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碳金融市场价格与风险研究:理论·方法·政策

已有 2787 次阅读 2018-6-28 16:07 |个人分类:科学动态|系统分类:观点评述| 碳排放, 科学出版社

 

全球气候和环境问题的日益严峻,严重影响着社会经济的可持续发展。1988年,联合国成立政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC),旨在通过现有科学信息,全方位评估气候变化及其影响,推进气候变化的国际合作以及政策制定。IPCC 全球气候问题评估报告显示,温室气体数量不断累积,加剧了温室效应。为了应对因温室气体排放导致的全球气候问题,1992年6 月通过的《联合国气候变化框架公约》(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) 构建了应对气候变化国际合作的基本框架。1997 年12 月通过的《京都议定书》(Kyoto Protocol) 是第一部以法律形式约束缔约方完成减排目标的协议。《京都议定书》设置了三种相对灵活的市场机制:国际排放权交易机制(international emission trading, IET)、联合履约机制(joint implementation, JI) 和清洁发展机制(clean development mechanism, CDM),为发达国家之间碳排放权交易、发达国家与发展中国家之间的减排技术投资与减排项目交易制定了市场规范,标志着全球碳排放权交易的兴起。由于存在减排约束,碳排放权成为稀缺资源,具有商品属性;因经济发展水平、技术发展程度不同,各国碳减排成本存在较大差异,使得碳排放权在具有生态价值的同时也具有较高的经济价值,促进了碳排放交易市场的发展。 

碳市场的发展不仅受到有关国家自身经济社会发展需求的影响,还受到国际政治经济关系博弈的影响,碳市场交易存在错综复杂的影响因素,碳市场资产收益存在较大的不确定性。在此背景下,《碳金融市场价格与风险研究:理论·方法·政策》(张晨著. 北京: 科学出版社, 2018.3)一书以国际碳市场以及国内区域碳市场为研究对象,采用经济学、统计学、金融计量经济学和金融数学等领域的相关理论和方法,研究碳市场的有效性问题和检验方法,刻画碳市场的演进阶段;分析碳市场价格运行的驱动因素、波动性特征、碳市场内部以及跨市场的信息流动,揭示碳市场运行的内部结构、动力和信息溢出路径;据此构建碳市场风险度量的两类技术,即基于碳市场价格波动特征和基于碳市场风险因子相依结构的风险度量方法;基于不完全市场假设和投资者非理性视角,研究碳市场的现货资产和碳衍生品的定价机理和价格预测方法。主要研究工作有以下几方面。 

1.碳市场产生发展的实践与理论 

自从以法律形式界定碳排放权可用于市场交易开始,碳市场不断发展,交易地域不断拓展,交易主体日益多元化,交易产品不断丰富。根据最早的法学定义,碳排放权意指企业在符合法律规定的条件下,根据其所获得的排放许可向大气排放温室气体,依法对环境容量资源享有的占有、使用和收益的权利。在后期发展中,碳排放权凸显出其特有的经济含义。碳排放权配额是将碳排放权量化后可用于交易的形态。碳排放权具有商品属性和货币属性,同时具有金融资源的稀缺性和战略性;碳权交易具有资源跨期调配的金融功能。 

在碳金融资产内涵界定与属性分析基础上,本书基于环境经济学、生态价值理论、外部性理论,构建碳市场机制的理论分析框架。二氧化碳等温室气体排放具有明显的非排他性和非竞争性,碳排放具有公共物品属性,且具有较强的外部性效应。理论上,碳排放的成本与收益表现为明显的非对称性,从社会与环境的整体视角出发,这种负外部性应该得到控制与遏止。本书基于环境库兹涅茨模型及其拓展理论,说明了碳排放的负外部性问题在一定合理的人类力量推动下可以得到解决。运用碳排放外部性问题内部化理论,分析比较基于庇古税和补贴的财政措施和基于科斯产权定理的碳市场配置措施。 

回顾国际碳市场发展历程,分析我国区域碳市场发展现状,展望碳市场未来发展趋势主要有:①从提高碳交易效率、扩大全球碳交易规模的角度来看,建立全球碳市场连接将是必然趋势。未来全球碳市场会有三种连接形式:全球减排目标+全球碳市场+MRV;自愿减排目标+MRV;分行业减排目标+全球碳市场+MRV。②全球碳市场的金融化趋势正日渐显现。未来参与碳市场的金融机构与碳市场金融产品必将呈现更加多元化的趋势。③中国碳市场发展呈现健全碳排放权交易政策,促进国内碳市场金融化进程,推进碳交易人民币计价的国际化进程等发展趋势。

