《京都》15年后：分階段減排政策與“綠色悖論”問題

摘要低碳經濟的政策分析，通常囿于單一國家層面的局部均衡結果，較少考慮到全球整體行動的外部影響，但從《聯合國氣候變化框架公約》建立以來的全球一致減排行動，卻產生了一些意料之外的負面效果。本文通過梳理《京都議定書》簽訂以來，全球低碳經濟合作中遇到的新挑戰，以及碳交易市場的建設狀況，采用制度分析與新古典框架下的市場均衡分析方法，討論了全球一致減排行動所觸發的“綠色悖論”問題。研究發現，造成“綠色悖論”的主要原因，一方面是由于國際合作存在制度設計上的缺陷，《京都議定書》及其關鍵性的附件一，將重點放在如何限制發達工業國的減排設計上，但卻忽視了發展中國家在協議期內有可能出現的增排問題，以及發達國家向發展中國家污染轉移的碳泄漏等問題;另一方面，當對不可再生資源的使用征稅、以及對其替代品進行補貼時，將會導致在當前期對于化石能源的加速開采，并可能導致對同時期的化石燃料替代品的其他可再生資源的開采速度也大幅度加快，造成了在雙重加速開采下的全球綠色福利損失以及CO2排放量的急劇升高，化石能源消費與溫室氣體排放面臨到比協議簽署前更為嚴峻，甚至與全球合作減排框架的設計初衷相悖的結果。研究結果表明，非全局性的減排公約和分階段的減排政策，是造成“綠色悖論”現象的重要條件，缺少了大量發展中國家和一些重要工業國的締約，使得負面的環境外部性難以克服;同時，減排任務和責任有所區別的分階段設計，會把在未來行動期內可預見到的更高地化石能源使用成本轉嫁到當前的行動期，造成短時間內資源與環境的迅速破壞。但本文的研究也表明，社會最優經濟與對可再生能源進行補貼是克服“綠色悖論”現象的兩條可行路徑，且需要有與其相匹配的政府政策的支持。由此，本文的主要政策建議是，中國需要加強在國際氣候公約中的影響力，提升自身話語權;以碳稅政策作為發展低碳經濟制度設計的主要政策工具;加快技術進步、提高能源使用效率，對于可再生能源研發進行補貼;根據國情不斷優化碳稅稅率，并適時調整與其相匹配的新能源補貼等相關政策。

關鍵詞京都議定書;碳交易;綠色悖論;治理機制;碳稅

中圖分類號F062.1;F116文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2015）01-0001-08doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.01.001

自1997年《聯合國氣候變化框架公約》京都議定書簽訂以來，全球變暖的氣候問題并未如預期地得到有效緩解，正相反，地球環境正變得越來越暖，而且速度更勝以往，世界范圍內的極端天氣現象俯拾皆是，種種跡象表明現實的環境變化與《京都議定書》的設計初衷存在巨大落差，全球一致行動的減排政策在制度設計的層面上存在較大的隱藏缺陷。“搭便車”是環境治理中的一個核心問題，如果不能使全體成員共同參與到減排的一致行動中來，這一問題就難以克服;同時，分階段的減排政策，給予了碳泄漏和污染轉移的空間，并導致承諾在未來期承擔減排義務國家現期碳排放總量的基數快速變大，這并非是自利行為所產生的后果，更重要的原因是當那些存在有較大不確定性的環境政策，遇到了有規律的市場反映時，環境政策的效果就會扭曲。比如，污染許可證政策，將會引起國際價格的變化，市場份額轉變，行業重新定位，以及非條約參與者最終可能會比以前排放地更多。“綠色悖論”表明雄心勃勃的氣候政策，如對可再生能源補貼或預先宣布的碳稅政策，也將引發化石燃料的所有者更為迅速的開采，并使得全球加速變暖[1]。面對京都十五年后出現的新問題，更需要一個有效的全球環境治理機制，在市場的條件下解決有關競爭力和泄漏的擔憂。

1國際低碳經濟合作的新挑戰

回顧1997年，37個工業化國家和歐盟承諾，將減少CO2和其他溫室氣體排放作為具有約束力的《京都議定書》目標的一部分，并率先承擔起減排義務和履行其增補條款。自此之后，就如何構建處理全球氣候變化的治理機制，以及如何設計單一的全球碳交易市場作為其治理“工具”，就引起了廣泛的討論，雖然氣候變化是一個全球的共同危機，但許多國家不愿意永遠加入到一個有法律約束力的氣候條約，它們可能會排放更多的CO2，但更為重要的是這將抵消其他國家積極減排與合作的效果[2]。

李程宇等：《京都》15年后：分階段減排政策與“綠色悖論”問題

中國人口·資源與環境2015年第1期

1.1《京都》以后的全球氣候問題

《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》，是《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）的補充條款，于1997年12月在日本京都召開的聯合國氣候變化框架公約參加國三次會議上制定，相繼由180多個國家簽署了該條約，約占全世界碳排放總量的60%，該協議于2005年2月強制生效，并采取分階段實習的規劃。從2005—2012年為其第一期階段，發達國家承諾將其碳排放水平在1990年基礎上縮減5.2%，從2012年開始進入分階段減排政策的第二期，發展中國家也開始履行減排義務，該方案存在著一定的制度設計上的陷阱[3]。

