林則夫　文書洋　宋斌

摘要 全球變暖對人類的生存和發(fā)展造成了巨大的威脅。作為一個崛起中的大國，節(jié)能減排、保護環(huán)境是中國不可避免的責任更是可持續(xù)發(fā)展的要求。碳捕集與封存（CCS）技術可以實現(xiàn)短期大量減排，受到各國重視。CCS項目具有不確定性，投資者在投資過程中具有較高的決策靈活性。本文在考慮CCS投資特點的基礎上，建立了基于實物期權CCS項目投資決策模型。大量研究表明碳排放政策是影響投資者決策的重要因素，本文設定稅率為政策變量，給出了包含推遲期權價值的CCS項目價值函數(shù)。假設使得CCS項目價值為正的最低稅率是最佳的稅率。以項目價值函數(shù)等于零為臨界條件求解模型得到臨界稅率與其他技術經(jīng)濟變量的隱函數(shù)。最后，本文結(jié)合案例用數(shù)值仿真的方法研究了各技術經(jīng)濟變量對臨界稅率的影響。發(fā)現(xiàn)稅收政策的有效性主要受到碳交易價格、無風險利率以及CCS項目的投資額的影響。最后根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)提出了政策建議。

關鍵詞 碳捕集與封存；實物期權；碳排放稅；投資決策

中圖分類號 F27 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2015）09-0013-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.003

在全球共同應對氣候變化的背景下，特別是2006年IPCC發(fā)布CCS技術特別報告以來，碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，簡稱CCS）被看作一種重要的溫室氣體減排方案，受到廣泛關注。

碳收集與封存（CCS）技術可以將工廠產(chǎn)生的CO2收集并長期封存，避免其進入到大氣中。這一方法可以在短期內(nèi)實現(xiàn)大量減排，其發(fā)展得到了各國政府的重視，尤其對擁有大量燃煤電站的國家而言，更具吸引力。2011年國際能源署（IEA）公布的最低成本溫室氣體減排路徑中預測在2020年到2050年之間，碳捕集與封存（CCS）技術將重要的作用。

但CCS項目具有高不確定性的特征，項目的價值受到碳價波動、成本、政策變化等不確定性的影響。至2011年，全球捕獲量在80萬t以上的煤電廠項目和40萬t以上的大型整體碳捕獲與封存項目達到74個，但是只有8個進入運營階段[1]。研究者和政策制定者廣泛認同碳排放政策對CCS項目有著決定性的影響。碳稅政策是最重要的排放政策之一，稅收政策會對CCS項目的投資產(chǎn)生什么影響？如何制定稅收政策可以有效促進投資進而實現(xiàn)低成本的減排？本文將從投資者的柔性投資策略視角出發(fā)，基于實物期權的方法對上述問題進行了探討。

1 文獻綜述

CCS項目具有不確定性，投資者需要充分考慮柔性決策和不確定性因素，傳統(tǒng)投資決策分析框架難以適用。由Stewart Myer于1997年提出的實物期權方法將柔性投資策略的價值用期權的形式量化，更適合分析該類決策問題。一些學者運用實物期權的方法從不同角度研究了CCS項目投資決策的問題，現(xiàn)有研究普遍考慮了CCS項目投資的推遲期權。CCS項目的不確定來源包括碳交易價格波動、其他副產(chǎn)品價格波動、技術、成本以及政策的不確定性等。由于碳市場的興起，碳價格的波動對CCS項目的投資決策影響一直受到廣泛關注。例如Laurikka用模擬的方法研究了電價、燃料價格和碳排放價格隨機變化情況下的IGCC（integrated coal gasification combined cycle）電廠項目的實物期權[3]。Yang et al.的實物期權研究考慮了天然氣、煤電和核電三種電廠，將能源價格和CO2價格作為隨機變量[4]。碳市場的產(chǎn)生和興起使得CCS項目的商業(yè)價值一度上升。然而在2009-2013年，由于國際金融危機的沖擊，碳市場價格連續(xù)下跌。Pointcarbon數(shù)據(jù)顯示，2013年7月至9月間每噸CO2價格從最高超過13歐元/t下跌到0.7歐元/t以下。為此很多CCS項目被迫放棄或者暫停。

