文摘

温室气体(GHG)交易市场已经被广泛讨论了减缓气候变化。然而在实现覆盖并不普遍。农业,尽管近25%的净排放的来源,一般未被限制。但它一直被认为是自愿的净排放抵消来源。这种抵销可能源自行动减少温室气体排放,加强封存或生产原料低排放为基础的生物能源替代化石能源。这可能是利用通过建立自愿碳市场,生产者可以自行加入。然而,这样一个计划可能产生意想不到的后果。我们自愿的进行理论和实证分析“碳”市场调查目的和意想不到的效果。我们发现某些参与规则可以刺激回弹效应从发射器和抑制参与封存和生物能源生产实体。为了克服这个我们开发和模拟抵消参与限制,可以排除意想不到的后果。

1。介绍

排放交易市场先进的减排机制在很多设置包括温室气体(GHG)的(1]。《京都议定书》(KP)提倡突出交易市场,从那时起,他们一直在减缓气候变化对话讨论的实现。这样的市场概念上盖的排放实体,然后促进昂贵的和便宜的净排放还原剂(之间的交易1]。通常限制实体包括发电机,炼油业和水泥制造商通常都面临高成本来实现减排。农业和林业等行业通常没有上限。然而,许多市场和市场设计包括规定上限的实体可以购买补偿无上限的行业。一种允许这样的销售涉及建立一个自愿碳补偿市场无上限的生产商可以提供出售。基于项目的清洁发展机制(CDM)提供了一个这样的例子,并允许限制生产商在工业化国家从发展中国家购买认证的减排额度。允许通过抵消补充销售限额和交易计划,可以降低减排成本相对于一个程序没有补偿无上限的领域(2]。

农业、林业和其他土地利用活动估计有23%的份额近年来全球排放总量,是减排的一个潜在来源(3]。然而,农业部门一般没有限制的温室气体交易计划,而是通常会将其作为一个抵消供应部门(4]。这样的补偿可以采用农业开发的行动,减少温室气体排放,提高碳封存,或提供原料的生物能源替代高排放基于化石能源(5]。排放减少的可能性包括行动以减少排放肠内发酵、肥料管理、水稻种植、施肥、土壤管理、现场燃烧,机械操作,避免森林砍伐(5,6]。隔离可以通过deintensification耕作,加强残留管理、增强作物轮作土壤碳的使用,农田转化为草地,改善草原管理、造林、重新造林和恢复退化的土壤(6,7]。取代化石燃料排放也可以抵消与农业生产原料(能源生产使用8]。封存的策略也可以以低碳的价格具有价格竞争力,因为他们经常补充当前的农业土壤管理实践,但更高的碳排放价格实践生物能源生产和林业更可取,因为他们产生更大的净温室气体减排(9]。

因此有三种基本情况一个农民可以出售补偿。这些都是如下:(1)上限和贸易系统允许覆盖个人购买补偿以外的程序或注册地区。例如,加州大米协议允许使用大米的甲烷排放减少实践的加州来满足需要减排限制方(10]。(2)程序的地方排放限制某些实体(如发电厂),但他们可以满足限制通过购买别人的补偿。例如,这可能发生在拟议的清洁能源计划(CPP),可能在短期内重新审视。(3)一个组织提供了一个程序,生产商可以签署销售补偿基于实践的变化。例如,验证碳标准(VCS)函数服从市场和促进购买企业之外,要明确“绿色”[11]。近年来,越来越多的民营企业如靛蓝碳市场和Noris参与通过聚合碳补偿,然后卖给当事人在自愿的市场环境。自愿的程序需要更少的实现成本,但在概念上导致低水平的补偿比强制性的项目(12]。

然而,自愿碳市场受到大量批评关于大量nonadditional抵消由于逆向选择。这个问题源于以下事实:一切照旧(BAU)排放不能完全观察到监管机构。为了解决这个问题,基准选择和操作都进行了广泛的讨论关于行为在交通13),商业建筑(14,15),和林业部门(16]。一般有一个权衡额外性和参与包括支付给“好演员。”。在这种情况下,慷慨的基线会导致信用先前存在的实践生成nonadditional偏移和隐式放松遵循市场的排放上限而严格的基线将消除许多nonadditional补偿也抑制动力选择,可能导致现有用户的减灾实践来扭转这种做法刺激排放,然后加入程序(17,18]。碳泄漏也是一个问题,因为大多数当前的程序是可以取代传统的商品生产和地区刺激排放增加以外的项目范围(19]。

参与的农业也提出了挑战。利希滕费尔德(20.)表示,土地管理者不愿进入碳市场有三个主要原因:事务和管理成本高,不完全信息,缺乏制度的支持。农民也担心除草的长期有效性的方法是使用有限的耕作策略的关键(21]。另一方面,减排测量问题例由于潜在的测量成本高,需要精密的仪器,他们非点源的自然来源,和变量水平跨越时间、地点,和气候条件。由于这些因素和资格的限制,温室气体减排的实际水平远低于许多人的预期时形成的《京都议定书》(22]。

