碳稅征收對碳減排影響的模擬研究

碳稅征收對我國宏觀經濟及碳減排影響的模擬研究：

基于動態CGE模型（GAMS軟件）

本文由婁峰老師撰寫，中國科學軟件網發布

一、引言

隨著自然資源的急劇消耗、污染物的大量排放和生態環境的日益惡化，頻頻發生的嚴重霧霾天氣使我們深刻體會和認識到發展低碳經濟的迫切性和必然性。自 2007 年以來，我國 CO₂排放總量首超美國，居世界第一；2009年我國政府第一次以約束性指標的方式宣布，到2020年，中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降40%-45%。然而，我國“富煤、少氣、缺油”的能源現狀，以及伴隨工業化、城鎮化、現代化建設的巨量能源需求，使得我國未來碳排放形勢日益嚴峻。隨著國際氣候談判的進展和國內減排形勢壓力的加大，征收碳稅已經迫在眉睫，但由于種種原因，我國遲遲沒有實施碳稅。從技術層面上講，碳稅如何征收？征收多少？征收碳稅會對我國社會福利、宏觀經濟及相關行業生產什么影響？碳稅的“雙重紅利”效應是否存在？這都是亟待解決和明確的問題。

由于碳稅征收的影響度和波及面較廣，涉及行業、居民、政府等整個經濟系統，因此，從國際文獻上看，大多部分學者均采用了具有嚴密理論體系、能夠模擬分析經濟系統內相互作用機理的可計算一般均衡（CGE）模型進行模擬分析，其中代表性文獻主要有：Whalley和Wigle（1990），Burniaux和Nicoletti （1992），Floros和Vlachou（2005），Galinato and Yoder（2009），Allan G. et al.（2014），總體說來，國外關于應用CGE模型進行碳稅研究相對比較成熟。近年來，國內關于碳稅的研究也不斷增加。賀菊煌、沈可挺等（2002）建立了一個靜態CGE模型分析了征收碳稅對國民經濟各部門的影響；朱永彬等（2010）基于一個靜態CGE模型，通過引入碳稅，假設六種情景對碳稅政策的減排效果及其對宏觀經濟和各產業部門的影響進行了分析；郭正權等（2012）基于靜態CGE模型分析了我國發展低碳經濟中碳稅政策對能源需求與二氧化碳排放的影響；石敏俊等（2013）利用CGE模型，設計了單一碳稅、單一碳排放交易以及碳稅與碳交易相結合的復合政策等不同情景，模擬分析了不同政策的減排效果、經濟影響與減排成本。與以上國內文獻不同的是，王燦（2005）基于1997年投入產出表構建了一個動態CGE模型，并用該模型模擬分析了基準情景下CO₂排放總量消減10%-60%假設情況下對邊際減排成本、經濟增長和就業的影響。

從文獻上看，國內相關碳稅CGE模型大多為靜態模型，應用動態CGE模型分析碳稅的國內文獻寥寥無幾，由于靜態CGE模型只能在基準年度范圍內進行模擬分析，不能動態模擬碳稅的長期累積效應，因此靜態CGE模型的模擬分析功能較為有限。雖然王燦（2005）構建了一個動態CGE模型，然而該文的模擬假設缺乏現實意義，因為我國二氧化碳排放總量每年都在增加，在我國未完成城鎮化、工業化發展階段之前，二氧化碳總量減少的假設很難成立；國家“十二五”規劃中的二氧化碳減排目標也是設定為單位GDP二氧化碳減排，屬于相對指標，并非二氧化碳總量的減少。

在前人研究的基礎上，結合我國經濟特征，本文構建的可計算一般均衡模型主要有如下特點：①從技術層面上，本文根據最新的動態經濟學理論，構建出一個遞歸動態CGE模型進行碳稅政策模擬；②依據國家環境保護“十二五”規劃，采用相對指標，即以單位GDP二氧化碳減排作為衡量目標；③進一步把能源分為清潔能源和石化能源（石化能源進一步細分為煤炭、石油和天然氣），采用多層CES函數嵌套方式進行組合，并從碳稅征收方式和碳稅使用方式上綜合模擬分析碳稅及相關二氧化碳減排問題。