在此情況下，政策的作用顯得尤其重要。近五年內(nèi)的研究中，學者們開始關注到碳排放政策對投資者決策的影響。Zhou W等人考慮了不同政策環(huán)境下CCS項目含有的推遲期權，發(fā)現(xiàn)廠家在較明確的碳政策下傾向于較早投資[5]。Oda J和Akimoto K.考慮了在原有煤電廠的基礎上建立CCS項目的推遲期權，給出了期權的價值。發(fā)現(xiàn)二氧化碳的價格和排放政策的決定性是影響投資者決策的主要因素[6]。

在運用實物期權方法研究CCS項目的投資決策方面，現(xiàn)有文獻大量探討了各方面不確定性對投資決策的影響，包括各因素的敏感性分析、投資者進入時點等。研究基本一致表明碳排放政策對CCS項目的投資決策有著非常大的影響。但是對于具體的政策形式及其作用機理并沒有明確深入的探討。征收碳稅是最典型也最重要的碳排放政策。在碳稅的征收問題上，曹靜研究了基于碳排放權交易的碳稅機制優(yōu)缺點，提出碳稅政策更適合當期中國國情，認為在50元/t到200元/t的碳稅水平下，如果采取用碳稅稅收減征其他稅種的中性稅收方案，則對GDP的影響較小[9]。姚昕通過求解在增長約束下基于福利最大化的動態(tài)最優(yōu)碳稅，提出遞增的碳稅征收方式。認為到2020年，最優(yōu)碳稅可以達到57.61元/t[10]。朱永彬等運用可計算一般均衡模型（CGE）研究了碳稅從20元/t增加到100元/t對產(chǎn)出物和各主要行業(yè)的影響。但是并沒有提出建議的稅率水平[11]。

綜上，現(xiàn)有CCS項目的投資決策研究缺乏對碳稅政策的詳細探討。在碳稅政策方面的研究則多基于宏觀經(jīng)濟視角，而很少考慮投資者微觀決策的影響。這樣確定的稅率可能并不能有效促進投資者或者運營者減排。國內(nèi)目前并未開征碳稅，但對該問題的討論已經(jīng)持續(xù)多年。在未明確的碳排放政策下，CCS的商業(yè)價值前景并不明晰。投資者的選擇往往是長期推遲投資，甚至根本不投資。既然碳稅政策是影響投資策略的重要因素，就有必要進一步研究其具體影響和作用機制。本文試圖探討如何制定稅收政策以促進私人部門投資CCS項目從而達到減排目標。

2 模型建立

CCS項目在原有排放主體的基礎上改造加裝捕獲裝置，其收益來源包括碳排放額度交易、二氧化碳驅(qū)油、稅收的減少效益以及其他副產(chǎn)品的收入。CCS的投資價值可以表示為CCS系統(tǒng)帶來的收益減去其增量投資成本并加上所含實物期權的價值。本文僅考慮碳交易的收入和碳稅的減少帶來的收益。認為當CCS項目價值大于零時投資者將會選擇投資；能夠促使投資者選擇投資CCS項目的稅率是有效的稅率；稅收應該盡量低以促進私人部門發(fā)展；所以最低的有效稅率是最佳的稅率。本部分將建立模型，給出項目價值的表達式，得到最佳稅率的隱函數(shù)。在第三部分結(jié)合算例給出可以促使投資者投資CCS項目的臨界稅率。最后用數(shù)值仿真的方法考察主要技術經(jīng)濟變量對臨界稅率的影響，從而回答如何制定稅收政策才能更好地促進CCS項目的投資這一問題。

2.1 基本假設

柔性投資策略下，項目價值為項目NPV與實物期權的價值之和。假設原排放主體（工廠）已經(jīng)存在，投資者可以選擇項目生命周期中的任何時刻投資CCS項目，對原工廠進行改造增加捕獲裝置，即對CCS項目的投資存在推遲期權。延遲期權的定價采用看漲期權的模型。在整個壽命期中投資者都可以選擇增加投資CCS項目。本文假設CCS項目的收益包括兩部分：投資捕獲系統(tǒng)后獲得的二氧化碳排放額度交易收入R、實現(xiàn)減排后稅收支出的減少TC。項目的支出則是捕獲系統(tǒng)的增量投資成本I。推遲投資的實物期權價值用C表示。CCS項目的價值可以表示為

