技術進步和稅收在區域大氣污染治理中的作用

魏巍賢　馬喜立　李鵬　陳意

摘要 頻繁且大面積的霧霾天氣不僅嚴重影響了人們的身心健康和正常的生產生活，而且已成為社會各界廣泛關注的重大問題，因此霧霾治理已成為當務之急。為了從經濟學視角為霧霾治理決策提供理論支持，本文首先將全國分為東北、京津、北部、東部、南部、中部、西北和西南八大區域，進而建立了中國動態多區域可計算一般均衡模型，用以研究技術進步（能源利用效率和能源清潔技術）和稅收（二氧化硫稅）在大氣污染治理中的作用及其對區域經濟發展的影響。在數據方面，本文綜合使用了2015年發布的GTAP9.0數據庫和最新的區域間投入產出表數據。在情景設置方面，本文對直至2030年中國經濟、社會的發展趨勢進行了基準情景設定，同時設定了2000元/t和5000元/t的硫稅情景、能效提高情景、清潔技術進步情景，以及包含三者的綜合情景。研究發現：①征收5000元/t的硫稅能夠使全國總體和絕大部分區域的PM_2.5濃度在2030年達到空氣質量二級標準，但會給經濟增長帶來一定的負面影響；②改進能源清潔技術進一步鞏固了治理大氣污染的政策效果；③提高能源利用效率對空氣污染的影響較小，但配合其他政策使用時能有效地降低對宏觀經濟的負面影響。根據研究結論，本文提出了相關的政策建議：首先，加強大氣污染相關法制建設，只有完善的法制基礎才能保障污染治理政策的有效實施；其次，適時提高排污稅稅率，并分地區、分行業制定不同的排污標準和稅收標準；再次，加速發展科學技術，大幅提高與治理大氣污染有關的科研投入；最后，區域間應建立生態補償機制，并加強聯防聯控工作。

關鍵詞 動態多區域CGE模型；大氣污染；技術進步

中圖分類號 F124.1 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2016）05-0001-11 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.05.001

霧霾在現代城市發展中已經成為一個不可忽視的環境問題和發展障礙。2014年中國對161個地級以上城市開展空氣質量新標準監測。監測結果顯示，161個城市中僅16個城市空氣質量達標，占9.9%。分區域來看，2014年京津冀13個地級市PM_2.5年均濃度為93μg/m³，僅張家口市達標；長三角25個地級市PM2，年均濃度為60μg/m³，僅舟山市達標；珠三角9個地級市PM_2.5年均濃度為42μg/m³，僅3個城市達標。可見當前我國的大氣污染問題依然非常嚴峻。霧霾的來源主要是各種大氣污染物，包括直接燃燒化石能源產生的廢氣和一些建筑工地的揚塵。形成中國大面積霧霾的原因大致有三個。一是經濟總量持續增長，需要消耗大量能源支撐經濟增長，從而產生了大氣污染問題。二是排放標準過低，監管部門對燃煤設備的脫硝脫硫及廢氣排放的標準設置過低，從而打消了企業升級更新清潔設備的積極性。三是生態環境系統自凈功能喪失。實際上，各種工業大氣污染都是點源污染，在自然生態環境系統功能完整時，大量的大氣污染物都被各種水體和森林系統所吸收、消納。但是，隨著中國工業化、城鎮化進程的快速發展，各種自然生態環境系統被嚴重破壞。與霧霾問題類似，氣候變暖、二氧化碳排放也是中國近些年來高度重視的問題。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在向世界各國建議的溫室氣體減排措施與方式中提出：如果采取一攬子政策手段限制或減少溫室氣體排放，將使國家對氣候變化的響應更為有效。事實上，霧霾問題與碳排放問題是高度相關的，二者的直接原因都是燃燒化石能源。本文使用動態多區域CGE模型分析經濟手段和技術手段治理大氣污染的效果，及其對碳減排、經濟發展等變量的影響。本文的后續部分安排如下：第一部分為文獻綜述，梳理了前人的相關研究成果；第二部分介紹了以稅收手段和科技手段治理大氣污染的機理；第三部分為模型的框架設計及數據處理；第四部分為基準情景和模擬情景設置；第五部分為模擬結果分析；第六部分為本文的結論和政策建議。

