基于CGE碳稅政策對北京社會經濟系統的影響分析

張興平, 朱錦晨, 徐岸柳, 郭正權, 劉珊珊

1 華北電力大學 經濟與管理學院, 北京 102206 2 中國信息產業發展中心, 北京 100846

基于CGE碳稅政策對北京社會經濟系統的影響分析

張興平1,*, 朱錦晨1, 徐岸柳1, 郭正權1,2, 劉珊珊1

1 華北電力大學 經濟與管理學院, 北京 102206 2 中國信息產業發展中心, 北京 100846

根據研究需要與北京市2010年投入產出表部門劃分情況，盡可能地對能源部門進行細分，并編制社會核算矩陣。構建可計算一般均衡(CGE)模型模擬碳稅政策對北京市社會經濟的影響。實證結果顯示：碳稅政策具有顯著的節能減排效果，對于化石能源密集型產業產出具有明顯的抑制作用，但對于清潔能源、服務業等行業產出具有促進作用。因此嚴格限制煤炭、石油等高碳化石能源的使用、開發高碳能源低碳化利用技術是減排的重要措施。由于碳稅會使產品價格上升，從而導致消費需求減少，碳稅對國內生產總值和社會福利具有一定的負面影響，雖然影響程度的相對量有限，但影響的絕對效果較大，應該避免較高的碳稅稅率。

碳稅; 可計算一般均衡模型; 能源部門劃分; 碳排放

氣候變化已經成為國際社會關注的焦點，減少溫室氣體排放是目前國際氣候組織最具代表性的政策之一。雖然2009年《哥本哈根協議》沒有對中國提出具體的減排要求，但作為一個負責任的發展中大國，中國政府承諾2020年單位GDP二氧化碳排放在2005年的基礎上減少40%—45%。對于正處于城鎮化和工業化關鍵時期的中國，這是一個具有挑戰性的目標，因此采取有效的減排措施以實現減排和經濟增長的雙重目標是一項重要任務。低碳發展戰略和模式已經成為我國學者研究的熱點問題之一[1]。與總量控制和碳排放交易等市場競爭為基礎的減排機制相比, 一些學者認為碳稅是更有效的減排機制[2-3]。芬蘭于1990年率先開征碳稅，隨后挪威、瑞典、新西蘭、丹麥等北歐國家也相繼開征碳稅。芬蘭從開始征收碳稅的8年期間CO2的排放量大約降低了7%，挪威在征收碳稅期間CO2排放量減少了20%左右，瑞典在CO2排放量減少9%的同時經濟還保持了持續高速的增長[4]。許多國家的實踐說明碳稅是一種有效的政策工具，從而受到很多國家的關注，日本、德國，意大利、英國、澳大利亞等國家也相繼開征碳稅。

征收碳稅可能會給經濟發展帶來負面影響，許多學者對此進行了深入的研究。Whalley和Wigle率先構建一個涉及全球貿易和碳排放的多國可計算一般均衡(CGE)模型，分析了碳稅政策對國際的影響力[5-6]。從此許多學者利用CGE模型從不同角度分析了碳稅對社會經濟的影響[7-11]。由于快速增長的經濟和巨大的人口基數，我國碳排放總量較大，一些學者利用CGE模型從全國的角度對碳稅政策進行了大量的研究[12-17]。我國的經濟發展呈現出典型的區域性，不同區域的經濟發展水平、發展模式、資源稟賦以及由此導致的能源生產與消費結構具有明顯的差異，因此碳稅對于不同區域的經濟發展和碳排放可能具有不同的影響效果和影響機制。基于此，本文以北京市為例，從區域的角度構建CGE模型分析碳稅政策對北京社會經濟發展的影響。