这个调查自愿市场设计为了进化设计更好的刺激计划的参与和产生净减排。具体来说,我们进行理论分析和实验模拟的后果另类自愿市场设计研究对净温室气体排放的影响和可能的市场反应,导致意想不到的后果。

这个研究的意义是四倍。首先,我们整合农业排放控制活动,封存,生物能源生产,自愿碳市场研究的参与到一个单一的框架。第二,我们的研究探索了使用性能基线,利用预定义的排放阀值类的活动,它不同于许多之前的研究集中在设置成本、逆向选择,nonadditional倾向基于项目的基线(23]。同时,性能基线有限的私人成本信息和不确定的市场环境下被发现降低泄漏(15,24]。第三,我们使用一个基线方法在单位参与,率形式代替包干形式,(25认为是更现实的和适应外部条件。第四,由于信用是成正比的输出水平,这可能会导致意想不到的影响,如输出扩张和排放增加25,26),但我们引入相当简单的约束限制意想不到的效果。

本研究组织如下。部分2提出了一个基本的参与和治理决策分析模型一个利润最大化的实体。然后分析结果得出,他们为我们的实证研究提供了依据。部分3描述构成约束有效性的实证测试使用一个农业模式。部分4讨论了仿真结果。部分5总结了纸。

2。理论分析

在本节中,将进行理论分析探讨影响净温室气体减排的自愿碳计量程序通过检查情况下发射还原剂和封存增强剂。我们评估情况下净减排实现当出现意想不到的效果。这个分析模型阐述了(27]。

2.1。没有交易基础的情况下

基本情况是建立描述缺乏碳收支的情况。我们假设有一个生产者可以访问两种技术生产一种商品但是不同排放的后果和费用(即。低和高排放大米)。可能性是常用的基本策略, ,和更昂贵的“净排放减少”的选择, 。生产者利润最大化通过求解优化问题后,选择这两种技术之一: 是输出和价格吗是生产的成本函数 。我们假设或采用但不是他们两人施加约束(2)和(3)。此外,我们假设是一个线性成本函数的增加生产数量 : 通过这个功能生产成本比生产以来需要一次性投资的技术升级。为简单起见我们结构这两个替代成本增加积极的速度d随着体积的扩张和选择都是最初在市场上盈利 。

如果我们用微积分来解决我们到达基地的选择问题的解决方案会产生以来更划算的。

在排放方面,我们假设净排放量生产和 所以净排放量减少相对于吗 。我们也将承担和是相同的标志,所以他们都是积极的还是消极的。总净排放量在缺乏碳交易市场 鲍起静净排放总量,单位是基线性能标准,市场必须比在自愿的市场做得更好。请注意,可以是负数,如果是负的。

2.2。添加在自愿碳市场

现在我们将碳价格添加到模型,使得生产商选择的动机和减少排放(选择我们所说的选择)。设定模型我们添加一个基线标准单位产生的净排放水平, ,计算净排放速率的减少相对于标准。我们也承担支付支付净排放量的差异。合成模型 在哪里碳价格。我们设置 自采用的鲍起静没有碳市场和方程(7)成为

的方程,我们看到继续使用收益率没有碳市场支付,而使用结果在一个相当于付款但也更高的生产成本。最优的选择x在自愿的市场碳价格低于一个阈值: 和选择变化当碳价格高于阈值的生产水平 当x₂是选择的净排放总量水平是什么

然后与鲍起静净排放总量

为了简化发射的不同表达,我们的替代品 和 。请注意, 通过简化得到

请注意,所有的物品在方程(16)是积极的,除了可以积极的(当我们支付减排)或负面(当我们支付加强封存)。现在,让我们探索这个项目是否可能导致增加的净排放量。为此,我们考虑两种情况,(1)净排放是积极的和正在减少( ,和 所以 )和(2)净排放量是消极的暗示封存或生物燃料抵消时变得更加悲观了使用( ,正如上面 所以 )。

积极的释放策略,注意最后一学期所有积极的组件,可能会导致一个随着碳排放增加价格吗而另一项吗是独立的碳价格。现在,我们解出的大小当选择净排放量超过BAU净排放量。我们发现

在这里,我们找到一个反弹效应(28碳的价格刺激更多x₂生产比基线抵消获得每单位排放量低。这种效果的一个例证是,如果每英亩大米减排是可能的,动机可能导致“低排放”水稻的种植面积在基础水平大幅扩大从水稻扩张和原始排放克服了排放储蓄相对于标准从低排放种植大米。这一发现是一致的,在费舍尔(25]和链和Rosendahl [26]。