二、 動態可計算一般均衡（DCGE）模型構建

1．宏微觀SAM表構造及數據來源

本文以中國2007年135部門的投入產出表為基礎[1]，合并擴展成包含1個第一產業部門、15個第二產業部門和5個第三產業部門，行為主體分為政府、家庭、企業、投資和儲蓄、國外部門的宏觀社會核算矩陣（SAM）表，該表中的數據除了來源于2007年投入產出表外，還來自《中國統計年鑒2008》、《中國金融年鑒2008》、《中國環境年鑒2008》、《國際收支平衡表2008》、《中國能源統計年鑒2008》等統計資料。在宏觀SAM基礎上構建微觀SAM，其中一個重要的細節內容是對電力部門和石化能源部門的拆分（即使135部門投入產出表，石油和天然氣作為一個部門；電力也作為一個部門，沒有細分出火電、水電、風電等），拆分方法如下：根據《2008年中國電力統計年鑒》電力生產量的比重，把投入產出表中的電力部門按照火電占83.06%，核電、其它電力供應占16.94%的比例進行拆分，其中煤炭、石油、天然氣只對火電的生產存在中間投入，對核電、其它電力供應不存在中間投入分解；石油與天然氣開采的分解是根據我國2007年能源生產構成，其中石油占能源總消費量的19.70%；天然氣占能源總消費量的3.50%，然后根據消費量的比例對投入產出表的數據進行拆分。

2．生產函數結構設計

本文的動態CGE模型的生產結構采用五層嵌套結構，這也是目前國際學術界的主流方法之一，即中間投入的組合只包含非能源投入（列昂惕夫函數表述其關系），而將能源、資本和勞動力采用不變替代彈性（Constant Elasticity of Substitution，CES）嵌套。資本-能源-勞動力CES合成的嵌套結構中依照各種能源投入的替代程度自下而上依次組合，如圖1所示。

圖1： 生產函數結構示意圖

三、 碳稅設計與模擬分析

1．碳稅設計

本文應用CGE模型進行政策模擬中，計稅依據為CO₂排放量，并且采用國際常用的在化石能源使用環節征稅方式，具體碳稅設計為以下方程所示：

2．政策模擬一：碳稅征收方式模擬分析

首先模擬2007-2020年期間不同碳稅水平對我國二氧化碳排放強度及其邊際變化率、以及部門產出和價格等變量的影響。由于碳稅的征收，石化能源使用成本增加，勢必會使得企業通過研發或其他途徑積極提高能源使用效率，因此，本文在征收碳稅的同時，假定能源使用效率也發生改變，從而綜合模擬碳稅征收的減排效果。

表4 碳稅征收方案模擬情景設定表

（1）能源與碳排放影響分析

表5 2020年末不同碳稅水平下我國二氧化碳排放強度及其邊際變化率

從表5可以看出：⑴當不考慮碳稅時，當能源使用效率提高分別0%、0.5%、1%、2%，可以使得2020年我國二氧化碳排放強度相對基準情景分別減少0%、4.59%、8.70%和15.56%；考慮碳稅時，當能源使用效率分別提高0%、0.5%、1%、2%，可以使得2020年我國二氧化碳排放強度相對基準情景分別減少44.32%、47.15%、49.70%和54.04%；⑵要實現國家“十二五”規劃中“到2020年中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降40%-45%”的目標，在僅考慮提高能源使用效率和征收碳稅兩種手段的前提下，若能源使用效率年增長率為0%，則需要征收碳稅大約為80元/噸；若能源使用效率年增長率為0.5%，則需要征收碳稅大約為70元/噸；若能源使用效率年增長率為1%，則需要征收碳稅大約為60元/噸；若能源使用效率年增長率為2%，則需要征收碳稅大約為40元/噸；⑶四種情景下的單位碳稅的二氧化碳排放強度邊際變化率均呈現逐漸減小的變化趨勢，相比較而言，能源使用效率越高，單位碳稅的二氧化碳排放強度邊際變化率越大。

表6 2007-2020年期間不同碳稅水平下化石能源從價稅稅率表

表6所示：在其他條件不變情況下，單純依靠碳稅可以實現國家“十二五”有關二氧化碳排放強度的規劃目標，但這會引起化石能源價格的大幅上升。如表2所示：當碳稅稅率為80元/噸時，2007年，煤炭價格增長74.05%，石油和天然氣的價格分別會增長5.61%和7.73%；2020年，煤炭、石油和天然氣價格分別上升99.70%、8.48%和11.46%，這必然會引起較大的物價上升壓力；但若通過實施碳稅減排政策的同時，加強科技進步，提高能源使用效率（如情景Ⅳ），這樣，碳稅大約為40元/噸，就可實現我國“十二五”規劃中的有關二氧化碳排放目標，此種境況下，2007年相應的化石能源價格分別上升31.24%、2.35%和3.18%，2020年化石能源價格分別上升47.27%、4.41%和5.09%，物價上漲壓力明顯減小。倘若能源使用效率進一步提高，相應的碳稅將繼續減少，同時化石能源價格上漲空間必將進一步縮小。

