日興リサーチレビュー

Short Review
2022 年 12 月

CO2 排出権のデリバティブ取引の動向
投資工学研究所
二俣新

１．はじめにCO2 の排出量に応じて企業に金銭的な負担を求める「カーボンプライシング」の導入が国内で検討されている。GX リーグ本格稼働に向けて、東京証券取引所が 2022 年 9 月に試行取引を開始したが、欧州では 2005 年に欧州連合域内排出量取引制度（EU-ETS）が導入され、すでに多くの経験を積んでいる。EU-ETS はキャップ&トレード型であり、欧州の企業は、排出枠の範囲内に CO2 排出量を抑える必要があり、排出枠を超える場合は、排出権をトレードにより仕入れて排出量を各企業に割り当てられた排出枠に収める必要がある。
欧州証券市場監督局（ESMA）は「Final Report - Emission allowances and associated derivatives」
において CO2 排出権の取引市場について報告しており、CO2 排出権のみならず、CO2 排出権のデリバティブ取引の拡大についても報告している。
我が国においても CO2 排出量取引が拡大すれば、ヘッジツールとしてデリバティブ取引（先物取引、オプション取引）が重要になるだろう。
そこで、本稿では、EU-ETS のデリバティブ取引の概要を紹介し、取引の動向を見ていく。そして、オプション取引については、株式のオプション取引で観測されるようなボラティリティの構造（スマイル）が見られるかどうか、また、気候変動に関連するイベントの前後でのボラティリティの水準の変化についても確認した事柄を報告する。

２．CO2 排出権のデリバティブ取引の概要
２．１．EU-ETS の概要
欧州において、2005 年に欧州連合域内排出量取引制度（EU-ETS: European Union EmissionsTrading System）が導入された。EU-ETS 制度は導入後変遷しており、Phase1（2005～7 年）に始まり、Phase2（2008～12 年）、Phase3（2013～20 年）を経て、現在は Phase4（2021～30 年）となっている。対象活動については、当初、EU25 か国の燃料燃焼施設及び一定規模以上の 10 セクターの施設であったが、対象国は欧州経済領域（EEA: European Economic Area）の 31 か国となり、対象セクターは、航空及び 15 セクターが追加となり、国・施設共に拡大している 1。

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上野、水野（2019） p7 総括表

本資料は、信頼性の高いデータから作成されておりますが、当社はその正確性・確実性に関し、いかなる保証をするものではございません。本資料は、情報提供を目的としており、投資勧誘を目的としたものではございません。証券投資に関する最終判断は、投資家ご自身の判断でなさるようにお願いいたします。本資料の著作権は当社に帰属し、本資料の転用および販売は固く禁じられております。

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EU-ETS はキャップ&トレード型であり、対象となる施設等からの排出可能量に、上限（キャップ）となる排出枠（EUA：European Union Allowance）を設定する。規制対象者は、排出量の削減や市場取引（トレード）の活用により、EUA に排出量を収める必要がある。なお、EUA が不足した際には、ペナルティ（課徴金）2が課されるため、EUA の遵守及びトレードの活用が期待される。EU-ETS 導入当初、EUA は主に無償配分でありオークションによる割当は一部であったが 3、Phase3 以降は、オークションがデフォルトとなっている。
EUA の総枠について、現行の Phase4 において、年率 2.2％で削減しており、2030 年の気候変動とエネルギーの枠組み 4と整合的に、CO2 の排出量を削減している。

２．２．デリバティブ取引の概要
EU-ETS の CO2 排出権は、ドイツ取引所グループ及びインターコンチネンタル取引所グループ傘下の取引所において取引可能であり、取引概要は、図表１の通りである。どちらもほぼ同様な条件での取引となっており、オプション取引については、12 月限先物を原資産とした、European タイプのオプションとなっている。

図表１ CO2 排出権のデリバティブ取引の概要
略

EEX

ICE

取引所

親会社: Deutsche Börse AG

親会社: Intercontinental Exchange, Inc.

