能源補貼改革對資源效率和環境污染治理影響研究
——基于動態CGE模型的分析

徐曉亮，許學芬

(1.南京理工大學經濟管理學院，江蘇 南京 210096；2.江蘇產業集群決策咨詢研究基地，江蘇 南京 210096；3.南京中醫藥大學醫學院，江蘇 南京 210023)

1 引言

根據IMF的報告，2015年全球能源補貼成本約為5.3萬億美元，而我國能源補貼高達2.3萬億美元，是最大的能源補貼國家。能源補貼政策已成為近年來我國資源環境政策調整的重點領域，在《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中提出對新能源和節能環保等戰略性新興產業的創新活動進行補貼。由于經濟過度依賴能源投入(徐康寧；邵帥等)[1-2]形成了嚴重環境污染問題和減排壓力,世界各國都致力于能源補貼改革，(McKitrick)[3]，如歐洲、中東地區國家、印度等都關注能源補貼對環境外部性的影響(Nicolinia；Mundaca；Acharyaa)[4-6]。因此，我國“十三五”規劃提出碳排放總量和強度控制的強制約束性條件。為有效實現碳減排等相關目標，能源補貼政策改革成為生態文明建設和社會可持續發展的必然選擇(李紅)[7]。

能源政策對我國減排和環境治理具有重要戰略意義，但改革會對社會發展產生負面影響，能源補貼政策必須合理有效的調整(魏巍賢)[8]可以采用稅制改革進行一系列嘗試(何建武等)[9]，而能源補貼改革中采用“市場+政府”等機制相結合，更有利于提高碳減排潛力(張國興)[10]從政策內涵看，減排實質上是清潔能源占能源消費結構比重問題(Ang)[11]由于能源價格扭曲會刺激資源過度消耗，進一步加劇溫室氣體排放(Mvers)[12]所以能源補貼政策目的在于降低能源的綜合使用成本，并體現能源使用的代際公平。在減排潛力上,我國霧霾等環境污染物減排潛力較大[13]；但以往能源補貼政策在刺激經濟的同時，對環境改善的調控作用微乎其微，且歷次的補貼方案設計均較少考慮減排和環境福利的因素，這也成為能源補貼政策改革被較多詬病的地方。能源政策使消費主體擁有更多選擇性(陳詩一)[14]。由于能源政策涉及到政府承諾問題(Pani)[15]，可能會對落后地區產生緊縮效應，因此能源消費補貼有利于均衡發展，但同時煤炭消費導致過度碳排放(涂正革)[16]，能源價格改革能提高社會福利(郭正權)[17]，有利于環境污染治理(郭正權)[18]；基于此，需進一步推進能源價格改革，提高能源補貼效率(林伯強)[19]。因此，將環境污染納入經濟最優增長路徑，有利于進一步剖析可持續發展關鍵因素(許士春)[20]。

學者們從不同角度分析能源補貼政策作用，但大多數補貼政策研究強調如何為社會計價發展降低成本(Benjamin)[21]，以往研究過度經濟發展的影響，面對能源過度消費引發霧霾等一系列嚴重環境污染問題，近年來通過對能源政策調整來改善能源消費結構的呼聲越來越強烈，但研究多集中在補貼與社會經濟增速和發展穩定性等關系及其影響上，聚焦于對宏觀經濟運行趨勢分析，因此，需要進一步研究能源補貼政策改革對環境治理影響。在低碳發展和生態文明建設背景下，如何有效的對能源政策進行客觀評價是社會低碳轉型和可持續發展的重要命題，能源補貼政策對對環境改善的影響究竟如何？特別是不同類型能源補貼政策對經濟發展和環境改善的差異性影響需要進一步深入分析和探討。

可計算一般均衡模型(CGE)是資源環境政策分析的有效工具。本文構建動態CGE模型，結合生態足跡方法，在社會經濟、資源和環境整體框架下，擴展能源和環境模塊，突出能源補貼政策調整對不同主體和賬戶的影響，系統分析能源補貼政策場景下不同類型能源補貼率對經濟發展、減排和霧霾排放的差異性影響，并提出相關政策建議。

本文主要創新在于：1)將能源政策變量與經濟發展和環境質量相聯系，將減排和霧霾治理做為能源政策改革的重要目標，從而提高資源環境制度和政策改革內涵；2)構建動態CGE模型，將生態足跡法引入能源補貼政策改革的分析中，通過對資源環境要素分解，更有效的分析能源補貼政策改革的影響；3)以不同類型能源補貼為對象，基于社會核算矩陣進行動態模擬分析，為重大戰略資源規劃與管理研究，提供新的參考和決策依據。

