阿雷尼乌斯温升公式视角下的我国双碳前景与碳市场价格

企业务实的做法，是把碳当一种长期趋紧、短期波动的生产要素，新增投资全生命周期评估里提前计入碳价。

撰文 |周亚鹏

华润华东区碳资产组组长

1896年，阿雷尼乌斯第一次系统计算了大气二氧化碳浓度变化对全球气温的影响。他当时估算，二氧化碳浓度翻倍可能使全球升温约5～6℃，浓度变化与温升大体呈对数关系。

一百多年后，这个翻倍温升的最佳估计已修正为3℃，IPCC第六次评估报告给出2.5～4.0℃的可能区间，对数关系本身没动。

本文用这条公式核算当前浓度位置2026年6月全球月均427.62 ppm，为工业化前的1.53倍，对应仅计二氧化碳的平衡温升约1.8℃（区间1.5～2.4℃）。

从这个位置出发，沿温度阈值、剩余碳预算、总量控制到碳定价，落到我国的排放底数、双碳时间表和全国碳市场量价数据。

结论从减排目标和碳预算约束看，配额逐步收紧、碳价中枢抬升的大方向已经比较明确，真正存在不确定性的，是调整速度和政策节奏。

2025年，全国碳市场碳排放配额平均成交价格约为62.4元/吨。与实现《巴黎协定》温控目标所对应的碳价水平相比，这一价格仍然偏低。全国碳市场已经形成了足够大的交易规模，但价格信号对企业减排决策的约束作用，仍有进一步强化的空间。

一、

引言

“气候之父”是后人的叫法，不是阿雷尼乌斯（Svante Arrhenius，1859—1927）的头衔。这位瑞典人1903年拿诺贝尔化学奖，凭的是电离理论，和气候无关。他在气候史上留名，靠的是1896年那篇《空气中碳酸对地面温度的影响》——在他之前，温室气体的存在早有人知道，但没人算过烧煤排出来的二氧化碳到底能让地球升温多少。

他算出了最早的一组数字。此后，具体数值几经修正，但基本的计算逻辑一直沿用至今。从国际气候谈判到各国碳预算，再到碳市场的配额总量，底层都是同一条浓度—温升曲线。我国2030年前碳达峰、2060年前碳中和的承诺，全国碳排放权交易市场（以下简称“全国碳市场”）每一次配额松紧，最终都要回到这条曲线上验一验。本文不关心科学史本身，关心的是这条曲线今天对我国双碳路径和碳价还有多大约束力。方法上交代两点自行折算均列公式与口径，引用数字均标注来源；

二、

阿雷尼乌斯温升理论公式结构与原始数值

问题来源与计算方法

温室效应不是他发现的。傅里叶1820年代就提过大气保温的类比；1859年丁铎尔（John Tyndall）用红外实验证明水蒸气和二氧化碳吸收地表长波辐射，温室气体才有了实验依据。阿雷尼乌斯接手的问题来自好友地质学家霍格博姆的自然界碳循环通量。他最初想解释的是冰期为什么来去，不是给工业文明报警。他借斯特藩—玻尔兹曼定律（辐射能量与温度四次方成正比），代入当时最可靠的二氧化碳红外吸收系数，按纬度带和季节逐格算辐射收支。没有计算机，全靠手算，前后约十万次运算，花了几个月。1896年的论文四十页，核心是五套浓度情景和各纬度带的温度对照。

2.核心数值翻倍升温5～6℃与极地放大

这个结论放到今天看依然很直观浓度减半，欧洲降温4～5℃，正好是冰期的量级；浓度翻倍，全球各纬度带平均升温5～6℃（约9～11华氏度）。他还看到升温不均匀，高纬度涨得比赤道多—后来叫极地放大效应。1908年他在《形成中的世界》里把翻倍估值降到约4℃。按当时的煤炭消费速度，他以为翻倍要等几百年，甚至觉得高纬度适度变暖对农业不是坏事。他低估了排放增速，也没料到气候系统的非线性—但这是后见之明。19世纪末，愿意认真对待“人类活动足以改变行星温度”这个想法的人，本来就没几个。