スポット

European Energy Exchange AG
EUA Spot
取引単位: 1,000EUA(=1,000t)

The European Climate Exchange
Daily Future
取引単位: 1,000EUA(=1,000t)

先物•年次: 直近と 8 年•年次: ７年•四半期: 直近と 11 四半期•四半期: ９四半期

•月次: 直近と２カ月•月次: ２カ月•原資産: 12 月限先物

•原資産: 12 月限先物•取引タイプ: European•取引タイプ: European•行使: 取引終了時、インザマネーは自動行使•行使: 取引終了時、インザマネーは自動行使。

オプション

インザマネーにも関わらず放棄は出来ない。アウトオブザマネーやアットザマネーの際に行使不可。
（出所）EEX 及び ICE の Product Specifications 5より当社作成

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Phase1：€40/tCO2、Phase2：€100/tCO2、Phase3 以降：€100/tCO2 に対し 2013 年基準でインフレ調整

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Phase1：無償配分 95％以上（5％までオークション可能）、Phase2：同 90％以上（同 10％）4https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_14_54

5

EEX: https://www.eex.com/en/markets/environmental-markets/eu-ets-spot-futures-options
ICE: https://www.theice.com/products/Futures-Options/Energy/Emissions

本資料は、信頼性の高いデータから作成されておりますが、当社はその正確性・確実性に関し、いかなる保証をするものではございません。本資料は、情報提供を目的としており、投資勧誘を目的としたものではございません。証券投資に関する最終判断は、投資家ご自身の判断でなさるようにお願いいたします。本資料の著作権は当社に帰属し、本資料の転用および販売は固く禁じられております。

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３．デリバティブ取引の動向
３．１．スポット取引の動向
デリバティブ取引の動向を確認するうえで、土台となるスポット（CO2 排出権）取引の状況について、最初に確認する。欧州証券市場監督局（ESMA：European Securities and Markets Authority)の「FinalReport - Emission allowances and associated derivatives」（2022 年 3 月）
（以下、ESMA-FR）によれば、EEX と ICE のスポット価格の差は、絶対値の平均が€0.015 であり裁定機会は無いとされている。2022 年以降の状況を確認した結果、引き続き価格差が小さい状況に変化は見られなかった。
以下、図表２の左グラフにおいて、横軸を ICE の価格、縦軸を EEX の価格とすると、ほぼ 45 度の直線上に並んでおり価格差は小さい状況にある。また、右グラフは時系列の推移となるが、€0.1 程度の価格差が発生することもあるが、スポット価格が€80 等に対して、価格差は小さい状況である。

図表２ EEX 及び ICE のスポット価格の比較（出所）Refinitive より当社作成

３．２．先物取引の動向
続いて、先物取引の動向について確認する。ESMA-FR においては、12 月限先物の 4 限月分（4 年分）を用いて先物カーブの形状を確認している。期先の 2025 年 12 月限（以下、Dec25）と期近の2022 年 12 月限（以下、Dec22、その他の年も同様）の価格差は、概ね€0～€5 程度で推移し 2022年２月の時点で最大の€6.5 であった。
ESMA-FR は 2022 年３月の報告書であり、その後、世界的な金利上昇局面となっている。一般的に先物価格は、受け渡しまでの期間が長い、または金利上昇するほど、スポット価格対比で高くなる。
図表３の左グラフは、先物価格であるが、2022 年 4 月以降、期先の先物価格は更に上昇し、Dec25

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3日興リサーチレビューと Dec22 の価格差は、2022 年 6 月には最大の€16.5 までスプレッドの拡大が確認された。金利上昇が、スプレッド拡大の一因となっている。図表３の右グラフは、時系列（t0）に限月別（T）に先物価格を確認した。最長 Dec28 までの先物価格を確認したところ、スプレッドについて上記と同様の傾向が見られ、2021 年前半は、先物カーブが概ねフラットの形状であったが、2022 年 4 月以降は、相対的に期先の価格が高くなっており、スティープニングの傾向が見られる。期先の先物価格について€100 を上回る水準となっているものの、EUA 不足によるペナルティは€100 にインフレ率を調整した額となっているため、ペナルティが、スポット価格や先物価格の上値に影響を与える可能性が考えられる。