2 動態CGE模型構建

2.1 動態CGE模型概述

以模塊為單元，本文通過各模塊之間相互關系，構建生產、需求、價格、能源和環境等核心模型結構。動態CGE模型包含勞動、資本和能源等要素，以及居民、部門和政府等主體；模型包含生產、資源恢復和環境污染治理等活動。采用生態足跡分析法對能源消耗量和環境消耗量進行測度，將能源消費、能源轉換矩陣、能源占用土地轉換率和生態足跡聯系起來，從而同步分析能源消耗和使用以及環境影響。

表1 動態CGE模型的基本結構

2.2 動態CGE模型的模塊構成

基本模塊包括生產、需求和價格等，擴展模塊包括能源和環境模塊，如圖1所示：

生產模塊采用Leontief/CES函數。在多層嵌套的第三層中，能源由煤炭、石油等要素構成，服從CES函數，允許相互之間存在不完全替代彈性；第二層中，資源、資本和勞動之間也服從CES函數，允許相互之間存在不完全替代彈性；中間投入服從CES函數，允許相互之間存在不完全替代彈性；在第一層中，增加值和中間投入構成總產出，服從Leontief函數。

圖1 動態CGE模型的模塊結構和基本框架

生產模塊的主要函數方程包括：

(1-4)

其中，Q為總產出，TVA為總增加值，TIP為總中間投入，E為合成后的能源，L,K,E為勞動、資本和能源，r為中間投入系數，T為能源綜合利用水平，E1,E2,…En表示煤炭、石油、天然氣和可再生能源等不同類型的能源消耗，α為要素投入替代彈性，π為中間投入替代彈性，λ為能源替代彈性。

在需求模塊中，分為居民、部門和政府等主體，其中政府需求包括政府日常運營和采購需求。政府通過對生產、流通以及消費等領域征稅增加財政收入，采用政府消費和轉移支付等方式促進經濟發展。政府需求函數采用LES型，需求采用Stone-Geary效用函數。部門和居民對能源需求函數為CES型。

需求模塊的主要函數方程包括：

(5-8)

Gd=(1-Sg)GDP-B

Fd=(1-Sf)(Y+Bf)

Cd=(1-Sc)(w+Bc)

其中，D為總需求，Gd為政府需求，Fd為部門需求，Cd為居民需求，Sg,Sf和Sc分別為政府、部門和居民的儲蓄率，GDP為國內生產總值，Y為部門利潤，w為居民工資收入，B為能源補貼，Bf為對部門的能源補貼，Bc為對居民的能源補貼。

在價格模塊中，價格主要反映能源補貼政策后價格變化情況，能源補貼政策作為外生變量，獨立于其他價格和非價格變量。由于影響價格構成因素較為復雜，包括能源、勞動、資金、環境污染和恢復成本和能源補貼等要素。函數方程為：

P=∑(PE+PC+PK+PW+B)

(9)

其中，P為價格，pE為能源價格，PC為勞動價格，PK為資金價格，PW為污染價格，B為能源補貼。

在擴展模塊中，能源模塊對化石和可再生能源進行嵌套，采用生態足跡分析法(Ecological Footprint，EF)對能源消耗量和環境消耗量測度資源足跡和生態足跡，進行能源模塊和環境模塊的核算，如圖2所示。

圖2 生態足跡法下的能源和環境模塊的核算過程

通過能源和環境賬戶將能源稟賦回報從部門利潤中分離出，并基于資源環境系統恢復和補償等進行綜合考量。環境恢復指在資源開發和利用后，相應的投入資本和勞動進行保護，使資源能夠不斷的更新，達到可持續利用的效果。環境補償指在消費資源類產品時，帶來的盈利需要對資源和環境破壞以及國民經濟財富的流失做出相應的補償。

環境賬戶采用SEEA功能性附屬帳戶核算環境污染排放和治理情況，函數方程包括：

YE=PEQE-PECOST+B

(10-13)

QCO2=(QE×α-β)×γe×3.67

QSO2=2SSO2FQE(1-NSO2)