3. 对数关系的现代形式

原文是一张离散数表，辐射传输研究后来从中提炼出对数关系。当代气候科学通用的二氧化碳辐射强迫公式ΔF=α·ln(C/ C)（1）式中ΔF为辐射强迫（W/m），C与C分别为当期与基准期浓度，α为比例系数。迈尔等人1998年给出α≈5.35 W/m，对应翻倍（C/C=2）的平流层调整辐射强迫约5.35×ln2≈3.7 W/m；IPCC第六次评估报告改用有效辐射强迫口径（在平流层温度调整之外计入大气快速调整），评估翻倍取值3.93±0.47 W/m，等效系数约5.67 W/m。本文核算沿用5.35经典值，两种口径差约6%，不影响结论。ΔT_eq = ECS · ln(C / C) / ln 2

（2）ECS即平衡气候敏感度——翻倍之后气候系统达到新平衡时的全球平均地表温升。两式合起来就是阿雷尼乌斯留给当代的内核浓度决定强迫，强迫经气候反馈放大后决定温度。其中还有一层常被误读浓度越高，吸收带越接近饱和，新增一吨二氧化碳的强迫增量越小；但只要净排放为正，强迫和温度就继续上行，不存在哪个浓度区间是排放的“安全区”。

三、

从原始数值到现代气候敏感度数字的修正与结构的保留

IPCC评估的数值收敛

5～6℃在20世纪后半叶被一步步收窄。IPCC第五次评估报告（2013年）给出的ECS可能区间还是1.5～4.5℃，且没给最佳估计；到第六次评估报告第一工作组报告（2021年），过程理解、仪器观测、古气候证据与涌现约束四类线索互证，ECS最佳估计定在3℃，可能区间（概率大于66%）收窄到2.5～4.0℃，很可能区间（概率大于90%）为2～5℃。翻倍时点的瞬态气候响应（TCR——浓度每年增1%、约七十年翻倍情景下，翻倍当时的全球平均升温）最佳估计1.8℃，可能区间1.4～2.2℃。

把这个修正说成“阿雷尼乌斯算错了”，太不公平。他的模型吃亏在时代吸收带饱和怎么处理、气溶胶遮了多少太阳辐射，当时都没实际的数据。一百多年过去，改的只是系数和反馈强度，公式的骨架和“浓度—强迫—温升”的因果方向没动过。

2.当前浓度位置的数值核算把今天的浓度代进公式，就比较清晰了。

取工业化前C≈280 ppm、NOAA全球观测网络2026年6月全球月均427.62 ppm为当期值。基林曲线1958年开始记录时只有约315 ppm，不到七十年升了110 ppm以上，2026年春季峰值越过430 ppm。

WMO确认2024年全球平均地表温度较1850—1900年平均值高1.55±0.13℃，是第一个年平均升温越过1.5℃的日历年；2025年约高1.43℃，2015—2025年十一年全部排在有记录以来最热榜单上。理论值和观测值量级相近但数值不等，正常—甲烷等温室气体额外加温，人为气溶胶反向制冷，海洋吸走热量让平衡迟迟不到位，厄尔尼诺等年际波动叠加上来。

3.不确定性的形状ECS区间不是对称中性的误差带。

守1.5℃的碳预算更小、减排曲线更陡；落在2.5℃一端，余裕大不少。气候损害又是凸的——温度越高，多0.1℃的边际代价越大。两件事叠在一起，减排本质上是一份保险等敏感度“彻底算准”再动，等于把赌注全押在最乐观的情形上的矛盾形态。

四、

温升数值向减排路径的传导

从温度阈值到剩余碳预算

守任何一条温度线，未来还能排的二氧化碳都有天花板。IPCC第六次评估报告给出，以2020年初为起点，50%概率守1.5℃约剩5000亿吨二氧化碳，67%把握只剩约4000亿吨；守2℃分别约13500亿吨和11500亿吨。全球一年排约400亿吨（2024年仅能源相关就约380亿吨，已创历史新高）。