2.碳市场有效性问题与检验方法 

梳理相关文献发现,现有对碳期货市场绝对有效性的检验不能严格满足Fama 对市场有效性的定义,只是满足有效市场的必要条件,没有验证其充分条件;缺乏从相对有效性视角研究碳期货市场的有效性问题。本书构建碳市场有效性研究的理论设计及实证检验,给出了绝对有效性和相对有效性的多层次检验理论和方法。从碳现货市场和碳期货市场全面考察碳市场有效性,帮助投资者深入了解碳期货市场效率水平,进而规避碳市场风险,同时为中国统一碳市场的建立提供市场制度设计的政策建议。 

以欧盟排放交易体系(EU ETS) 下第二阶段、第三阶段的CER 期货合约为研究对象,考虑到外部因素的冲击,使用基于Bai-Perron 结构突变检验方法,找出碳市场的结构突变点,依此划分的样本时间段更加符合实际市场结构的变化周期。采用单位根检验、方差比检验和GARCH 模型等方法,基于正态分布假设、放松正态分布假设、基于异方差的碳现货市场有效性检验发现,碳排放权现货市场以及我国区域碳现货市场还不具备有效性。 

基于套利定价模型的协整检验和参数约束检验探究碳期货市场的绝对有效性。实证研究发现,欧盟CER 期货市场部分合约与现货价格和无风险利率之间均不满足协整关系,说明这些合约均不能作为CER 现货市场风险规避的工具;样本期货合约DEC09 虽然与现货价格和无风险利率之间存在协整关系,但是协整关系没有通过参数约束检验,说明这份期货合约虽可作为投资者风险规避的工具,但是碳市场在绝对意义上无效。样本期货合约DEC12a 不仅满足与现货和无风险利率之间的协整关系,而且协整关系通过了参数约束检验,误差修正项对期货价格回归均值的解释能力较强,说明在欧债危机发生之前DEC12a 这份期货合约可以作为现货市场避险工具,期货市场不存在套利机会,市场绝对有效性程度较高。 

对未满足绝对有效的期货合约再采用BP 神经网络进行相对有效性检验,需要构建一个符合碳市场特征的时间预测模型,并将模型预测的现货价格、实际期货价格分别与实际现货价格作对比,如果模型预测的现货价格对实际现货价格的预测能力优于期货市场,则期货市场相对无效;反之,期货市场虽然无法满足绝对有效条件,但仍然是相对有效的,投资者仍可以利用碳期货规避碳现货市场风险。实证发现,虽然DEC09、DEC12b、DEC13a、DEC13b 这四组合约不满足绝对市场有效性,但它们均满足相对有效性。

3.碳市场价格驱动因素及其波动特征与溢出效应 

以国际碳市场典型产品EUA/CER 价格和国内区域碳配额价格为样本,系统研究碳资产价格波动特性及其驱动因素,探究碳市场内部资产间以及外部不同碳市场之间的价格波动溢出效应,刻画国内外碳市场价格运行规律,为开发碳市场风险度量技术提供研究基础。 

从碳减排政策、能源价格、宏观经济和天气变化等方面,分析碳市场价格的驱动因素,实证研究各类驱动因素对国际碳价和国内碳配额价格的影响。基于ALASSO的国际碳市场CER 现货价格的影响因素实证发现,CER 期货价格、宏观经济活动、煤炭价格、CER 滞后期现货价格对CER 现货碳价格有正向影响;原油价格、天然气价格对CER 现货价格有负向影响;EUA 现货价格、欧洲电力基本指数和CER 新增签发量对CER 现货价格影响不显著。 