當一噸溫室氣體被排放后，無論它是在世界上的哪個地方排放出的，由此所引起的氣候變化對于全世界的每一個人都是一樣的，因此，治理全球氣候變化問題必須通過全球的一致行動來實現。毋容置疑，《聯合國氣候變化框架公約》的某些政策設計存在較大的“搭便車”空間，發達國家和發展中國家之間不信任的裂痕正逐漸加深，在巴厘島會議時形成了激烈交鋒，即使是發達國家內部，對于減排目標也存在較大爭議，歐盟提前兌現了《京都議定書》一期的減排承諾，而美國、加拿大、澳大利亞、日本等國則強烈認為強制減排不應只是發達國家的責任。

同時，《京都議定書》在簽訂之初就已埋下了巨大隱憂，在其附件一中只對發達國家的減排目標就行了規定，發展中國家并未被收錄到這份名單之中，對于發展中國家的減排義務也未進行嚴格的量化測度，在某種程度上來說，成為了在其之后若干年全球碳排放總量激增，地球持續變暖，出現“綠色悖論”的直接原因。在京都一期承諾計劃執行的后期，已充滿了發達國家和發展中國家之間的相互抱怨，發達國家指責發展中國家利用《京都議定書》未盡事宜的漏洞，加速本國的碳排放，使其在第二期減排階段開始前就獲得較高的碳排放基數，作為其在減排行動和碳交易市場中討價還價的“資本”;而發展中國家也指責發達國家并沒有承擔起對于發展中國家向低碳綠色經濟轉型過程中提供資金與技術支持的責任，并推卸自身對于環境污染的歷史責任和應盡的減排義務。俄羅斯、加拿大、日本和新西蘭相繼宣布退出《京都議定書》的第二承諾期，莫斯科方面宣稱，在不包括中國、美國和印度這三個全球最大的CO2排放國在內的情況下，實施全球減碳合作已經變得毫無意義。《京都議定書》的后續執行，面臨到名存實亡的危險。

圖1全球二十年能源生產和CO2排放量

Fig.1Two decades worldwide energy production

and CO2 emissions

數據來源：2013年《BP世界能源統計年鑒》

從圖1中可以看出，在1997年《京都議定書》起草之前，全球的能源生產和碳排放在大致穩定的狀態。而從1997年之后，全球的能化石源產量有了明顯地增長趨勢，其中，天然氣的產量以大致穩定的速度增長;石油的整體產量平穩，受全球性經濟危機的影響，在2008和2009年略有下降;而煤炭的生產以2002為拐點，呈現出明顯上升的趨勢。在1992-2012的二十年間，全球的溫室氣體排放增加了60%左右，尤其是在《京都議定書》正式開始執行的2005年左右，全球碳排放出現了明顯的上升趨勢。由于《京都議定書》的設計缺陷，包括歐盟、美國、經濟合作與發展組織（OECD）在內的發達經濟體均以實現了對溫室氣體排放的有效控制，而不在《京都議定書》第一期減排義務范圍內的發展中國家和非競合組織的溫室氣體排放量則在2002年前后出現了明顯的加速增長趨勢。那些未參與協定或者暫時不承擔減排義務的國家，通常會制造出負面的環境外部性，進而使得全球環境治理與低碳經濟合作正面臨著巨大的信任危機。

1.2全球碳交易市場的發展狀況

與早在1997年的情況不同，目前全球已經擁有了具備實際運行經驗的碳交易市場。在世界環境或排放權交易方面，無論在數量或市值方面，碳交易市場都是目前最大的一類。這一變故引發了為什么京都模式已經不是唯一選擇的有趣問題，更令人不解的是在主要排放國紛紛放棄減排承諾的同時，為什么越來越多的司法管轄區仍然繼續奉行減排量的交易？

Richard et al.對現有的主要碳市場架構進行了總結：截止到2012年，全球主要的大型碳交易市場興建于五個區域，包括了從《京都議定書》下發展出來的清潔發展機制（The Clean Development Mechanism，CDM），歐盟排放交易系統（The European Unions Emissions Trading System，ETS），美國東北部的區域溫室氣體倡議區（The Regional GreenhouseGas Initiative，RGGI），新西蘭、加利福尼亞、澳大利亞等地區排放交易系統，以及自愿行動市場等[4]。

局部區域的碳交易市場，比全球一致行動的框架受到更多的歡迎，也更容易不斷發展擴大，而像新西蘭這樣的小國，其項目的設計思路即是要與其他市場相連接。從全球碳交易的結果來看，碳排放的整體水平并沒有明顯下降，反倒呈現出整體上升的趨勢。即使是在早期已經建立了較為規范的碳交易市場之間，由于各自采用的標準不一，其交易數量不可能在統一的框架下衡量。而且由于政策彈性的存在，使得溫室氣體在減排強度上也存在較大差異。減緩氣候惡化具有時效性的要求，而碳交易市場從建設到真正發揮作用，其周期過于漫長，不但不能杜絕污染轉移，還存在有相當的尋租空間。因此，相較于碳交易而言，碳稅是更為立竿見影的低碳經濟政策，對于解決當前的環境危機具有重要現實意義，歐洲的部分國家已率先垂范，并成為后起發展中國家解決經濟與環境矛盾的優先選項。

