基于CGE模型的碳關稅政策影響研究

湯 鈴，張 亮，余樂安

(北京化工大學經濟管理學院，北京100029)

一、引言

目前，我國已成為世界上最大的二氧化碳排放國家，圍繞環境問題的國際談判形勢日益嚴峻，減排的責任和壓力巨大。碳關稅，也稱為邊境調節稅，最早由歐盟提出，它是對在國內沒有征收碳稅的國家的出口商品征收二氧化碳排放稅，其理論基礎是為了讓企業承擔同樣的減排成本從而達到公平競爭。發達國家認為碳關稅是防止碳泄漏、推動公平貿易的有效手段，意味著進口商品將按其生產過程的含碳量來征收碳稅。而發展中國家普遍認為碳關稅是進口國為了對進口產品進行限制提出的政策。

碳關稅涉及能源經濟學以及國際貿易領域，現有的研究分為兩個方向:一方面是模型理論研究，另一方面是定量實證研究。在模型理論研究方面，國外一些學者通過模型分析與定性研究分析碳關稅政策對溫室氣體減排的作用。例如，Dong和Whalley構建了多區域一般均衡模型，分析了貿易協定對全球溫室氣體排放的影響，結果表明，該貿易協議可以減少全球二氧化碳排放量，但減排效果非常小。［1］Majocchi和Missaglia基于可計算一般均衡模型，認為對大多數貿易商品征收碳關稅來實現二氧化碳減排的作用很小，而且對進口行業的競爭力沒有保護作用。［2］Weber與Peters調查了美國的氣候政策對貿易的影響，并專門分析了碳關稅的使用情況，研究結果表明，碳關稅可能并不是保護傳統意義上的工業競爭力所必需的政策。［3］綜上所述，國外大部分學者對征收碳關稅來減少二氧化碳排放量持否定態度。

在碳關稅定量實證研究方面，國內外學者主要利用可計算一般均衡模型進行分析。例如，Mckibbin等構建多國CGE(Computable General E-quilibrium)模型來檢驗碳關稅對進出口貿易的影響，得出碳關稅帶來的好處太少并且無法證明碳關稅政策的實施對國際貿易能帶來有利影響。［4］Veenendaal和Manders將幾種碳關稅與歐盟排放交易計劃(EU ETS)的配置進行了比較，結果表明，購買歐盟配額與基于稅收的配額相比更符合世貿組織規則并且能減少更多的排放量。［5］Dong和 Whalley所構建的多區域并融合高、低碳密度兩類產品的開放系統的CGE模型，集中分析了碳關稅對世界貿易與社會福利的影響，研究結果表明，碳關稅在社會福利與碳減排方面的影響都很小，但對國際貿易影響十分巨大。［6］在國內，沈可挺和李鋼采用動態CGE模型測算了碳關稅對重工業生產、進出口貿易以及勞動力就業的可能影響，提出征收碳關稅可能對各方面造成較為嚴重的沖擊，并提出了相關反制性策略。［7］鮑勤等通過構建碳關稅CGE模型，重點模擬評估了碳關稅對我國進出口貿易的影響，提出碳關稅將直接給我國對外國際貿易，尤其是總出口額造成極大的負面影響。［8］

然而，現有研究對碳關稅政策實施帶來的減排成本以及相應的減排效應方面的深入分析還較為缺乏，但是在二氧化碳減排政策的研究和有效制定中，減排成本是關鍵因素之一。因此，本文除了對碳關稅政策實施帶來的貿易結構和經濟影響研究之外，還引入邊際減排成本曲線，經相關方程的推導估算碳關稅政策的減排成本，以此來討論碳關稅下經濟發展與節能減排的協調措施，并提出相應的對策與建議。

二、方法介紹

(一)CGE模型構建

CGE模型是基于瓦爾拉斯定理的一般均衡模型，是將一個國家或區域當作一個經濟體，建立聯立的非線性方程組，對經濟系統中的各種平衡關系做清晰的描述和分析。通過求解此方程組，就可以得到各個市場都均衡時的一組數量和價格。本文構建的CGE模型數據來源于宏觀SAM表，在賬戶設置中主要設置了活動、商品、勞動、資本、居民、企業、政府、固定資產、存貨和世界其他地區(ROW)，具體數值見表1。