基于GEN 变量筛选的深圳碳配额(SZA) 价格的影响因素实证研究发现,EUA对国内区域碳价有一定的正向影响,然而中国参与度更高的CER 价格对国内区域碳价却没有显著影响,说明国内区域碳市场在配额分配及政策法规方面与国际碳市场的连接较弱。国内外经济发展对我国区域碳价有积极作用,国内经济的积极影响更为显著,而美国经济与我国区域碳价有负向的关系。在能源价格中仅有石油价格对国内区域碳价有明显的影响,其中国内石油价格的影响为正,国外石油价格的影响为负,表明国内的能源价格政府管控存在一定的逆向作用。欧元汇率对国内区域碳价有较强的正向影响,美元汇率的影响比较微弱。 

碳市场价格受诸多外界因素的冲击而发生剧烈波动,其时间序列数据除具有一般金融数据的尖峰厚尾、异方差、波动集聚性外,还呈现出发散性、非线性和长记忆分形等特殊性。基于变结构ASV 模型的CER 碳市场价格波动特征实证研究发现,不管是否考虑了碳价波动的结构突变特征,SV 族模型相较于GARCH 族模型更适合刻画CER 碳价波动的尖峰厚尾、非对称特征,而且变结构非对称模型具有更小的DIC 值,说明CER 碳价波动的结构突变性明显。 

将DCC-MSV 与GCM-SV 模型结合,从时变性、方向性和强度三方面研究国际碳市场内部的现货、期货和期权之间的波动溢出效应,对EUA 碳市场内部波动溢出研究发现,现货与期货两市场波动平均水平相近,均存在波动集聚特征,两者波动受其自身滞后一期波动的影响较大,期货市场的长记忆性更为明显;现货与期货间具有显著双向且为正的波动溢出效应,期货对现货的波动溢出效应更大,表明碳期货市场中信息质量较高,能充分反映影响碳资产供需因素与交易者的预期。双向波动溢出一定程度上反映出随着EUA 现货市场的发展,市场更趋于高效透明,现货市场信息流动速度加快,流动渠道更通畅,EUA 现货市场正在向市场波动溢出中心地位前进。现货与期权、期货与期权的波动持续性较高,向均值回归的时间较长,表明现货与期权市场、期货与期权市场的信息消化功能较慢,价格自我调节机制较弱。 

运用多元GARCH 模型研究中国的广东、湖北和深圳碳市场之间的波动溢出效应,发现广东、湖北和深圳这三个碳交易市场收益率序列都受到自身波动的影响,碳市场收益率存在波动的集聚性。在样本履约期一(2014 年7 月1 日~2015 年6 月30 日),广东碳市场对湖北碳市场、湖北碳市场对深圳碳市场、深圳碳市场对广东碳市场存在单向波动溢出效应。在履约期二(2015 年7 月1 日~2016 年7 月19 日),只存在深圳碳市场对广东碳市场的单向波动溢出效应。纵观整个样本区间,深圳碳市场均有向广东碳市场的波动溢出,且深圳碳市场有效性程度比较高。 

4.碳市场风险度量理论与方法 

碳市场作为新兴专业化金融市场,是一个更为典型的复杂非线性系统。本书提出从碳市场价格行为特征和风险要素间相依结构等不同视角,研究碳市场风险度量的理论和方法。 

基于碳市场价格行为特征视角,考虑到风险值(VaR) 本质是收益率序列的特定分位数,选择基于分位数回归的CAViaR 模型刻画碳市场风险;受国际和国内相关政策影响,碳市场存在较多的极端风险,提出将EVT 与CAViaR 模型结合来度量碳市场风险。为了解决非线性分位数回归的CAViaR 在建模过程中存在的模型误设问题,进一步采用神经网络分位数回归(QRNN) 模型与极值理论(EVT) 结合方法对碳金融市场的极端风险进行度量。实证表明,CAViaR 模型直接对不同置信水平下的VaR 拟合的结果优于GARCH-GED 模型;存在不对称信息效应,市场对负向收益反应较大。EVT-CAViaR 模型对于处理不管是具有高风险的预测区间,还是具有高风险的CER 市场,其预测表现都更加稳健。QRNN-EVT 模型解决了低估风险问题,提高了对国际碳期货市场VaR 度量的准确性。 