其中，YE為能源收益，pE為能源價格，QE為能源消費量，PECOST為能源成本，B為能源補貼規模，QCO2為CO2排放量，α為單位資源含碳量，β為固碳量，γe為氧化率，QSO2為SO2排放量，F為能源中硫轉化成SO2轉化率，SSO2為能源硫含量，NSO2為脫硫效率。

在霧霾治理方面，分別以PM2.5、PM10作為霧霾治理的關鍵核心指標，其函數方程為:

(14-16)

其中，PPM2.5(e)為PM2.5總排放量，QPPM2.5(e)為標準煤計算產生PM2.5的煤炭消費量，EcPPM2.5(e)為能源消費PM2.5系數，QPPM10(e)為PM10總排放量，QEPM10(e)為標準煤折算PM10能源消費量，EcPPM10(e)為能源消費PM10的系數，V(e)為含碳能源消費總額，P(e)為能源價格，C(e)為含碳能源轉化為標準煤系數，tCO2為從價稅，TqCO2(e)為從量稅。

均衡模塊包括資本、能源和產品等市場出清，資本市場采用凱恩斯閉合規則，資本市場出清要求存量資本等于資本投入與折舊之和。能源市場通過能源供需變化達到市場均衡；產品市場生產和需求均衡實現市場出清。能源投入產出達到均衡，能源補償和恢復等于同時期資源的投入，同時能源的投入也等于資源的產出。產品市場出清指能源供需達平衡的狀態；而對能源需求來自于政府、部門和居民等，部門能源需求一般做為生產中的中間投入能源需求，而政府和居民需求則體現為能源最終需求。

2.3 基礎數據、變量選擇和關鍵參數的確定

模型以社會核算矩陣作為基礎數據。模型基礎數據建立在《中國投入產出表》(2012)，編制所需的資源環境SAM表。社會核算矩陣賬戶包括：1)產品賬戶；賬戶行中包括中間投入總產出、環境恢復總產出和環境治理總產出。總產出根據統計數據直接獲得，中間投入的總產出根據《中國投入產出表》得到。環境恢復總產出和環境治理總產出采用余量處理方法。將年污染治理的運行費用作為污染治理總產出的基數。考慮環境治理乘數效用，將環境治理投入轉化成經濟總產出。2)活動賬戶；在生產活動的行中，對應于產品賬戶、居民賬戶、部門賬戶和政府賬戶的分別為總產出、勞動總額、利潤總額和稅收總額；資源恢復活動和環境治理互動的行中對應于要素賬戶和政府賬戶分別為投入和資源補償，根據資源補償投入和總產出資料。在賬戶列中，生產活動、資源恢復活動和環境治理活動分別對應要素投入產出總額、資源恢復投入產出總額和污染投入產出總額。3)要素賬戶；在要素賬戶行中，存在勞動、資本和能源等子賬戶，用于生產活動、能源恢復和環境污染治理，分別等于工資、利潤和資源投入值。要素賬戶行中，分別表現為個人所得說、部門所得稅等相關支出。4)居民賬戶；在居民賬戶中分為城鎮居民和農村居民兩種。居民賬戶行表示居民收入，主要包括工資和資源補償；居民賬戶列表示居民消費。5)部門賬戶；賬戶行表示部門扣除支出后凈利潤，包括利潤和補貼。部門賬戶列表示部門總支出，包括勞動支出、資本支出和資源消費支出。6)政府賬戶；政府賬戶行中包括各種政府稅收收入。在政府賬戶列中是財政支出，主要包括公共事業、轉移支付與政策性補貼等。7)儲蓄賬戶；在儲蓄賬戶行中為居民、部門和政府總儲蓄額，在儲蓄賬戶列中為居民、部門和政府總投資額。

通過《中國投入產出表》得到資源直接消耗系數，將能源消耗折算成標準煤后進行單位含硫系數處理，累加得到CO2和SO2總排放量。通過Bayesian和GME法得到生產函數彈性參數；能源和環境函數彈性采用GME法。

2.4 閉合規則和模型動態化

在求解所需外生變量的確定及參數值，變量選擇和模型銜接的選擇，消除模型的過多識別問題。根據模型的要求，采用的閉合規則是凱恩斯閉合規則(Keynes closure)，本文放棄了勞動力市場與商品市場同時達到均衡的約束條件，將能源補貼定義為外生變量，國外儲蓄定義為內生變量，通過調整收入和儲蓄實現市場出清。