図表３ スポット及び先物価格の時系列データ（出所）Refinitive より当社作成

３．３．オプション取引の動向
ESMA-FR によれば、オプション取引の想定元本がデリバティブ取引全体に占める割合は、17%から27%に増加 6しており、オプション取引の重要性が増している。
一般的に、オプション価格はスポット価格や行使価格に大きく依存するため、ボラティリティによって動向を確認することが多い。ボラティリティを確認するためには、オプション価格からボラティリティを算出するため、CO2 排出権のオプション取引の評価式が必要となる。
株式等を原資産とするオプション取引について、Black/Scholes[1973]（BS 式）により評価式を得ることが出来るが、CO2 排出権のオプション取引の原資産は、排出権の先物となっているため、BS 式の原資産を先物に拡張した Black[1976]（Black76）により評価されると考えた。

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デリバティブ取引の種類別の想定元本の割合（2020 年初から 2021 年末） 先物は 70%から 53%に減少、オプションは 17%から 27%に増加。なお、取引量については、先物が約 90％。

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Black76 によるオプション評価式を以下に示す。

𝑃𝑃𝑃𝑃 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝑒𝑒 −𝑟𝑟𝑟𝑟 �𝐹𝐹𝐹𝐹(𝑑𝑑1 ) − 𝐾𝐾𝐾𝐾(𝑑𝑑2 )�

𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒 −𝑟𝑟𝑟𝑟 �𝐾𝐾𝐾𝐾(−𝑑𝑑2 ) − 𝐹𝐹𝐹𝐹(−𝑑𝑑1 )�
𝑑𝑑1 =2ln�𝐹𝐹�𝐾𝐾 �+�𝜎𝜎 �2�T𝜎𝜎√𝑇𝑇, 𝑑𝑑2 = 𝑑𝑑1 − 𝜎𝜎√𝑇𝑇

𝑁𝑁(𝑥𝑥): 標準正規分布の分布関数
𝐹𝐹: 先物価格

𝐾𝐾: 行使価格

𝑇𝑇: オプション満期までの年数
𝑟𝑟: オプション満期までの金利𝜎𝜎: 原資産価格のボラティリティ

上記のうち𝜎𝜎以外は、オプションの条件及びマーケット情報をインプットとするが、𝜎𝜎は、取引するトレーダーが決定してオプションの価格を算出することになる。そのため、オプション取引は、実質的にはボラティリティを取引していると言われることがある。反対に、取引所からオプション価格を取得し、Black76 にインプットすることにより、𝜎𝜎を逆算可能であり、これをインプライド・ボラティリティ（IV）と呼ぶ。IV は、株式等のオプション取引の場合であれば、行使価格を横軸に、ボラティリティの水準を縦軸にとった際に、下に凸の形状が観測され、それをスマイル等と呼んでいる。
そこで CO2 排出権のオプション取引の IV について時系列に観測し、どのような挙動、そしてどの様な形状をしているか確認する。

図表４ Volatility Smile の状況（出所）Refinitive 及び Bloomberg より当社作成

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図表４の左グラフは、2022 年 11 月末基準の Dec22 を原資産とした IV である 7。行使価格（K）が低い水準で、高いボラティリティとなっており、ボラティリティのスマイルが確認できた。図表４の右グラフは、IV を時系列（t0）に確認したグラフである。IV を 2021 年から確認したところ、2021 年
当時は、行使価格（K）に依存せず、IV は 50％未満でほぼ水平であったが、直近になり、低行使価格において IV が 100％を超えて高まっており、スマイルが観測され始めている。

