结构突变理论导向下的欧盟碳排放权价格影响因素和风险分析
【摘要】 我国正处在工业化、城市化快速发展的进程中,产生了大量的温室气体排放,从而面临着巨大的减排压力。温室气体减排催生了碳交易市场,欧盟排放权交易体系(EU ETS)是世界上第一个,也是交易量最大、最成熟的碳交易市场。EUETS的建立,不仅促进了欧盟温室气体的减排,而且为欧盟带来了巨大的经济收益。了解EUETS碳价影响因素、掌握碳价波动特性、把握碳价波动风险,对我国构建碳金融市场体系、参与低碳经济发展以及抢占碳金融发展制高点,具有重要的借鉴意义。本文基于结构突变的视角,考察了碳排放权价格的影响因素和波动风险。首先对碳排放权价格的结构突变进行考察。先后运用参数稳定性方法和Bai-Perron多重内生结构突变方法进行检验,发现碳价在样本期内发生了两次明显的结构突变,不同碳价每次发生结构突变的时点非常靠近,且与美国次贷危机和欧洲债务危机等宏观经济事件爆发的时点吻合。其次,利用退势或分段对碳价进行处理,以剔除结构突变的影响,并利用处理后的数据,对碳排放权价格的影响因素和波动风险进行研究。在分析碳价的影响因素时,通过构建含结构突变的VAR模型,并利用非线性Granger因果检验、脉冲响应和方差分解等方法,重点考察了原油价格和股票指数对碳价的影响。结果表明,当受到重大事件影响时,油价、股价和碳价之间具有很强的相关性；分离重大事件影响后,油价、股价的正常市场波动对碳价的影响作用非常小。在度量碳价的波动风险时,构建了一种新的风险度量模型——Copula-SV-GPD模型。该模型首次将SV-GED模型与极值理论结合来联合刻画单个碳资产的波动率,不仅考虑了尾部溢出数据的拟合优度,同时还考虑了中间数据的拟合优度。此外,在刻画组合资产间联合分布时,本文运用Copula-t函数来估计,而不是简单的假设资产间服从正态分布,这也有助于提高模型的精度。通过与Copula-GARCH-GED和Copula-SV-GED等其他模型的实证结果进行比较,发现该模型相对其他模型更具优越性,利用其对碳资产组合的风险进行度量是合理而有效的。
1绪论
1.1研究背景和意义
从国际来看，由于我国的年碳排放量非常大，是全球仅次于美国的第二大碳排放国，引起了国际社会的广泛关注，将来面临着国际社会的减排压力会越来越大。此外，作为全球影响最大的碳金融中心，欧盟在议会和欧洲委员会会议上通过新法案，决定自2012年1月1日起将国际航空业纳入欧盟排放权交易体系（EUETS)，即在欧盟境内起降的世界范围内航空公司航班必须为整个飞行过程所排放的二氧化碳缴纳碳税。据中国航空运输协会预计，一旦欧盟准时开征航空“碳税”，中国民航业仅2012年当年将为此支付约8亿元，而在将来的9年内，中国33家航空企业将向欧盟缴纳176亿元的“买路钱”。由于上述新规严重损害了非欧盟成员国航空公司的利益，包括中国、美国在内的26个国家分别向欧盟施压，并联合制定了反对欧盟航空碳税的报复方案。值此之际，受欧债危机的影响，欧盟正面临着糟糕的经济环境，面对其他各国的强烈抗议，欧盟最后不得不做出妥协，宣布“有条件暂停”航空碳税新法规部分内容。尽管欧盟做出了部分让步，但是可以看出，这种让步并不明显，而且为了增加谈判枝码，欧盟又在酝醜将航海碳税纳入EUETS中，希望通过海运碳税来对航空碳税进行弥补。
1.2研究综述
天气因素与碳排放密切相关，是影响碳价波动的另一重要因素。天气的变化，尤其是极端天气的出现，会影响人们对化石燃料的使用，进而引起碳价波动。当极寒天气出现时，人们为了取暖，加大了对化石燃料的使用，造成碳排放量增加，企业对碳排放权的需求增加，引起碳排放权价格上涨，反之，则引起碳价的下跌。Considine (2000) 研究发现，极端天气（极热和极寒）对能源消费有较大影响，能源消费的变化会影响碳排放和碳需求从而影响排价。Wilfried等（2007) 也认为，EUA是一种稀缺资源，EUA价格受能源价格波动和气候变化的影响程度较大。Mansanet-Batalle等（2007) [71实证研究了极端天气对碳配额价格的影响，实证结果同样表明，极值温度（极热或极寒天气）对碳配额价格的影响非常显著，温度对碳价具有明显的非线性正向影响关系。但是，Alberola等（2008) [8]通过分别研究极热和极寒天气对碳价的影响，发现极寒天气对碳价影响显著，而极热天气对碳价的影响不显著，极寒天气的极度调整比极寒天气本身对碳价的影响程度更大。Hintermann (2010) [9]的研宄也表明，发现极寒天气与碳配额价格之间存在非线性关系，季节性调整的极寒天气会对碳配额价格影响显著，而极热天气对碳配额价格的影响不显著。
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2欧盟碳排放权价格的结构突变检验
2.1数据的选取及处理
Bluenext交易所是目前最大的碳现货交易市场，ECX (欧洲气候交易所）是目前最大的碳期货交易市场。因此，本文采用的碳排放权价格数据中，现货数据来源于Bluenext交易所，期货数据来源于ECX交易所。在EUETS第一阶段，只有EUA—种产品用于交易，其交易开始时间为2005年4月22日，CER产品交易开始于第二阶段的2008年3月14日。由于2008年1月2日至2008年3月13日CER产品交易尚未开始，为了保证两种产品样本数据时间跨度一致，便于两种产品实证结果的比较，本文舍弃EUA现货和期货价格2008年1月2日至2008年3月13日的52个样本数据，两种产品期现货价格的时间跨度均始于2008年3月14日，终于2012年11月21日，各1193个样本数据。