本文通過引入不同類型能源補貼率實現模型動態化，能源總收入由能源價格和能源總量決定，價格受補貼率影響，能源總量為本期存量和上期恢復量獲得。能源補貼政策動態化方程為：

YE=∑(YEt-1+YERt)(1+RB)T

(14)

其中，YE為能源收入總額，YEt-1為上一期能源恢復量，YERt為本期能源存量和恢復量，T為能源開采利用程度，RB為不同類型能源補貼率，t為本期時間，t-1為上一期時間。

3 模擬結果分析

3.1 能源補貼政策初始場景設定

1)基礎場景設定。在基準經濟系統設定上，通過2003-2012年經濟發展關鍵指標等刻畫能源補貼政策前后宏觀經濟系統運行，具體情況如表2所示。在環境系統基準設定上，選用廢水、廢氣和工業固體廢物等作為環境系統的初始值，通過年均污染物增長分析環境狀況(見表3)。對應于《中國投入產出表》的部門，本文將生態生產性空間分為土地、水域、居民及工礦和建筑用地等類型，以2012年的數據為基礎，計算資源消耗量,得到表4-5。

表2 2003-2012年經濟發展狀況

表3 2003-2012年主要污染物排放狀況

表4 生態生產型土地使用及人口和經濟狀況

表5 2012年能源消耗和利用情況

2)能源補貼政策初始場景設定

本文采用能源補貼差價法得出能源補貼區間，并設計不同類型能源補貼率(如表6所示)。基期為2012年，模擬期為2020-2030年，以2年為一個模擬時間段，采用GAMS軟件進行模擬分析。

表6 不同類型能源補貼政策場景設計

3.2 能源補貼政策影響的模擬分析

1)對宏觀經濟和產業發展的影響

能源補貼政策會對宏觀經濟產生一系列沖擊，能源補貼后GDP和總產出等會有不同程度上升，尤其是在煤炭和石油等化石能源補貼政策下，經濟增長會有較大幅度的提高，但能源補貼政策影響將逐步下降(如表7所示)。

表7 不同類型能源補貼政策對GDP的影響

由于我國相關產業對能源依賴程度較高，能源補貼政策會提高社會總產出(如表8所示)。

從產業層面看，能源補貼政策對產業總產出產生明顯的激勵作用，補貼力度越大，對產業總產出刺激效應越明顯(見表9)。

除農業和環保產業外，其他產業總產出水平上升幅度較明顯，其中收益最大的為能源、工業、開采和運輸業等，由于能源需求剛性較大，這使得相關總產出水平大幅上升，能源產業大多是位于經濟產業的上游，直接受能源補貼政策影響。從補貼政策效果的差異性看，煤炭和石油等化石能源補貼對產業總產出水平影響較大，原因在于傳統化石能源在經濟增長的能源消費中仍占主導地位，補貼政策使能源使用成本下降，從而導致總產出水平上升。

能源補貼政策將直接影響能源價格變化，補貼率對不同類型的能源價格影響的差異性較大，由于化石能源在我國能源體系中的重要地位，煤炭，石油和天然氣的價格構成中補貼占到10%以上，其中，石油補貼占到石油價格構成的25%作用；而對可再生能源補貼相對較低，對可再生能源價格的影響較小(具體如表10所示)。

本文采用能源消費價格指數和居民消費價格指數，反映價格體系變化，能源補貼率調整后數值變化趨勢如圖3-4所示，可以看到，能源消費價格指數(ECPI)開始逐步下降，居民消費價格(CPI)相對格穩定。由于補貼是能源價格體系中的重要構成部分，補貼政策會降低能源使用成本，導致能源價格下降，并使不同類型能源間的替代彈性發生變化，影響能源需求供給關系變化，以煤炭為例(如表11所示)。

表8 能源補貼政策對總產出的影響情況

表9 能源補貼政策對不同產業總產出影響(2030)

表10 不同能源價格的補貼構成比例(2030)

圖3 能源補貼政策對能源消費價格指數的影響

圖4 能源補貼政策對居民消費價格指數的影響

煤炭補貼政策使勞動和資本對能源的替代彈性逐步下降，這意味著能源補貼政策使能源在在要素體系中的作用更加重要。能源補貼政策使能源替代彈性變化(如表12所示)，不同類型化石能源替代彈性變化不大，而化石和可再生能源替代關系隨著補貼力度加大而逐步增加，補貼率對二者替代關系影響較大，即存在正向關系。當對化石能源進行補貼時，煤炭比例基本相同，石油和天然氣比例略有波動；當對可再生能源補貼時，可再生能源補貼消費有較大的提高，對能源結構改善的影響最明顯。