表1 2012年宏觀社會核算 億元人民幣

本文基于以上數據基礎構建的動態CGE模型包含42個部門:農林牧漁業(ARG)，煤炭開采與洗選業(M_C)，石油和天然氣開采業(M_O)，金屬礦采選業(MFM)，非金屬礦及其他礦采選業(MNF)，食品制造及煙草加工業(FOD)，紡織業(TEX)，服裝皮革羽絨及其制品業(FUR)，木材加工及家具制造業(WOD)，造紙印刷及文教體育用品制造業(PRT)，石油加工、煉焦及核燃料加工業(OIL)，化學工業(RCM)，非金屬礦物制品業(NFR)，金屬冶煉及壓延加工業(STL)，金屬制品業(MET)，通用設備制造業(GEQ)，專用設備制造業(SEQ)，交通運輸設備制造業(TRM)，電氣、機械及器材制造業(EEQ)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(ETE)，儀器儀表及文化辦公機械制造業(CUM)，其他制造業(OTM)，廢品廢料業(SCW)，機械和設備維修服務業(MME)，電力、熱力的生產和供應業(ELE)，燃氣生產和供應業(GAS)，水的生產和供應業(WTR)，建筑業(CNS)，批發和零售業(WRE)，交通運輸、倉儲和郵政業(TRP)，住宿和餐飲業(HCA)，信息傳輸、計算機服務與軟件業(INF)，金融保險業(FIN)，房地產業(RES)，租賃與商務服務業(LBU)，研究與試驗發展業(RED)，水利、環境和公共設施管理業(MPU)，居民服務、維修與其他服務業(OSR)，教育事業(EDU)，衛生和社會工作業(SOC)，文化、體育和娛樂業(CSE)，公共管理、社會保障和社會組織業(SOG)。該模型主要包括5個模塊:生產模塊、貿易模塊、收入支出模塊、宏觀閉合模塊及碳關稅模塊。具體模型框架如圖1所示。

1．生產模塊

模型假設所有的生產部門采用規模報酬不變的生產技術，選擇最優的投入組合來實現生產者成本最小化的目標。生產過程用多層嵌套的不變替代彈性生產函數(CES)描述。在第一層，對總產出進行分解，總產出為增加值和中間投入的加總。具體方程的結構與推導過程如下式所示:

式中:COST為產品的總成本;PND和ND為非能源中間投入的價格和數量;PKEL和KEL為初級要素與能源投入組合的價格和數量;A為轉移參數，應用于所有的生產投入;系數λ是對應于每一種投入的效率參數。相關參數計算如式(2)所示:

式中:NDi為各部門對非能源中間投入的需求量，PXi為不含稅的產品單位成本，PNi為非能源中間投入的價格，XPi為各部門的總產出，為非能源中間投入的CES份額參數，KELi為各部門對初始要素與能源合成的需求量，PKELi為合成價格。

在第二層嵌套中，模型采用Leontief生產函數，將分解過程分為兩部分:首先，將非能源合成品分解為對各種非能源產品中間投入需求;其次，在同一層次上，初始投入能源合成品被分解為總勞動力與能源資本合成品。在第三層，資本能源合成品被分解為能源和不同形式不同部門特征的資本。在最底層嵌套中，能源以CES結構被進一步分解為不同類型的能源投入。

圖1 CGE模型框架

2．貿易模塊

在進口方面，根據成本最小化原則進行最優分配，如式(3)所示的優化問題。

式中:αm，i代表進口商品的 CES 份額參數，αdm，i代表CET函數國內供應商品的份額參數，因為兩者之間存在不完全替代關系，因此 αm，i+αdm，i=1;Di，t代表國內生產國內使用的商品數量;Qi，t代表各種商品的國內市場總需求;Mi，t代表各種商品的進口需求;PMi，t代表進口商品的國內價格;PDi，t代表進口商品和國內生產商品的合成價格，又稱為Armington價格;σi，m=1/(1－ρi，t)是進口商品和國內商品之間的替代彈性相關系數。

在出口方面，根據利潤最大化原則進行最優分配，具體優化模型如(4)所示:

