基于CGE模型的CO_2减排对中国经济的影响

ISSN1000200清华大学学报(自然科学版)2005年第45卷第12期

CN1122223󰃗N.45,No.12JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2005,Vol10󰃗32

162121624

基于CGE模型的CO2减排对中国经济的影响

王　灿1,　陈吉宁1,　邹　骥2

(1.清华大学环境科学与工程系,北京100084;2.中国人民大学环境经济与管理系,北京100872)

摘　要:为有助于中国在气候谈判过程中科学有效地维护国家利益,应用一个综合描述中国经济、能源、环境系统的递

(computablegeneralequilibrium,推动态“可计算一般均衡”

CGE)模型,分析在中国实施碳减排的经济影响。以2010年实施碳税为模拟情景,定量描述了减排下主,中国的温室气体排放总量位居世界第二。在未来二三十年间中国可能超过美国而成为第一排放大国。因而在国际气候变化谈判中中国面临的要求承诺减排的压力越来越大。

为有助于在气候谈判过程中科学有效地维护中国国家利益,已有研究讨论了碳减排对中国能源系统[1]、国内生产总值(GDP)[2]等方面的影响。

(computablegen2本文利用“可计算一般均衡”

eralequilibrium,CGE)模型进一步考察二氧化碳减排对中国部门经济的影响。CGE模型是分析这类问题的主流方法之一[3,4]。本文采用作者所构建的中国经济环境能源动态CGE模型(简称TED2CGE)

[5]

国内生产总值(GDP)、能源价格、资本价格等宏观经济变量的变化。结果表明:当减排率为0～40%时,GDP损失率在

0～3.9%之间,减排边际社会成本是边际技术成本的2倍左

右。在中国实施CO2减排将有助于能源效率的提高,但同时也将对中国经济增长和就业带来负面影响。

关键词:计量经济学;可计算一般均衡模型;气候变化;碳

减排;碳税

中图分类号:F224.0

文章编号:1000200(2005)1221621204

文献标识码:A

进行研究。

ImpactassessmentofCO2mitigationonChinaeconomybasedonaCGEmodel

WANGCan1,CHENJining1,ZOUJi2

1　TEDCGE模型

CGE模型假设,生产者和消费者分别根据利润

最大化和效用最大化原则,在资源约束和预算约束下,进行最优投入决策和支出决策,用一组隐含了上述优化决策过程的方程来描述经济系统中的供给、需求以及市场关系。模型一般由商品的价格与数量、生产要素的价格与数量、变量(如制定的税率)、技术进步变量、宏观变量等5类变量组成。

TEDCGE模型是基于一般均衡理论构建的动

(1.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,

TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;

2.DepartmentofEnvironmentalEconomicsandManagement,

RenminUniversityofChina,Beijing100872,China)Abstract:Anintegratedeconomic,

andenvironmental

recursivedynamiccomputablegeneralequilibrium(CGE)modelwas

energy,

usedtoprovidesupportfordecisionmakinginChinaclimatechangepolicy.ThemodelwasusedtoevaluatethemacroandsectorialeconomicimpactsofpropectedcarbonemissionreductionpoliciesinChina,withimplementationofthecarbontaxin2010asthescenario.TheresultsshowthattheGDPlossis0～3.9%forcarbonreductionratesof0～40%.Thesocialmarginalabatementcostisabouttwicethetechnicalmarginalabatementcost.

The

conclusionsarethatthecarbonabatementpolicyinChinawouldbenefitenergyefficiencyimprovement,butwouldhavenegativeimpactsonChinaeconomicgrowthandemployment.

Keywords:econometrics;computablegeneralequilibrium(CGE);

climatechange;carbontax;emissionreduction

态可计算一般均衡模型,模型划分了10类生产部门及产品(农业、重工业、轻工业、交通、建筑、服务、煤炭、石油、天然气和电力),区别了两种消费者类型(城镇居民、农村居民),采用资本积累的递推动态机制。在环境能源分析模块中,引入了主要污染物及主要温室气体(CO2)的排放量、能源环境变量(如碳税)、评价指标(如社会福利指标)等。

收稿日期:2004211215

作者简介:王灿(19742),男(汉),湖南,助研。

E2mail:canwang@tsinghua.edu.cn

中国人口众多、经济高速发展、能源结构以煤为

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清华大学学报(自然科学版)2005,45(12)

价格模块、收入模块、支出TEDCGE通过生产模块、

模块、投资模块、外贸模块、均衡模块、能源与环境模块共8个模块,对上述假设条件下的中国经济均衡系统进行描述,包括420个方程和内生变量、29个外生变量和593个参数,具体结构及数学描述参见文[5]。