2解讀 “綠色悖論”現象

不同于古典經濟學討論勞動分工與專業化對于礦藏和環境的影響，本文所討論的“綠色悖論”，是針對最近十幾年間，全球環境政策作用下的地球氣候變化而言的。近年來，已經有越來越多的研究開始關注，那些原是善意的氣候政策所可能產生的意想不到的后果，這也成為了對于國際低碳經濟合作新的挑戰。

2.1“綠色悖論”概述

Sinn[5-6]最早提出，通過征收急劇上漲的碳稅或者對可再生能源進行補貼，化石燃料生產商會被鼓勵更快速地提取和銷售他們的燃料，從而加劇了碳排放和全球變暖，這種違反直覺的結果，已經創造出了“綠色悖論”的概念。但是，也有研究表明，如果化石燃料開采變得昂貴而且儲量在減少（由于勘探活動的減少），那么從地球提取化石燃料的總量將被內生化，而且也不是所有存量都要被完全耗盡了。隨著時間的推移，化石燃料相較于其無碳替代物就會變得不那么有吸引力了。屆時，情況將會逆轉，急劇上升的碳稅時間表或者對可再生能源的補貼，將會對于保持更多化石燃料儲備留在未開發的地殼中而言，是更加具有吸引力的，這將抵消并逆轉氣候政策對全球變暖的負面影響 [7]。

在“綠色悖論”具體的產生機制方面，現有研究還沒有一個明確的提法，本文認為國際碳減排設計的制度缺陷和國際碳交易市場的不規范，是導致當前“綠色悖論”現象的主要原因，在結合了前人研究的基礎上[8-10]，將“綠色悖論”的形成機制歸納為以下四個方面：首先，《京都議定書》的設計缺陷是產生綠色悖論現象的直接誘因，該協議是參加國在談判過程中相互妥協的結果，沒有對減排規劃進行長期且全面的考量，在其最為重要的附件一中沒有對發展中國家應該遵守的基準參考排放量和排放增速限制進行規定，導致了減排行動的努力輕易地被過度排放的外部性所抵消;其次，對于可再生資源方面，由于在未來可以預見不可再生化石能源的使用和消費成本越來越高，廠商將會轉而謀求更多地使用化石能源的可再生資源替代品，當這種行為泛濫時，大量的可再生資源能源遭到破壞性開采，導致森林退化、水資源被掠奪和污染、濕地生態破壞等更為嚴重的生態問題;再次，對于可耗盡化石能源方面，碳稅會使能源價格上升，刺激能源商更加快速地開采化石燃料，國際市場上的能源價格波動明顯，化石燃料的使用量比以往更高，這個也是溫室氣體排放量上升的主要原因，Frederick van der Ploeg [11]認為，綠色R&D活動對于引進新能源的突破性的進展，也會導致現有的可耗盡化石燃料被以更快地速度消耗;最后，在貿易途徑方面，分階段減排的設計、國際碳交易市場以及清潔發展機制，使部分發達國家將本國的污染轉移到發展中國家，或者通過大氣外部性而使全球分享了環境污染的后果。

2.2對“綠色悖論”的兩階段描述

對于如何解釋“綠色悖論”可能會被抵消或者逆轉，Allen [12]建立了一個“綠色悖論”的最簡模型：只含有不可再生資源而沒有潛在替代品的化石燃料市場的兩期局部均衡模型。

根據Van der[11]的研究構造了

一個兩階段的“綠色悖論”框架。設S是給定的化石燃料儲量，

F1是在t期化石燃料提取量。假設沒有開采成本，若要用盡所有的化石燃料儲量，則S=F1+F2。在每一個時期對化石燃料的需求與價格彈性相等，為常數ε>0。消費者面臨的從價碳稅等于τt，化石燃料在時間t的需求計劃是F1=ψ[pt（1+τt）]-ε，ψ>0，pt是由化石燃料生產商獲取的價格。化石燃料需求計劃的逆函數為pt=（ψ/F1）1/ε

/（1+τt）。提取率在化石燃料儲備完全耗盡的約束下，將選擇最大化利潤的折現值[11]：

MaxF1·F2 p1F1+p2F21+r=p1F1+p2（S-F1）1+r，

（1）

r表示外生利率，且r>0，假設化石燃料生產商在完全競爭的條件下，且全行業化石燃料價格是給定的。最優過程需要依照Hotelling法則：保持每單位化石燃料在地下的回報必須等于提取每單元化石燃料的回報，其出售并按照銷售收益獲取的收益率為：

p2-p1=rp1（2）

利用（2）和所有化石燃料完全耗盡的條件，解出提取率：

F1=11+（1+r）-ε[（1+τ2）/（1+τ1）-ε]S，

F2=11+（1+r）ε[（1+τ2）/（1+τ1）ε]S

（3）

如果市場預期一個上升的碳稅τ2>τ1，（3）就暗示著更多的化石燃料將在今天被提取，而且明天將得到比“自由放任”政策下更少的石油產出，即F1>（1+r）-εF2。預期到未來課征碳稅的市場反應，意味著今天有相對比明天更多的碳排放。這將會導致全球變暖的結果，即所謂的“綠色悖論”[5]。方程（3）暗示一種積極且持續的從價碳稅不會影響化石燃料消耗和碳排放的最佳路徑。在實踐中，碳稅是一個典型的具體稅，因此，需求被給定為：Ft=ψ（pt+τt）-ε，Hotelling法則（2）依然有效，提取率可以從下式解出：

