本文是一篇经济论文，本文以全国碳市场启动日为时间节点切分样本数据，一方面，提取各个碳市场的收益率波动特征进行聚类分析，以对比分析碳市场间的收益率波动特征相似性，另一方面，基于GARCH族模型的VaR 方法和CVaR方法探究各个碳市场的风险程度、趋势及成因。
第1章绪论
1.1研究背景及选题意义
1.1.1研究背景
（1）全球气候变暖加重催生碳交易市场
随着全球经济规模不断扩大，化石能源的大量开发利用造成的环境问题日益严重。根据联合国环境规划署及世界气象组织的研究数据，21世纪地表温度约以每十年0.3摄氏度的速度增长，预计到2100年地表平均气温将上升3摄氏度，远远超过过去1万年的增速。大气中二氧化碳浓度的上升带来的全球气候变暖不仅导致海平面上升、冰川消退，加剧旱涝和其他气象灾害的发生，甚至威胁到人类健康，影响经济社会的可持续发展。
对此，各国纷纷出台政策减缓温室效应带来的不利影响。1992年6月，154个国家签署了《联合国气候变化框架公约》，该公约对发达国家和发展中国家规定了有区别的义务，为国际社会在应对气候变化问题上增进协作提供了法律框架。1997年12月，149个国家通过了限制发达国家温室气体排放的《京都议定书》，并规定发展中国家不必承担减排义务，但需要控制二氧化碳排放量。作为《联合国气候变化框架公约》的补充条约，《京都议定书》提出了三种碳减排的机制，即联合履约机制、排放交易机制和清洁发展机制。其中，联合履约机制适用于未完成减排责任与超额实现减排目标的发达国家之间的合作；排放交易机制主要适用于发达国家之间通过减排项目合作进行碳排放权的交易；清洁发展机制主要针对发展中国家与发达国家之间进行减排单位转让，发达国家提供技术和资金协助发展中国家开展清洁发展机制项目，从中获得核证减排量以降低履行《京都议定书》承诺的减排成本。《京都议定书》通过市场化手段促进企业节能减排、限制温室气体的排放，碳排放权成为一种稀缺商品，碳资产供求方之间的碳排放交易碳交易市场由此逐渐活跃起来。
1.2研究内容与技术路线
1.2.1研究内容
本文利用北京、上海、深圳、广东、湖北五个碳排放交易活跃度较高的试点碳交易市场的数据，为探究全国碳市场的启动对风险水平的影响，以全国碳市场的成立日为时间节点，将样本期间分为两段，对碳交易市场价格波动风险展开对比分析。本文采取理论研究和实证研究相结合的方式，在开展基于GARCH族模型的风险度量模型构建及理论分析的基础上，运用GARCH族模型提取碳价格波动风险的特征，一方面，采用GARCH模型分析与层次聚类分析法相结合的方式，抽取体现波动特征的估计系数，以探究各个碳市场收益率波动相似性的变动。另一方面，通过计算各个市场的VaR 和CVaR量化各个碳交易市场每天最大损失情况，为政府部门监管碳交易市场风险提供参考。最后，结合研究结论，提出我国碳交易市场良性发展的对策建议。
第2章国内外研究综述
2.1碳交易市场发展现状的研究
在碳交易市场不断发展的进程中，国内外学者的研究主要集中在碳交易市场发展的影响因素、构建价值、碳交易市场运行情况和发展建议等方面。
在碳金融交易市场发展的影响因素的研究方面，雷鹏飞和孟科学[1]认为碳交易市场发展的影响因素相互交织，并从碳配额分配、碳交易市场机制、碳排放权定价模式、产业结构调整等方面对碳交易市场的影响状况进行分析。阮聪慧[2]基于结构方程模型对碳金融发展取决于经济、居民还是环境因素的问题进行验证，选取合适的指标进行正态性检验、效度检验、构建整合模型等，进而发现经济发展水平和居民因素与碳金融发展水平呈反比，环境状况与碳金融发展水平呈正比，此外居民因素在经济发展水平对碳金融影响的机制中起到中介作用，对环境状况起到反作用。陈智颖等人[3]运用新古典理论模型构建碳金融发展的评价指标体系，并利用面板回归模型对碳金融发展的影响因素进行实证分析，进而发现碳交易和基于碳排放权的投融资是碳交易市场的主要构成部分，我国碳交易市场总体水平呈波动式提升。此外，由于能耗量、地方政策和地理位置的不同，各区域发展模式存在差异。
在碳交易市场构建的价值研究方面，Brauneis et al.[4]应用基于实物期权的方法来评估气候变化政策对单一公司投资决策中价格下限的影响，发现碳价格下限可用于吸引早期低碳技术投资。Pang and Timilsina[5]构建了一个多区域、多部门、递归动态可计算一般均衡模型，分析了中国31个省份下的全国排放交易计划的经济影响。结果表明，碳排放权交易机制将在2030年减少省级二氧化碳排放4%–22%，这将导致省级GDP从−4.6%变为1.8%。无论配额分配规则如何，排放密集型省级经济体都经历了更高的GDP损失。李丽等人[6]基于欧盟碳交易市场20个国家五年间的碳排放量、三次产业产值占GDP的比重等面板数据构建模型，采用产业结构泰勒指数衡量产业结构的变化，研究发现，随着碳交易市场的发展，一国碳排放量的减少能推动产业结构升级。