表11 煤炭能源補貼政策對不同要素替代彈性的影響

表12 不同能源間的替代彈性變化情況(2030年)

2)對能源價格和能源消費結構的影響

3)對能源消費和主要污染物排放的影響

能源補貼政策使單位GDP能耗和能源消耗總量上升的同時，能源利用效率和人均能源盈余/赤字恢復收益均會下降(見表13)。

表13 不同類型能源補貼政策場景下的環境變化情況(2030年)

化石能源補貼政策后單位GDP能耗、能源利用效率和能源消耗總量惡化趨勢更加明顯，此時單位GDP能耗和能源消耗總量將上升，能源利用效率和人均能源盈余/赤字將進一步下降，能源補貼政策對能源消耗產生較大的負面效應；當對可再生能源進行補貼時，污染物指標變化較明顯(如表14所示)。

表14 能源補貼政策對主要污染物排放的影響(2030)

由于不同類型的能源補貼率差異，主要污染物排放也存在差異，增幅由大到小依次為廢氣、廢水和工業固體廢物排放量，但化石能源大補貼對主要污染物排放總量增長影響較大，而煤炭補貼對廢氣排放的影響最大。由于能源補貼對能源使用和消費產生重大影響，補貼率越高主要污染物排放增長幅度越大。

由于社會經濟、資源和環境系統存在聯動關系，補貼政策加劇了能源消費，加快主要污染物排放，以煤炭補貼為例，模擬能源補貼政策對主要污染物排放影響的趨勢(如表15所示)。從長期看，能源補貼政策對廢水和工業固體廢物排放量影響相對較小,而SO2和CO2排放量呈現上升趨勢；其原因可能在于補貼政策改變不同要素間替代關系，不利于減少CO2和SO2排放。

表15 煤炭補貼對主要污染物排放的影響

受能源補貼政策的影響，不同產業的主要污染物排放量都會有不同程度上升，其中，開采業、工業、交通和能源業等產業碳排放上升幅度最高，農業和環境等產業碳排放略有下降；再生能源補貼政策對產業碳排放影響更明顯(如表16所示)。

能源政策補貼政策實施后，霧霾排放量均有不同程度上升，但不同類型能源補貼率對霧霾排放的影響差異較大。當對化石能源補貼時，PM2.5和PM10排放量上升較明顯，且隨時間變化上升幅度更大；當對可再生能源補貼時，PM2.5、PM10排放量也會上升，但上升幅度明顯低于對化石能源補貼政策(如表17所示)。

表16 能源補貼政策對不同產業碳排放影響(2030)

表17 不同類型能源補貼政策對PM2.5和PM10排放增速的影響

從2020到2030年，能源補貼政策對霧霾排放產生明顯刺激作用，但對可再生能源補貼時，PM2.5、PM10排放量上升相對較低，這也從另一方面驗證可再生能源對環境改善積極作用。

4 結語

本文研究發現：能源補貼政策有利于經濟增長，但不同類型的能源補貼影響差異性較大，特別是煤炭補貼對經濟增長的刺激效果最明顯，但會形成能源過度消費和環境污染問題，不利于能源利用效率提高；而對可再生能源補貼時，能有效改善環境系統，對主要污染物和霧霾排放更加明顯。

因此，本文提出以下政策建議：(1)對不同能源補貼率進行區域差異化設定和選擇區間，由于不同類型能源補貼稅政策影響差異較大，能源補貼稅區間選擇必須符合區域資源稟賦和社會經濟發展程度，提高方案針對性和可操作性；(2)將核能和風能等納入到能源補貼范疇，并進一步明確其補貼形式和標準，從而構建更加完整和有效的能源補貼政策體系；(3)注重能源補貼政策組合型和配套性，將霧霾的新型污染物納入到環境改善的綜合考量中，通過不同能源補貼政策組合調節社會經濟和資源環境系統的協同發展；(4)在國家戰略性和前沿性進一步提高能源補貼政策的定位，短期內以化石能源補貼為主，長期而言，應將社會發展轉型與能源補貼政策相聯系，逐步加大可再生能源補貼，使能源政策能更好發揮調節資源節約和環境福利等方面政策效應。