负排放战略的意想不到的后果是,动机很可能收效甚微。假设我们想要增加当前封存或生物能源的活动 技术是一样的(和都是零),发射的区别在方程(16)降低为零。在这种情况下,碳排放价格未能提供任何动力去增加当前封存或生物能源生产活动。

因此,对于积极和消极发射策略,自愿的程序可能会产生意想不到的影响与它导致反弹效应或未能提供一个激励扩大负排放项目。

2.3。改变付款的资格

现在我们想办法改变志愿项目避免反弹效应正发射策略,鼓励更多的采用负排放策略。在链及Rosendahl [26),生产从积极增加发射策略应该被限制。为此,我们添加一个新的变量等于的数量鲍起静之外的金额支付而不是抵消基线率e₁如下:

在这里,两个和net-emissions-reducing实践收到碳支付支付在净排放的差异和收到完整的净排放量 。在经济上只会为负的情况下输入解决方案(封存和生物能源补偿)更高的或可能等于成本相比, 。

第一个约束积极的排放限制的数量是买的鲍起静的 ,避免造成的反弹效应被远远大于 。在实践中这意味着只有预编程序水稻生产面积可以接收付款没有任何新的面积。

第二个约束负排放要求生产低于鲍起静水平是无偿或有偿的净排放的差异 。然后生产扩张可以完整的信用支付但这意味着额外的新土地或生产必须进来。

我们解决了新的目标函数,得到的解决方案正发射策略:

不再增加碳价格和保持不变的上界 。通过这种方式,我们成功地限制总净排放

比较与净排放量,自愿与特殊的付款程序设计时总是收益率较低的净排放总量碳价格高于临界值。

解决方案-发射策略: 在哪里碳价格的关键价值高于net-emissions-reducing选择将被采纳。我们不存在闭合表达式由于其复杂性,但注意小于临界值之前解决吗 ,因为支付额外的负偏移量较大的替代策略。总净排放水平

我们可以看到特殊的自愿项目支付设计总是净减排永远大于没有变更。

通过理论分析,我们发现修改的付款限制积极排放的生产策略达到或者低于基线数量和鼓励生产者扩大生产与负排放的策略阻碍了意想不到的后果。

3所示。实证研究和方法

现在,我们使用领域模型做实证的基础研究,看看这些意想不到的病例发生在一个理想的建模。这里,我们模拟一个自愿碳抵消发放贷款项目,我们测试是否可以通过添加约束高于避免意想不到的后果。我们也比较结果强制程序下替代程序设计来了解净减排效果。

3.1。简化的领域模型的概述

我们使用研究森林和农业部门的农业组件优化Model-Greenhouse气体版本(FASOMGHG) [29日- - - - - -31日]。这种模式将建立模拟下农民的决策替代形式的自愿性和强制性的碳抵消发放贷款项目。

详细说明,农业的一部分FASOMGHG [9,29日,31日- - - - - -33)是一个动态的、非线性的、价格内生的编程模型,最大化净现值的总和生产者和消费者盈余在随着时间的推移,美国农业部门通过优化消费、贸易、土地/水/劳动分配,处理,和生产。在数学上,目标函数是由产品需求曲线下的面积被不到要素供给曲线下的面积中描述McCarl和Spreen34]。

操作、模型结构模拟multiperiod多因素,multicommodity完全竞争市场均衡与农作物和牲畜的约束组合,资源限制土地,水,和劳动,供给,需求和平衡为主要和次要大宗商品,贸易平衡对美国和其他世界,和温室气体平衡。模型包含了农业活动超过100种商品在美国相接的分为11个市场区域和28个外国地区在100年在5年时间步的基础上。FASOMGHG已经被广泛用来评估经济和环境的影响不同的缓解策略和政策。我们对模型的贡献,我们将选择在功能模型和构造不同的基线自愿市场设置。

方程(23)(27)是一个模型的简化表示目标和约束。我们只包括碳收支结构是否生产商选择在这个短暂的数学博览会。 在哪里 是一组GHG账户吗 是集定义的选择是否生产商选择程序(基地,yes_opt) 是一个变量给大宗商品的消费数量 是一个逆需求函数给商品消费的价格 选择以下变量给生产活动水平选择啊 是成本函数选择不同的选择 外源性碳价格吗 0/1的指标是否支付碳收支在选择选择啊 类型的一个变量给净温室气体排放在选择选择o 大宗商品的产量由生产在选择选择啊 是生产活动的资源使用功能在选择选择啊 是一个向量的资源禀赋 是净减排的数量相对于温室气体的标准吗当生产X在选择选择o 是温室气体的全球变暖潜力类型