以2020年初为起点，六年排放过去，余额大幅缩水；后续评估把已观测升温等修正计入，余额比简单按年扣减更少。更新的评估更紧全球碳项目2025年11月发布的《全球碳预算2025》，从2026年初起50%概率守1.5℃只剩约1700亿吨，按2025年排放水平约四年耗尽；联合国支持的全球气候变化指标（IGCC）2025年更新以2025年初为起点，中值约1300亿吨，三年多耗尽。

各团队方法、起始年份和非二氧化碳减排假设不同，数字有差，但1.5℃预算以年计，没有争议。预算逐年折旧，这是双碳时间表背后最不讲情面的约束。

2.对数律给出的三个推论

净排放不为零，浓度和平衡温度就不停；温度要在峰值稳住，净二氧化碳排放必须归零。碳中和从来就不是政策姿态。被预算约束的是累计量，存量资产比年度流量更要紧。一台煤电机组、一座高炉寿命四十年，在开工那一刻生命周期排放就大体锁死了。新增高碳资产的决策窗口比存量改造更早关，对增量投资的碳约束理应更严。最容易被误读的是边际递减。但正确读法应该是“早行动更便宜、避开高碳锁定”，而不是“晚减排代价一样”。对于这点我深信不疑。阿雷尼乌斯当年以为变暖以世纪计、大体温和走势，但事实是排放增速远超他的设想。

五、

我国双碳目标的排放底数与政策框架

1.排放底数全球最大排放国进入平台期

我国年排放约119亿至131亿吨二氧化碳，看口径IEA能源相关口径下，2024年约119亿吨，占全球31.8%，同比仅增0.4%； EDGAR清单（含工业过程、不含土地利用变化）经世界银行发布为131.2亿吨，对应全球396.3亿吨，约占33%。

中国气象局《中国温室气体公报（2024年）》估算同比增约0.6%，已低于全球约0.8%的增速。三成占比意味着，没有我国净零，任何全球碳预算都轧不平搞不定—达峰中和既是责任，也是全球温控的必要条件。

但0.4%～0.6%的年增速说明，跟本世纪初高速增长的年份比，曲线已经压平，排放进入平台期，达峰不是遥不可及的事。

2.目标体系与政策升级

2020年9月第七十五届联合国大会一般性辩论上，我国宣布的二氧化碳排放力争2030年前达峰、努力争取2060年前中和，此后铺开“1+N”政策体系。2021年10月国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，提出2030年风光总装机12亿千瓦以上，自主贡献文件同时明确非化石能源消费比重25%左右。

不到五年，目标加了码。2026年7月《“十五五”碳达峰行动方案》把2030年风光装机上调28亿千瓦以上，另配常规水电约4.1亿千瓦、核电运行装机约1.1亿千瓦，要求新增用电量由新增清洁能源覆盖，逐步实现煤炭和石油消费达峰。 国家能源局的更远锚点2035年非化石能源消费占比30%以上，风光装机力争36亿千瓦。达峰不是光靠承诺，供给侧替代能力正在一块块补上。

六

全国碳市场物理约束的价格化

制度脉络与首次扩围

碳市场把物理约束解读成财务报表上的价格政府定配额总量，减排成本低的企业多减多卖，成本高的企业买入履约，全社会以最低总成本完成减排。2021年7月发电行业先行开市；2024年《碳排放权交易管理暂行条例》施行，市场第一次有了行政法规。

2025年3月26日，经国务院批准，生态环境部发布工作方案，钢铁、水泥、铝冶炼正式纳入，开市以来首次扩围——每年约30亿吨二氧化碳的排放体量，首批约1300家重点排放单位，铝环节还把四氟化碳、六氟化二碳两种强温室气体一并管控。

到2025年底，配额管理的重点排放单位共3378家发电2087、水泥962、钢铁232、铝冶炼97；三个新行业2024、2025年度配额方案于当年11月印发，扩围从文件走进履约。

2.量价背离规模新高与价格回落

2025年量价走了两个方向。成交量2.35亿吨、同比增24.36%，开市以来最高，全年成交分布也比往年均匀；价格一路走低，年均62.4元/吨，比2024年的99.4元跌约37%，年末才收回74.63元。跌价不意外配额免费分配为主、基准线偏松，供给宽裕，结转和被动履约需求又压着价格；扩围头年政策求稳，宽松预期自我强化；买卖双方几乎都是控排企业，金融机构和投资者参与有限，成交照旧集中在履约期前后。规模做起来了，但价格信号没立住-市场就在这个阶段。

