第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
气候变化给人类社会的生产、消费、生活方式及生存空间等各领域带来了严重影响，其主要是来自过度的碳排放，因此，碳减排备受各国关注。《京都议定书》赋予了碳排放权商品属性，使其在市场中流通，成为一种稀缺资源，碳排放权交易应运而生。为积极应对全球气候变化问题，在《京都议定书》之后国际上又一个重要的应对气候变化的协议——《巴黎协议》，于 2016 年 11 月 4 日正式生效，形成了 2020 年后的全球气候治理新格局，极大地推动了全球碳市场的发展。在此背景下，碳排放权交易成为重点投资领域之一。碳排放权交易的市场称为碳市场。其中，欧盟排放交易体系（European Union Emission Trading Scheme，EU ETS）是全球最大的碳市场，在减少温室气体排放、推动全球碳市场稳健发展方面卓有成效。EU ETS 体系中的碳产品价格被视为国际碳市场交易的重要参考指标。
在碳交易市场上，碳排放权价格直接反映碳排放权供求关系的变化，在一定程度上，对碳排放权交易企业的资源配置和生产经营活动起调节作用，且是各国制定碳金融市场政策的基础。合理的碳市场价格是联系碳金融市场参与者经济利益的纽带，有利于碳市场的流通及稳定。
随着碳排放产品需求的增加，碳市场上不仅存在碳现货产品交易，还不断涌现出碳期权、碳期货等碳金融衍生品的交易，使碳资产具有了金融属性。碳资产作为一种具有金融属性的商品，受国际气候政策、宏观经济情况、能源价格、碳市场同类产品等诸多复杂因素的影响，其价格波动剧烈，使碳交易所获收益具有不确定性，给碳交易带来较大的风险。比如，据《金融时报》报道，2013 年 4月 17 日，欧洲议会投票否决了一项关于延迟碳排放配额拍卖的提议，该提议旨在冻结 2013-2015 年期间欧盟内部 9 亿吨的碳排放配额，以缓解碳排放配额过剩，提高碳价。投票结果影响了市场预期，导致欧盟碳配额（ European UnionAllowances， EUA）价格短期内暴跌逾 40%，降至每吨 2.63 欧元的低位。
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1.2研究内容与方法
1.2.1研究内容
本文梳理了国际碳价预测研究的相关文献，分析了碳价的可预测性和形成机制。针对国际碳价波动的不规律特征，构建了基于多因素 OVMD-KELM的国际碳价组合预测模型，并分析模型预测效果。本文的研究框架见图 1.1：
从论文的篇章结构看，全文一共分为五个章节：
第一章绪论。首先，阐述了本文研究的国际碳价预测的选题背景与研究意义；然后，给出国际碳市场价格预测的研究现状；最后，引出本文的研究框架、研究内容与方法，并提出本文研究的创新点。
第二章国际碳市场价格预测的理论基础。本章先基于有效市场理论、分形市场理论、混沌理论对国际碳市场价格的可预测性进行分析；然后基于供求决定论，分析了供求关系对碳价的影响，由于碳价外部影响因素会影响到碳价的供求关系，分析了外部因素对碳价的影响。本章为后文构建国际碳价组合预测模型奠定坚实的理论基础。
第三章国际碳价组合预测模型的构建与分析。本章为论文的重点。先是给出了基于多因素的国际碳价组合预测模型构建的基本思想，接着介绍了国际碳市场价格组合预测模型构建的方法原理，即分别介绍最优变分模态分解方法（OVMD）、游程判定法、核函数极限学习机（KELM）和粒子群优化算法（PSO）的方法原理，最后阐述了基于多因素 OVMD-KELM 的国际碳市场价格组合预测模型构建的基本过程。
第四章国际碳市场价格预测的实证分析。首先，选择 EU ETS 第三阶段 2013年至 2016 年的 EUA 现货价格作为研究样本数据，分析碳价的非平稳和非线性波动特征；然后，按照构建的多因素 OVMD-KELM 组合模型，遵循“分解-重构-集成”的思路，对 EUA 现货价格进行拟合和预测。并从预测精度和预测方向的判断两个方面，将本文模型的碳价预测结果与其他模型进行对比，以衡量本文模型的预测效果。最后，对 CER 现货价格进行基于多因素 OVMD-KELM 的预测，以检验本文模型的稳健性。
第五章研究结论与展望。概括总结全文关于国际碳市场价格预测的研究工作，并提出研究展望。
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第二章 国际碳市场价格预测的理论基础
2.1 国际碳市场价格的可预测性分析
碳市场价格预测，是指利用碳资产价格变动的各项影响因素、历史和当前的碳市场价格等资料，研究碳市场价格运动的规律，据此采用科学合理的方法对未来碳价的变动趋势进行的分析和判断。作为一种金融资产，碳市场价格遵循一般金融市场的运行规律，因此，本文用有效市场理论、分形市场理论、混沌理论等现代金融市场理论对国际碳市场价格的可预测性进行分析。