在这里,方程(23)的目标函数的净现值最大化maximand在哪里支付福利包括碳和实践采用的成本包括改变实践选择时的成本。

方程(24)是对大宗商品的供需平衡约束的时期,反映了生产平衡与销售包括任何改变在生产时选择。

方程(25)是一个资源禀赋和反映正常资源使用根据现有实践+资源时使用选择的差异。

方程(26)是净温室气体排放总量的平衡包括封存和生物燃料选择偏移量的选择。温室气体核算增加净影响所有完整的生产领域分别由生产者选择是否或不是。会计可以导致积极的还是消极的净效应。将使用各种形式的这个约束取决于程序的结构。

更多的模型是在附录A。

3.2。场景运行

在实证分析中,我们设置的场景看不同的市场设置。这些由没有市场强制几个自愿市场的形式。细节如下:(我)基地(BAU)情况,基本情况是建立模拟农民如何表现在缺乏碳交易市场。我们设置了碳价格等于零。基本情况是表示的生产水平 。(2)农业部门强制性碳机制被视为如果是限制碳排放价格适用于所有的净排放量相对于基线水平的变化。我们迫使所有参与并设置参数为1。这个场景设置进行比较的目的。只有当我们假设农业部门将不封顶。(3)自愿碳项目,制造商可以选择。我们设置一个非零碳价格 ,对于参与者来说,这些选择 ,未参加者,没有支付 在生产者只选择有资格获得碳支付。这种选择需要一个基线,鼓励生产者自愿报名并生成额外的补偿。将使用两个基线规范。

•单位每单位基线:这里我们设置一个基线水平,实践中相应部分2.2。我们建立一个标准的计算基础场景选择在生产者必须做得比在单位进行实践的基础上。细节实践和温室气体账户设置在附录b .在这个单位基线,选择在生产者得到的不同排放单位的活动他们选择低于标准基线率和活动水平。•单位基线+参与约束:在这里,我们强加约束和添加变量相当于x3上面开发的理论部分。在这种情况下活动超过基础场景收到全部款项时,净排放活动的本质是负的(一般封存或生物能源的化石燃料补偿)或支付全部费用的净排放性质活动时是积极的(对于那些在净排放的温室气体)。

4所示。实证结果

现在,我们报告结果的主要类别和场景。我们检查碳的净成本付款程序以及影响净温室气体排放+其他市场包括农产品生产和价格的变化,影响土地使用和价值,生物能源生产和福利。额外性和泄漏的影响也将得到解决。

4.1。温室气体减排

图1提出年度净温室气体排放的选择,而不是选择在每个替代碳市场的情况下有限公司₂e 30美元/吨的价格。净补偿,视为真正的额外的占泄漏后反弹效应,计算之间的区别净温室气体排放基础场景和那些发生在每个替代情况下。

结果净排放的后果通常是不等于的收益支付给参与者。这种差异是因为两个因素。首先,在大多数情况下,这些不受程序选择提高他们的净排放量或减少封存相对于基线(泄漏效应),应对市场变化由参与者的行为造成的。第二,单位基线可能导致参与者扩大合格的“减排”水平的基本情况(除此之外 积极的发射器上面所讨论的)。

强制参与场景生成最补偿像预期的那样,因为它对所有生产者和碳的价格并不支付nonadditional区域内生产和惩罚任何泄漏。这刺激最大的净减排和惩罚任何排放增加或封存/生物能源偏移量减少而有益的相反。

一旦我们把支付和约束设计,我们发现两个净偏移和参与者的偏移量显著增加。同时,我们注意这可能是第二个最好的解决方案,因为它是更有效的比强制但可能很难实现的场景。

图2显示了重要的战略更详细的温室气体减排贡献单位和单位+约束下基线在有限公司₂价格。农业土壤固和生物能源生产两个主要类别的负排放策略。以低碳价格、农业土壤固相比显著增加基础场景,成为主要的策略。这是因为大多数的农业土壤固与现有的作物生产实践是互补的,因此需要相对较低的成本在9]。当碳价格变得更高,农业土壤固下降由于大量温室气体增加抵消从生物电生产。注意生物电不是生产基地场景下以低碳的价格由于其实现成本高但生命周期温室气体抵消利率高达99%。如此高的抵消利率结合碳价格上涨促使生产者转变土地和其他资源的传统作物生产生物电原料生产。此外,单位加约束场景中达到补偿从生物能源生产的温室气体量要远远高于单位基线,因为生物能源生产的额外奖励。

4.2。项目成本

我们现在向每吨平均项目成本的降低。这是计算年度总碳支付根据该计划除以年度吨网络有限公司₂e补偿后考虑未参加者和参与者净排放量。尽管碳信用额支付参与者,我们评估的有效性降低温室气体排放的碳项目考虑可能的泄漏和nonadditionality。为此我们使用网络有限公司的总变化₂e抵消所有政党作为分母,而不只是参与者的补偿。每个项目的平均项目成本设置表中列出1。

