不确定气候下的脱碳投资策略
1,2，弗洛伦特·麦克isaac 2，以及斯特凡·哈勒加特摘要《巴黎协定》确立全球变暖应限制在“远低于”2°坎德鼓励将变暖限制在1.5°C. 实现这一目标提出了挑战，特别是考虑到 (a) 调整成本，这些成本会因熟练劳动力短缺等因素而对快速摆脱化石燃料的转型进行惩罚，以及 (b) 气候不确定性，后者使减排与全球变暖之间的联系变得复杂。本文提出了一种建模框架，该框架探索了在存在调整成本和气候不确定性的情况下，最优脱碳投资策略。研究发现，气候不确定性通过以下三种方式影响投资：(a) 政策成本增加，尤其是在存在调整成本的情况下；(b) 减排投资相对于无不确定性的情景而言是前移的；(c) 投资变化最大的行业是“难以减排”的行业，如重工业和农业，这些行业具有高投资成本和年排放率。气候不确定性了解的延迟越长，这些影响就越被放大。这些效应都可以追溯到当存在气候不确定性时，碳价分布继承了“重尾”特征。本文强调了气候不确定性与调整成本相结合如何导致近期脱碳投资的紧迫性增强。1伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学系，厄巴纳，伊利诺伊州，美国，2世界银行集团，美国华盛顿特区《巴黎协定》的签署标志着国际社会就人为气候变化造成的严重威胁达成了突破性的承诺和共识（联合国气候变化框架公约，2015在 这一 全球 气候 政策 的 关键 时 刻，同样 出现 了 一 个 令 人 困难 的 挑战：将 行 星 变暖 限制 在 《 巴黎 协定》 中 规 定 的 目 标 内，即“远 低于”2℃°C 以努力限制变暖至 1.5 为目标°C. 这些目标雄心勃勃，对国际社会构成了重大挑战。例如，一项最近的估计表明，到2023年，包括气候融资在内的总投资额约为全球GDP的1%，即约1.3万亿美元——然而，为了达到《巴黎协定》的目标，相对于当前水平，气候融资每年至少必须增加五倍（气候政策倡议组织，2023).显然，从依赖“肮脏”资本的经济，例如燃煤电厂，转型到依赖“清洁”资本的经济，例如可再生能源和电力驱动汽车，将需要在减排方面进行大量投资。存在许多因素使这一过程变得复杂。纯文本经济转型“调整语言实现国际气候目标将需要全球从温室摘要如何随着时间的推移分配努力是复杂的：进展“过快”会带来额外成本的风险——通常被称为“调整成本”，比如由于缺乏能安装太阳能电池板的电工而产生的稀缺性（在此情况下，培训新电工的成本将是一种调整成本）。然而，“进展过慢”则可能完全错过气候目标。进一步使这个过程复杂化的是气候对碳排放反应的不确定性，这限制了政策制定者了解完成转型所需时间的能力。为了理解调整成本如何在绿色转型中与气候不确定性相互作用，本文提出了一种在气候不确定性下为最低成本绿色转型提供资金的模型。本文展示了为了对最坏情况的气候结果进行对冲，投资努力需要如何前置，需要在难以减排的昂贵行业（如重工业和农业）进行更多的早期投资。本文讨论了气候不确定性如何增加了实现气候目标所需的碳价，从而提高了绿色技术投资的风险效益。总的来说，本文指出气候不确定性增加了气候政策的紧迫性。不确定气候下的脱碳化投资策略
从排放技术的清洁化过程中，
1 of 19