1 CGE模型

本文構建的CGE模型主要包括6個模塊：生產模塊、貿易模塊、機構模塊、社會福利模塊、碳排放和碳稅模塊，以及均衡和閉合模塊。

1.1 生產模塊

生產模塊中，生產函數描述各部門所使用的資本、勞動力、能源和中間投入以獲得產出的方式。生產函數由5層套嵌常替代彈性函數(CES)構成，如圖1。底層為煤炭、石油與焦碳、天然氣與燃氣的合成，以及火電與清潔電力的合成。第二層為化石能源與電力能源的合成；第三層為能源與資本的合成；第四層為資本-能源與勞動投入的合成；第五層為資本-能源-勞動與中間投入的合成。生產函數要素投入的合成采用CES函數形式。

1.2 貿易模塊

貿易模塊主要涉及北京地區消費者需求產品的來源與北京地區生產供給產品的分配。北京地區消費者所消費的商品由北京本地生產、外省調入和國外進口三部分構成。假設三者之間存在不完全替代關系，消費者會在這三者之間選擇一個最優的消費比例，以最小化其成本。第一層是消費者需求是在北京本地生產供給與外省調入供給之間合成；第二層是國內供給與國外進口產品之間的合成。需求函數采用CES函數形式，消費者在不同供給產品之間進行最優組合以實現成本最小化。

北京地區生產的產品分配有三個流向，即供應北京市場、調出外省、出口國外。假設三者之間存在不完全替代關系，生產者會在這三者之間選擇一個最優的銷售比例以最大化其收入。第一層是北京地區生產的產品供應國內市場與出口之間分配，第二層是供應國內市場的產品在北京市場與調出外省之間分配。產品分配采用常轉換彈性(CET)，假設生產者在一定生產技術約束下在不同需求市場之間分配的最優策略，以實現收入最大化。

1.3 機構模塊

模型中機構主要包括居民、企業、政府。居民模塊包含居民收入與支出函數，居民的收入主要來自勞動收入、資本收入、政府的轉移支付；居民支出主要包括居民消費，居民支付的所得稅，居民收入扣除消費后為居民儲蓄，居民消費采用斯通-蓋利(Stone-Geary)效用函數形式。企業模塊包含企業的收入與支出函數，企業的收入主要是企業的資本收入；企業支出包括企業對居民的轉移支付、企業支付的所得稅、企業的儲蓄等。政府模塊包含政府的收入與支出函數、政府收入主要是政府的間接稅、關稅、所得稅等；支出包括政府對居民的轉移支付，政府消費，政府儲蓄等。

圖1 生產函數結構示意圖Fig.1 Structure of the production function module

1.4 社會福利模塊

在CGE模型中衡量社會福利變化，運用比較普遍的是希克斯等價變動(Hichsian equivalent variation)。本文也通過希克斯等價變動來衡量實施碳稅政策沖擊后對居民社會福利的影響。希克斯等價變動以政策實施前的商品價格為基礎，測算居民在政策實施后的效用水平的變化情況(以支出的函數表示)。希克斯等價變動為正時，說明居民福利在政策實施后得到了改善。反之，如果變動為負，則說明政策的實施將損害居民福利。

1.5 碳排放與碳稅模塊

假設碳排放主要來自于化石能源(煤炭、石油、天然氣)的最終消費，且能源消費技術經濟水平不變。不同類型能源排放因子來自IPCC(The 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories)，化石能源的CO2排放量是由各種化石能源的需求量乘以它們各自相應的碳排放系數。根據化石能源需求排放的CO2量征收碳稅，并且將每種化石能源征收的碳稅轉化為該種化石能源的從價稅稅率，即對某種化石能源征收的碳稅稅額與該化石能源的國內需求的價值量之比。

1.6 均衡與閉合模塊

模型的均衡模塊包括各種要素市場、商品市場的供需均衡。(1)勞動力市場均衡，本文假設工資為內生變量，受到政策沖擊后，經過工資的充分調整，實現勞動力市場的出清。(2)資本市場均衡，本文假設資本相對價格為內生變量，受經濟政策沖擊，經過資本價格改變，資本自由流動，企業充分調整資本存量，最終實現資本的充分利用。(3)商品市場均衡，每個部門產品的需求(居民需求、政府需求、投資、存貨，中間需求)等于總供給。

