邁向碳中和：中國減煤路徑的模擬與評估

摘要 為應對全球氣候變暖問題，中國提出努力爭取2060年前實現碳中和的目標。目前，中國的主要碳排放源自能源消費，而能源消費仍以煤炭消費為主。因此，減少煤炭消費成為中國實現碳中和目標的關鍵第一步。該研究通過構建動態遞歸可計算一般均衡模型，深入探討了多種減煤路徑，包括煤炭去產能、碳稅、碳交易和煤炭資源稅等。通過情景模擬，評估了這些途徑在達成相同減煤效果時，對宏觀經濟、碳排放、產業及能源結構的影響。研究發現，在中國特有的能源體系中，實施減煤路徑必將帶來碳排放的降低，但不同路徑對GDP、產業結構和能源結構的影響卻不盡相同。具體來說，煤炭去產能和煤炭資源稅對GDP的負面影響最輕，但對于推動產業結構和能源結構的清潔轉型沒有顯著效果，主因是企業能夠通過采購廉價能源來維持低成本，從而未根本改變能源成本，且大幅度提升了對外能源依賴度；碳稅、碳交易及其混合機制顯著促進了產業結構的優化，雖然減排效果更佳，卻對經濟總量造成了較大的負面影響，因為該類路徑考慮了所有能源品種的碳排放成本。建議：一是應注重需求側減煤路徑和碳減排政策的協同效應，完善碳交易機制，盡早將其他高耗能行業納入碳交易體系，同時需要注意嚴格碳排放總量控制可能帶來的經濟損失風險；二是推進電力市場化改革，實現“碳-電”協同減排，將是未來20年減煤降碳的核心策略；三是借助電力市場化的紅利，優化煤炭替代策略，如火電可逐步從基荷功能轉變為調峰功能。

關鍵詞 碳中和；減煤路徑；煤炭消費；可計算一般均衡（CGE）模型

中圖分類號 F205；F407. 21 文獻標志碼 A 文章編號 1002-2104（2024）06-0009-12 DOI：10. 12062/cpre. 20231217

為保持經濟快速增長，人類過度使用化石能源，導致了CO2 等溫室氣體的過量排放，加劇了全球氣候變暖問題。為應對這一挑戰，習近平在第七十五屆聯合國大會上提出中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，簡稱“雙碳”目標。作為目前全球最大的碳排放國家，“雙碳”目標展現了中國政府應對氣候變化挑戰的堅定決心。能源是國家經濟發展的必要物質基礎，其消耗與碳排放量具有較強關聯性。2022年中國能源消費總量為54. 1億t標準煤，煤炭消費量占能源消費總量的56. 2%，煤炭消費量同比增長4. 3%［1］。由于油氣資源不足，煤炭在中國能源消費結構中占據主導地位［2］。據研究，煤炭燃燒產生的CO2貢獻了約一半的溫室效應［3］，煤炭消費每減少2. 9%，中國化石能源CO2排放量可減少1. 5%［4］，煤炭消費是影響中國碳排放總量的主要因素之一。未來40年，如何降低煤炭消費將是中國實現碳減排、經濟低碳轉型的關鍵［5］。為了確保中國能夠穩步邁向碳中和，如何系統地將經濟、環境、煤炭消費等因素集成在同一個模型中進行準確分析，將碳減排路徑與減煤路徑結合起來，科學地評估不同減煤路徑對于經濟、環境、產業結構的影響，對于指引中國未來碳減排路徑的改革方向、降低煤炭消費、加快實現經濟低碳轉型具有重要的現實意義。

1 文獻綜述

由于煤炭消費長期在中國能源結構中占據主導地位，如何減少煤炭消費在中國能源相關研究中具有重要意義，現有文獻往往單純關注減煤路徑或者減排路徑兩者之一。從減煤路徑來看，已有的降低煤炭消費的研究對于各減煤路徑進行了深入的討論，能夠長期影響煤炭消費的政策路徑主要有3類：第一類是基于行政命令去除煤炭行業的過剩產能；第二類是從供給側的角度出發，例如推動可再生能源技術的創新及利用，以此增強可再生能源對煤炭消費的替代效應；第三類是從需求側的角度出發，例如通過適當提高煤炭消費成本、加快煤炭產業轉型、突破重點行業降低能耗的關鍵技術等方式，來降低煤炭消費。

目前，國內外許多學者對于減煤路徑的選擇展開了廣泛的討論。從煤炭供需的角度進行分析，加快可再生能源的替代［6-7］，提升清潔綠色節能技術［8-9］，調整煤炭產業結構體系［10］是控制煤炭消費總量應當采取的政策措施。這些研究雖進行了不同減煤路徑的對比，但大多是從煤炭產業自身出發，缺少在碳中和框架下的路徑研究，并且缺乏政策對能源、環境和經濟等多個維度影響的評估。在“雙碳”目標的背景下，中國減煤路徑的選擇應綜合考慮碳排放約束、經濟增長等因素。