（2）部門影響分析

征收碳稅，必將導致化石能源價格上漲，從而提高生產成本，不同部門的化石能源投入占總投入比例差別很大，并且不同部門各級生產函數、各種生產要素的替代彈性也不完全一致，以及對不同部門產品的需求差別，將對不同部門的化石能源需求產生不一致的影響，由此，對部門的產出價格、產出量、勞動、資本使用量、二氧化碳排放量、二氧化碳排放強度等將產生不同的影響。表7分析在情景Ⅰ中，能源使用效率年增長率為零（相對基準情景能源使用效率保持不變），碳稅為30元/噸時，2010年、2015年和2020年各部門的產出及其價格相對基準情景的變化影響。

表7 相對基準情景的部門產出和價格影響

表7結果可以看出，21個行業中，產出價格都有所上升，主要是由于征收碳稅，導致企業生產成本有所提高，其中，煤炭、石油、天然氣行業和消耗化石能源較大的電力（火電）、非金屬礦采選及非金屬礦物制品業、金屬礦采選及金屬冶煉業等部門價格上升幅度比較大，而且從時間上看，其價格上漲幅度在逐年增加；而消耗化石能源較低的農業、金融及房地產業、批發零售和住宿業、食品制造與煙草加工業、科教文衛社會服務業等部門的價格上升幅度明顯較小，而且，從時間上看，其價格上漲幅度在逐年減少。

從產出上看，21個行業中，煤炭采選及煉焦業、石油開采及加工業以及天然氣開采業的產出降幅最大，而且隨著時間的延長其產出降度在進一步擴大；雖然紡織業、化學醫藥業、電子通信、儀器辦公品制造業的產出在期初產出降幅較大[2]，但與化石能源部門不同的是，其降幅隨著時間的延長在逐步降低；另外，值得注意的是，低碳能源（水電、風電及核電）行業的產出在逐年增加，主要是由于化石能源價格提高后，低碳能源的替代作用開始逐步顯現，社會需求有所增加，而且隨著時間的延長，其替代作用逐漸加強。

3．政策模擬二：碳稅使用方式模擬分析

一般說來，碳稅會引起化石能源價格的上漲，從而導致企業生產成本提高、產品價格上漲，但是碳稅的不同動態循環使用方式，可能導致不同的企業收益、居民收入、居民消費、政府儲蓄、進出口、社會福利等社會經濟變量發生改變。另外，學術界還存在征收碳稅是否可以達到“雙重紅利”的效果，因此，本文以二氧化碳排放強度相對基準情景在2020年降低20%為例，模擬分析不同的碳稅循環使用方式對社會經濟變量的影響。具體情景設定如下：

表8 碳稅使用方式模擬情景設定表

表9 不同情景下的2020年宏觀經濟社會變量[3]變動表

根據表9的分析結果比較分析情景V、VI、VII、VIII中的各宏觀經濟變量的變化。情景VI中，相對基準情景，由于征收碳稅，居民的資本收入有所下降，雖然政府在征收碳稅的同時降低了居民的個人所得稅，但同時政府對居民的轉移支付也有所下降，由于減少的個人所得稅額低于政府轉移支付額，因此導致居民的稅前總收入水平比情景V下降幅度更大，但由于降低了個人所得稅稅率，居民稅后收入有所增加，居民的消費需求有所提高，因此居民的社會福利狀況比情景V有明顯改善。政府在總稅收相對基準情景保持不變的情況下，由于碳稅征收導致產品價格上漲，從而引起政府的實物消費減少。對于企業來說，征收碳稅導致生產成本上升，從而引起資本價格相對下降，因而企業收入和消費水平均有較大減少，同時由于國內產品價格相對國外有所上升，造成出口明顯減少，進口增加。實際GDP構成中，僅有居民消費相對增加，而政府消費、投資、進出口均減少，從而導致實際GDP有所下降?？傮w而言，情景Ⅵ在減少二氧化碳排放強度的同時使得社會福利水平有所增加，從而實現了碳稅的“雙重紅利”效應。