模型的宏觀閉合通過3個主要的宏觀恒等關系反映，即儲蓄-投資平衡、政府收支平衡、貿易收支平衡。(1)儲蓄-投資平衡，本文采用新古典的閉合規則，即投資由儲蓄決定，經濟中所有的儲蓄都將轉化為投資。(2)政府收支平衡，在這里政府的收入與其總支出的差額為政府儲蓄，政府儲蓄內生于政府賬戶的收支平衡。(3)外省調入調出平衡，外省調入與調出之間的差額為外省凈儲蓄。(4)國際收支平衡，本文選擇匯率為內生變量，國外儲蓄為外生變量的閉合規則。政策沖擊影響匯率的變化，進而影響進出口的變化，以至影響整個經濟。

2 數據來源和部門劃分

本文根據研究需要以及北京市投入產出表產業部門的實際情況，將北京市2010年投入產出表中的42個部門調整為18個部門。并盡可能地細分能源部門，本文將能源部分細分為5類：煤炭開采和洗選業、石油與煉焦業、天然氣與燃氣、火電生產和供應、清潔電力生產。根據北京市2010年投入產出表以及《北京市統計年鑒2011》編制北京2010年社會核算矩陣表(SAM)。

3 模擬結果

本文設定五種情景下分析征收碳稅對北京社會經濟系統的影響，即二氧化碳排放量在2010年的基礎上分別減少5%、10%、15%、20%、30%。

3.1 碳稅稅率及對能源消費的影響

表1顯示了不同情境下碳稅水平、化石能源從價稅率、化石能源對減排量的貢獻，以及碳稅對能源消費的影響。隨著減排幅度的增加，從量碳稅會更顯著地增加。由于不同能源的碳排放系數各異，由此對不同能源所征收的從價稅稅率也不一致。在同一情境下，化石能源中，煤炭的二氧化碳的排放系數最高(單位價值量的碳排放量)，煤炭的稅率最高，石油從價稅稅率居中，天然氣與燃氣的從價稅稅率比較低。與此同時，在北京市能源消費結構中，煤炭與石油占主導地位，因此，煤炭對于減排的貢獻也是最大的，在各情景中，煤炭對于減排的額貢獻都達到60%以上；石油對于減排的貢獻也是比較顯著的，因此嚴格控制煤炭和是石油的使用時減少碳排放的主要措施。征收碳稅對于高碳能源需求的影響也是十分顯著地，尤其大幅度的降低了煤炭與石油能源的需求量。征收碳稅對天然氣與燃氣、火電能源需求的影響相對比較溫和，同時提高了清能源的使用量。

表1 不同情景下的碳稅水平、減排量和對能源消費的影響

3.2 碳稅對部門產出的影響

由于征收碳稅會導致化石能源價格的上升，從而使生產成本上升。由于不同部門化石能源投入占總投入比例差別很大，因此對不同部門產出有不同的影響。表2分析了征收碳稅對不同部門產出的影響。由于征收碳稅，13個部門產出都有不同程度的下降。其中煤炭開采和洗選業、石油與煉焦業、其他開采業的產出顯著下降，尤其是減排目標提高后(如情境3和4)，這些部分的產出大幅度地減少。天然氣與燃氣業、化學工業、非金屬礦物制品業、交通運輸與郵政業等部門產出下降也比較明顯。究其原因一方面由于這些高耗能的部門能源需求量大，能源投入在總投入中占的比例高，征收碳稅導致其生產成本提高明顯，供給下降；另一方面這些部門由于產品價格上升幅度高，部門產品需求下降程度也比較大，供給與需求的下降導致產品的產出下降幅度大。農林牧漁業、木材加工與造紙印刷業等行業產出收到的負面影響比較溫和。但碳稅對5個部分的產出具有積極的影響：紡織及其制品業、通訊儀表及其他設備制造業、機械設備制造業、服務業和清潔電力部門。因此征收碳稅對非能源密集型產業具有積極的影響作用。