1 文獻綜述

最近幾年，隨著霧霾現象的頻繁出現，研究大氣污染問題的文獻日益增多，這些文獻大致可分為四類。第一類文獻主要研究經濟增長對大氣環境帶來的影響。該類研究可追溯至環境庫茲涅茲曲線理論，該理論認為環境污染問題首先隨著人民收入的提高而惡化。在到達某一拐點后，提高收入將改善環境。直觀地講，在庫茲涅茲曲線的右側，經濟增長有助于治理環境污染。因此，發展中國家在經濟增長的目的下，過度地破壞環境，超出了生態系統的環境容量。事實上這種“先污染，后治理”的思路支撐著中國過去30年的高速增長，同時也導致了環境的過度惡化。從理論上講，中國的粗放型經濟增長與西方的“牛仔經濟”的觀點很相似。在這樣的經濟下，人類似乎生活在取之不盡、用之不竭、污之不染的環境中，對自己瀟灑行為的后果自然不用關心。然而，這樣做有可能會導致災難性的后果。Song et al認為如果環境過度惡化，環境改善的拐點可能永遠不會來臨，此時環境污染是不可恢復的。因此，“牛仔經濟”的理論是不恰當的，或者說它已經不適合當今時代的實際情況。相比之下，Boulding提出的“宇宙飛船經濟”理論更適合當前中國的經濟、環境狀況，該理論后來演變成為可持續發展理論。中國目前正處于經濟轉型的關鍵階段，若想順利走向和諧社會，政府必須采取相應的措施治理環境污染，尤其是大氣污染。

第二類文獻是圍繞大氣污染對健康的影響程度展開的。Lozano et al測算了由PM_2.5濃度過高導致相關疾病或過早死亡的人數。該研究表明，2010年中國至少120萬人由于PM_2.5濃度過高而過早死亡，平均每人早死大約2.1年。Namdeo LIH以倫敦利茲地區為例，研究了大氣污染與社會福利、人類健康之間的關系。研究結果表明，空氣污染、社會福利和居民健康三者密切相關。作者設定了3個收費情景并利用模型模擬出NO₂、苯、PM₁₀、CO、丁二烯濃度，將NO₂的濃度與福利指數和健康作關聯分析。分析結果顯示，空氣污染與福利指數有關，提高該地區道路用戶收費可以減少空氣污染，提高低收入人群福利可以減少社會差異性。此外，也有一些學者利用可計算一般均衡（Computable General Equilibrium，CGE）模型研究大氣污染對健康造成的影響。

第三類文獻主要研究政府的各類政策對大氣污染程度的影響。Chen et al發現中國以淮河為界區分室內是否安裝暖氣，這種政策差別導致了淮河北岸空氣中的懸浮顆粒物濃度比南岸高55%，并由此造成了北岸居民的平均壽命比南岸低5.52年。Bollen et al研究了當地政府制定大氣污染治理政策對減緩氣候變暖的協同效益，該研究認為治理大氣污染的政策和全球變暖的政策相互作用，互相影響。Chen et al使用CGE模型測算了中國私家車政策對大氣污染的影響程度和作用路徑。

第四類文獻研究大氣污染對經濟增長的反饋作用。該類文獻認為污染物不僅是生產的副產品，從某種程度上講它也是一種生產過程的投入品。在現實經濟中，大氣污染一方面導致疾病、過早死亡，因此減少了勞動力的投入；另一方面會增加因霧霾而患病的醫療支出。因此，大氣污染會降低經濟總量，制約經濟增長。同時，也有學者發現治理大氣污染的同時，國家經濟會從高耗能的第二產業逐漸轉型成低耗能的第三產業。該理論在中國、印度和OECD國家均得到了驗證。這些文獻大多是使用計量經濟模型展開的，另外一些學者借助CGE模型研究大氣污染對經濟的反饋作用。