根据CGE模型参数的校准方法[6],TEDCGE参数可分为50个自由参数∆、130个被校参数Χ1和413个被校参数Χ2。其中,∆由文[5,7]和专家咨询

%RE󰃗

表2　征收碳税对中国经济的影响(2010年)

变化率󰃗%

GDP10203040

-0.12-0.48-1.12-3.92

碳减排边际

(元󰃖t-1)成本󰃗

资本价格

0.250.480.751.12

技术992475727

社会178381525

能源价格4.449.2616.6924.18

3　减排对部门经济的影响3.1　部门碳减排边际成本获得;Χ1在∆的基础上,根据基准年构建的社会核算矩阵(socialaccountingmatrix,SAM)反推得到;而Χ。本文以1997年中国投入2则由SAM直接计算产出表为基础结合其他宏观经济、环境、能源数据编制了符合TEDCGE模型数据结构要求的SAM,进而校准,得到模型中的所有参数。根据CGE模型的检验方法,考察了TEDCGE模型的价格齐次性、实际变量齐次性、初始数据平衡性等特性。结果显示,该模型通过了所有上述检验[5]。

图1是各部门的碳减排边际成本曲线。从图1可以看出,重工业、电力、煤炭等部门是减排边际成本相对较低的行业。随着减排率的提高,所有部门的成本都将急剧上升。其中,能源部门的趋势比重工业更为明显,表明重工业领域在削减CO2排放方面具有相对较大的弹性。

2　减排对宏观经济的影响

为模拟中国的CO2排放量、控制成本等问题,需要为TEDCGE模型动态地设定一些参数和外生变量以描述中国经济未来的基准情景。表1列出了主要指标在基准情景下的递推模拟结果。

表1　基准情景时2010年的主要能源经济指标能源经济指标

GDP

1997—2010年间

2010年模拟结果年均变化率

×10016.75万亿元　　70.73EJ1.3985Gt42.15GJ󰃖(万元)-0.83t󰃖(万元)-11

图1　中国2010年各部门减排CO2边际

成本曲线(2000年价格)

3.2　部门碳减排量

　6.

4.424.25-2.34-2.46

图2显示了碳减排目标为10%时的模拟结果。来自重工业的CO2排放削减量几乎占了总削减量

的一半(49.2%),是CO2减排潜力最大的部门;其次分别是电力(13.9%)、服务(10.5%)、煤炭(9.2%)、石油(6.8%)、轻工业(6.7%)等行业;建筑、农业和交通分别只占1%左右;天然气行业的削减份额几乎为0。随着削减目标的提高,各部门的削减量比例将有所变化,电力、煤炭、石油、天然气行业的份额将上升(其中电力与石油的变化尤为明显);重工业、服务业、轻工业、交通行业的份额将下降。因此,如果低成本的减排机会逐渐减少之后,煤炭、石油等能源部门的减排重要性将逐渐上升。3.3　部门产出的变化

能源消费

碳当量CO2排放量单位GDP能源强度单位GDP碳排放强度

　　注:1EJ=1×1018J;　人民币为2000年价格。

　　表2列出了不同碳减排目标RE下几个宏观经济变量的变化情况。总体而言,随着减排率上升,GDP相对于基准情景的降低幅度迅速加大。当CO2

在基准排放水平下削减10%时,碳排放边际成本约99元󰃗t,GDP仅下降0.1%左右;当RE上升到30%时,对应的碳排放边际成本约475元󰃗t,GDP

将下降1%左右。每多削减1单位的CO2排放,除了需要额外的减排技术投资外,还将造成约2倍于减排成本的社会成本。

部门产出由产量和产品价格两方面决定。碳税对部门产量的影响主要作用在煤炭、天然气和电力

王　灿,等:　基于CGE模型的CO2减排对中国经济的影响1623

为满足社会能源的总需求,石油和电力部门的产出将有所提高(分别提高5.7%和16.7%);受能源价格的影响,重工业、交通、建筑、服务业产出均有所下降,但幅度不大。碳税对各部门就业的影响如图6所示,与部门产出的变动基本一致。

图2　减排10%条件下各部门碳削减量比例

部门。其中,煤炭和天然气产量大幅度下降,重工业的产量也有所下降;电力、石油、轻工业、农业、建筑、服务业等部门的产量依次下降(如图3所示)。碳税对部门产品价格的影响主要集中在煤炭、石油、天然气和电力4个能源部门,它们的产品价格均有较大的升高;对农业、轻工业、服务业的价格几乎没有影响;重工业、交通和建筑业的价格有幅度很小的上升。图4显示了各部门产品价格在碳税作用后的变化率。