3.价格水平的国际落差

价格该是多少没有标准答案，但有被广泛引用的参照。斯蒂格利茨与斯特恩主持的碳价格高水平委员会2017年估算配套政策到位的前提下，与《巴黎协定》目标相容的碳价，2020年应为每吨二氧化碳当量40～80美元、2030年50～100美元。世界银行《2026年碳定价发展现状与未来趋势》统计，全球直接碳定价覆盖约29%的温室气体排放，平均价格接近21美元/吨，2025年碳定价财政收入超1070亿美元。

拿这个数字苛责我国市场则不公平。欧盟碳市场运行二十多年，价格同样低位徘徊了很久才抬升；各市场覆盖谁、免费发多少配额、旁边并立哪些税费，差别都很大。但数量级差距摆在那里62.4元/吨，还不足以让CCUS、氢能冶金、高温余热替代这类技术变成划算的投资。排放的社会成本，价格还没充分说出来。

4 制度路线图

路线图体现在生态环境部《全国碳市场发展报告（2025）》里到2027年，全国碳市场基本覆盖工业主要排放行业，CCER实现重点领域全覆盖；到2030年，基本建成以配额总量控制为基础、免费和有偿分配相结合的市场体系。要盯的是后半句两个词—“总量控制”决定配额供给长期收紧，“有偿分配”决定价格底部被制度性抬高。未来几年行情，大半由这两个词的落地节奏决定。

七、

阿雷尼乌斯数值框架下的双碳前景

1.方向是确定的总量曲线只能收紧

累计排放有天花板，2060年净零锁死终点，达峰后配额总量只能逐年收紧——从强度控制转向总量控制，已写进2030年市场目标。扩围是另一重确定约30亿吨工业排放进入定价，2027年工业主要行业全覆盖后盘子还要再扩，钢铁、水泥、铝冶炼恰是减排成本曲线最陡的环节，边际买家的成本会把均衡价格往上顶。还有外溢占全球约三成排放的市场一旦给出稳定可信的价格，全球碳定价覆盖率和中枢都很难不受牵动——这也是世界银行持续跟踪我国扩围进度的原因。

2.节奏预测难度大价格发现注定反复方向没有悬念，节奏恰恰相反——2025年三成多的跌幅已经演示过一遍。往后几年，配额供需两边至少三股力量在拔河。新行业头几年配额求稳、免费分配比例仍高，工业需求走弱，企业买入意愿跟着降，这是偏空的一侧；基准线逐年收紧、有偿分配比例缓慢提高、后续行业继续纳入，稀缺预期反复制造，偏多的力量也在累积。

还有一个变量有偿分配、机构投资者、做市商和更多交易方式进场，CCER抵消机制逐步完善，市场和参与者结构在变。

合力更可能是阶梯式上行、夹着大幅波动，不是一条干净的单边曲线；“十五五”前期，履约期前后的脉冲行情还会反复。

3.达峰的工程底牌逐渐积累

碳市场能不能逼出减排，归根到底要看市场之外有没有办得到、用得起的替代技术—这恰是近几年变化最快的地方。风光2030年目标从12亿千瓦抬到28亿千瓦以上，可再生能源总装机瞄准35亿千瓦左右、年发电量约6万亿千瓦时，新增用电量原则上由新增清洁能源兜住。电力是碳市场最大的控排行业，也是达峰枢纽新增电力边际供给清洁了，煤电退到容量支撑位置，电力行业排放峰值才看得见；绿色能源够充裕，钢铁、水泥、铝冶炼的电气化和燃料替代才推得动。2024年排放增速压到0.4%～0.6%、跑输全球平均，和这条供给侧线索对得上。