式中:αe，i代表出口的 CET 份額參數，αde，i代表國內商品的份額參數，同理，αe，i+αde，i=1;Ei，t代表各部門對國際市場的供給(出口供給);Di，t代表各部門對國內市場的供給;Xi，t代表商品總供給;PEi，t代表各部門產品出口國內價格;PDi，t代表各部門產品國內市場銷售價格;σm，i=1/(ρe，i－1)代表各部門出口商品和國內銷售商品的CET轉換彈性。

3．收入支出模塊

企業收入來自資本收益，企業投資主要是形成固定資本。居民收入來自企業分配的收入、土地要素回報、勞動者報酬和各類轉移支付，在繳納個人所得稅后，采用擴展的線性支出系統將可支配收入用于儲蓄和商品消費。政府收入主要來源于各種稅收，例如個人所得稅以及企業所得稅等等。政府支出主要用于購買各種公共產品、向居民提供轉移支付等。

4．宏觀閉合模塊

宏觀閉合模塊主要對模型中商品市場均衡、國際收支均衡及投資儲蓄均衡等進行分析，并對模型中內生參數和外生參數進行設置。商品市場均衡要求商品供求相等，得到相應的均衡價格。要素市場均衡包括勞動力均衡和資本均衡。假設勞動力價格和資本價格內生，勞動力和資本供給外生，供求相等，勞動力實現充分就業。

5．碳關稅模塊

碳關稅模塊包括兩個部分:一是通過碳排放因子對相應的碳排放系數進行計算，二是通過對出口商品含碳量進行碳關稅的征收。具體碳排放系數計算如式(5)所示:

式中:Cei，t代表模型模擬中相關的碳排放系數，Energyf，i，t代表能源投入量，af代表化石能源轉換因子，bf代表化石能源碳排放因子，cf代表化石能源氧化率，Xi，t代表商品總產出。

碳關稅的本質是一種出口稅，其征收體現在出口商品的價格變化中，本文以中國出口至美國商品征收碳關稅為例，則出口方程可由式(6)

式中:PEbca，i，t代表中國對美國出口商品的價格(以美元計價)代表美元兌人民幣匯率，PWEi，t代表商品的世界相對價格(以美元計價)，BCAbca，i，t代表碳關稅稅率，esubi，t代表出口補貼率。

(二)減排成本曲線推導

在進行減排成本曲線的推導前，先進行邊際減排成本曲線分析。

目前，國際上邊際減排成本函數采用最多的是由著名經濟學家Nordhaus利用一般均衡模型提出的對數函數形式。主要函數形式可表示為:

基于此，本文采用Nordhaus提出的對數函數形式，如式(9)所示:

式中:MAC是邊際減排成本，R是減排比例。假設二氧化碳排放量為Cn，減排量為An，那么方程(9)可以寫為:

通過對式(10)的減排量An進行積分，可以得到總的減排成本:

由此得到減排成本曲線。

三、實證分析

為研究碳關稅政策的經濟和環境影響，基于所構建的CGE模型，本文假設了5種碳關稅稅率情景，即每噸碳排放征收200元、300元、400元、500元與600元關稅，分別用代碼 S1、S2、S3、S4、S5 表示，基準情形為零碳關稅稅率，用S6表示。首先計算基準情景下的均衡值，進而計算政策情景下的均衡值，兩者的變化率即為碳關稅政策的影響。下面主要從國際貿易結構、行業產出結構、能源結構和碳排放四個方面進行具體分析。

(一)碳關稅對中國貿易結構的影響

1．出口商品結構

出口商品結構是指不同出口商品占總出口額的比例。圖2是征收400元/噸碳關稅時，中國出口商品結構的變化情況。經分析可知，碳關稅影響出口商品占比，且大部分行業出口占比呈現下降趨勢。其中，PRT、OIL、RCM、NFR、STL和 TRP 下降幅度較大，至2020年分別下降0.094%、0.809%、0.229%、0.152%、0.522%和0.589%。相反的是，ETE出口占比卻呈上漲趨勢，至2020年上升了2.481%。造成這種差異的主要原因是，OIL、RCM、NFR以及STL等均為能源密集型商品，生產過程中碳排放量也較高，征收碳關稅使得這些商品受到一定的沖擊。