ψS-F11ε=（1+r）ψF11ε+[τ2-（1+r）τ1]，

F2=S-F1

（4）

由此可知，只有在特定碳稅上升的速度快于市場利率時，才會出現一個在相對意義上，F1較低而F2相應較大的“綠色悖論”[5]。

3“綠色悖論”的均衡分析

要更深入地了解“綠色悖論”，需要同時檢驗其外部邊際（有多少化石燃料儲量被保存）和內部邊際（有多少化石燃料在給定時間內從地殼中被迅速提取）。為了分析這些問題，首先需要討論一個兩階段的情形：在離散時間內沒有替代化石燃料的無限期模型，和在初始階段化石燃料的生產由下一期內生決定，在最后化石燃料由無碳替代品價格替代而完全退出市場的連續時間模型。

3.1開采成本、化石燃料儲量與無碳替代品

根據Ploeg的發現，假設化石燃料公司的存貨是由其開采成本所決定的，G（S）F，其中G′<0，且limS→0G（S）=∞。因此，在沒有儲量減少或市場進入門檻的約束下，化石燃料的開采成本將持續上升，礦井或礦井必將被開采直到化石燃料儲備耗盡而無利可圖。化石燃料企業面臨著特定碳稅τ的時間路徑，假設可再生能源是一種完美的化石燃料替代品，其供給具有固定的單位成本b>0。化石燃料將被一直使用，直到它們由于定價過高而無人問津，此時可再生能源的無碳時代就會開啟。化石燃料企業在完全競爭條件下運行時，將最大化未來利潤的貼現值：

MaxF ?F∫∞0[pF-G（S）F]e-rtdt

（5）

受到累計化石燃料的提取不能超過原始儲量的約束，

S·=-F，F≥0，S（0）=S0，∫∞0F（t）dt≤S0

（6）

由最大值原理，列出如下一階條件：

p≤G（S）+λ

F≥0c.s.，

λ·=rλ+G′（S）F，

limt→∞ e-rtλ（t）F（t）=0

（7）

其中λ表示儲備的邊際單位（“稀缺租金”）的值。公式（7）指出，如果提取并出售化石燃料，則其邊際收益必須等于開采成本加上稀缺租金。如果邊際收益低于這個值，開采化石燃料將變得無利可圖。化石燃料的價格包含了不斷上漲的碳稅，直到時間t= T>0，此時碳稅已經高到了與可再生能源相比，化石燃料失去了競爭力。鑒于最終稀缺租金必須是零，λ（T）=0，則有：

p（T）+τ（T）=G（S（T））+τ（T）=b

S（T）=G-1（b-τ（T））

（8）

因此，如果可再生能源b的成本降低或碳稅提高，市場將保留下更多的化石燃料在地球的地殼中。將（6）和（7）用于化石燃料時期，可以得到：

S·=-F，S（0）=S0，S（T）=G-1（b-τ（T））

（9）

p·=r[p-G（S）]，p（T）=b-τ（T）

（10）

F·F=-εr1-

Fψ1ε{G（S）+τ-τ·/r}，

F（T）=ψb-ε

（11）

其中，F=ψ（p+τ）-ε。方程（10）指出，就地持有單位化石燃料的邊際收益必須等于提取出一個單位化石燃料的邊際回報。 化石燃料最終開采率，受到可再生能源b生產成本的影響，但不受特定碳稅τ的影響，利用系統（9）-（11）可以解出化石燃料儲量S的時間軌跡、損耗率F和化石燃料價格p、最后未開發的化石燃料儲量、以及轉換到

標度1： E0=0.5TtC， S0=1 TtC， E=2-0.5S， G（S）=1/S，

b=1.5， ε=0.85， ψ=1.

圖2對可再生能源補貼產生的“綠色悖論”

Fig.2Green Paradox generated by subsidies for

renewable energy

無

碳時代的時間T。

在圖2中給出了（9）和（11）的的相位圖。從原點到S=S0的橫軸，給出了零化石燃料開采率和儲備量不隨時間變化的化石燃料的軌跡。在這條軌跡的上方，化石燃料開采率將是正數而儲備量將下降。軌跡對應于那些F和S的組合，石化燃料的提取速率有恒定的向上斜率（圖2中粗實線所示），因為當F趨近于零時，較高庫存意味著每單位化石燃料較低的提取成本，以及較低的化石燃料價格和較高的提取率。在這條軌跡的下方，化石燃料的提取率較低，因而價格較高，從而使礦物燃料的提取率正在隨時間而下降;而在這條軌跡的上方，化石燃料提取率呈上升趨勢。

3.2可再生能源補貼與“綠色悖論”