4.剩下的风险

最根本的还是ECS（平衡气候敏感度）若被后续推上限，全球碳预算收缩，我国中和节奏被动加快，收紧幅度会超出当前市场定价。境外压力也在逼近——欧盟碳边境调节机制已进入实质实施，覆盖的钢铁、铝、水泥正是此轮扩围行业，出口导向产能迟早要面对国内外两笔碳账。

市场自身的软肋是流动性偏弱，MRV是配额公信力的根基，有偿分配怎么在价格信号和产业承受力之间走平衡，始终是个精细活。最慢的风险是价格长期够不着深度减排技术的盈亏平衡点，投资推迟，成本曲线后段更陡，欠下的减排早晚以更贵的方式偿还。

八 结论

阿雷尼乌斯真正穿越时间的遗产不是5～6℃这个数字，而是浓度、强迫与温升之间的函数关系。数字从5～6℃收敛到3℃上下一百三十年没被推翻。代入今天的浓度，翻倍的对数路径走完约61%，仅计二氧化碳的平衡温升理论值落在1.5～2.4℃，与观测到的升温同量级；守1.5℃的全球预算按2025年排放水平只剩三到四年。紧迫与否，不必等敏感度精确到小数点后再判断。落到我国，一句话方向要比节奏确定。

约三成全球排放占比和2060年净零终点，决定了配额长期收紧、碳价中枢长期上移；扩围落地和2027年工业全覆盖搭好了价格发现的制度框架，风光目标大幅上调补上了工程条件。

不确定的是路径免费分配、偏松基准线和偏薄的市场深度还会存在相当长时间，62.4元与国际建议区间的数量级差距，不会靠几个履约季填平。企业务实的做法把碳当一种长期趋紧、短期波动的生产要素，新增投资全生命周期评估里提前计入碳价。依靠的是可信的总量信号、可预期的有偿分配节奏、有序扩容的参与者结构，比一时价格高低更要紧。（文中市场价格均为历史数据引用）

参考文献

[1] Arrhenius S.On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground[J].Philosophical Magazine and Journal of Science, 1896, 41(251): 237-276.

[2] American Institute of Physics, Niels Bohr Library & Archives.The Carbon Dioxide Greenhouse Effect[EB/OL].https://history.aip.org/climate/co2.htm.

[3] Science History Institute.Future Calculations[EB/OL].https://chemheritage.org/stories/magazine/future-calculations/.

[4] Myhre G, Highwood E J, Shine K P, et al.New estimates of radiative forcing due to well mixed greenhouse gases[J].Geophysical Research Letters, 1998, 25(14): 2715-2718.

[5] IPCC.Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Summary for Policymakers[R].CambridgeUniversity Press, 2021. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/summary-for-policymakers/.

[6] IPCC.Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Chapter 7: The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity[R].Cambridge University Press, 2021. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/chapter-7/.

[7] NOAA Global Monitoring Laboratory.Trends in Atmospheric Carbon Dioxide, Global Monthly Mean CO[EB/OL].2026-09-05更新.https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html.

[8] 世界气象组织.WMO确认2024年是有记录以来最暖的一年，比工业化前水平约高出1.55℃[EB/OL].2025-01-10. https://public.wmo.int/zh-hans/news/media-centre/shijieqixiangzuzhiqueren2024nianshiyoujiluyilaizuinuandeyinian.

[9] 世界气象组织.

《2025年全球气候状况》地球气候摆动不定、愈发失衡[EB/OL].2026-03-23. https://wmo.int/zh-hans/news/media-centre/deqiuqihoubaidongbudingyufashiheng.

[10] IPCC.Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Chapter 5: Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks[R].Cambridge University Press, 2021. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/chapter-5/.

（中文解读见中国气象局IPCC第六次评估报告第一工作组报告系列解读⑤，2021-11.）

[11] IEA.Global Energy Review 2025: CO Emissions[R/OL].2025. https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025/co2-emissions/.

[12] IEA.World Energy Outlook 2025, Executive Summary（执行摘要）[R/OL].2025. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2025/executive-summary?

language=zh.

[13] World Bank Open Data（数据源EDGAR, European Commission JRC）.Carbon dioxide (CO) emissions (total) excluding LULUCF (Mt COe)[DB/OL].2026. https://data.worldbank.org/indicator/EN.GHG.CO2.MT.CE.AR5.

