在绿色投资日益盛行和金融机构积极推进“双碳”目标的背景下,越来越多的投资者在估值、产品和策略中考虑ESG因素。随着ESG投资理念的深入,如何在投资组合中合理纳入ESG因素成为学界的研究热点。本文从预期效用理论出发,针对效用函数中风险厌恶系数和ESG偏好系数的估计困难以及投资组合规模缺乏限制等现实问题,提出了绿色双层投资组合模型。其中上层规划是决策效用函数系数的稀疏优化问题,下层规划是构建绿色投资组合的二次优化问题。在求解层面,针对不同约束情形,利用下层问题的最优性条件将双层规划问题转化为混合整数二次规划。研究结果表明:第一,通过模拟真实市场环境验证了模型的数值有效性,针对不同偏好的基准指数,模型可以准确估计隐含的参数水平;第二,通过验证2015—2021年间编制ESG100指数和上证50指数的341个投资组合,研究发现金融市场上的绿色指数隐含正向的ESG偏好,绿色指数相比于收益更加偏好资产的绿色属性;第三,以上证50和ESG100指数为基准构造的静态和动态投资组合在2015—2021年间不仅较好地实现了对基准的追踪,更获得了稳定的超额收益,从夏普比率,信息比率以及Omega比率等指标来看,普遍战胜了基准指数以及1/n策略。本文提出的绿色双层投资组合模型加强了绿色投资领域和现代投资组合理论的联系,对发展绿色指数型基金、扩大绿色金融市场直接融资规模具有重要的借鉴意义。