2．對外貿易依存度

對外貿易依存度是進出口總額占GDP的比重，出口依存度是出口總額占GDP的比重，主要用來衡量一國經濟發展對國外市場的依賴程度。圖3是分別征收200元/噸、400元/噸、600元/噸碳關稅后中國對外貿易依存度和出口依存度的變化情況。由圖3可知，征收碳關稅會提高中國對外貿易依存度和出口依存度，且二者在增長趨勢上存在相似之處，即在征收前期有下降趨勢，之后隨著年份的增長，增長幅度逐年提高。但在此過程中，出口依存度提高幅度更為突出。例如在2018年，當碳關稅稅率每噸分別為200元、400元和600元時，對外貿易依存度的變化率分別為0.069%、0.140%和0.212%，而出口依存度的變化率分別為 0.119%、0.207%和0.279%。主要原因是征收碳關稅使得中國的貿易格局發生轉變，中國更傾向將商品轉移到主要的貿易伙伴國以外的市場。另外，就國內市場而言，企業出口利潤受損，隨之帶來的是中國GDP受到很大程度的沖擊，正因如此，中國的對外貿易依存度和出口依存度會有所提高。兩者增長幅度出現的差異，可以解釋為對外貿易依存度的波動不僅僅受到出口價格的影響，也受到進口價格的影響，因此碳關稅必然會引起商品進口價格的波動，所以對外貿易依存度和出口依存度的變化幅度存在著不同的差異。

圖2 征收400元/噸碳關稅對中國2020年出口商品結構的影響

圖3 碳關稅對中國出口依存度和對外貿易依存度的影響

(二)碳關稅對中國行業產出結構的影響

行業產出結構是指各部門產值占總產出的比例。圖4是征收400元/噸碳關稅后中國行業產出結構的變化情況。整體而言，碳關稅對中國大部分行業的產出結構影響不明顯，只對個別行業影響較大，且模擬結果與出口商品結構基本保持一致(如圖2 所示)。經分析可知，OIL、RCM、NFR、STL、CNS和TRP下降幅度較大，至2020年分別下降0.109%、0.015%、0.021%、0.068%、0.058% 和0.073%，而EEQ和ETE行業的產出占比呈上升趨勢，至2020年分別上升0.016%和0.461%。造成這種差異的原因主要還是能源消耗強度的不同。OIL、RCM等作為提供生產原料的上游部門、能源密集型行業，碳關稅的征收必然會造成產出下降。然而，大部分高耗能、高污染行業并沒有因征收碳關稅而產出占比明顯下降，例如M_C、ELE等。由此說明碳關稅并不具有優化產業結構的作用。

圖4 征收400元/噸碳關稅對中國2020年行業產出結構的影響

(三)碳關稅對中國能源結構的影響

征收碳關稅對各行業能源消耗量占比的影響有所不同。圖5是征收400元/噸碳關稅后中國能源結構的變化情況。整體而言，中國能源結構受碳關稅的影響較明顯，對大部分行業都造成負向沖擊。從圖 5 可知，M_C、M_O、MNF、PRT、OIL、NFR、STL和CNS能源消耗量下降率較大，至2020年分別下降 0.793%、0.546%、0.926%、0.585%、4.666%、0.838%、1.259%和0.502%。而 EEQ、ETE和 CUM行業產出占比呈上升趨勢，至2020年分別上升0.409%、2.392%和0.173%。可見，碳關稅能夠明顯降低煤炭、石油等化石能源的生產投入量，對改善環境起到一定的促進作用。

圖5 征收400元/噸碳關稅對中國2020年能源結構的影響

(四)碳關稅對碳排放的影響

目前，中國碳減排目標基本上采用相對指標碳強度和絕對指標二氧化碳排放量來衡量。

從圖6可以看出，碳關稅對碳強度和碳排放的影響存在不同之處，且碳關稅稅率越高，對碳排放和碳強度的抑制作用越明顯。例如在2020年，當碳關稅稅率分別為 200元/噸、400元/噸和 600元/噸時，碳強度的下降率分別為 0.532%、0.838%和1.005%，碳排放的下降率分別為0.769%、1.293%和1.654%。但隨著年份的增長，碳關稅對碳強度的抑制作用出現減弱的趨勢。由此可見，碳關稅對碳排放具有抑制作用，一定程度上有利于實現低碳減排。征收碳關稅使得碳強度和碳排放下降的原因主要歸因于企業在生產過程中對能源使用結構的調整，例如對煤炭、石油等高碳排放能源的消耗占比下降較為明顯，進而在一定程度上抑制了中國的碳排放。