迄今為止，大部分有關大氣污染的研究文獻是基于計量經濟模型展開分析的，而使用CGE模型分析大氣污染問題的文獻相對較少。CGE模型在時間維度上可區分為靜態模型和動態模型，在地理維度上可區分為全國模型和多區域模型。目前大多CGE模型建立在靜態或全國基礎上，較少有學者采用多區域動態模型。婁峰使用多區域動態CGE模擬分析了不同碳稅稅率及稅收收入分配方式對二氧化碳減排量、二氧化碳排放強度邊際變化率、部門產出及其價格、經濟發展、社會福利等變量的影響。吳力波等構建了中國多區域動態一般均衡模型，模擬分析了各省市的邊際CO₂減排成本曲線，并就其對溫室氣體的碳排放權交易與碳稅政策的選擇進行了研究。然而這些文獻都是圍繞碳稅展開研究的，使用多區域動態CGE模型研究硫稅、科技進步對經濟和環境影響的文獻尚不多見。本文建立了動態多區域CGE模型，用以模擬研究治理大氣污染的若干政策的作用及影響。

2 技術進步及稅收治理大氣污染機理分析

環境稅理論源于庇古稅，庇古稅是由福利經濟學家庇古所提出的控制環境污染這種負外部性行為的一種經濟手段。庇古指出，依靠自由競爭是不可能直接達到社會福利最大化的，所以應該由政府采取適當的經濟手段，在外部性為負時征收稅賦，在外部性為正時給予補貼，以實現外部效應的內生化。但在環境稅的實踐中，沒有哪個國家的直接環境稅稅率是按照外部性成本確定的，而是根據污染治理成本來確定，以高于平均治理成本為宜，也就是根據國家所確定的削減污染物排放量標準來設計稅率，如果稅率低于污染的平均治理費用，那么污染企業寧愿繳稅也不愿治理污染，會出現花錢買排污權的現象。在環境保護領域“誰污染，誰付費”的政策就是庇古稅理論的直接應用。

二氧化硫稅是環境稅的一種，政府可以根據S02的排放量或根據產生SO₂的燃料中的含硫量進行征稅，前者稱為直接環境稅，后者稱為間接環境稅。直接二氧化硫稅的課征，對生產者產生較強的刺激信號，即只要二氧化硫排放量增加，稅負就會增加。而對消費者來說，對生產企業的課稅會使貨物價格上漲，如對電廠課征二氧化硫稅會使電價上升，這樣就使需求下降，消費者就會選擇替代品，如用煤氣、太陽能等代替電力。這兩種影響都會促使生產者采取措施，企業可能通過采取污染控制措施，如安裝脫硫裝置減少二氧化硫的排放量。另外，企業還可能會降低產量，將其降低到社會所要求的最優產量從而減少二氧化硫排放量。

間接二氧化硫稅依據燃料中的含硫量課稅，燃料的含硫量越高，稅負越重。這一刺激信號使生產者通過選擇含硫量較低的燃料，促使企業燃料結構發生變化，也就是由高硫燃料向低硫燃料轉變，但這種課稅方式未考慮企業治污的能動性。只要使用含硫燃料就要納稅，不管其最終是否造成環境污染，這顯然是不公平的。但這種征收方式執行起來相對比較簡單，政府可以對安裝高效除污除塵設備的企業進行補貼。間接二氧化硫稅對消費者產生的影響同樣是征稅使貨物價格上漲，需求減少或尋求替代品，這種作用通過市場機制反作用于生產者，迫使生產者減少供應量。

挪威在1970年開始征收硫稅，征收方式為間接式，即按燃料中的含硫量征收。例如對含硫量高于0.05%的柴油征收0.07克朗/L的SO₂稅。同時，對采取清潔措施或投資降低S02排量的企業進行稅收返還甚至補貼政策。1972年，美國開始征收硫稅，稅率則根據不同地區的SO₂濃度征收。具體而言，在二氧化硫濃度低于一級標準的地區，稅率為15美元/磅；介于一級和二級標準之間的地區，稅率為10美元/磅；達到二級標準的地區免征二氧化硫稅。美國的二氧化硫計稅方式因排放源而不同。對于大型工業企業、發電廠，按排放量征收，政府需要定期對該類企業進行跟蹤監測；對于小企業或居民，則直接根據燃料中的含硫量確定稅率。法國于1985年開始根據二氧化硫的排放量對排放源征收大氣污染附加稅，即直接式征稅。征收對象為熱值大于5萬kW的鍋爐，稅率為130法郎/t。法國將二氧化硫稅對企業安裝減排措施進行不同，并且資助監測設備的開發和利用。瑞典于1991年開始征收間接二氧化硫稅，目標是將二氧化硫排放量在1980年的基礎上降低80%。瑞典根據各類燃料的含硫量確定相應的稅率，這些燃料包括燃油、煤炭、焦炭等。對煤炭中所含的每千克硫征收30瑞典克朗的稅；對含硫量高于0.1%的燃油征收27克朗/m³的硫稅；含硫量低于0.1%的燃料則免征二氧化硫稅。與其他國家類似，瑞典也對采取措施減少SO₂排放的企業進行減稅或補貼。瑞典的稅收和補貼政策使SO₂的減排計劃提前了幾年實現。