V=NPV+C=PV（R+TC）-I+C（1）

PV（R+TC）表示運營期內(nèi)各年碳交易收入和稅收減稅現(xiàn)金流的貼現(xiàn)值之和。

稅收政策通過稅收變量TC影響投資者決策。稅率越高，減排帶來的減稅效益越高，投資者越傾向于投資CCS項目。當稅率上升時上述CCS項目投資價值也會上升，當項目價值大于零時，投資者的最佳選擇是投資CCS項目，我們可以認為此時的稅收政策是“有效的”。然而稅收會加重企業(yè)負擔，一般認為低稅收更有利于私人部門發(fā)展。因此在碳稅政策的制定上存在權衡，好的稅收政策應該足以迫使企業(yè)采取減排措施，同時又不嚴重影響企業(yè)效益，即最優(yōu)稅率應該是最低的“有效”稅率。當稅率上升時，V由負變正時的稅率可以理解為剛好可以促發(fā)投資的稅率，也就是最低的有效稅率，在此稱之為“臨界稅率”。所以該模型的求解方向應該是尋找項目價值為零時的臨界稅率。

本研究的主要假設如下：

（1）排放主體已經(jīng)存在，投資者面臨的決策是：是否投資改造工廠加裝捕獲裝置；

（2）項目不可逆，即沒有放棄期權；

（3）項目的收益不確定性來自于碳交易價格的波動和政策的變化，這也是相關文獻普遍認可和采用的最重要的不確定性來源；

（4）CCS項目價值大于零時投資者就會選擇投資，否則不投資；

（5）無摩擦的世界，不考慮政策實施過程中的交易成本。

2.2 定義模型變量與參數(shù)

2.2.1 項目基礎數(shù)據(jù)

CCS項目投資成本I；原排放主體二氧化碳排放量為QE（每年）；碳捕集量用QC表示；假設碳交易價格為PC，那么碳交易帶來的增量凈現(xiàn)金流為RC。

2.2.4 柔性投資策略與標的資產(chǎn)波動率

根據(jù)基本假設，CCS項目柔性投資策略主要指推遲投資，即投資者有權利在預期未來標的資產(chǎn)價值足夠高的時候選擇“行權”進行投資。一般認為推遲期權類似看漲期權。該模型下，投資者面臨的柔性投資策略是可以推遲CCS系統(tǒng)的投資，如果選擇投資，相當于對看漲期權行權。在投資CCS項目后，投資者的收益來自兩方面，一方面是碳稅的減少，另一方面是通過減排得到的二氧化碳排放額度在碳市場上出售的收益?？礉q期權的標的資產(chǎn)就是上述兩項收益之和的貼現(xiàn)值，可以表示為，

2.3 基于實物期權的CCS項目的投資決策模型

基本假設中已經(jīng)提到，CCS項目的價值為項目凈現(xiàn)值NPV與推遲期權價值C之和：

V=C+NPV（14）

在以上變量定義的基礎上，項目價值可以寫為關于稅率t的函數(shù)。

V（t）=β（QCPC+QCt）-I+C（t）（15）

其中：C（t）是實物期權的價值，也是t的函數(shù)，其表達式已由式（10）-（13）給出。

若CCS項目的價值大于零，說明捕獲系統(tǒng)給投資者帶來的收益大于成本，投資者將會選擇投資CCS項目。從稅收政策的制定上來看，只要碳稅的存在能夠有效促使投資者投資，政策就是有效的。在政策有效的前提下，稅率越低越有利于私人部門發(fā)展。所以當其他參數(shù)確定時，最佳的稅率就是剛好使CCS項目價值大于零的稅率。