許多國家的政府都發現，增加碳稅的政策沒有吸引力，然而，對可再生能源補貼的政策成本卻較低[13]。由（9）注意到，可以使用補貼，將可再生能源的成本從b降低到b，以提高未開采的化石燃料留存在地殼中的儲量，即G-1（b′）>G-1（b）。此時對應于較高的化石燃料使用的時間T。在補貼發生前，經濟沿著粗虛線的鞍路徑向西南面方向行進;當補貼的消息跳出后，提取率瞬間上升并沿著細實線的鞍路徑向西南方向新的穩定狀態行進。隨著時間的推移，提取率下降，能源價格上漲，并且大氣中化石燃料的存量上升。由于可再生能源補貼導致較高的提取率和更多的化石燃料被留在原地，化石燃料階段的持續時間必然縮短而可再生能源時代正在逐步在顯現（T< T）。在化石燃料時期，相較較高的化石燃料提取率和較高的碳排放，是“綠色悖論”的本質。但化石燃料階段將會縮短，而且排放到大氣中的碳總量將會逐漸減少。

大規模氣候模型表明，全球峰值溫度的變化主要取決于過去累積的碳排放量 [14]。一半的碳排放很快就返回到地球表面和海洋，另一半停留在大氣中數百年或永遠。大氣中碳的初始庫存大約是0.5萬億t碳，當前化石燃料儲量是3萬億t碳。累計碳排放量是E（T）=0.5+0.5[S0-S（T）]萬億t碳。有些氣候科學家認為，大氣中超過1萬億噸的碳時，將會導致不可接受的全球變暖的程度 [12]。

3.3預期碳稅與“綠色悖論”

2010年的總化石燃料的使用約為8.3億t，全球GDP總值63萬億美元，化石燃料占GDP的6.2%，所以化石燃料的市場價格為62×63/8.3=470USd/tC，一個突發的市場價格0.7倍的永恒碳稅，即330美元/t碳，將導致化石燃料的使用立即直線下降，而且化石燃料的消費價格相應提高[11];此后，化石燃料的使用和儲備減少，直至達到新的均衡狀態為止（參見圖3細虛曲線，并與粗虛曲線的“自由放任”相比較），“綠色悖論”將不存在。預期之外的永久碳稅，具有預期的降低碳排放和減緩全球變暖的效果。

圖3預期碳稅引發的“綠色悖論”

Fig.3Green Paradox caused by expected carbon tax

當以330美元/t碳為起點，持續增長的可預期碳稅的影響，將刺激市場節約化石燃料，S（T）=1.25> S（T）=0.7（參見（8））。在右側面板中，向上傾斜的F·=0的軌跡受到增長的碳稅影響，從粗實曲線變動到粗圓點曲線，但S·=0的軌跡橫軸的左邊部分不受影響，鞍路徑從粗虛曲線向下移動到細虛曲線。當市場有消息稱，未來的碳稅將上漲時，化石能源提取率瞬間躍起而后下降，但通過比較實細曲線與粗虛曲線可知，在公告期間內的提取率仍然比在“自由放任”政策下要高（至少在初期），這就是“綠色悖論”效應。

4綠色福利與“綠色悖論”的逆轉

在政府宣布更積極氣候政策的情況下，關于“綠色悖論”的爭論能被檢驗，繼續使用本文第二部分中的模型，得出社會福利最大化的最優碳稅，并證明第一最優碳稅將不受到“綠色悖論”的影響，以及無碳稅時對可再生能源補貼的第二個最好狀況，更多細節和正式推導過程參見van der Ploeg and Withagen [15]。

4.1最優碳稅和化石能源蓄存量

用凹的效用函數U（F+R）來說明效用是如何取決于能源的利用（F+R），和一個凸函數D（E）用來描述由累積碳排放E導致的全球變暖損害，社會規劃者據此來最大限地提高社會福利：

U=∫∞0[U（F+R）-G（S）F-bR-D（E0+0.5（S0-S））]e-ptdt，

U（F+R）=（F+R）1-1/ε-1ψ（1-1/ε）.

（12）

上式服從于化石燃料的消耗動態（6），其中ρ表示折現率。社會最優的特征在于，在初始階段只有化石燃料的使用，而在最終階段只有可再生能源的使用。因此，同時使用兩種能源，在本設置中不是最優的。在轉變到無碳時代T的時候，稀缺租金是零，這使化石燃料的最后一個單元的社會成本，包括開采成本G（S（T））再加上社會碳成本0.5D（E（T））/ ρ（即邊際全球變暖損害的現值），必須等于社會在兩種能源之間成本選擇是無差異時的可再生能源的成本，即：

G（S（T））+0.5D′（E0+0.5（S0-S（T）））/ρ=b

（13）

對于圖4而言，雖然圖形的性質具有一般性，但此處選用二次方損害來作為程式化的標度，其單位是：美元/噸碳。社會最優的石燃料蓄存量隨后離開2 TtC的位置，遠高于在“自由放任”下0.7 TtC的蓄存量。

圖4可用于求解（13）中的化石燃料蓄存量。由粗實線描繪的上升軌跡表示市場上的化石燃料相較于其無碳替代品所具有的成本優勢，b-G（S（T））。當儲備被耗盡到一個較低的水平后，化石燃料的開采成本逐漸上升，并減弱了其市場競爭優勢。如果儲備足夠小，化石燃料的成本優勢就會消失。圖中向下傾斜的細實線軌跡描繪了在化石燃

料時代過渡期內的社會碳成本，0.5D′（E+S0-S（T））/ρ。

標度2： D（E）=0.01E2， r=1%.