基于碳市场风险要素间相依结构视角,采用Copula 函数描述碳金融市场风险多因子的相关性并求解集成市场风险的VaR 值。通过刻画碳市场中多种独立风险源的风险因子特征,完整保留各因子对整体风险的影响状况,充分考虑各个风险因子在碳金融交易中的共生性和相关性影响,为合理度量碳金融真实市场风险的VaR 值提供科学的研究框架。实证表明,碳金融市场多源风险因子集成度量模型Copula-ARMA-GARCH 提供了风险度量效果,说明忽略风险因子之间的实际相关性会高估市场风险。潜在的碳价风险要高于汇率风险,政府汇率监管在一定程度上降低了碳市场风险。

5.碳市场资产定价理论与方法 

考虑碳市场不同发展阶段的特征,从碳市场发展初期、成长期和发展成熟期三个阶段,探讨碳金融现货资产的定价理论和方法。在碳市场发展初期,所积累的样本数据较少,难以使用经典的计量经济学模型探究碳价格变化规律,采用改进的Grey-Markov 模型对碳市场交易价格进行预测,既能反映出区域性碳排放交易价格的总体趋势性,又能捕捉其随机波动性,能够更好地预测碳市场价格;在碳市场成长期,碳价开始显现出一定的趋势性,而用单一模型会把原始碳价时间序列中的各种不同特征信息同质化,损失有效信息,提出多频率组合模型预测中国区域性碳市场价格,在预测精度和对价格走势方向的把握上都有明显优势;在市场发展成熟期,将碳金融产品价格的影响因素引入碳定价模型中,能够为碳价预测提供更多有用信息,增强碳价预测模型的解释力。 

研究发现碳期权价格具有分形特征,构建GARCH-分形布朗运动模型,对碳期权定价的精度显著优于基于历史波动率的B-S 期权定价方法、基于GARCH 的B-S 期权定价方法以及基于历史波动率的分形布朗运动期权定价方法。 

逐步放松完全市场假设、放松完全理性人假设,探寻碳期货市场合理定价的新视角。研究发现:基于不完全市场的碳期货的区间定价模型与持有成本定价模型相比提高了预测精度。从投资者非理性行为视角,发现碳期货投资者具有明显的过度自信与羊群效应。基于投资者过度自信的碳期货均衡价格数理模型有效解释了投资者的过度自信、风险厌恶程度、保证金以及交易费用对碳期货价格及其波动的影响;构建羊群效应影响碳期货价格预测模型,其预测精度也明显提高;碳期货市场投资者过度自信和羊群效应对碳期货价格具有同向促进作用,考虑投资者过度自信和羊群效应共同作用的碳期货价格预测结果明显优于独立考虑投资者非理性因素的预测结果。

综上所述,本书从碳市场产生发展的理论和实践分析提炼碳市场的核心问题——市场运作、风险和定价问题,研究思路顺着“碳市场有效性水平如何?在目前有效性水平基础上的碳价运行机制怎样?这样的碳价运行状态中市场风险如何度量?在现有市场条件下碳资产定价的方法是什么?” 这样的逻辑主线展开。研究具有理论和方法上的创新贡献,研究成果也为碳市场理性发展提供了制度和政策决策依据。


 

本文为一书《碳金融市场价格与风险研究:理论·方法·政策》(张晨著. 北京: 科学出版社, 2018.3)“前言”,有删减,标题为编者所加。


ISBN 978-7-03-056699-7

责任编辑: 惠 雪 曾佳佳

 

全球碳排放权交易是应对因温室气体排放导致气候问题的一种有效的市场手段。碳市场的发展伴随着人类应对气候变化的需求扩大和行动深入、各国减排机制的变化以及全球战略博弈,因此碳市场在快速发展的过程中也面临着诸多复杂因素的冲击。国际碳市场和中国区域碳市场处于不同的发展阶段,呈现出既相互关联又各具特点的发展态势,其中价格和风险问题是关系到碳市场健康发展并有效发挥其减排作用的关键,蕴含大量值得深入研究的管理科学理论和实践问题。《碳金融市场价格与风险研究:理论·方法·政策》面向国际碳市场和国内区域碳市场,系统探讨了碳市场有效性本质与检验、碳市场价格驱动因素及其波动特征、基于市场行为和因子结构的碳市场风险监测、基于基础市场和衍生市场交互的碳市场资产价格机制。进一步认识各类碳市场发展的内在规律和运行机理,拓展碳市场价格和风险研究的方法论,并为参与碳市场发展的相关主体提供决策依据和政策建议。 



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