强制性的场景最低平均项目成本也等于有限公司₂e价格。任何排放变化相对于基本情况根据公司奖励或处罚₂e价格所以没有泄漏区域内的相关强制性的计划。

另一方面,自愿碳计量项目的平均成本不等于公司₂e价格未参加者的排放量不受限制,但用于计算和泄漏发生。单位基线也展品高有效平均成本每吨有限公司₂e净减排成本。除了未参加者渗漏、反弹效应在发挥作用。如上所述,每单位基线是支付在排放单位的差异只要生产商可以减少排放速度,他们的回报。回弹效应发生和一些子类导致排放总量增加和更高的项目成本。例如,我们看到增加年度玉米生产相对于收益率基本情况的公司₂e净排放量增加单位下基线但拒绝生产单位+约束下基线。

单位+约束情况下消除回弹效应和对扩大封存和生物能源补偿提供了更多的激励。正如前面所示的,单位加约束多基线诱发8%温室气体净抵消从土壤ag封存以30美元的价格和生物能源。这导致单位实现平均项目成本低于基线。然而,未参加者泄漏的存在仍然推高平均成本高于有限公司₂价格。

4.3。裁剪英亩

图3说明了影响年度国家作物英亩百万英亩单位和单位+约束基线替代有限公司₂e价格。随着价格的增加,选择英亩的比例增加,表明更高的碳排放价格的明显效果导致更高的参与率。然而,随着碳价格上涨30美元/ tCO₂e 50美元/ tCO₂e,英亩的选择比例仅略有增加,表明自愿碳项目不能够鼓励所有生产者参与甚至在高碳价格。此外,农业土壤固实践主要以低碳价格缓解策略。但随着碳价格上涨,农业土壤固不再增加和生物能源生产开始主导讨论McCarl和施耐德(9]。换句话说,能源作物生产发挥作用和争夺农田。这就是为什么我们没有看到使用减少农田即使我们有传统的农作物生产。如图4,生产商不开始生产更多的柳枝稷基础生物在15美元/ tCO₂e。随着碳价格高,生物产量显著增长,几乎所有来自生产商的选择。在每个碳价格,单位加约束情况下表现出更高层次的柳枝稷的基础生物比单位生产情况。

4.4。生物能源生产

我们主要探讨生物柴油和生物乙醇生产因为不会增加2020年之后由于RFS假设模型中设置和相对较低的公司₂e抵消利率。图5显示的体积增长相对于生产生物柴油生产的碳排放价格30美元/ tCO₂e的场景。

我们看到结果,生产者开始扩大生物柴油产量2025年之后因为生产商需要时间反应,构建生物柴油加工设施。单位+约束基线刺激额外的生物柴油生产的最多,说明单位+限制设置为生产生物柴油提供了有效的激励。强制性的场景产生大量额外的2040年和2045年生物柴油和适量。我们还发现单位情况基本相同的水平表现出的生物柴油生产无碳价格,因为激励缺乏讨论的理论部分。

生物柴油的生产原料使用情况的变化相对于下的基本场景替代碳价格单位和单位+例基线如图6。在每个碳价格,单位加约束基准收益率更多生产生物柴油主要来自大豆油。这个结果表明,单位加约束情况下更有效地促进生物柴油的生产。此外,我们发现生物柴油产量增加碳价格在低价格。然而,当碳价格上涨30美元/ tCO₂e 50美元/ tCO₂e,生物柴油生产不再扩大主要是因为少使用玉米油的单位和单位加约束的情况下。

图7介绍了生物电生产所有选择场景下随着时间的30美元/ tCO₂e。强制场景持续达到一个高水平的生物电生产。单位+约束基线展示高水平见顶生物电产量从2035年到2055年,但后来它下降。

现在我们深入分解的原料用于生物电。为简单起见,我们结合每个biofeedstock使用和不使用烧结过程。生物电生产扩张显著增加的碳价格。15美元/碳价格的tCO₂e,生物电主要是处理粪便(表2)。随着碳价格的增加到30美元/ tCO₂e,尤其是我们观察增加利用柳枝稷和作物残茬小麦残留物。当碳价格是50美元/ tCO2e,柳枝稷扩展,是主要的biofeedstock。我们也看到使用玉米残留物会大幅度的增加和柳树。注意,生物柴油生产停止扩大少使用玉米油的高碳价格。我们观察到的趋势将资源从生物柴油生物电由于更高的温室气体减少生物电。

4.5。市场的影响

表3提出年度国家商品价格指数数据和数量在所有市场设计场景在30美元/ tCO₂e。结果表明,自愿碳计量项目的引入导致更少的传统农业生产和土地价值较高的大宗商品价格上涨。这是因为农业生产者转变土地利用生物能源生产从农业生产到接受更多的碳收支施耐德和McCarl [35]。反过来生产下降和大宗商品价格普遍增加与耕地变得更有价值(8]。