從二氧化硫稅的減排效果來看，上述國家的政策均起到了良好的作用效果，達到甚至超過預期減排水平。具體說來，瑞典1991年開征硫稅，當年SO₂排量為10萬t，而2011年下降至2.68萬t；法國1985年開征二氧化硫稅，當年排量為149萬t，2013年下降至21.88萬t。美國和挪威的二氧化硫排放量則分別從1990年的2094萬t和5.23萬t分別下降至2013年的453.8萬t和1.7萬t。

事實上中國也在實行排污征稅制度，中國自2003年7月1日起，開始對SO₂排放收費，2003年收費標準為210元/t，2005年上調至630元/t。2014年底，國家發改委、財政部和環境保護部頒發了《關于調整排污費征收標準等有關問題的通知》，規定二氧化硫排污費征收標準調整至不低于每污染當量1.2元，折合1263元/t。

在科學技術方面，與大氣污染相關的科技主要有兩類，一方面是脫硫、脫硝、除塵等能源清潔技術，尤其是煤炭清潔技術；另一方面是能源利用效率。在能源清潔技術方面，可通過以下措施改善大氣環境：加快火電、鋼鐵、水泥等重點行業脫硫、脫硝、除塵改造工程建設；要求燃煤電廠必須安裝脫硫設施，加快燃煤機組低氮燃燒技術改造和煙氣脫硝設施建設；政府強制實施鋼鐵燒結煙氣脫硫脫硝，有色金屬行業冶煉煙氣中二氧化硫含量高的冶煉設施安裝硫回收裝置；大幅提高焦化行業煉焦爐荒煤氣硫化氫脫除效率；針對水泥行業實施新型干法窯降氮脫硝，實施煙氣脫硫改造；大力發展潔凈煤技術。推廣先進的型煤生產應用技術，提高煉焦精煤、高爐噴吹用煤產品質量；研究推廣超臨界發電、整體煤氣化聯合循環（IGCC）、大型循環流化床等高效、清潔發電技術，進一步降低污染排放。

在能源利用效率方面，隨著能源問題與環境問題的日益突出，能源效率越來越受到國際社會的重視。Andrew把能源效率稱為“第五類能源”，以突出能源效率在節能中的重要作用。能效提高的內涵豐富，其對能源系統的影響不僅僅體現在能源應用技術方面，而且體現在能源作為生產要素投入經濟系統到經濟產出的全過程之中。比如運輸技術的改進可以降低能源運輸過程的損耗、先進設備的引進可以減少生產過程中的能源損耗、管理制度的優化可以高效配置資源從而以等量投入獲得更多的產出或者以更少的要素投入獲得等量產出。因此，提高能源利用效率是治理大氣污染過程中必不可少的一類措施。

3 模型結構及數據

建立了我國動態多區域CGE模型，用以研究科學技術（能源效率和能源清潔技術）進步和稅收（二氧化硫稅）在大氣污染治理中的作用及其對區域經濟發展的影響。該模型是在ORANI-G模型的基礎上發展和完善而來的，其中包括修改了生產模塊、增加了污染排放模塊、增加了環境稅模塊，并將模型進行了動態化處理。該模型包含生產、消費、國際貿易、政府收支、污染物排放、環境稅等多個模塊。為節約篇幅，這里僅介紹本文在原模型基礎上的完善、創新部分。