表 2 碳稅對部門產出的影響

3.3 碳稅政策宏觀社會經濟變量的影響

表3分析了碳稅政策對宏觀社會經濟變量的影響。對居民來說，居民的總收入主要由勞動收入、資本收入及政府對居民的轉移支付構成，由于勞動價格作為基準價格并假設勞動市場充分就業，因此居民的勞動收入不變。征收碳稅導致產出和資本需求量下降，資本價格隨之下降，從而導致居民的資本收入下降。征收碳稅一方面增加了政府收入，另一方面由于政府收入增加而對居民的轉移支付也增加，整體實現了居民的總收入的增加，但增加幅度有限。在居民需求方面，由于居民收入提高導致居民的需求增加，但由于碳稅導致企業成本增加，產品價格提高，因此導致居民消費需求(實物量)下降，但由于價格上升， 用價值量表示的居民消費略微上升。由于價格水平的上升和消費需求(實物量)的下降，居民的社會福利業也有所下降，但影響有限。對企業來說，企業的收入主要來自資本收入，而資本價格下降導致企業的收入下降，企業儲蓄也隨之下降。對政府來說，征收碳稅在增加政府稅收的同時也降低了間接稅和居民所得稅，而企業所得稅有所增加，碳稅與企業所得稅增加幅度大于其它稅收的減少幅度，導致政府收入隨著碳稅的增加也逐漸增加。相應的政府的消費(價值量)和政府消費(實物量)逐漸增加，政府儲蓄企業儲蓄隨之下降。企業儲蓄與政府儲蓄下降導致總儲蓄下降，總投資(價值量)和總投資(實物量)也均下降。

表3 碳稅對宏觀社會經濟變量的影響

名義GDP等于資本收入、勞動收入與間接稅收入之和，總資本收入降低，勞動收入保持不變，間接稅隨著產出量降低而減少，因此名義GDP是不斷下降的。實際GDP等于消費、投資加凈出口，消費方面居民消費下降，政府消費上升，但是政府消費占消費的比例比較小，整體消費下降；由于假設投資等于儲蓄，總儲蓄下降，投資也隨之下降。征收碳稅導致國內產品價格相對提高，國外產品價格不變，凈出口也有一定程度的降低，因而整體導致實際GDP下降。

總體來說，征收碳稅對宏觀經濟變量有負面影響，但這種負面影響比較有限。因此碳稅政策對節能減排具有顯著的積極作用，而對整體宏觀經濟的負面影響是比較溫和的。

3.4 結果對比

文獻[17-23]從國家角度探討了碳稅對社會經濟的影響，由于不同文獻在構建CGE模型時，基礎數據的選取、基礎數據部門劃分、模型方程結構的構建、模型參數選擇、碳稅征收環節與征收方式都有所不同，因而研究結論存在差異。盡管差異較大，但也存在一些共同點：這些文獻指出碳稅是一種有效的減排工具，同時征收碳稅會使實際GDP下降，但下降的比率大多在1%以內。文獻[22]指出，雖然GDP下降的比率不大，但是由于我國GDP總量大，因此GDP下降的絕對值非常大。在碳稅水平為5美元和10美元時，每減少1t CO2，短期內GDP將損失87.10元和94.91元，遠超過當時國際市場碳交易價格。本文從區域經濟的角度，分析了碳稅對北京市經濟的影響，從整體上看，基本結論和這些文獻基本類似：碳稅對北京市減排具有顯著的影響，實際GDP的下降比例有限，即使在減排30%的情景下，實際GDP將下降0.54%。采用與文獻[22]相同的計算方法，北京地區每減少一噸CO2排放，實際GDP損耗達到191.37元至246.15元，遠高于文獻[22]的結論。同時，對部門的影響也與從全國角度的分析有顯著的差異，比如與王燦的研究結果相比，當碳減排目標為30%時，王燦[23]的研究結果指出煤炭和天然氣的產出分別減少37.4%和18.7%，而本文煤炭和天然氣的產出分別減少33.73%和8.94%；石油與電力部門的產出將分別提高5.7%和16.7%，但本文結果說明石油和電力部門產出將分別減少31.03%和30%。這種差異除了來自于前述模型構建、數據、參數等因素外，一個重要的原因是由于區域經濟發展水平、產業結構等的不同。因此，由于我國區域經濟發展水平、產業結構等存在顯著的差異，在制定碳稅稅率時要充分考慮到這種區域的差異。

