并未回升至第一阶段的较高价位。
同时， 由于期间几次国际气候会议显现出了对碳
交易市场发展预期的不明朗， 特别是备受瞩目的
哥本哈根会议， 参与国并未对 《京都议定书》 一
期承诺到期后的后续方案达成共识， 这些因素都
加大了碳价格的下跌趋势。 随着第二阶段到期日
的不断逼近， 碳交易市场未来的不确定性也反
映在了市场价格上， 在美国金融危机后， 碳排
放权价格一直在 15欧元附近波动。
对 EUA 价格进行基于小波分析的断点检
验， 如图 3 所示， 在交易第一阶段期末即 2007
环球金融
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国际金融研究 2012 12
年 12 月， 存在一个明显断点， 而 2006 年的价
格下跌也被视为一个较明显断点； 在第二阶段，
价格波动较为平稳， 其波动主要表现为金融危
机爆发的影响。
（三） 欧洲气候交易市场有效性分析
从历史走势来看， EUA 的期货价格与现货
价格变动基本保持一致， 期货价格呈现出略微
的领先趋势 ， 其价格也高于现货价格 （见图
4）。 随后用 EUA 期现货价格数据建立 VAR 模
型， 分别进行脉冲相应分析以及方差分解。 二
者脉冲响应分析的结果表明给期货价格一个冲
击， 其现货价格会产生一个同向的反应， 而这
个波动在第 3 期恢复平稳， 之后保持稳定变动；
反之， 给现货价格一个正向冲击， 对其期货价
格并不能造成波动反应。 这种单向的冲击响应
说明 EUA 的期货市场对现货市场具有一定的传
递性。 从 EUA 的期现货价格方差分解结果来
看， 其期货价格能够在一定程度上 （约 5%） 对
现货价格进行解释， 而现货价格却不能对期货
价格进行解释。
EUA 的期货价格与现货价格关系特征表
明， 其期货价格对现货价格存在一定的解释力
和领先关系， 期货价格发挥了其价格发现作用，
从一定程度上体现了欧洲气候交易市场的有效
性。
四、结 论
自全球第一个碳交易市场建立至今， 碳交
易市场迅速发展， 其市场规模不断扩大。 越来
越多的发达国家建立了自身的或者区域间的碳
交易市场， 而发展中国家也积极参与其中， 在
运行机制不断改善的同时， 对整个碳交易市场
发展的稳定性和有效性的要求也随之提高。 本
文在对全球碳交易市场的发展及格局进行概述
的基础上， 从交易类型和经济区域划分两方面
简要介绍了碳交易市场的现状， 与此同时， 以
全球规模最大的欧洲气候交易体系为例， 揭示
了其发展过程中经历的两个阶段， 通过实证研
究探讨了其碳排放权价格的波动特征和市场有
效性。
本文对欧洲气候交易市场的碳排放权价格
分析表明， 作为一种特殊的期货品种， 碳排放
权价格影响因素较多， 包括宏观经济环境、 市
场供需、 市场规则限制等。 而碳交易市场作为
新兴市场， 在其运行机制逐渐成熟的过程中，
碳排放权的价格也经历了数次波动。 由于其总
量控制和不能跨期储存的规则限制， 导致了在
第一阶段碳排放价格从 30 欧元跌至 10 欧元，
并在第一期期末跌至 0 元； 在第二阶段， 由于
两次金融危机的爆发， 在全球经济低迷的环境
下， 碳排放权价格也经历了两次下跌。 小波分
析的结果验证了这些波动， 断点检验显示， 在
这些事件的时间点上均存在明显断点。 但经过
两个阶段的发展， 欧洲气候交易市场逐步稳定
并开始发挥其市场有效性， EUA 的期货价格呈
现出略微领先于现货价格的走势特征， 脉冲响
应和方差分解的结果显示， 期货价格受到的冲
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Abstract： With the development of global economy, the increasing emission of greenhouse gas has deepened the climate
problem since the Industrial Revolution. The economic entities have planned to build up carbon markets in order to ensure the
sustainable development of the global economy and to meet people's psychological needs in improving the living environment.
This paper discusses the pattern of the global carbon market and chooses the EU emissions trading system (EU ETS) as an
example, researching on the market operation mechanism, price fluctuation and market efficiency by using wave analysis and
VAR model. The conclusion shows that the carbon price can be affected by the international macroeconomic environment and
the expectation of carbon market. It also proves the efficiency of the market.
Keywords： Carbon Market； Carbon Price； Wave Analysis
击会使现货价格出现同向反应且这种冲击传递
作用是单向的； 同时， 其期货价格和现货价格
之间也存在单向的解释作用， 期货价格对现货
价格存在单向 5%的解释力。 这些价格特征表
明， 碳排放权期货价格发挥了其价格发现作用，
从一定程度上体现了欧洲气候交易市场的有效
性。
本文在实证分析部分仅从波动特征方面简
要的分析了欧洲碳排放权市场价格， 作为一个
新兴的独特的交易体系， 碳排放市场的价格受
到多方面因素的影响， 国际政治环境和全球宏
观经济， 国际重要气候谈判结果， 以及参与主
体对未来市场预期都能对价格造成较大影响。
因此， 若想真正建立成熟稳定的碳交易市场，
需要对其运行机制和价格规律进行多方面的深
入分析， 这也是今后需要深入研究的重要方向。
（责任编辑 刘墨海）
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