2 of 19例如，调整成本（卢卡斯，1967;穆萨1977)提高向温室气体零排放经济快速转型的价格标签。这是因为从污染资本向清洁资本的诱导性转型，会直接稀缺资源（如熟练劳动力或生产能力）从污染生产转向温室气体减排经济活动，从而造成机会成本，并倾向于减缓新技术的扩散（Morris et al.,2019). 例如，如果一个地区的电网要从依赖天然气转向主要依赖可再生能源和电池储能，如果用1年时间完成这个转型，其成本将远高于如果用十年时间完成。在这个例子中，“调整成本”可能是培训额外电工来安装所需太阳能电池板的花费，或者为了适应转型速度而购买更昂贵的电池的成本。额外的调整成本可能源于供应链和贸易限制，这些限制限制了某些技术的购买、进口和部署速度。包含调整成本模型往往更倾向于近期对清洁技术的投资（Campiglio等人，2022;哈-多恩格特数。1997)与文献中许多不考虑这些效应的模型相冲突（例如，Nordhaus （2017))) 并推荐一条初始值低、逐渐上升的投资路径。另一个复杂因素是，人们可以选择许多选项来减少化石燃料排放；那么，如何在能源部门减少排放，比如，与重工业之间进行选择呢？这些努力又应该如何随时间分配呢？传统的基于边际减排成本的方法会建议人们应该从廉价的减排选项开始，逐步转向更昂贵的技术；然而，如果考虑到调整成本的影响，这种政策建议就会受到挑战，因为它已被证明会导致更早地在减排成本较高的部门进行投资（Vogt-Schilb & Hallegatte,2014在整个过程中，我们将具有高边际减排成本和高排放强度的部门称为“减排困难”（例如，重工业和农业）。在这篇论文中，我们修正了一个包含凸调整成本和异质部门（Vogt‐Schilb等人，2018) 与气候不确定性表示一起，共同探讨调整成本和气候不确定性对最优脱碳投资策略的影响。特别是，湿塔让社会规划者在碳预算的真实值隐藏到某个时间点之前，以最低成本优先脱碳经济以突破某个温度目标；一旦碳预算已知，规划者的政策可以根据真实值进行调整（变得更加严格或放松）。结果就是社会规划者必须制定一项政策，该政策在一系列潜在的未来风险状态下具有鲁棒性，这些状态将在之后揭示（类似于，例如，Ackerman等人（2013), 克朗斯坦德特拉格(2014),莫里斯等（）,2018),和Okullo(2020)).我们的方法允许我们调整学习碳预算的时间，并分析例如学习2030年碳预算真实值对政策结果的影响，与学习2080年或之后的碳预算进行比较。我们将此实验的结果与一个“稻草人”模型进行比较，该模型忽略了调整成本的影响，以隔离气候不确定性如何与调整成本相互作用。每个经济因素都对脱碳融资提出了挑战，而物理气候系统中的不确定性进一步加剧了这一挑战。虽然《巴黎协定》中的目标在确定性的意义上是明确的，即目标本身不是不确定的，但由于气候反馈的不确定性（Sherwood 等人），其实际实现的地质物理时间是不明确的。2020).例如，剩余碳预算的真实值（或简称“碳预算”），这是一个对应于在给定长期全球温度目标几乎确定达成前，个人剩余的排放量的地球物理量，由于在零排放承诺、未来气溶胶排放以及排放的暂时气候响应方面的不确定性而变得模糊（Jenkins等，2022; 马修斯等人,2009,2018,2021)。气候不确定性的存在普遍被证明会增加气候政策的严格性（参见bauer、proistosescu和wagner（）。2024), 才 (2021), Lemoine (2021)和勒梅隆以及鲁迪克(2017), 以及对于几个例子) 并且暗示了更多的气候损害 (Calel 等人,2020）；这尤其适用于所谓的“气候临界点”（Cai & Lontzek，2019; 蒂茨等人2021; Lemoine & Traeger,2016; Lenton 等人,2008).我们发现气候不确定性对最优脱碳投资策略有三个主要影响：(a) 调整成本的存在会放大气候不确定性的影响，尤其是对于严格的温度目标，(b) 减排投资相对于无不确定性的等效政策是前置加载的，(c) 减排投资的部门配置受到影响，相对于确定性政策会优先考虑减排难度大的部门。我们进一步发现，如果对气候不确定性的了解被延迟，那么这些影响都会被放大，因为规划者必须制定一个能够抵抗最坏情况气候结果的稳健政策
