可交易排放量之總量管制制度之研究---許可交易方案之空氣品質風險分析

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國科會/環保署科技研究研究計畫成果報告

可交易排放量之總量管制之研究-許可交易方案之空氣品質風險

分析

Emissions tr ading based bubble policy-ambient air quality r isk

analysis for var ious emissions tr ading pr ogr ams

計畫編號:NSC 89-EPA –z-009 –003

執行期限:88 年 07 月 01 日至 89 年 12 月 31 日

主持人:高正忠 國立交通大學環境工程研究所

共同主持人:白曛綾 國立交通大學環境工程研究所

計畫參與人員:郭政輝 國立交通大學環境工程研究所

一、中文摘要 排放許可交易為一個具經濟誘因的污 染防治制度,因應國內研議可交易空氣污 染排放許可制度(ETP)之決策分析需求,本 研究分析可交易許可排放量之總量管制策 略在國內施行的可能成本效益及空氣品質 風險,以供進行相關決策時參考。排放許 可交易制度在國外行之有年,對空氣污染 排放減量有顯著的效益。加上其以市埸誘 因引導污染減量,有助於達成兼顧經濟和 環境保護的目標。本研究收集國外實施可 交易排放許可的制度與經驗,進而探討及 分析 ETP 的可能交易模式,並以數值模式 推估其可能成本效益與空氣品質風險。本 研究建立一套評估 ETP 的成本效益及空氣 品質風險程序,供決策單位擬定排放許可 交易制度時參考,以期改善決策分析工 作,建立及執行適當的排放許可交易制 度。 關鍵詞:排放許可、總量管制、風險 Abstr act

Various air pollution control policies and bubble strategies were implemented and planed in recent years. To support the decision-making analysis for an appropriate domestic emissions trading program (ETP), this study analyzed and assessed the ambient air quality risk and potential benefit of a ETP in this country. Emissions trading is a market-incentive pollution reduction

approach that has been adopted by several foreign countries. A proper ETP is expected to resolve the conflict between the economic development and environmental protection and to increase pollution dischargers’ incentive to adopt efficient pollution control technologies and therefore effectively achieve the pollution reduction goal. This study collected information for various ETPs and associated experiences. Possible trading strategies and behaviors were explored and compared. A systematic procedure with development of mathematical and optimization models was proposed for assessment of potential benefit, effectiveness, and ambient air quality risk of a ETP. The ETP decision-making analysis is expected to be improved based on the proposed procedure, and hopefully an appropriate ETP can be designed and implemented.

Keywor ds: ETP, Bubble, Risk

二、緣由與目的 台灣地區工商業發展迅速,空氣污染 源與量隨之增加,環境負荷亦逐年加重, 環保署開始引進經濟誘因制度,並在最新 空氣污染防制法(環保署,88 年)已容許可 保留、抵換或交易排放許可的制度。雖然 台灣尚無執行 Emission Trading Policy(ETP) 之經驗,但此制度在其它國家已有執行經 驗,如美國曾推動新設污染源、汽油含鉛 量(USEPA,1982)、移動源(Goddard, 1997)、 二氧化硫(Rico, 1995)、區域性(Fromm, et al,