图5　碳税对部门产出的影响

图6　碳税对部门就业人数的影响

3.4　能源需求的变化

征收碳税将导致能源价格大幅度上升,并影响到各部门的能源需求。事实上,碳税的作用在很大程度上正是通过能源需求的变化来实现碳减排的目

图3　碳税对部门产量的影响

标。表3列出了征收碳税后各部门能源消费及CO2排放相对于基准条件的变化率。

表3　碳税对部门能源消耗及CO2排放的影响

相对于基准条件的变化率󰃗%

部门能源消费CO2排放

RE=10%RE=30%RE=10%RE=30%农业　

重工业轻工业交通　建筑　服务业煤炭　石油　天然气电力　总计　

-7.49-12.09-12.79-5.43-3.10-10.61-23.38-5.19-9.49-5.44-9.57

-21.67-35.86-38.20-15.85-9.82-30.85-61.15-16.29-33.30-18.69-28.80

-7.-12.32-13.11-5.93-3.71-11.42-24.03-5.97-10.-6.04-10.00

-21.93-36.01-38.20-16.47-10.12-31.48-62.21-17.02-33.93-19.86-30.00

图4　碳税对部门产品价格的影响

在产量和价格变动趋势的联合作用下,各部门产出的变化如图5所示。从变化幅度上看,受影响最敏感的依次是煤炭、天然气、电力、石油、建筑、农业、轻工业、重工业、服务业。以碳削减目标30%为例,煤炭和天然气的产出将分别减少37.4%和18.7%,

　　从表3可以看出,所有部门的能源消费和CO2

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清华大学学报(自然科学版)2005,45(12)

排放都将减少。在两种不同的减排目标下,煤炭部门的能源消耗及其CO2排放都是减少幅度最大的。这是因为煤炭价格上升最大导致对煤炭的需求减少最多。再次,CO2的削减幅度总体上大于能源消费的降低程度,这是因为碳税导致了化石能源结构中的部分煤炭被石油所替代。碳排放削减目标越高,这种燃料转换的比例越大(见表4)。

表4　各种化石燃料在碳税作用下的份额(%)

基准情景

煤炭石油天然气

化石燃料合计

76.3921.791.82100.00

RE=10%

RE=30%

73.24.551.91100.00

65.8232.122.06100.00

会成本。重工业是CO2减排潜力最大的部门,其排放削减量占总削减量的50%左右,其次分别为电力(14%)、服务(11%)、煤炭(9.2%)等。碳税对部门产量和价格的影响主要作用在能源部门,煤炭、石油、天然气和电力4个能源部门的产品价格都显著提高,煤炭和天然气产量大幅度下降,而石油和电力行业的产量将有所上升以满足总的能源需求。碳减排的主要原因来自于单位产出能源强度的降低;随着削减目标变严,经济总产出及其结构的变动所起的作用将增大。例如,削减率为10%和30%时,能源强度对减排的贡献率分别为86%和78%,而经济总量与结构变化的贡献率分别为13%和20%。在中国实施CO2减排将有助于能源效率的提高,但同时也将对中国经济增长和就业带来负面影响。

参考文献　(References)

[1]

4　减碳机理分析为更好地理解碳税的减排影响,识别减排的原因及其作用的相对大小,可以借助于对CO2排放的分解分析[8]。表5显示,为了达到10%和30%的削减目标,需要相应地减少9.57%和28.8%的能源消费。能源消费的减少可以通过经济活动的水平和结构变化、能源投入系数变化以及居民能源直接消费量的变化来实现,表5列出了能源削减量在上述各因素之间的分配情况。结果显示,在碳税下,绝大部分的能源削减来源于单位产出能源强度的降低。但是,随着削减目标变得更严格,能源强度的相对贡献率将减少,而经济总产出及其结构的变动所起的作用将加大。居民直接能源消费对能源削减的贡献很小,且几乎不受削减目标强度变化的影响。

表5　对减排结果的分解

对CO2减排的贡献率×100RE=10%RE=30%

总产出效应

产出结构效应能源强度效应居民能源消费效应合计

3.0410.2185.631.12100.00

5.1615.3278.451.07100.00

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5　结　论

中国2010年的减排率在0～40%之间时,GDP的损失率约为0～3.9%。相对于基准情景减排10%的减碳边际成本约为100元󰃗t,减排30%的减

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