4 結論

本文在北京市2010年投入產出表的基礎上編制北京市的社會核算矩陣，并在此基礎上構建CGE模型模擬了碳稅政策對北京市能源、碳排放，以及社會經濟的影響。模擬結果顯示：

(1)對化石能源征收碳稅，具有顯著的節能減排效果。高碳能源的從價稅率很高(比如煤炭和石油)，低碳能源從價稅稅率很低(比如天然氣)。同時煤炭和石油能源對碳減排具有顯著的效果，因而北京市要嚴格限制煤炭和石油的使用是減排的重要措施。

(2)征收碳稅對北京大部分產業部門帶來了負面影響，尤其是能源密集型部門，如煤炭開采和洗選業、石油與煉焦業、其它開采業的產出下降程度最為顯著。但征收碳稅對紡織及其制品業、通訊儀表及其他設備制造業、機械設備制造業、服務業和清潔電力5個部門產出具有正面影響。同時，碳稅對北京部門產出的影響與全國相比有著較大的差異，因此在實施碳稅的過程中，要充分考慮地區之間的經濟水平、產業結構以及資源稟賦的差異，實施有針對性的碳稅政策。

(3)碳稅政策將對大多數宏觀經濟變量產生了一些負面影響，從相對量來看，影響效果并不明顯。但是由于經濟總量較大，因此減排的絕對成本相對比較高，因此在碳稅稅率設計時，應避免較高的碳稅稅率。

[1] 趙志凌, 黃賢金, 趙榮欽, 賴力. 低碳經濟發展戰略研究進展. 生態學報, 2010, 30(16):4493-4502.

[2] Wittneben B B F. Exxon is right:Let us re-examine our choice for a cap-and-trade system over a carbon tax. Energy Policy, 2009, 37(6):2462-2464.

[3] Galinato G I, Yoder J K. An integrated tax-subsidy policy for carbon emission reduction. Resource and Energy Economics, 2010, 32(3):310-326.

[4] 潘靜, 高輝. 關于我國開征碳稅相關問題的思考. 當代財經, 2010, (14):86-87

[5] Whalley J, Wigle R. Results for the OECD Comparative Modelling Project from the Whalley-Wigle Model. Organisation for Economic Co-operation and Development, 1992.

[6] Whalley J, Wigle R. Cutting CO2emissions:The effects of alternative policy approaches. The Energy Journal, 1991, 12(1):109-124.

[7] Meng S, Siriwardana M, McNeill J. The environmental and economic impact of the carbon tax in Australia. Environmental and Resource Economics, 2013, 54(3):313-332.

[8] Orlov A, Grethe H. Carbon taxation and market structure:A CGE analysis for Russia. Energy Policy, 2012, 51:696-707.

[9] Bretschger L, Ramer R, Schwark F. Growth effects of carbon policies:Applying a fully dynamic CGE model with heterogeneous capital. Resource and Energy Economics, 2011, 33(4):963-980.

[10] Wissema W, Dellink R. AGE analysis of the impact of a carbon energy tax on the Irish economy. Ecological Economics, 2007, 61(4):671-683.

[11] Bruvoll A, Larsen B M. Greenhouse gas emissions in Norway:do carbon taxes work? Journal of Policy Modeling, 2004, 32(4):493-505.

[12] 鮑勤, 湯鈴, 楊列勛. 美國征收碳關稅對中國的影響:基于可計算一般均衡模型的分析. 管理評論, 2010, 22(6):25-33.

[13] Liang Q M, Fan Y, Wei Y M. Carbon taxation policy in China:How to protect energy-and trade-intensive sectors? Journal of Policy Modeling, 2007, 29(2):311-333.