圖4社會最優的化石能源蓄存量

Fig.4Socially optimal stock of fossil energy storage

隨著儲量的消耗和更多的碳被排放到大氣中，全球變暖的邊際損害和社會碳成本將會增加。這兩條軌跡的交叉點給出了化石燃料的最優蓄存量。

斯特恩報告認為[15]，道德風險會使折現率非常低，因為沒有理由去替未來著想，下一代人的福利小于當前這一代。這意味著，在圖4中表示社會碳成本的細實曲線軌跡需要向上移動到細虛曲線，以便能實現保留更多化石燃料蓄存量和減少碳排放的最理性狀態。此外，如果可再生能源更便宜（較低的b）和化石燃料提取變得更貴，就會有越來越多的化石燃料被留在原位，這兩方面沖擊對應于描述化石燃料競爭優勢的粗實曲線軌跡向下移位。

4.2碳固定和可再生能源成本

如果碳捕獲和儲存是被允許的，可以證明封存的邊際成本必將按照折現率的速度上升。比如，0.3TtC是在化石燃料時代的結束的最優封存量，公式（13）變為1/S（T）+2-0.5S（T）-0.3=1.5，從而使S（T）=1.6 TtC，E（T）=09和τ（T）=420美元/t碳。因此，在碳封存和碳稅的最佳組合中，累積碳排放量較低，而且全球變暖將有所緩解，盡管更少的化石燃料被蓄存在原地，而且碳稅也比較低。如果有可再生能源的技術進步，可以證明，如果存在局部儲備枯竭，那么綠色福利將總會提升;但如果沒有開采成本并將儲備全耗盡，則綠色福利會被抑制 [15]。

4.3第一最優狀態和“自由放任”的結果

在社會最優狀態下，保持單位化石燃料蓄存在地下的邊際回報必須等于提取該單元的邊際租金減去該單位的邊際全球變暖損害，重寫化石燃料的使用條件，則有：

F·F=-εr1-Fψ1εG（S）+

D′（E0+0.5（S0-S））2r，

F（T）=ψb-ε

（14）

圖5社會最優、次優和“自由放任”的結果

Fig.5Socially optimal， suboptimal and

laissezfaire results

圖5給出了（14）對應于方程（6）標度的相位圖。粗實曲線軌跡對應于圖2中的曲線，并給出了F固定在“自由放任”經濟中的F和S的組合。細虛曲線軌跡對應的是F固定在社會最優經濟中的F和S的組合。可再生能源的b受到來自兩條軌跡的相同限制F（T） 。粗虛曲線鞍路徑表示“自由放任”的結果。如果社會最優經濟在時間為零處實現，則化石燃料的使用離散下降，然后逐漸降落到粗點狀鞍路徑上面。在社會最優經濟下的產出與“自由放任”經濟相比，化石燃料的提取率變小，更多的能源被蓄存在原地，所以此時“綠色悖論”顯然是一個次優的現象。由于特定最優碳稅的增長至少高于市場利率，即τ·=rτ-0.5D′（E）

4.4第二最優政策：可再生能源補貼

第二最優政策，是通過給可再生能源60%的補貼，使b從1.5降至0.5，如圖5中細實曲線所示，累積碳排放恰好被控制在社會最優時的位置。由于細實鞍路徑位于粗虛和細虛鞍路徑上方不明確的位置，這個特殊的第二最優政策還是會遭受“綠色悖論”的詛咒。因此，化石燃料的使用不僅大于在社會最優狀況時，也大于“自由放任”下的使用量。低于60%的可再生能源補貼將減弱“綠色悖論”效應，但會導致化石燃料儲量更快枯竭，從而累積更多的碳排放。出于預防起見，如果折現率減半，S（T）=2.8 TtC（見圖4），那么E（T）=0.6 TtC，最優成本上升到約為564美元/t碳，使化石燃料使用減少，因此，一個較低的折現率能使全球變暖的威脅變輕。

5結論與建議

本文研究重視到，從1997年《聯合國氣候變化框架公約》京都議定書簽訂以來的全球減排效果來看，出現了化石能源消費和溫室氣體排放比協議簽署前更強的上升趨勢，以及全球綠色福利損失等問題。研究發現，非全局性的減排公約和分階段的減排政策，是造成“綠色悖論”現象的重要原因，缺少了為數不少的發展中國家和一些重要工業國的締約，使得負面的環境外部性難以克服;同時，減排任務和責任有所區別的分階段設計，會把在未來行動期內可預見到的更高地化石能源使用成本轉嫁到當前的行動期，造成短時間內資源與環境的迅速破壞。全球一致減排行動的結果，最起碼在現在看來，不但帶來了更多的溫室氣體排放，而且帶來了更加明顯的加速排放趨勢，由此引發了“綠色悖論”等現象。同時，全球統一的或者區域的碳交易市場的發展出現了多元化的趨勢，相較于建設周期漫長且難以協同一致的碳交易而言，碳稅政策將是廣大發展中國家更易實現的低碳經濟政策。