綜上，該問題可以表述為：

V（t）=β（QCPC+QCt）-I+C（t），（16）

V<0，不投資CCS項目

事實上，該模型考察的是CCS系統(tǒng)的增量投資與其帶來的增量收益的關系，原排放主體的收益水平并不影響投資者的決策。

在本文的假設下，臨界稅率t0就是最低的有效稅率，在不存在交易成本的假設下，可以認為是最優(yōu)的稅率。令V（t）=0，可以得到關于臨界稅率t0的公式。

β（QCPC+QCt）-I+C（t）=0（17）

V（t）不是初等函數(shù)，將期權價值的表達式（10）-（13）代入公式后（17），無法求得其解析解。

公式（17）可以看作是最佳稅率關于各技術經(jīng)濟變量的隱函數(shù)，由于本文的目的是研究如何制定稅收政策可以有效促進私人部門投資CCS項目。需要考察各變量對最優(yōu)稅率的影響。第三部分將結(jié)合算例，將各參數(shù)以數(shù)值代入，求解臨界稅率。并用數(shù)值仿真的形式，對主要參數(shù)進行敏感性分析。

3 數(shù)值仿真

3.1 基礎數(shù)據(jù)的選取與估計

考慮如下CCS項目：在原排放主體（工廠）基礎上改造增加捕獲率碳捕集與封存裝置，增量成本10.6億元；原排放主體碳排放200萬t/年；碳捕獲系統(tǒng)100%捕集率下每年捕獲180萬t二氧化碳；投資者要求回報率10%，則參數(shù)β=9.4；項目運營期30年；為使分析貼近實際，這里選取2014年第二期憑證式國債，一年期的票面利率3.60%作為無風險利率。

對于標的資產(chǎn)波動率的估計，選取“pointcarbon”2009年3月到2013年9月的CDM碳交易數(shù)據(jù)（見表1）。

收入隨碳價波動而波動。根據(jù)歷史碳價的波動情況可以得到預期收入的波動率。

圖1顯示了隨著稅率的變化，CCS項目價值V的變化。隨著稅率提高，CCS項目的價值增加。28.04元/t為臨界的稅率。所以在該案例下，能促使投資者投資CCS項目的最低稅率為28.04元/t。這與2010年環(huán)保部部規(guī)劃院課題組建議的20元/t的稅率水平接近。但是與國際上的碳稅水平相比較低。由于這一稅率是“臨界稅率”，可以理解為剛好可以促使投資者投資的稅率，其水平偏低，實際中由于交易成本的存在，可能需要更高的稅率才能促使CCS項目的投資。

稅收政策需要制定統(tǒng)一、穩(wěn)定的稅率，所以政策制定者更關注的是在各種技術經(jīng)濟變量變化時，最優(yōu)的政策應該如何制定。有必要進一步探討各種技術經(jīng)濟變量對臨界稅率的影響。接下來基于案例對主要參數(shù)進行數(shù)值仿真，考察其對政策制定的影響。

3.3 技術經(jīng)濟參數(shù)對臨界稅率的影響分析

CCS項目價值V等于零時可以找到臨界稅率。雖然不能求到其解析解，但是臨界稅率可以寫為多個參數(shù)的隱函數(shù)。可見有效的政策應該是根據(jù)具體經(jīng)濟狀況、行業(yè)環(huán)境以及項目特征而制定的。在此有必要將參數(shù)分為三類，第一類是宏觀變量參數(shù)，或者叫做外生變量，包括波動率σ、無風險利率r、碳交易價格PC。這一類變量只受宏觀經(jīng)濟和行業(yè)狀況影響，相對穩(wěn)定，不存在項目個體差異。其中PC也是柔性投資決策下實物期權對應標的資產(chǎn)的不確定性來源。第二類是微觀項目參數(shù)，包括投資額I、項目壽命T、碳排放量QE、捕獲量QC。這些參數(shù)因項目而易，并且各參數(shù)之間存在一定內(nèi)在聯(lián)系：投資額較大的項目規(guī)模較大，排放量和捕獲量較大。所以第二類參數(shù)不適合單獨做敏感性分析。第三類參數(shù)是主觀性參數(shù)，包括投資者要求回報率和與之相關的中間變量β。將變量分類和分析方法列表展示如表3。