2.2基于参数稳定性方法的结构突变检验
参数稳定性检验又称为变结构检验，该检验包括多种方法，运用较为广泛的有Chow检验、Quandt-Andrews突变检验、Tsurumi贝叶斯检验和基于递归OLS的残差检验等。其中，基于递归OLS的残差检验相比其他方法具有显著的优点，如不需要外生给定突变点位置、检验结果非常直观等，在实证方面运用广泛。基于递归OLS的残差检验也包括多种，Eviews软件中可以给出包含残差检验、CUSUM检验、CUSUM平方检验、一步和N步预测检验在内的五种方法。由于数据的敏感性可能会影响检验结果，根据单个方法得出的结论可能会使结果产生偏误，因此一些学者建议采用多种方法进行配套检验。基于此，分别运用递归OLS残差检验和CUSUM平方检验，对碳价序列自回归模型的参数稳定性进行检验，考察碳价的结构突变特性。
3欧盟碳排放权价格的影响因素和实证研究........20
3.1碳排放权价格的影响因素分析 .....................20
3.1.1供给因素分析 ........... 20
3.1.2需求因素分析...................... 21
4欧盟碳排放权价格的波动风险度量............... 29
4.1现有风险度量模型的不足 ..................29
4.2 Copula-SV-GPD风险度量模型构建............ 30
4.3碳排放权价格风险度量的实证分析.......................... 32
5结论及展望..............37
4欧盟碳排放权价格的波动风险度量
4.1现有风险度量模型的不足
但是，要准确测量金融资产的在险价值并不简单。要精确度量VaR值，核心是准确估计金融资产的市场波动率。目前，GARCH模型和SV模型是刻画市场波动率的两类主要且被广泛运用的模型。GARCH模型由Engle (1982) Bollerslev (1987) [7i]等提出，具有良好的统计特性，能准确描述资产价格的波动现象，被广泛用于金融数据分析、资产风险度量、资本资产定价等研究领域。SV模型由Tayor (1986)提出，该模型在波动率方程中引入一个新的随机变量，改进了GARCH模型将波动率视为历史信息确定函数的假设。相比GARCH模型，SV模型的稳定性和长期预测能力显著提高。大量理论和实证方面的研宄表明，SV模型在刻画金融市场波动率上优于GARCH模型。
4.2 Copula-SV-GPD风险度量模型构建
传统随机波动（SV)模型最早由Clark ( 1973) 提出，但此时的SV模型尚不能刻画收益率序列的具体特征。Taylor (1986) Ruiz (1994) t8"等学者提出了一种基于离散化随机微分方程的SV模型，用以刻画资产收益的波动特征，被看作为该类模型的基本型，因而也被称为标准SV模型。标准SV模型假定资产收益服从正态分布，但是大量实证研究表明，金融资产往往因具有“尖峰厚尾”而不服从正态分布。SV-GED模型在标准SV模型基础上进行改进，假设资产收益服从更为灵活的GED分布，其基本形式如下：
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5结论及展望
首先，对欧盟碳排放权价格的结构突变进行了检验。EU ETS是世界上第一个、也是交易量最大、最成熟的碳排放权交易体系。EUETS共分为三个阶段，第一阶段（2005-2007年）是试验阶段，主要交易产品是EUA的现货和期货。第二阶段（2008-2012年）是京都履约阶段，主要交易产品除了EUA现货和期货外，还包括CER现货和期货。第三阶段是（2013-2020年）是欧盟履约阶段，主要交易产品也是EUA和CER的现货和期货。碳价的波动特征，不仅与相关企业参与碳排放权交易相关，是制定交易策略、进行风险规避的起点，同时与相关政府机构管理碳排放权交易所相关。结构突变是时间序列的重要波动特征，结构突变的产生，往往是市场受到重大事件影响之后的结果，对相关企业参与交易和政府部门监管交易所尤为重要。针对碳排放权交易价格是否存在结构突变，现有文献已经进行了部分研究，但是普遍存在实证数据过旧、数据处理方式不当、检验方法不合理等问题。为此，本文分别运用参数稳定性方法和Bai-Perron内生多重结构突变方法，对EU ETS第二阶段的EUA和CER期货和现货价格的结构突变进行全面考察，检验碳价是否发生结构突变、以及发生结构突变次数和时点，并结合宏观经济事件进一步探讨了碳价发生结构突变的原因。结果表明，碳价在样本期内发生了两次明显的结构突变，且不同序列每次发生突变的时点相当接近。致使碳价发生第一次突变的原因是2008年下半年，金融危机对国际碳市场带来的重大冲击；而导致发生第二次突变的原因是2011年年底，欧债危机的爆发导致原本尚未完全复苏的经济持续低迷，从而波及碳交易市场。
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本文编号：9175
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