我们说明了国家在碳价格指数变化下单位+约束场景图8。当碳价格很低,对价格的影响和贸易指数最小。当碳价格高,我们确实看到大宗商品价格上涨,出口减少,进口更多由于农产品供应量不足。

福利也是一个问题。表4显示百分比变化从生产者和消费者剩余的所有程序设置场景。注意,这里讨论的盈余不包括:(1)改变了温室气体减排的社会成本和收益,侵蚀,或其他环境相关的变化和(2)的政府成本提高项目资金支付和管理。最明显的变化是获得国内生产者的剩余。尽管农业生产,国内生产商的碳收支顺差增加在所有场景为项目参与者提供一个额外的收入来源和价格有点高。强制性场景生成最大的增长直接相关的国内生产者的顺差减少碳净排放量最多的和生成的支付应用到所有生产商在农业部门。单位+约束场景生成一个更高的国内生产者的剩余比单位的场景,因为它支付更多更高的封存和生物能源生产尽管实际上有较低的平均支付净排放抵消。国内和海外的消费者盈余的变化可以忽略不计,因为大宗商品价格影响很小。海外生产商获得的结果更少的美国出口。总的来说,我们达到世界福利的净收益在所有场景。

5。结论和政策含义

作为一个经常noncapped行业温室气体交易市场,农业可以提供补偿通过减少温室气体排放,加强封存或原料生产生物能源替代高排放基于化石能源形式但需要激励。自愿碳市场可以提供这样的激励机制,让生产者自行加入。我们建立一个基线条件参与者必须做得更好在减排单位相对于标准或生产更多封存或生物能源原料相对于标准。这种情况下,我们分析市场设计。

市场设计而言,我们首先检查情况生产者支付的区别排放在一种改进的实践和当前使用的实践(即下的排放。,如果当前水稻种植生成x吨每公顷排放和一种改进的实践收益率y我们将支付x- - - - - -y储蓄乘以土地面积登记)。在这种情况下,我们发现有一个激励的扩大参与土地面积超出先前存在的区域,从而生成一个反弹效应。我们随后建议征收最大参与土地面积约束集在先前存在的区域可能建立使用遥感。

随后我们转向封存/生物能源抵消情况发现支付相对于标准的不参与。我们建议只有支付相对于标准在先前存在的区域然后删除标准为零的全额支付额外的参与。因此,添加适当的约束单位基线可以有效减少意想不到的效果。我们还发现随着碳价格增加,开关从低成本策略如农业土壤固单位土地成本较高,但更大的排放抵消诸如生物能源生产的策略。这是符合森林趋势的生态系统的市场(36]2019年观察到场外交易自愿抵消卷可再生能源的增长了78%,而农业、林业和其他土地利用(AFOLU)数量下降了28%。

我们的实证研究基本上显示实施这样的约束消除排放的反弹效应和参与约束那些出售封存或生物能源补偿。从政策的角度来看我们认为强加的约束可以帮助生成便宜,额外的行动和感觉强加约束可以通过要求参与者证明先前存在的使用排放的数量,隔离和生物能源原料活动在美国农场和保险项目。这允许有效的方法利用行业减排潜力相对于当前状况和增加封存和生物能源原料生产远远超出目前的水平。

虽然我们的分析集中在农业部门,政策设计也可能适用于其他自愿市场设置森林和湿地管理等行业。例如,植树造林的扩张可能产生大量的碳效益但适当的奖励或补贴需要提供导致扩张,达到最优收获周期与奖励的所有额外的碳不是一个测量相对于收益下小的实现这种做法。这样的激励机制也可能获得cobenefits环境服务的形式(37]。提醒需要但是不得意忘形时cobenefits让另一个看起来更好,但如果一个人看着所有cobenefits替代品可能还有其他情况下更大的(38]。至于湿地恢复,四个具体项目的碳补偿方法批准但没有交易了,因为成本高和缺乏适当的激励39]。我们相信,在基线设计他们的吸引力将会增加。

有几个我们目前研究的局限性。自FASOMGHG用于实证阶段我们的研究,我们的研究结果和讨论很大程度上取决于其体现的假设,数据和模型结构包括预测未来的作物和牲畜产量随着乙醇授权。同时,不确定性和持久性问题涉及缓解在这个分析不充分考虑。结合不确定性或永久折扣可能会改变我们的结果。

附录

答:FASOM额外细节

温室气体减排策略的主要类别包括FASOMGHG列在表中5,以及温室气体的类型影响每个策略。排放量可以减少通过改变耕作、作物管理、肥料和牲畜管理,和土地使用。耕作和土地利用变化导致封存做一些与作物有关的行动。固碳饱和土壤建模的替代品(见讨论(29日,30.,40,41]因为笔记模型实现方法)。可以减少温室气体排放的能源使用中使用生物质替代化石燃料发电,用生物质生产乙醇代替汽油,生产,或更换柴油和生物柴油。生物能源生产可能发挥重要作用在降低温室气体排放作为能源使用温室气体排放(31日)大(在美国超过80%的份额)。此外,生物能源生产没有饱和的问题或可逆性像土壤固31日]。此外,之间存在着相互依赖不同的缓解策略。建模框架考虑所有温室气体减排方案同时捕捉权衡和资源竞争。例如,如果农田转化为柳枝稷,它不再是可以转换为草原或有作物秸秆收获5]。