[14] 央广网.

《中国温室气体公报（2024年）》发布中国碳排放增速低于全球水平[EB/OL].2025-12-03. http://news.cnr.cn/dj/20251203/t20251203_527449079.shtml.

[15] 国务院.2030年前碳达峰行动方案（国发〔2021〕23号）[Z].2021-10-26. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-10/26/content_5644984.htm.

[16] 国务院.

“十五五”碳达峰行动方案[Z].2026-07（生态环境部转载）.https://www.mee.gov.cn/zcwj/gwywj/202607/t20260714_1161655.shtml.

[17] 国家能源局.5年再增约10亿“风光”意味着什么[EB/OL].2026-09-11. http://www.nea.gov.cn/20260911/69011dd21bcc4722ad27d6e43083b277/c.html.

[18] 中国政府网.首次扩围！

全国碳排放权交易市场新增钢铁、水泥、铝冶炼行业[EB/OL].2025-03-26. https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202503/content_7015718.htm.

[19] 生态环境部.应对气候变化司相关负责人就《全国碳排放权交易市场覆盖钢铁、水泥、铝冶炼行业工作方案》答记者问[EB/OL].2025-03-26. https://www.mee.gov.cn/ywdt/zbft/202503/t20250326_1104767.shtml.

[20] 生态环境部.全国碳市场发展报告（2025）[R/OL].2025-09. https://www.mee.gov.cn/ywgz/ydqhbh/wsqtkz/202509/W020250927515316322073.pdf.

[21] 新华网.2025年全国碳市场平稳有序运行[EB/OL].2026-01-01. http://www.news.cn/20260101/4dfbeec2bd2948eb96682100f69766e3/c.html.

[22] 新华网.全国碳市场进入快速发展新阶段（《全国碳市场发展报告（2026）》发布）[EB/OL].2026-09-15. http://www.xinhuanet.com/20260915/a23bd4c91c1c493ba00be5767906ce44/c.html.

[23] 北京理工大学.全球和中国碳市场回顾与展望（2026）[J/OL].北京理工大学学报（社会科学版）, 2026. https://journal.bit.edu.cn/sk/cn/article/pdf/preview/10.15918/j.jbitss1009-3370.2026.0166.pdf.

[24] Stiglitz J E, Stern N, Duan M, et al.Report of the High-Level Commission on Carbon Prices[R].Carbon Pricing Leadership Coalition, World Bank, 2017.

[25] World Bank.State and Trends of Carbon Pricing 2026: Direct Carbon Pricing Covers Nearly One Third of Global Emissions[R/OL].2026-05-19. https://www.worldbank.org/en/news/press-release/2026/05/19/direct-carbon-pricing-covers-nearly-one-third-of-global-emissions.

[26] 中国新闻网.

《碳达峰碳中和的中国行动》白皮书[EB/OL].2025-11-08. http://www.chinanews.com.cn/gn/2025/11-08/10512104.shtml.

[27] 中国气象局.IPCC第六次评估报告第一工作组报告系列解读⑤人类活动影响升温趋势（剩余碳预算口径）[EB/OL].2021-11. https://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/zwfw/202111/t20211123_4265342.html.

[28] 中国新闻网.

《可再生能源发展“十五五”规划》答记者问[EB/OL].2026-07-23. http://www.chinanews.com.cn/cj/2026/07-23/10664796.shtml.

[29] Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego.Annual Carbon Dioxide Peak Reaches 432 Parts per Million[EB/OL].2026-06-04. https://scripps.ucsd.edu/news/annual-carbon-dioxide-peak-reaches-432-parts-million.

[30] Global Carbon Project.Global Carbon Budget 2025[R/OL].2025-11-13. https://www.cger.nies.go.jp/gcp/news/20251113.html.

[31] Indicators of Global Climate Change (IGCC).2025 Update[R/OL].UNFCCC, 2025. https://unfccc.int/sites/default/files/resource/The%20Indicators%20of%20Global%20Climate%20Change.pdf.

原文标题:阿雷尼乌斯温升公式视角下的我国双碳前景与碳市场价格