通過新古典框架下的均衡分析方法，檢驗了制度分析對于“綠色悖論”成因的解釋，得到了大致相同的結論。在市場經濟條件下，討論了一個兩階段的情形（在離散時間內沒有替代化石燃料的無限期模型），和在初始階段化石燃料的生產由下一期內生決定，在最后化石燃料由無碳替代品價格替代而完全退出市場的連續時間模型，其結果表明如果可再生能源的成本降低或碳稅提高，市場將保留下更多的化石燃料。如果是采取對可再生能源補貼的政策，在補貼發生前，當補貼的消息公布后，開采率瞬間上升，能源價格上漲，并且大氣中的碳存量上升。在化石燃料興盛時期，會相較較高的化石燃料提取率和較高的碳排放，這是“綠色悖論”的本質。但隨著綠色能源補貼的效果逐漸顯現，新能源成本降低，化石燃料階段將會縮短，而且排放到大氣中的碳總量遂即也將會逐漸減少。通過最優碳稅的設置可以達到社會最優狀態，“綠色悖論”將被逆轉。而在碳稅政策難以實施的情況下，對可再生能源進行補貼，成為第二最優政策。

發展中國家已經不可能對于氣候變化和污染治理置身事外，對于由現有全球環境治理框架的制度缺陷而造成的“綠色悖論”等新問題，首先，中國需要加強在國際氣候公約中的影響力，提升自身話語權;其次，應將碳稅政策作為發展低碳經濟制度設計的主要政策;然后，要加快技術進步、提高能源使用效率，對于可再生能源研發進行補貼;同時，需根據國情而不斷優化碳稅稅率，并適時調整與其相匹配的新能源補貼等相關政策。

致謝：本文的發表得到了牛津大學Frederick van der Ploeg 教授的大力支持，他的開創性研究為在價格機制下討論“綠色悖論”問題提供了一個可行的理論模型，本文對其主要成果的引用介紹部分已發表在《Annual Review of Resource Economics》2013年第五卷，作者已征得其本人同意，特以致謝;同時，也要感謝匿名審稿人所提供的修改意見。

（編輯：王愛萍）

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[16]Stern N H. The Economics of Climate Change： The Stern Review[R]. Cambridge， U.K.： Cambridge University Press， 2007.

Kyoto 15 Years Later：The Phased Reduction Policies and Green Paradox Problem

LI Chengyu

（Institute of Finance and Economics，Shanghai University of Finance and Economics， Shanghai 200433， China）

AbstractExisting lowcarbon economic policies are usually the result of partial equilibrium level of single country，since the establishment of UNFCCC， the world has produced some unexpected negative results. This paper， combing through the signing of the Kyoto Protocol cooperation in the global lowcarbon economy and new challenges， the construction of the carbon trading market conditions， uses the system analysis and the market equilibrium analysis under neoclassical framework， and discusses the Green Paradox problem triggered by the global consensus mitigation actions. The study found the main reasons of Green Paradox： on the one hand， there are loopholes in the system of international cooperation in the design of Kyoto Protocol and its key accessories I， which focus on how to limit emissions in developed industrial countries on the design， but it ignores the developing countries in term of the agreement may increase discharge， as well as transfer of pollution from developed countries to developing countries， such as carbon leakage problem. On the other hand， as used taxation on nonrenewable resources， and subsidies on their alternatives， will result in the great acceleration of

exploitation of other alternative renewable resources， so does the nonrenewable resources， it will cause global green welfare losses under the twofold increase exploitation， meanwhile the CO2 emissions will be accelerated dramatically. Fossil energy consumption and greenhouse gas emissions become more severe than before the signing of the agreement， or even the result is contrary to the purpose of designing the global cooperation framework to reduce emissions. The results show that the nonglobal emission reducing conventions and the phased reduction policies， are the significant causes of Green Paradox phenomenon， the lack of numbers developing countries and some important industrial countries， would make the negative environmental externalities difficult to be overcome. Meanwhile， the stages design of differentiated emission reduction tasks and responsibilities， will shift the foreseeable higher fossil energy using costs from future action period to current action period， resulting in the rapid destruction of resources and the environment in a short time. But this paper also shows that the social optimal economic and subsidies for renewable energy are the two possible paths to overcome the Green Paradox phenomenon， which need the support of government policies. Thus， the main policy recommendations of this paper show that， China needs to strengthen its influence in the international climate convention， and enhance its speak rights; carbon tax policy should be the major policy to develop lowcarbon economy; China should accelerate technological progress and improve energy use efficiency and subsidy the renewable energy research and development; according to national conditions， to optimize the carbon tax and adjust its matched new energy subsidies and other related policies.

Key wordsKyoto Protocol; carbon trading; Green Paradox; governance mechanisms; carbon tax

[13]Strand J， Toman M. Economy Recovery， and Longterm Sustainable Development， Policy Research Working Paper5163[R]. Washington D C： The World Bank， 2010.

[14]Solomon S， Plattner G K， et al. Irreversible Climate Change Due to Carbon Dioxide Emissions[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2009， 106（6）：1704-1709.