情景VII中，相對基準情景，對于企業而言，由于征收碳稅引起資本價格下降，從而企業收入減少，但由于降低企業所得稅稅率，企業儲蓄水平有較大幅的提高。居民由于資本收入的下降、政府轉移支付減少，居民總體收入下降，從而導致居民消費、居民儲蓄、社會福利水平相比情景V呈現更大幅度的下滑。政府的收入和儲蓄雖然沒變，但由于該情景下，產品價格上漲較大，因此，政府的實物消費降幅最大。實際GDP下降原因同上，但相比情景V和情景VI，實際GDP的下降幅度較小?？傮w說來，情景VII低企業所得稅，使得企業儲蓄和總投資有所提高，但也使得居民消費、社會福利水平與情景V和情景VI相比降幅更大。這說明征收碳稅的同時降低企業所得稅不能實現碳稅的“雙重紅利”效應。

圖2 2008-2020年期間不同情景下社會福利變化圖

情景VIII中，由于降低了間接稅，而間接稅發生在國內生產環節，因此，企業可以將稅負部分地轉嫁給消費者，從而影響國內需求和出口，因此，雖然該情景下企業收入有所下降，但下降幅度小于其他三種情景。對居民而言，居民的勞動收入和資本收入下降，政府轉移支付也有所減少，因此居民總收入水平與情景V相比略有下降，但由于降低了間接稅，國內產品價格有所下降，因此，居民的消費需求、社會福利水平與情景V和情景VII相比均有所提升。政府的收入和儲蓄不變，但由于國內產品價格有所下降，因此政府的實物消費相比情景VI和情景VII均有所增加。由于居民消費、政府消費、凈出口改善較大，因此，實際GDP的降幅相比其他三種情景降幅最小。從圖2可以看出，情景VIII中，社會福利降幅微小，并且隨著時間的推移接近于零。這說明，征收碳稅的同時降低企業間接稅，可以使得碳稅對社會福利的影響微乎其微。

四、 結論和建議

1．在其他條件不變情況下，單純依靠碳稅可以實現國家“十二五”有關二氧化碳排放強度的規劃目標，但這會引起化石能源價格的大幅上升，這將會引起較大的物價上升壓力；但在加強科技進步，在提高能源使用效率（年增長率為2%）的前提下實施碳稅減排政策，40元/噸的碳稅征收標準為就可實現我國“十二五”規劃中的有關二氧化碳排放目標。另外，隨著碳稅稅率的增加，單位碳稅的二氧化碳排放強度邊際變化率均呈現逐漸減小的變化趨勢，相比較而言，能源使用效率越高，單位碳稅的二氧化碳排放強度邊際變化率越大。因此，提高能源使用效率可以有效地增強碳稅的實施效果，我國應加強技術創新和管理創新，促使我國的能源使用效率不斷提高。

2．從行業上看，21個行業中，產出價格都有所上升，其中，煤炭、石油、天然氣行業和消耗化石能源較大的電力（火電）、非金屬礦采選及非金屬礦物制品業、金屬礦采選及金屬冶煉業等部門價格上升幅度比較大，而且從時間上看，其價格上漲幅度在逐年增加。消耗化石能源較低的農業、金融及房地產業、批發零售和住宿業、食品制造與煙草加工業、科教文衛社會服務業等部門的價格上升幅度明顯較小，而且，其價格上漲幅度在逐年減少。另外，隨著化石能源價格的提高，低碳能源（水電、風電及核電）行業的產出在逐年增加，替代作用逐漸加強。

3．若采用在能源消費環節征收碳稅，同時降低居民所得稅稅率，保持政府財政收入中性的稅收方案，可以實現在減少二氧化碳排放強度的同時使得社會福利水平有所增加，從而實現了碳稅的“雙重紅利”效應；而保持政府財政稅收中性，在征收碳稅的同時適當降低企業所得稅，并不能實現碳稅的“雙重紅利”效應。因此，從社會居民福利水平的角度，要實現碳稅的“雙重紅利”效應，我國碳稅征收應與居民所得稅改革相同步。

4．若采用在能源消費環節征收碳稅，同時降低企業間接稅率，保持政府財政收入中性的稅收方案，比采用在能源消費環節征收碳稅，同時降低企業所得稅稅率，保持政府財政收入中性的稅收方案，更能減弱或消除因征收碳稅對社會福利水平產生的負面影響。因此，從對碳稅對社會福利水平產生負面影響的角度上考慮，我國在實施碳稅的同時，適當降低企業間接稅對社會福利水平產生的效果好于適當減少企業所得稅的效果。

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