首先對宏觀變量進行分析?；贛atlabR2013a平臺，可以得到碳價格PC、波動率σ和無風險利率r與臨界稅率t0的變化關系圖。碳交易價格的波動是本模型不確定性的唯一來源。圖2顯示了碳交易價格對臨界稅率的影響以及不同價格水平下，波動率與臨界稅率的關系。從（a）圖中可以看到，碳交易價格對臨界稅率有明顯的影響，二者關系呈線性，碳交易價格越高，臨界稅率越低。在價格超過35元/t后，臨界稅率為零。事實上此時CCS項目帶來的碳交易收入就足以促使投資者選擇投資CCS。

圖2（b）顯示在不同的價格水平下，隨著波動率的增加，臨界稅率都先上升后下降。并且不論碳價格高低，變化的幅度都很小。波動率通過影響期權的價格進而影響臨界稅率的值?？梢娫谠撃Ｐ拖屡R界稅率對波動率的變化并不敏感。

無風險利率一般不會超過5%，圖3顯示了隨著無風險利率的上升，臨界稅率從約34元/t下降到不到26元/t。無風險利率上升會導致推遲期權的價格上升，這是臨界稅率下降的直接原因。

再考察微觀變量對最優(yōu)稅率的影響。各類排放主體因行業(yè)、技術特征等可能有不同的壽命期。如圖4（a），可以看到在10年到50年的壽命期范圍內(nèi)壽命較長的項目臨界稅率略有下降，其原因是壽命更長的項目推遲期權的價值較高。壽命期從10年到50年的范圍內(nèi)，臨界稅率下降了約10元/t。

圖4（b）顯示了CCS系統(tǒng)的投資額I與臨界稅率的關系。投資I的單位為百萬元，隨著投資額上升，臨界稅率近似線性上升。投資額與項目的規(guī)模和行業(yè)有關，改變投資額意味著改變其他重要項目參數(shù)，例如碳排放量，或者排放主體的類型不同。所以這里對投資額變化引起的臨界稅率變化的探討可以看作是由于資本成本補貼政策引起的，也可以認為是因排放主體的類型不同而造成的。假設政府采取資本成本補貼的方式鼓勵CCS投資，隨著補貼額度上升，對于投資者而言，投資額I將下降。不難理解，在有補貼政策鼓勵的情況下，投資者更加傾向于投資CCS項目，所以促發(fā)投資所需要的臨界稅率降低。另外，不同類型的排放主體在進行碳捕獲改造時所需要的投資額不同，這也會導致其對應的最佳稅率有所差異。

3.4 數(shù)值仿真結(jié)果分析

通過以上數(shù)值仿真分析，首先得到了特定參數(shù)下的臨界稅率值，然后探討了宏觀和微觀兩類參數(shù)變化對臨界稅率的影響。通過對各參數(shù)的數(shù)值仿真，在此案例的技術經(jīng)濟參數(shù)下，發(fā)現(xiàn)：

（1）原排放主體的收益水平并不會影響臨界稅率，即稅收政策的有效性與運營商當前的盈利能力沒有直接的關系。

（2）碳價是影響臨界稅率的重要因素。碳價格從0元/t上升到30元/t的過程中，最佳稅率的變化超過了30元/t。碳價高于35元/t時，臨界稅率為零，即使不征收碳稅，企業(yè)也會選擇投資CCS項目。

（3）碳價格的波動率對臨界稅率的影響較小。當碳市場不確定性增加，波動率上升時，臨界稅率出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象，但是上升和下降的幅度都很小。

（4）無風險利率對臨界稅率有比較明顯的影響。在一般認為無風險利率的可能范圍內(nèi)，不論碳價格的高低，最優(yōu)稅率總是隨著利率升高而下降，下降的幅度在10元/t左右。利率升高一方面會使項目現(xiàn)金流的現(xiàn)值下降，另一方面使推遲期權價值升高。其綜合的影響是使得CCS項目的價值升高，從而使臨界稅率下降。另外，在低利率的區(qū)間內(nèi)對臨界稅率的影響更加明顯。