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LI Chengyu

（Institute of Finance and Economics，Shanghai University of Finance and Economics， Shanghai 200433， China）

AbstractExisting lowcarbon economic policies are usually the result of partial equilibrium level of single country，since the establishment of UNFCCC， the world has produced some unexpected negative results. This paper， combing through the signing of the Kyoto Protocol cooperation in the global lowcarbon economy and new challenges， the construction of the carbon trading market conditions， uses the system analysis and the market equilibrium analysis under neoclassical framework， and discusses the Green Paradox problem triggered by the global consensus mitigation actions. The study found the main reasons of Green Paradox： on the one hand， there are loopholes in the system of international cooperation in the design of Kyoto Protocol and its key accessories I， which focus on how to limit emissions in developed industrial countries on the design， but it ignores the developing countries in term of the agreement may increase discharge， as well as transfer of pollution from developed countries to developing countries， such as carbon leakage problem. On the other hand， as used taxation on nonrenewable resources， and subsidies on their alternatives， will result in the great acceleration of

exploitation of other alternative renewable resources， so does the nonrenewable resources， it will cause global green welfare losses under the twofold increase exploitation， meanwhile the CO2 emissions will be accelerated dramatically. Fossil energy consumption and greenhouse gas emissions become more severe than before the signing of the agreement， or even the result is contrary to the purpose of designing the global cooperation framework to reduce emissions. The results show that the nonglobal emission reducing conventions and the phased reduction policies， are the significant causes of Green Paradox phenomenon， the lack of numbers developing countries and some important industrial countries， would make the negative environmental externalities difficult to be overcome. Meanwhile， the stages design of differentiated emission reduction tasks and responsibilities， will shift the foreseeable higher fossil energy using costs from future action period to current action period， resulting in the rapid destruction of resources and the environment in a short time. But this paper also shows that the social optimal economic and subsidies for renewable energy are the two possible paths to overcome the Green Paradox phenomenon， which need the support of government policies. Thus， the main policy recommendations of this paper show that， China needs to strengthen its influence in the international climate convention， and enhance its speak rights; carbon tax policy should be the major policy to develop lowcarbon economy; China should accelerate technological progress and improve energy use efficiency and subsidy the renewable energy research and development; according to national conditions， to optimize the carbon tax and adjust its matched new energy subsidies and other related policies.

Key wordsKyoto Protocol; carbon trading; Green Paradox; governance mechanisms; carbon tax

[13]Strand J， Toman M. Economy Recovery， and Longterm Sustainable Development， Policy Research Working Paper5163[R]. Washington D C： The World Bank， 2010.

[14]Solomon S， Plattner G K， et al. Irreversible Climate Change Due to Carbon Dioxide Emissions[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2009， 106（6）：1704-1709.

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[16]Stern N H. The Economics of Climate Change： The Stern Review[R]. Cambridge， U.K.： Cambridge University Press， 2007.

Kyoto 15 Years Later：The Phased Reduction Policies and Green Paradox Problem

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（Institute of Finance and Economics，Shanghai University of Finance and Economics， Shanghai 200433， China）

AbstractExisting lowcarbon economic policies are usually the result of partial equilibrium level of single country，since the establishment of UNFCCC， the world has produced some unexpected negative results. This paper， combing through the signing of the Kyoto Protocol cooperation in the global lowcarbon economy and new challenges， the construction of the carbon trading market conditions， uses the system analysis and the market equilibrium analysis under neoclassical framework， and discusses the Green Paradox problem triggered by the global consensus mitigation actions. The study found the main reasons of Green Paradox： on the one hand， there are loopholes in the system of international cooperation in the design of Kyoto Protocol and its key accessories I， which focus on how to limit emissions in developed industrial countries on the design， but it ignores the developing countries in term of the agreement may increase discharge， as well as transfer of pollution from developed countries to developing countries， such as carbon leakage problem. On the other hand， as used taxation on nonrenewable resources， and subsidies on their alternatives， will result in the great acceleration of

exploitation of other alternative renewable resources， so does the nonrenewable resources， it will cause global green welfare losses under the twofold increase exploitation， meanwhile the CO2 emissions will be accelerated dramatically. Fossil energy consumption and greenhouse gas emissions become more severe than before the signing of the agreement， or even the result is contrary to the purpose of designing the global cooperation framework to reduce emissions. The results show that the nonglobal emission reducing conventions and the phased reduction policies， are the significant causes of Green Paradox phenomenon， the lack of numbers developing countries and some important industrial countries， would make the negative environmental externalities difficult to be overcome. Meanwhile， the stages design of differentiated emission reduction tasks and responsibilities， will shift the foreseeable higher fossil energy using costs from future action period to current action period， resulting in the rapid destruction of resources and the environment in a short time. But this paper also shows that the social optimal economic and subsidies for renewable energy are the two possible paths to overcome the Green Paradox phenomenon， which need the support of government policies. Thus， the main policy recommendations of this paper show that， China needs to strengthen its influence in the international climate convention， and enhance its speak rights; carbon tax policy should be the major policy to develop lowcarbon economy; China should accelerate technological progress and improve energy use efficiency and subsidy the renewable energy research and development; according to national conditions， to optimize the carbon tax and adjust its matched new energy subsidies and other related policies.

Key wordsKyoto Protocol; carbon trading; Green Paradox; governance mechanisms; carbon tax