圖6 征收碳關稅對中國碳強度和碳排放的影響

同時，我們可以對減排量進行換算，得到相應的減排率，經過邊際減排成本曲線的積分，可得到在減排率下碳關稅政策的減排成本曲線，如圖7所示。由圖7可知，減排成本隨著減排率的增加而增大。究其原因，主要是因為碳關稅的征收直接影響進出口貿易結構，使得進出口貿易量都不同程度地下降，從而影響國內企業的生產結構和生產成本，進而使碳成本增大，減排成本也相應增大。例如，當減排率分別為1.25%、1.45%和1.65%時，2018年減排成本分別為2 310.9億元、3098.7億元和3928.2億元。

圖7 征收碳關稅時不同減排率下的減排成本

四、結論

本文構建了包含碳關稅模塊的中國經濟多部門動態遞歸CGE模型，其中包括42個生產部門(含4個化石能源部門和1個電力部門)。模型以2012年為基年，通過資本，勞動和技術進步動態遞歸至2020年。基于這一模型，本文研究了每噸碳排放征收200元、300元、400元、500元和600元碳關稅稅率情景下，對我國貿易結構、行業產出結構、能源結構以及碳排放等四個方面的影響。

研究結果表明:首先，征收碳關稅會改變中國出口商品結構，導致大部分行業出口占比呈現下降趨勢，尤其抑制能源密集型商品出口占比。不同稅率下均會提高中國對外貿易依存度和出口依存度，且二者在增長趨勢上存在相似之處，其中，出口依存度提高幅度更為突出。其次，整體而言，中國行業產出結構受碳關稅的影響不明顯，除個別部門，對大部分行業影響不大，且模擬結果與出口商品結構基本保持一致。大部分高耗能、高污染行業并沒有因征收碳關稅而產出占比明顯下降，因此，碳關稅并不具有優化產業結構的作用。再次，碳關稅對能源結構存在一定的影響，而且差異性較大，對大部分行業都造成負向沖擊，明顯降低煤炭、石油等化石能源的生產投入量，對改善環境起到一定的促進作用。最后，碳關稅對碳強度和碳排放均起到抑制作用，且碳關稅稅率越高，對碳排放和碳強度的抑制作用越明顯。不僅如此，隨著減排率的不斷增大，減排成本也在不斷增大。

結合分析結果，主要有以下幾點政策建議:

首先，我國的貿易政策應該循序調整，應加強對能源密集型行業的調控，對石油煉制工業、煉焦業、化學原料制造業等出口遠大于進口的能源密集型行業加強節能控制，對煉焦業等嚴重污染環境的行業應該在一定程度上限制出口，而對通信設備電子業等出口額較大的行業，不但不應對其總量上的發展進行過多的干預和限制，還應該鼓勵其進行產業升級及提高產品附加值。

其次，由于我國產業結構中高碳產業占據了很大的比例，為有效應對碳關稅，應加快產業結構優化升級的進程，實現國家產業整體向兩低兩高(低能耗、低排放、高附加值、高技術含量)的方向轉化，大力促進新興產業的發展，例如太陽能產業、生物產業、風能等。因此，我國既要全面配合產業政策調整，又要同經濟增長方式轉變相一致，實現貿易與資源環境的協調發展，推動貿易政策優先向競爭力導向轉變，提高出口產品的低碳競爭力。

最后，以產品中間鏈條碳排放的降低為目標，重新規劃產品的生產流程和制造技術。因為很多產品的最后環節并不具有很高的碳排放，但是中間原材料的投入環節具有高碳排放的特征。不僅如此，我國還應加強區域合作。碳關稅是一種單邊貿易措施，針對特定商品，不考慮不同國家和地區二氧化碳排放的差異。因此，我國應加快同發展中國家和地區的經貿聯系，建立更為開放的自由貿易區，在自貿協定中制定碳減排約束和激勵機制，充分考慮區域內不同的排放差異，可實行碳排放交易機制和補償機制，通過生產補貼和消費補貼，鼓勵低碳產品的生產和貿易，共享低碳發展技術。