生物能源类型覆盖FASOMGHG包括作物乙醇,纤维素乙醇、生物柴油和生物电。每个形式的生物能源可以使用各种选择处理模型中的农业和林业商品(31日]。简单地说,生产的可能性和方式如下:(我)生物柴油的生产可以通过转换菜籽油、玉米油、猪油、家禽脂肪、大豆油、脂,或黄色油脂变成生物柴油,取代石油柴油。(2)生物电生产可通过使用甘蔗渣、作物残留物、能源高粱,单位加约束杨树,木质素、肥料、芒草、甜高粱浆、柳枝稷、柳树、木屑、日志残留物,或铣削残留作为输入发电电厂的煤炭(通过烧结或专用生物质植物)。(3)纤维素乙醇生产可通过使用甘蔗渣、作物残留物、能源高粱,单位加约束杨树,芒草、甜高粱浆、柳枝稷、柳树、木屑,日志残留物,或铣削残留作为原料生产纤维素乙醇,取代汽油。(iv)淀粉或糖基乙醇生产可通过使用大麦、玉米、燕麦、大米、高粱、糖、甜高粱、小麦的过程将这些商品转换成乙醇依次是替代汽油。

生物能源生产提供的温室气体减少等于生产化石燃料燃烧释放的温室气体,并取代了减少温室气体排放的生产、运输、加工生物能源原料。表中列出6会计是一个生命周期的减排率各种生物能源的生产可能性来自McCarl [8]。会计表明,目标生物能源类型和利用biofeedstock极大地影响减排率。整体生物电与烧结最高的温室气体减排而作物乙醇替代汽油产量最低。生物柴油加工与豆油抵消利率远高于处理玉米油。我们将看到如何生物能源生产的重点变化我们增加我们的碳价格和开关选择在基线。

FASOMGHG还包含了几个特性对生物能源生产更好的模拟实际情况。生物燃料的要求如RFS2介绍了穿越墙混合的成本和集体这些限制乙醇生产的吸引力。资产不变性在模型中指定(42)要求精炼和发电设施一旦建立固定,通常只能处理一个类的原料。FASOMGHG假定所有生物能源植物的寿命30年。资产不变性的应用程序防止突然区域和原料生物能源生产不连续,但也为新引进集容量限制或高成本的生物能源生物电由于大量前期投资成本(42]。

额外的细节模型场景设置

责任。基本情况

基本情况是建立在没有碳市场定价。它模拟了农民如何表现在缺乏碳交易市场。我们得到基本解决方案通过消除只允许不参与选择和设定碳价格等于零。因此整个碳付款没有影响。我们表示基线净温室气体排放和生产活动水平 。

B.2。强制性碳计划

在强制性碳项目情况下,农业部门被视为如果是限制碳排放价格适用于所有的净排放量的变化相对于基线水平增加减排奖励和处罚。我们将选择不仅参与模型的选择(o)强制参与和设置参数为1。

B.3。自愿碳计划

自愿碳计量程序建模,生产商可以选择净减排做出贡献。这种选择需要一个基线,鼓励生产者自愿登记生成补偿在低成本。生产者选择将支付他们减少温室气体的净排放量相对于基线数量。他们也会承担任何帐户净排放量增加。生产者不选择在没有直接金融的影响引起的净排放量的变化。额外性的在这种情况下,问题可能发生如果生产者招收做事时,他们会做总之和泄漏的问题未参加者和其他地区的人对市场信号,增加净排放量。此外,基线需要定义只适用那些选择在支付需要依赖只有当某些生产商选择是否选择在一个特定的活动。