BAUER 等人软件：亚当·迈克尔·鲍尔监督：弗洛伦特·麦克艾萨克，斯特凡·哈勒加特验证：亚当·迈克尔·鲍尔可视化：亚当·迈克尔·鲍尔写作——原始草稿：亚当·迈克尔·鲍尔写作 – 审阅与编辑：亚当·迈克尔·鲍尔，弗洛朗·麦克西亚克，斯特凡·哈莱加特
2. 模型描述因此，社会规划者面临的问题可以表述为，2.1.1.减排投资模型19中的32.1. 基础模型我们通过减排资本存量的积累来表示温室气体的减排。在这里，减排资本存量代表任何一旦投资，在其使用寿命内就会减少温室气体排放的减排技术。通过这种方式，我们对减排资本存量的表示遵循了Davis和Socolow最初开发的“承诺排放”框架（2014). 例如，如果建一个资本寿命为30年的绿色钢厂，取代一个排放了1MtCO的污染钢厂，每年，绿色钢铁厂代表着减少投资1 MtCO 2 2每年，每年绿色植物都在运行。因此，社会规划者的任务是建立足够的减排资本存量（同时替换正在贬值的资本），以便在碳预算耗尽时，经济体的温室气体排放率达到零。关于投资的第一次和第二次导数为正)，），假设它是关于投资的增加和凸函数（即，其t,ix(i c∈ I i每个领域的着装。减排成本tψ减排资本积累。全球累积排放量由 给出，通过t,ia属于 T；减排投资导致减排t在任何时间点 ∈ I i在每一行t,ix从数学上讲，政策制定者控制着减少资本存量中的投资金额。减排投资模型要求政策制定者为一系列经济部门I，在T≔[0,时间内实现脱碳，以最低成本。t f]，使得碳预算，B>0,未超过。每个部门都具有“负排放”的能力；我们在第几节中探讨了结果1支持信息中的S1 i>0，以及资本折旧率0<δ≤1. 没有扇区一项减排潜力（或年排放率）a“负碳排放”技术的影响i在我们的，并且发现没有任何结果发生显著变化。（即，一个气候敏感性高或等效的、碳预算低的场景）持续更长时间。我们的研究表明，不确定性和调整成本相互作用，加剧了不确定性影响，并总体上倡导采取更积极的最低成本投资策略来脱碳。我们发现这些结果对多种替代模型规范是稳健的，例如允许部署直接空气捕获技术、不同的排放基数以及替代投资成本校准（第几节）。1, 2，和3支持信息S1，分别）。在这一节中，我们概述了我们的每个模型框架。在第二节2.1，我们定义了基本模型：一个使用减排投资并捕捉调整成本，另一个则不使用。在第一节2.2,我们在基本模型中添加了气候不确定性。注意第几节中强调的模型的解决方案2.1第几节的不可确定模型的确定性解决方案2.2在第三节2.3，我们描述了我们的通用校准流程。我们对成本函数的凸性要求赋予了系统调整成本（Lucas，）1967; Mussa,1977）。直观地看，如果一个人想在短时间内安装大量太阳能电池板，完成安装需要培训新技师来实施安装，并在安装完成后对他们进行再培训。这些培训和再培训成本不会随着时间的推移而平稳发生，而太阳能电池板安装技师的需求数量。在这里，培训和再培训成本是“调整成本”，并展示了如何减排资本成本,cʹ边缘(x),是函数的资本安装率,x；由于c of x,c(x)必须是凸的，因此凸的投资成本可以捕捉调整ʹ若装置等于可用供应，将发生费用(x）是增加函数成本。
我们可以将这个问题表述为一个成本最小化的优化问题，使得，≷ + ( i)cʹ i ia μ r δ δ ¯ ( i)在哪里Δt> 0 是时间步长（假定全年如此）β≔ (1 +r)1是折扣因子，且0