（5）項目壽命對稅率的影響較小。一般CCS項目的壽命不會超過50年，在壽命期從10年增加到50年的過程中，最優(yōu)稅率變化了不到十元每噸。

（6）投資額I對臨界稅率有明顯的影響。I的變化可能由成本補貼引起，成本補貼可以在不影響其他變量的情況下減小投資額I。補貼和碳稅是兩類不同的政策形式，增加稅收或者增加補貼都可以促使企業(yè)投資減排項目。所以當政府對企業(yè)補貼力度加大時，促使企業(yè)投資CCS項目所需要的臨界稅率降低。I也可能因排放主體類型而不同，不同行業(yè)、不同類型的排放主體對應的最優(yōu)稅率可能不同。

4 結(jié)論及建議

為研究稅收政策對CCS項目投資決策的影響，本文首先給出了包含推遲期權價值的CCS項目價值函數(shù)，該函數(shù)以稅率為自變量。在本文的假設下，使得CCS項目價值為正的最低稅率是最佳的稅率。因此以項目價值函數(shù)等于零為臨界條件求解得到了臨界稅率的方程。該方程是臨界稅率與其他技術經(jīng)濟變量的隱函數(shù)。在此基礎上，本文結(jié)合案例用數(shù)值仿真的方法研究了各技術經(jīng)濟變量對臨界稅率的影響。發(fā)現(xiàn)能有效促進投資者投資的稅率水平主要受到碳交易價格、無風險利率以及CCS項目的投資額的影響。

在數(shù)值仿真的過程中，技術經(jīng)濟變量的值全部基于真實市場狀況和行業(yè)一般水平估計和選取，并不影響模型的一般性。宏觀變量中，碳價格是影響臨界稅率的重要因素，其次是無風險利率，波動率對臨界稅率的影響相對較小。在對微觀變量的探討中發(fā)現(xiàn)，項目的壽命期對最優(yōu)稅率影響較?。籆CS項目投資額的變化可以作為補貼政策變化或者排放主體種類不同的代表。本文第三部分的發(fā)現(xiàn)可以作為稅收政策設計的有力參考。

至此，可以回答本文開篇提出的問題，如何制定稅收政策可以促使企業(yè)投資CCS項目：

（1）要制定能夠有效的稅率，政策制定者應該重點關注碳交易價格、低水平下的無風險利率變動以及補貼政策與稅收政策的互動?，F(xiàn)有工廠的收益水平、碳市場價格的波動率和項目的壽命期并不會對政策的效果產(chǎn)生大的影響。

（2）貨幣供給充足，市場利率水平走低時，推遲期權的價值降低，需要較高的稅率才能促發(fā)投資。反之有效的稅率水平較低。

（3）通過鼓勵CCS項目的產(chǎn)品銷售，征收低稅率甚至零稅率就可以促發(fā)投資。前述案例中，碳交易價格高時，臨界稅率降低。更一般而言，CCS項目的收益還可能涉及二氧化碳驅(qū)油（EOR）、其他副產(chǎn)品的銷售等。所以稅率制定者應該關注CCS項目產(chǎn)出品的收益情況，鼓勵其產(chǎn)出品的交易，為企業(yè)拓寬銷售提供便利。

（4）由于臨界稅率對CCS項目投資額變化敏感，資本成本補貼的高低會直接影響到稅收政策的有效性。但是原工廠的凈現(xiàn)金流與臨界稅率無關，所以對項目現(xiàn)金流的補貼（如運營成本、商品價格補貼）并不能直接影響到稅收政策的有效性。需要說明的是本文的研究是從稅率設計的角度出發(fā)，認為商品價格、運營成本補貼一類政策對稅收政策的有效性沒有直接的影響，并不代表此類政策對CCS項目沒有促進作用。事實上對投資CCS項目的運營商進行任何形式的補貼都有促進其投資的作用，只不過對資本成本的補貼可以降低促發(fā)投資所需要征收的碳稅。從直觀上理解，對投資額的補貼與企業(yè)的規(guī)模有關，進而與減排量有關，所以與稅收存在互動關系。然而對運營方面的補貼則不存在這一關系。

（5）排放主體的工廠類型、技術特點不同可能導致其捕獲裝置的加裝和改造成本不同，由于投資額是因素稅收政策有效性的重要因素，碳稅的制定可能需要因行業(yè)和工廠類型有所區(qū)別。對于CCS系統(tǒng)投資額較高的排放主體，需要征收更高的碳稅才能促使其投資。

（編輯：徐天祥）

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