図表 5 Volatility Surface の状況（出所）Refinitive 及び日本取引所グループより当社作成

図表５の左グラフは、2022 年 11 月末基準の行使価格（K）別、限月（T）別の IV であるが、期近のDec22 について、スマイルが強く観測されたが、Dec24 については、ほぼ水平となっていた。また、ス
ポット価格に近い€80 の行使価格（ATM）で確認すると、Dec22 から Dec24 の残存期間が長期化する方向に対して、IV は概ね水平であった。図表５の右グラフは、日経 225 の IV 8である。CO2 排出権と日経 225 の IV のサーフェイスは、水準は異なるものの良く似た形状となっていることが確認できた。株式の場合はイベント前後に大きく期近の IV が変動することがあるが、CO2 排出権オプションの Dec22から Dec24 までの ATM 近傍の IV を残存期間方向に確認をしたところ、2022 年 11 月末基準で概ね水平で 2022 年 10 月末基準と同様であったため、COP27 のイベント時に期近の IV が一時的に高まる等の事象は観測できなかった。

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Call と Put では、IV の形状が同様であることを確認した。

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日本取引所グループの HP 日経 225 2022/12/5 の Call のボラティリティ
https://www.jpx.co.jp/markets/derivatives/jnet-derivative/index.html

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４．おわりに
本稿では、EU-ETS の取引市場について、スポット価格の裁定の状況を確認の上、先物価格と IV の状況について調査した。先物価格に金利上昇の影響が反映されており、また、IV についてはスマイルが観測され、概ね一般的な有価証券の先物やオプション取引と同様の傾向が確認出来た。一方、国内においては、GX リーグ本格稼働に向けスポットについての試行取引が開始されたところであり、EU-ETS の取引市場と比較し成熟度の差は大きいが、国内市場の発展にあたり、貴重な知見をもたらす EU-ETS の取引市場の動向を、引き続き注視したい。

参考文献
ESMA(2022). Final Report Emission allowances and associated derivatives
https://www.esma.europa.eu/sites/default/files/library/esma70-445-38_final_report_on_emission_allowances_and_associated_derivatives.pdf
EU(2015).EU ETS Handbook
https://climate.ec.europa.eu/system/files/2017-03/ets_handbook_en.pdf
上野訓弘、水野勇史(2019). 欧州連合域内排出量取引制度の解説,
公益財団法人地球環境戦略研究機関(IGES), IGES Working Paper
高村幸治(2022). 欧州で拡大する排出量取引と金融機関の現状,
野村総合研究所 金融 IT フォーカス 2022 年 9 月号 サステナブルファイナンス
Black, F、M.Scholes(1973). “The Pricing of Options and Corporate Liabilities,”
Journal of Political Economy, Vol.81, pp.637-654.
Black, F(1976). “The Pricing of Commodity Contracts,”
Journal of Financial Economics, Vol.3, pp.167-179.
マーティ・スブラマニアム、宇野淳、斎藤和久(1989). 日本の株式指数オプション市場－初期の株価形
成とインプライド・ボラティリティ, 証券アナリストジャーナル 1989 年 9 月号,pp.30-42
村瀬安紀子(1997). 日経 225 オプション・ボラティリティーのシステマティック・エラーと原資産価格トレンド,現代ファイナンス 1997 年 3 月号
加藤敏康、吉羽要(1999). 金利派生商品モデルの実務的活用について,
IMES Discussion Paper Series 99-J-24 補論 1.ブラック・モデル
森本祐司、吉羽要直(1999). BGM 金利モデルの実用化に向けて,IMES Discussion Paper Series 99-J-39 2.2 ブラック・モデル
服部努(2000). 債券先物オプションのスマイルカーブについて,
証券アナリストジャーナル 2000 年 10 月号,pp.66-81
服部孝洋(2022). 国債先物オプション入門, 東京大学公共政策大学院,日本取引所グループ（END）
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