2.1.1 基于有效市场理论对碳价可预测性的分析
有效市场假说（Efficient Market Hypothesis，EMH）是现代金融理论的基石，认为在一个有效市场中，任何时刻的市场价格均能够充分地反映所有可以获取的信息。碳市场价格的可预测性问题和 EMH 理论联系密切。根据市场价格对信息的反映程度，有效市场的类型分为弱式、半强式和强式有效市场（图 2.1）。
对于碳市场的有效性程度，已有的研究支持碳市场无效或者弱式有效。如，采用 Joint Wright 多重方差比检验欧盟碳配额市场的弱式有效性，得出碳配额现货市场在第一、三阶段非有效，在第二阶段弱式有效。以欧盟碳期货合约为研究对象，采用 GED-GARCH 模型进行参数估计。研究表明欧盟碳期货市场为弱式有效市场。在弱式有效市场中，未来的金融资产价格变化趋势和其历史变化趋势没有关联，金融资产收益率服从随机游走过程，即收益率服从正态分布，投资者无法通过对金融资产历史价格数据的分析获得超额收益。根据 EMH 理论，若碳市场是弱式有效市场，则碳价未来变动趋势和其历史变化无关，服从随机游走，碳价反映了所有历史信息，碳价的预测毫无意义。
然而，欧盟碳资产收益率不服从正态分布，具有尖峰厚尾特征，有效市场假设对此无法解释。通过序列相关、方差比率检验等随机游走模型对 EU ETS 体系下的碳价进行实证检验，发现碳价并不服从随机游走假设，历史碳价信息没有完全反映在当前碳价中，有效市场理论不适用于描述碳市场基本特征。
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2.2 国际碳市场价格形成机制研究
本节基于供求决定理论分析国际碳价形成机制，探讨决定和影响碳市场价格形成的因素，以及在碳价形成中各影响因素对碳价的影响路径。
2.2.1 基于供求决定论的国际碳市场价格形成机制分析
EU ETS 的碳排放权采用总量控制交易（Cap and Trade），根据各成员国的历史排放量将排放配额分配至各成员国。各国根据本国企业具体排放情况，通过免费配额发放、拍卖等方式分配给排放主体。由于各碳排放企业自身的生产规模、生产水平差异的存在，使得其碳排放量不同，所获排放权可能存在紧缺或者充裕等情况。在 EU ETS 体系下，允许碳排放较多企业通过二级市场购买碳排放权，碳排放较少企业在二级市场出售碳排放权，以使各企业达到生产成本最小化或获利目的（图 2.2）。其中，在碳交易市场上，碳排放权存在结余而对外出售的企业是供给方，碳排放超标而需要购买的企业是需求方。碳市场上供求双方能够自由买卖，由此形成碳配额价格。
供求决定论认为，商品的价格是由市场供需双方决定，供需矛盾决定了价格的波动，供大于需，则商品价格下降；需大于供，则商品价格上涨。作为一种商品，碳排放权在碳金融市场交易体系中具有价格特征。碳市场价格的形成，主要由碳市场供给和需求决定。碳排放权的供给和需求是形成碳排放权交易价格的最终因素，而能源价格、宏观经济等其他因素可能通过改变碳价的供求关系或者人们对碳价供求关系的预期进而影响碳价。碳排放权的供求在市场中相互作用，达到供求平衡状态，促使碳市场价格趋于平衡。碳市场均衡价格并非一成不变。在需求等其它条件不变时，碳排放权供给的增加将带来碳市场价格的下降；在供给等其它条件不变时，碳排放权需求的增加将导致碳市场价格的上涨。碳排放权供求同时变动，对碳市场均衡价格的影响取决于供求相对变动幅度。即只要碳价供给和需求一方变化，碳市场中供求平衡就会被打破，造成碳排放权的短缺或者过剩，进而引起碳市场价格的上升或者下降。
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第三章 国际碳价组合预测模型的构建与分析................16
3.1 国际碳价组合预测模型构建的基本思想 .....................16
3.2 国际碳价组合预测模型构建的方法原理 .....................17
第四章 国际碳价组合预测的实证分析............................27
4.1 样本选择及碳价特征分析 ..........................27
4.1.1 样本选择 ..................27
4.1.2 碳市场价格特征分析 ....................29
第五章 研究结论与展望.............................42
5.1 研究结论 ................................42
5.2 研究展望 ......................43
第四章 国际碳价组合预测的实证