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2 1996), 氮氧化物(Anderson et al., 1983)等 排放許可交易制度,基於這些國外的經 驗,值得國內探討研擬適當的方法來推動 ETP。然而由於本土污染及其他特性之不 同,加上未曾有實施之經驗,因而有必要 探討 ETP 在國內執行可能造成之空氣品質 風險,以作為國內制定 ETP 之重要依據。 污染源一般有固定、移動、點、線、 面等分類方式,由於移動等污染源較難交 易,故本研究主要針對固定點污染源及有 較多資料的 SOx 污染,輔以數值及模擬模 式分析執行 ETP 之效益與風險。 本研究採用等去除率分配許可。至於 交易行為主要依據成本函數及隨機方式來 模擬,前者以對污染源成本較低的方式來 決定是否交易,後者是因實際市場行為不 見得完全依據成本因來進行,故亦模擬隨 機交易之可能影響。 篩選及評估 ETP 時,效益與風險是決 定是否執行某一 ETP 的重要依據(Johnson et al., 1996)。環境品質風險一般以法令標準 為依據,然而這意味著,低於標準的排放 增量不必負擔任何成本或造成風險,但事 實上,增加污染量必然會對環境造成衝 擊,故效益與風險不能單以法令標準為主 (McGartland and Oates, 1985),故本研究亦 以人口曝露及損害函數來評估風險,並依 據各種排放源之排放量、空氣及地理條 件,利用擴散模式 ISC(USEPA, 1995)來估 計排放源對環境的貢獻量。並結合 ETP 交 易行為模式模擬 ETP 交易後之可能效益及 風險。 本研究採用桃竹苗空品區作為案例, 示範本研究所建立的程序與模式及評估其 適用性,藉由所建立的程序篩選出可交易 的污染物,接著以所建立之模式或程序決 定排放基線及排放權分配,並以模式模擬 ETP 的交易行為及在空氣品質及成本上效 益及風險,以了解 ETP 在台灣實施的可行 性及適用性。本研究所建立的程序或模 式,雖然只以桃竹苗空品區來示範,但相 信亦可用於國內其它地區。 三、研究方法 本研究方法及工作項目主要有六項, 以下一一簡要說明之。 (一) 收集資料:包括有空氣污染總量管制 制度、ETPs、經濟誘因、交易方式與行為、 相關數學/統計/優選模式、風險分析及案例 區等國內外相關文獻、法令及污染防治規 劃等相關資料。 (二) 建立 一套 程序 篩 選可 交易 之污 染 物 或:針對國內排放源的排放特性及執行 ETP 之必要性與可行性,依據空氣品質現 況趨勢、未來目標、排放量與分布及處理 成本等因子篩選適合進行交易污染物。 (三) 整理及建立基準排放量排放許可的決 定與分配方式:參考國外已施行的分配方 式,進行探討基準排放量的分配。由於受 限資料來源,本研究最後是依大氣空氣品 質模擬採等去除率進行分配,以作為後續 評估效益與風險的依據。 (四) 建立模式模擬 ETP 交易:假設交易行 為主要是受成本誘因所影響,亦即以排放 源 間 污 染 防 治 邊 際 成 本 (Marginal Cost, MC)(交易單位價格)的差異所產生的經濟 誘因(Gersbach, and Glazer, 1999),來決定買 進與賣出,然而,實際市場交易行為不見 得完全依成本誘因來決定,故亦輔以隨機 方式模擬交易行為,唯因模擬所需時間很 長,故只能進行少數隨機測試供參考。 (五) 建立模式模擬及分析 ETP 之成本效益 及空氣品質風險:成本的部分以交易後污 染量及總成本來分析其效益,空氣品質風 險除了法定標準外,亦結合曝露損害函數 來定義。以 ISC 模擬交易後之空氣品質變 化,再依據結果及上述定義評估風險。 (六) 案例研討 : 以 桃 竹 苗 空 品 區 為 案 例 區,建立分析程序及模式,針對案例區模 擬 ETP 的實施效益及風險,示範應用所建 立之程序。由於案例區有三大污染源,佔 去總污染量大部分污染量,會形成獨占性 市場,故另以三種(共四種)不同情況(案例) 模擬 ETP 制度的影響:(1) 五大行業交易模 擬,為案例區原始案例;(2) 同案例 1,但只 考量參與交易的排放源,忽略其他不參與 交易的小排放源;(3)刪除前三大排放源,並 將其排放量分配給參與交易的排放源,模 擬非獨占交易市場之風險變化;(4)除了刪 除前三大,且忽略其他不參與交易的小排