将使用两个基线规范如下:(我)单位基准:这里,我们设置一个基线水平的实践建立一个标准,选择在生产者必须做得更好在实践的单位承担。为此我们单位建立一个基线,例如,对于作物生产净排放量将判断相对于标准水平的观察基线。具体来说,我们定义一组单位基线bg的温室气体类型如下:Baseline_agtill:基线净排放量ag耕作Baseline_crop:基线作物生产的净排放Baseline_bioenergy:基线净排放的生物能源Baseline_enteric:基线净排放肠内发酵Baseline_manure:基线净排放的粪便Baseline_bioenergypen:基线生物能源净排放量渗透Baseline_idlepasture:基线净排放量闲置牧场Baseline_pasturelandusechange:基线净排放的牧场土地使用Baseline_grazinguse:基线净排放量放牧的土地使用计算基线,我们需要一个单位净排放量估计适用于每个账户上面会出现在缺乏碳交易市场。这个,我们解决这个模型没有任何碳支付和计算相关的温室气体的净排放量单位对于上面的每个地区的活动类型。要做到这一点,我们计算总排放量和除以活动水平(每英亩耕作实践,英亩农作物,动物类型的头,或吨生物质原料使用,等等)。公司的总温室气体排放计算₂等效的基础上通过以上活动类别(bg),然后除以单位生产的数量,活动下一个基线水平的单位净温室气体排放。这是公式 例如,假设我们希望计算基准排放速度在每英亩的基础上为特定的作物;要做到这一点,我们把每英亩排放中生成基线,零碳价格,没有选择在运行在所有温室气体排放类别分为作物bg的排放组件设置在所有英亩农作物生长在一个地区,然后除以总英亩的作物。这将涉及添加从直接使用化石燃料的二氧化碳排放,谷物干燥、肥料使用,农药的使用,和抽水,然后添加的一氧化二氮全球变倍的一氧化二氮排放量作物残渣滞留、肥料使用,农业燃烧+甲烷GWP *农业残渣燃烧的甲烷排放,而且,如果在水稻,水稻种植。我们不包括耕作影响下作物生产,被另一个账户,但模型需要选择在耕作作物生产的治疗选择。为了避免重复计算,生物能源基线的计算只涉及补偿和排放来自biofeedstocks处理和运输而不是那些biofeedstocks的生产。但是我们需要选择在生物能源生产活动必须使用biofeedstocks从作物的选择依次在耕作中使用选择。增加这个要求在生物能源确保我们考虑相关的完整的生命周期包括作物生产、施肥和耕作的排放。由此产生的净排放量单位可以是积极的还是消极的根据特定活动的性质和所包含的温室气体。积极的放射率表明标准的活动必须实现的选择是一个展览净减少排放量相对于基线水平。同样,消极标准意味着封存或生物能源抵消下选择活动必须表现出更大程度的偏移量比水平实现每英亩或单位能量比意识到基线下活动。根据本单位基线,选择在生产者得到的不同排放单位的活动他们选择小于标准基线数量每英亩,头部,或生物能源的单位。反过来,这将是乘以注册活动水平。这意味着他们得到报酬,如果他们减少排放或增加封存/生物能源补偿相对于基线的实践。未参加者不支付或处罚。因此,温室气体的目标函数和约束修改账户 最终的结果是,目标函数只包含单位温室气体排放的差异通过参与者。(2)单位加约束的例子:这里,我们单位情况+添加约束发达在上面的理论部分。首先,我们增加限制的地方X为每个帐户超过基线水平第二,我们不限制+支付改进相对于基线要大于或等于基线数量第三,我们添加一个选项,第二选择是相对于一个零标准模型设置如下: 的变量出现在所有的方程是描述选择在行动零基准是对非零的一个描述操作标准基线。它代表活动超过基线水平,是积极的净排放量而不是消极的限制情况。更专门为基线情况下产生负的净排放量(封存或补偿)方程(B.8()需要的活动没有收到付款X_基地)加上那些有资格获得支付但水平抵消单位标准(X_{yes_optin})必须大于或等于生产水平基线。处理nonadditional生产(即。,that which would have existed in the absence of a program). In that case activity in excess of baseline levels falls into the variableY和收到全部款项时,净排放活动的本质是负的(一般封存或生物能源的化石燃料补偿)或支付全部费用的净排放性质活动时是积极的(对于那些在净排放的温室气体)。在负发射端约束(B.8)确保基线-净排放量生产商得到支付只有提高相对于正在做什么在基线(标准),而新进入者收到全部款项基本为零。这样付款设计鼓励额外的生产者扩大封存和生物能源生产的获得完整的信用高于基线。实体,积极基线排放量方程(B.9)限制了活动支付发生在基线,没有碳付款情况。除此之外单位基本为零,只支付如果出现活动可以从净排放净封存或生物能源抵消。两个约束处理nonadditional和额外的情况下防止反弹效应正发射器同时鼓励新的负排放国扩大生产。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

附加分

突出了。(我)作为noncapped部门,农业可以自愿参与碳市场通过提供排放抵消,提高封存,或提供原料低排放生物能源,但这样做有一个激励的必要性。(2)意外排放影响可以避免通过提供一个预编程序基线的替代高较低的发射活动。意想不到的障碍(iii)封存和生物能源原料生产可以减少支付的全额活动高于当前的水平,只支付改进现有的生产。(iv)仿真显示了这些条款排除回弹效应和激励更高层次的封存/生物能源与生物能源生产成为主要以高碳价格。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由中央大学的基础研究基金(批准号JBK2101049)。