首先，按照《京都议定书》的规定，非附录1缔约方暂无硬性减排任务，所以，对那些履行《京都议定书》协议的附录1国家（主要是欧盟）而言，实施强制性的温室气体减排政策，必然会增加其企业的生产成本，进而影响相关产业的国际竞争力，带来所谓的“竞争力损失”问题。以欧盟为例，为了控制温室气体的排放量，欧盟各国实施了较为严格的气候保护政策，并通过征收环境税、排放交易措施等来提高能源使用效率、降低能耗。由于欧洲大面积地开征能源税，已形成了能源价格相对（美国）不断上升的局面，这种局面正使欧洲各国政府面临着能源密集型行业或出口导向型行业越来越多的抱怨与政治压力，这些行业认为他们受到了来自美国或其他国家同类行业的不公平竞争。可以预见，随着各种更为严格的环保措施的出台与实施，欧洲各国的传统能源价格还会进一步上升。由此可见，一个国家无论是通过开征碳税，还是利用减排交易手段对环境实施保护，都会增加该国相关产品的生产成本，进而引发相关企业或行业竞争力的损失问题。而对于那些没有采取相应环保措施或环境保护力度小的国家，其产品或企业就可能获得价格上的竞争优势，从而带来国际贸易中的不公平竞争问题。其次，在减排义务上，由于存在着附录1缔约方与非附录1缔约方的区别；同时，在附录1缔约方之间，还存在着减排标准高低不一的问题，所以，在履行《京都议定书》协议的过程中，高能耗、高排放的产业很可能会由附录1缔约方转移到非附录1缔约方，或由减排标准高的国家转移到减排标准低的国家，这就是所谓的“碳泄漏”问题。具体而言，如果一国通过开征碳税的手段来实施减排，在不是所有的国家都同时征收相同的碳税的情况下，企业出于避税的倾向会从征收碳税的国家转移到不征收碳税的国家，或从碳税负担重的国家转移到碳税负担轻的国家。这样一来，某些国家或地区减少的温室气体排放量被其他国家或地区增加的温室气体排放量所抵消，“碳泄漏”问题将使得全球温室气体的减排目标难以实现，同时还会带来工作机会的转移，即产业（能源密集型）的转移必然带来工作机会的转移与减少，从而影响一国的经济发展。
为了解决上述问题，2008年诺贝尔经济学奖得主克鲁格曼对“碳关税”在WTO框架下的合理性提出了明确的设想，他认为“碳关税”本质上就是一种增值税，是政府对市场所产生的扭曲一种矫正。克鲁格曼认为，WTO应当将碳排放限量及交易中减少各国扭曲的边境税与增值税一样对待，即碳排放许可价格最终是加在消费者身上的税，并且消费者应该对进口品所发生的碳排放与国内生产品所发生的碳排放支付同样的税负。他进一步指出，如果美国国内减排而没有对外国未减排的产品征收碳关税，会使国内处于不利的不公平地位，使消费者没有动机去避免购买外国没有承担碳减排义务的进口产品，从世界来看这种结果没有效率，与增值税一样，碳关税起到了平整竞技场的效果，不是保护主义。由于各国采取控制全球气候变化的政策差异会导致能源成本差别，会涉及竞争优势。假如仅仅美国采取气候管制，并且没有采取投资先进的低碳和无碳技术行动，那么，未来20年里给碳排放定价的气候政策可能对美国能源密集制造业竞争力具有实质影响，因此，碳排放成本高的国家会有对来自没有或较小碳限排政策和低能源成本国家的进口商品加征边境调节税的政治压力。这种调节税会基于与每种进口商品生产相关的碳排放，并且调节税要使发生的成本增加与出口国比照进口国所采纳的气候政策相匹配。与等同于对碳排放限量及交易的碳税所发挥的作用一样，对尚未内部化二氧化碳排放外部性的任何国家课征碳关税是最优的。相反，如果没有碳关税，却对碳排放进行限量及交易或征收碳税会使市场扭曲。只有各国协调达成最优关税，才会增加全球福利，减少碳排放。因此，边境调节的碳关税能够得到经济学理论的支持。[5]简言之，在克鲁格曼看来，碳关税是为了公平竞争而夷平竞技场，不是为了保护。没有缴纳类似碳关税的进口产品会有“不公平”的竞争优势。承担了强制性减排义务的发达国家有权选择在边境采取贸易措施，提高国外相似产品生产者的生产成本，即所谓的边境调节措施，对进口产品，根据其含有的二氧化碳（或产品生产过程中排放的二氧化碳），成比例的征税；同时对其本国出口的含有二氧化碳的产品，进行免税或退税。