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3 放源,並將刪除的排放量分配給參與交易 的排放源。 四、結果與討論   表 1 為案例區交易模擬之次數及節省 之成本。圖 1 及圖 2 為案例 1 在交易後不 合格率及風險之變化圖,圖 3 及圖 4 為案 例 4 在交易後不合格率及曝露風險變化 圖。 當交易市場中可交易許可量越多時, 則達成交易的次數越多,交易後節省的成 本亦越多,模擬結果約可節省 2.4-4.5 億 元。 由模擬結果來看,執行 ETP 的成本效 益顯著,唯因本研究所取得的成本資料不 足,故所建立的成本函數及所得結果不見 得符合現況。其他討論請參見最後一節。 五、對空氣污染防治之重要成效 以下簡要說明本研究主要成果、結論 與建議,期望這些成果能對推動 ETP 制度 能有所幫助。 主要成果 (一)建立一套系統化程序供篩選可交易污 染物。主要考量污染現況與減量壓力、排 放源分佈、交易誘因等。所建立的程序可 供擬執行交易許可制度的地區評估所擬容 許交易的污染物是否適合作為交易的標 的。適當的篩選可交易的項目,才不致浪 費行政資源於建立不易成功的交易市場。 (二)整理或提供一些方式供決定基準排放 量/可交易許可。此部分整理了一些國內外 文獻供參考,唯因資料不足及一些策略不 易模擬(如拍賣等),故只分析等去除率的分 配方式,但相信所整理的資料仍可作為實 際推動交易制度時之重要參考。 (三)建立模式供模擬 ETP 之交易行為。除 了考量邊際成本之外,亦可依使用者設定 的條件(含隨機)進行交易,在執行交易制度 前,先針對可能的情形進行交易模擬有助 於了解交易的情形及變動,進而了解可能 的影響/效益/風險及可能遭遇的問題。 (四)建立一個整合模式以供分析 ETP 之成 本效益及空氣品質風險,並提供一些效益 與風險之定義方式。本研究結合成本函數 及 ISC3 模式建立一個模式分析 ETP 交易 制度可能的成本效益及空氣品質風險,在 執行 ETP 制度前先了解其效益及風險,能 改善相關決策品質。 (五)提供案例示範所建立的程序或模式,以 利於了解及應用本研究成果。本研究針對 桃竹苗空品區,收集資料及建立模式,雖 然最後因資料不足,無法得到適當的成本 函數,但仍依所建立的合理函數進行模 擬,發現執行 ETP 雖然可能會提高空氣品 質及曝露風險,但並不如想像中高,且這 些風險可採用抵換(offset)制度來改善之。 然而 ETP 制度的成本效益及彈性,頗值得 環保當局採用實行之。 主要結論 (一)若有特大污染源,可能形成獨占性市 場,若這些大污染源能提高處理效率,則 由於污染量經交易後重新分配至其他污染 源,則由於污染量差異較小及分佈較廣, 故大氣涵容能力的利用情形會較好,空氣 品質風險會因而較低,但若污染量交易至 人口密度較高的區域,則曝露的風險會昇 高,有必要對由低人口區交易至高密度區 的交易加一些限制(如抵換 offset 制度)。 (二)當無特大污染源,則由於污染量不見得 以涵容能力最佳利用情形下交易,可能因 污染集中導致空氣品質風險提高,亦可採 用抵換制度降低空氣品質風險。 (三)未納入交易的小污染源,雖然量不大, 但因數目多,故對空氣品質仍有一定的影 響。且在空氣品質模式模擬時的受體點必 須適當的選取,以避免局部效應太大,影 響 ETP 交易結果之評析,本研究受體點離 污染源至少在煙囪高度十倍以上距離。 (四)由模擬結果來看,執行 ETP 的成本效 益顯著,唯成本資料不足,故所建立的成 本函數及所得結果不見得符合現況。 (五)由模擬結果發現,每次交易都由 MC 差 最大的一對交易,不見得成本效益最高, 在隨機配對下,成本效益有時反而較高。 (六 )可 交 易許 可 是一 個 具經 濟 誘因 的 制 度,值得推動,雖然空氣品質風險有時會 提高,但比想像中低,加上可結合抵換等 制度來降低風險,故應是一個值得推行的 政策。唯如同其他法令一樣,如何確保污 染源誠實申報及處理,仍是執行此制度的

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4 重要關鍵,否則違法較多時,就不易形成 誘因進行交易。 主要後續研究建議 (一)所建立模式及程序,可進一步評估是否 適用於其它空品區或全台灣。 (二)本研究只針對 SOx 模擬,可進一步模 擬其它污染物或多污染物的交易並分析其 效益及空氣品質風險。 (三)可比較以不同的基準排放量/許可分配 方式(如拍賣)之效益及風險,唯拍賣等行為 較難以模擬。 (四)若空氣品質風險可能在交易提高,則可 以抵換率來限制,抵換率可以距離、煙囪 高度、減量需求、傳輸係數等因子來決定。 (五)可配合不同許可的使用方式(如保留、 淨值、排放平均等)分析,唯此部分涉及各 公司之污染防治策略,較難模擬。 (六)因所得之成本資料代表性不佳,若能建 立較完整且具代表性的成本函數資料,較 易得到更合理的模擬結果及成本效益。 (七)因空氣污染隨著氣象條件而傳送,故空 品區並不是一個封閉的系統,故亦應考量 其他鄰近空品區的影響,甚至一些跨區域 的影響(如之前大陸的沙塵暴)。 六、參考文獻

[1] USEPA, 1992. The United States experience with economic incentives to control environmental pollution.

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[2] USEPA, 1995. User’s guide for the industrial source complex (ISC3)

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Emission trading in theory and practice: an analysis of RECLAIM in Southern California. Environment and Planning C: Government and Policy 14, 367-384. [4] Goddard, H.C., 1997. Using tradeable

permits to achieve sustainability in the world’s large cities. Environmental and Resource Economics 10, 63-99.

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[7] Seskin, E.P., Anderson, R.J., Reid, R.O., 1983. An empirical analysis of

economic strategies for controlling air pollution. Journal of Environmental Economics and Management 10, 112-124. 七、附表與附圖 表 1 交易模擬之可交易許可總量、交易次數及節省之防治成本 模擬交易次數 節省成本(萬元) 可交易許 可總量(噸) MC 差值 隨機 MC 差值 隨機 案例 1 16,261 8,300 12,178 27,564 26,614 案例 2 21,877 9,902 12,389 29,036 24,133 案例 3 16,261 8,734 16,004 31,450 32,049 案例 4 31,668 13,987 25,377 44,488 45,818 圖 1 案例 1 在交易後之空氣品 質不合格率變化 圖 2 案例 1 在交易後之曝露風 險變化 圖 3 案例 4 在交易後之空氣品 質不合格率變化 圖 4 案例 4 在交易後之曝露風 險變化

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參考文獻

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