2.2碳交易市场价格波动风险的研究
2.2.1碳价格影响因素的研究
与一般商品类似，碳排放权的价格主要受到供给和需求方面的影响。学者们从需求的角度分析碳价格的波动，通常设定碳配额供给是固定的，多从能源价格、温度、宏观经济等方面探究对碳排放权价格的影响。
首先，能源价格对碳价的作用机理表现在：能源价格波动能够通过影响能源的需求来对碳价格形成冲击。汪文隽和柏林[10]对欧盟碳配额价格波动的成因进行了理论和实证研究，结果发现，煤炭发电企业的利润与碳价正相关，天然气发电企业的利润与碳价负相关，而测度煤炭和天然气间相对成本的转换价格与碳价正相关。李谊[11]通过协整检验、方差分解等对碳价格的影响因素进行实证研究，发现天然气价格对碳价的影响最大，原油期货价格、动力煤期货价格的影响次之。此外，天然气价格和原油期货价格对碳排放权交易价格有正向、单向的影响，而动力煤期货价格对碳价有负向、单向的冲击。
其次，天气变化会对碳价造成影响，高温或低温都会增加对能源的需求量，进而对碳价形成正向的冲击。Batten et al.[12]调查了欧盟排放交易体系第三阶段中主要能源价格和天气对碳价格的影响，发现仅基于能源价格的建模仅解释了12%的碳价格变化，除了意外的温度变化外，天气变量不会影响碳价格。Dai et al.[13]采用一般均衡（CGE）模型探讨了碳市场中不同部门的行为、碳交易量、碳价格以及排放限额和交易对中国就业和GDP的经济影响。结果表明，碳交易价格和市场规模与行业之间的排放配额分配方案、参与行业的覆盖范围和可再生能源发展水平等多种因素密切相关。赵玉焕等人[14]采用协整分析和格兰杰因果检验等实证方法研究北京碳交易价格的波动成因，发现温度对碳排放权交易价格有正向的影响且影响显著。
最后，宏观经济与碳价关系密切，经济加速发展所消耗的能源增加，进而致使对排放量的需求量上升和碳价上涨。马慧敏和赵静秋[15]运用主成分分析法研究北京碳排放权交易所的碳价格影响因素，结果发现工业发展水平对碳价格有负向影响，金融市场繁荣程度对碳价有正向作用。
第3章相关理论模型及风险度量方法....................12
3.1 VaR 与CVaR的概念.........................12
3.1.1 VaR 的概念........................................12
3.1.2 CVaR的概念..............................13
第4章我国碳市场价格波动特征聚类分析.......................21
4.1数据处理与统计特征分析........................21
4.1.1数据选择与平稳化处理.......................21
4.1.2描述性统计分析及正态性检验.................................22
第5章我国碳市场价格波动风险测度..............................45
5.1 GARCH族模型在风险度量中的比较分析...................45
5.1.1全国碳市场启动前的风险度量结果............................45
5.1.2全国碳市场启动后的风险度量结果.............................53
第5章 我国碳市场价格45波动风险测度
5.1 GARCH族模型在风险度量中的比较分析
首先利用各个较优拟合模型分别预测指定分布下收益率序列的条件方差，开方后得到标准差，接着结合前文估计出的t分布的自由度和GED分布的形状参数，运用Eviews计算出给定置信水平下的三种分布的分位数，最后带入公式（3.12）即可求出较优拟合模型下的VaR 值，带入公式（3.14）-（3.16）中可计算出对应的CVaR值。在计算VaR 值和CVaR值时，设定价格的初始值为1。
在此基础上，通过回测检验，对比分析给定分布下的GARCH族模型在不同置信水平下所计算的VaR及CVaR结果的准确性，分别选出全国碳市场启动前后预测风险波动状况的最佳模型。各个碳市场VaR值和CVaR值的计算以及回测检验运用Matlab编程完成。
5.1.1 全国碳市场启动前的风险度量结果
（1）启动前北京碳市场的风险度量
由4.2节基于GARCH族模型的参数估计结果可知，全国碳市场启动前，北京碳市场收益序列的较优拟合模型为EARCH-n模型、TARCH-n模型、GARCH-GED模型和GARCH-M-GED模型，本节择优选择这四个模型计算VaR 值和CVaR值。
正常的市场波动下，根据表5.1基于这四个