3.1 生產

為準確地計算消費化石能源所產生的污染氣體排放量，將生產結構設計為3層嵌套結構。頂層生產需要投入三類要素，中間投入、增加值和化石能源。三者之間通過列昂惕夫函數復合而成，其中化石能源部分的方程如式（1）所示，增加值和中間投入部分的關系與此類似，不再贅述。假設所有行業均處于完全競爭的市場環境，因此投入品的價值量等于產出品的價值量，即頂層的價格關系式如式（2）所示。

（1）

（2）

在第二層，中間投入品i由國內和進口兩部分通過恒替代函數（Constant ElasticiIy of Substitution，CES）復合而成；增加值由勞動、資本和土地通過CES函數復合而成；化石能源由煤炭、石油和天然氣通過CES函數復合而成，其函數關系式由式（3）表達。第二層其他部分及第三層的CES函數表達式與此類似，不再贅述。

（3）

3.2 污染物排放

由于空氣中的大部分污染物是由消費化石能源造成的，因此計算SO₂排放量時假設它全部來源于煤炭、石油和天然氣的消耗。在計算某行業的二氧化硫排放量時，借鑒間接二氧化硫稅模式，即根據化石能源的含硫量計算其排量，然后根據各行業的清潔技術水平調整其排量。如式（4）所示，某行業的SO₂排放量由各類化石能源的投入數量乘以相應的SO₂排放系數再除以該行業的能源清潔技術參數而得。

（4）

其中：EM_j，SO2為j行業的SO₂排放量；EMF_coal、EMF_oil和EMF_gas分別為煤炭、石油和天然氣的SO₂排放因子，該參數與行業無關，因此無下標j；CL_j為j行業的能源清潔技術類參數。

3.3 動態遞歸

本文的動態遞歸機制以資本存量作為連接相鄰兩期的重要變量，并綜合考慮了行業長期增長趨勢，行業預期投資收益率、實際投資回報率等因素。具體而言，t+1期的資本存量由t期資本存量扣除折舊部分再加上新投資部分構成式（5）；新投資部分由管理者根據該行業下一期增長率的需要進行決策見式（6）；而該增長率與長期增長趨勢和預期回報率有關（式（7）-（8））；決策者對t+1期的預期毛回報率會根據t期的實際毛回報率在t期預期的基礎上進行相應調整見式（9），其中毛回報率等于資本的租金除以相應的資本成本見式（10）。

K_j，t+1=I_j，t+（1-Dep_j）K_j，t （5）

其中：K_j，t和K_j，t+1為j行業的資本存量；I_j，t為j行業的投資量；Dep_j為j行業的折舊率，本文假設該參數不隨時間改變。下標t和t+1分別表示第t期和第t+1期，下文不再贅述。

G_j，t=I_j，t/K_j，t （6）

其中：G_j，t為實際的下一期的毛增長率，G_j，trend為j行業的長期毛增長率趨勢值。

G_j，t=Q×G_j，trend×M^α_j，t/（Q-1+M^α_j，t） （7）

M_j，t=E_j，t/R_{normal，j，t} （8）

其中：E_j，t為預期的下一期毛收益率，R_{normal，j，t}為j行業正常的毛收益率。

E_j，t=（1-b）E_j，t+bR_j，t （9）

R_j，t=PK_j，t/CO_j，t （10）

其中：R_j，t為實際的毛收益率；PK_j為j行業的資本租金價格；COE_j，t為j行業新資本的成本。

3.4 模型閉合

采用凱恩斯閉合規則，外生變量包括SO₂稅稅率、實際工資、能源效率、能源清潔技術類參數等。其余均為內生變量，例如就業量、能源價格、國民生產總值等。

3.5 數據來源及處理

國家層面的數據來源于GTAP9.0（Global TradeAnalysis Project）數據庫，該數據庫是普渡大學2015年6月發布的以2011年為基期的數據庫，為目前可獲得的最新投入產出表數據。為簡化模型、突出研究重點，將GTAP數據庫中的部門合并成煤炭、石油、天然氣、電力、農業、輕工業、重工業、運輸業、其他服務業9個部門。