[14] Lu C Y, Tong Q, Liu X M. The impacts of carbon tax and complementary policies on Chinese economy. Energy Policy, 2010, 38(11):7278-7285.

[15] 沈可挺, 李鋼. 碳關稅對中國工業品出口的影響——基于可計算一般均衡模型的評估. 財貿經濟, 2010, (1):75-82.

[16] 胡宗義, 劉靜, 劉亦文. 不同稅收返還機制下碳稅征收的一般均衡分析. 中國軟科學, 2011, (9):55-64.

[17] 周晟呂, 石敏俊, 李娜, 袁永娜. 碳稅對于發展非化石能源的作用—基于能源-環境-經濟模型的分析. 自然資源學報, 2012, 27(7):1101-1111.

[18] 王麗娟, 趙宇, 王錚. 基于可計算一般均衡模型的中國碳稅政策模擬. 生態經濟, 2014, (4):29-32.

[19] 曹靜. 走低碳發展之路:中國碳稅政策的設計及CGE模型分析. 金融研究, 2009, (12):19-29.

[20] 趙濤, 秘翠翠. 碳稅CGE模型對我國經濟影響分析. 科學技術與工程, 2011, (36):9026-9031.

[21] 張明喜. 我國開征碳稅的CGE模擬與碳稅法條文設計. 財貿經濟, 2010, (3):61-66.

[22] 魏濤遠, 格羅姆斯洛德. 征收碳稅對中國經濟與溫室氣體排放的影響. 世界經濟與政治, 2002, (8):47-49.

[23] 王燦, 陳吉寧, 鄒驥. 基于CGE模型的CO2減排對中國經濟的影響. 清華大學學報:自然科學版, 2006, 45(12):1621-1624.

Estimation of the impact of a carbon tax on the Beijing socio-economic system,based on a computable general equilibrium model

ZHANG Xingping1,*, ZHU Jinchen1, XU An′liu1, GUO Zhengquan1,2, LIU Shanshan1

1SchoolofEconomicsandManagement,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China2ChinaCenterofInformationIndustryDevelopment,Beijing100846,China

We modeled the effects of a carbon tax levy using Beijing′s Inputs and Outputs table for 2010, disaggregating energy sectors as finely as possible to obtain robust simulation results and compiling a social accounting matrix. Then, we applied a computable general equilibrium model to investigate the impacts of a carbon tax on the Beijing economy and carbon emissions. The empirical results indicate that a moderate carbon tax would significantly reduce carbon emissions and be accompanied by a slight decrease in the rate of economic growth. Among fossil fuel initiatives, reduction of coal and petroleum consumption constitutes the greatest contribution to lowering carbon emissions. Levying a carbon tax would negatively influence fossil-energy-intensive industries, especially coal and petroleum, while positively influencing industries less dependent on fossil fuels，such as clean power and service. We conclude that Beijing should reduce consumption of coal and petroleum while striving to promote the use of clean fuel technology, which may be a crucial means to reduce carbon emissions. Levying a carbon tax would increase the price of production and, therefore, reduce final consumption, thereby producing a slight decrease in both GDP and social welfare. Despite the slight negative impacts on economic growth, negative impacts on gross production are expected to be larger. Therefore, a relatively high level of carbon tax is infeasible as policy.

carbon tax; computable general equilibrium model; disaggregation of energy sector; carbon emissions

國家自然科學基金項目(71173075); 北京自然基金項目(9142016); 北京哲學社會科學項目(13JGB054)

2014-04-09; < class="emphasis_bold">網絡出版日期:

日期:2014-12-18

10.5846/stxb201404090691

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zxp@ncepu.edu.cn

張興平, 朱錦晨, 徐岸柳, 郭正權, 劉珊珊.基于CGE碳稅政策對北京社會經濟系統的影響分析.生態學報,2015,35(20):6798-6805.

Zhang X P, Zhu J C, Xu A L, Guo Z Q, Liu S S.Estimation of the impact of a carbon tax on the Beijing socio-economic system, based on a computable general equilibrium model.Acta Ecologica Sinica,2015,35(20):6798-6805.