在區域數據方面，并無官方部門負責編制此類數據表，本文只能參考各位學者的研究成果。張亞雄等制作的2007年區域間投入產出表，是截至目前為止最新的相關資料。本文使用了該數據并參照該區域表將全國省份合并為8個區域：東北區域（黑龍江、吉林和遼寧），京津區域（北京和天津），北部沿海區域（河北和山東），東部沿海區域（江蘇、上海和浙江），南部沿海區域（福建、廣東和海南），中部區域（山西、河南、安徽、湖北、湖南和江西），西北區域（內蒙古、陜西、寧夏、甘肅、青海和新疆），西南區域（四川、重慶、廣西、云南、貴州和西藏）。

3.6 參數來源

使用的大部分彈性參數，例如各商品的國內與進口之間的替代彈性、勞動與資本之間的替代彈性等資料來源于GTAP9數據庫。其他參數均來自國內外公開發表的研究文獻或相關數據庫。其中，三種化石能源之間的替代彈性參照Fahn；折舊率參考Bao et al等；直至2030年中國的人口預測值參考聯合國社會與經濟部入口處發布的《世界人口展望：2011》。

4 情景設置

4.1 基準情景

在一套CGE模型分析中，設置基準情景（Business asUsual，BAU）是必不可少的一步。基準情景是評價各類模擬政策工具對環境和經濟帶來影響方向及大小的參考情景。目前已經有眾多學者對中國未來幾十年的經濟、人口、科技等各方面的發展做了相關預測研究。從時間遷移的角度來看，目前的經濟發展速度和形態及產業結構等特征是由過去的社會形態與政策共同作用形成的。類似地，當今社會經濟形態和各項政策措施之間的相互作用也決定了未來的經濟社會發展模式和趨勢。因此，本文的基準情景是指不采取治理污染的相關政策手段時中國經濟未來幾十年發展的自然狀態。

在GDP增長率方面，經歷了幾十年的高速增長之后，中國經濟進入了中高速增長時期。2015年前3個季度的GDP同比增長率別為7%、7%和6.9%。根據中國目前的發展階段和發達國家的實際發展經驗，預期中國未來幾十年還會保持相對穩健的經濟增長。本文借鑒中國科學院可持續發展戰略研究組對GDP增長率進行設定，具體為2016-2020年7%，2021-2025年6%，2026-2030年5%。

目前我國正通過調整產業結構和提高能源使用效率，努力實現以降低總體能耗強度為主的節能目標。能源效率，是指能源利用中發揮作用的與實際消耗的能源量之比。其中能源效率政策強調提高高能耗產業的能源效率水平。在能源利用效率的數值設定方面，本文在綜合參考婁峰和魏巍賢等的基礎上進行設定，具體數值為2016-2020年，年度增長2.5%；2021-2030年，年度增長1.5%。

近十多年來，中國逐漸重視環境保護、節能減排，大量使用脫硫、脫硝設備使我國的能源清潔水平大幅度提高。以單位標準煤的二氧化硫排放量為例，2002年中國能源消費總量為15.94億t標準煤，S02總排放量為1926.6萬t，平均每標噸能源釋放12.09 kgSO₂；2014年能源消費總量為42.6億t標準煤，SO₂總排放量為1974.4萬t，平均每標噸能源釋放4.63kgSO₂；若以單位能源釋放二氧化硫的倒數作為清潔技術水平的代表性參數，該數值在12年間復合增長率高達8.3%。預期該參數的高速增長時期已經過去，將來會逐步走向中速、低速增長時代，因此將清潔技術進步的速度設定為：2016-2020年，年度增長7%；2021-2030年，年度增長5%。

4.2 模擬情景

國務院頒發的《大氣污染防治行動計劃》對中國治理大氣污染制定了詳細的政策措施，這些措施大致可分為三類。第一類為行政法規類，例如修訂高耗能、高污染和資源性行業準入條件；加快淘汰落后產能；堅決停建產能嚴重過剩行業違規在建項目。第二類為科技進步類，此類政策又可分為能源清潔類與能源效率類。前者例如，加強脫硫、脫硝、高效除塵、揮發性有機物控制、柴油機（車）排放凈化、環境監測，以及新能源汽車、智能電網等方面的技術研發，推進技術成果轉化應用。后者例如，提高能源使用效率，新建高耗能項目單位產品（產值）能耗要達到國內先進水平，用能設備達到一級能效標準。第三類為經濟類，例如加大排污費征收力度，做到應收盡收。適時提高排污收費標準，將揮發性有機物納入排污費征收范圍。