能源消費、CO2排放和經濟增長之間存在長期均衡的關系?；诖耍S多文獻從目前主流的低碳政策出發，來研究各減排路徑對能源消費、經濟的影響［11-13］。目前主流的低碳政策工具分為兩類：一類為基于行政命令的政策工具；一類為基于市場的經濟激勵政策，如碳稅、碳交易、碳稅碳交易復合政策等。

已有文獻中學者們主要討論了基于市場的經濟激勵政策。碳稅作為降低碳排放的重要政策手段，備受推崇，其可行性已經得到多方面研究的證實［14］。研究者大多建立CGE模型模擬碳稅對宏觀經濟、碳排放和能源的影響。翁智雄等［15］建立CGE模型分析征收差異化行業碳稅對中國經濟的影響，認為征收行業差異化碳稅會對宏觀經濟產生一定的負向沖擊且有助于推動碳減排。Cao等［16］使用多種CGE模型對中國的碳稅政策進行了比較分析，認為征收碳稅對于GDP的下降影響不大且會減少煤炭和石油的使用。Lin等［17］構建CEEEA模型，模擬了不同碳稅稅率對于經濟、能源、環境的影響，研究結果表明，碳稅能夠在一定程度上分擔碳交易政策覆蓋范圍之外的減排壓力。碳稅作為減排政策的補充，能夠有效減輕碳減排時帶來的GDP損失。

基于污染物總量控制的碳交易政策也被認為是有效的碳減排方案。任亞運等［18］采用雙重差分法實證檢驗發現，中國碳交易政策促進了試點地區碳排放強度的下降，并且促進了試點地區的綠色發展。劉海英等［19］采用雙重差分空間杜賓模型分析了碳交易的空間效應，認為碳交易政策存在正向的空間溢出效應，試點省份周圍地區能借助試點省份的政策紅利實現碳減排。

資源稅可從生產的源頭上限制污染環境、控制資源浪費。資源稅雖不直接與減碳掛鉤，但研究發現煤炭資源稅能有效降低碳排放總量，且對經濟的影響有限［20-21］。Xu等［22］建立CGE模型，分析了不同情景下煤炭資源稅稅率對于碳減排的影響，認為煤炭資源稅的改革有利于促進碳減排。Wen等［23］構建CEEEA模型，對2020—2030年中國減少煤炭消費和碳排放的政策組合進行了模擬，研究結果表明，提高煤炭資源稅能夠顯著減少煤炭消費，促進碳減排，提高可再生能源發電的比重，且對經濟的負面影響較小。

目前，許多研究已經對全社會的能源消費、碳排放和經濟增長等方面進行了預測和情景分析，但專門針對煤炭消費開展的研究較少，且這些研究對減煤路徑缺少整體的規劃，以及對潛在路徑的對比。本研究立足于碳中和框架，旨在探討如何走好邁向碳中和的第一步：降低煤炭消費。

不同于以往研究，本研究將減煤路徑與減排路徑聯系起來，基于動態CGE模型構建中國能源-環境-經濟分析模型。CGE模型在能源經濟建模領域得到廣泛應用，相對于其他研究方法，CGE模型能夠有效評估各類政策對環境、經濟和社會的多方面影響，政策研究者可以設想不同政策投入可能產生的社會經濟和環境結果，符合研究目的［24］。中國能源-環境-經濟分析（CEEEA）模型為改進的CGE模型，在處理能源和排放數據方面更加科學和客觀，并能夠確保在相同基準下比較不同情景的影響［25］。

本研究聚焦于煤炭消費，對碳稅、碳交易、煤炭資源稅等多種減煤路徑進行標準化的對比分析，模擬了2018—2060年不同減煤路徑在達到相同減煤目標的情景下對能源、環境和經濟的影響，基于各減煤路徑的作用機制分析了造成這些影響的原因，并且對不同路徑進行了多角度的綜合評估。主要貢獻在于：第一，發現了減煤路徑和減排路徑具有很強的協同效應，未來的政策制定應重視需求側的減煤政策與碳減排政策的協同效應。第二，針對不同減煤路徑對GDP、產業結構等方面的影響進行了對比，對各種路徑產生的效用進行了評估，并解釋了各路徑對宏觀經濟產生不同影響的原因，這對于中國減煤路徑的選擇具有重要參考意義。研究結果表明，中國應建立健全的碳交易機制，盡快將其他高能耗行業納入碳交易體系，同時需要注意嚴格碳排放總量控制可能引發的經濟風險，以避免不必要的經濟損失。第三，考察了不同減煤路徑對于產業結構、發電結構的改善作用，提出要做好電力市場化改革工作，開展“碳-電”協同減排，利用未來電力市場化紅利，優化源頭側的煤炭替代策略。

2 情景設計

為了滿足“遠景規劃”中的碳達峰、碳中和目標，降低煤炭消費必須作為碳減排的第一步。直接的行政規制可以有效地降低煤炭消費，是本研究考慮的政策之一。另外，從消費側來看，在可替代的商品中，價格可以顯著影響消費偏好。因此，適當提高煤炭成本，是促進煤炭產業鏈轉型、降低煤炭消費的一個重要手段；同時，提高可再生能源的競爭力一定程度上也能夠調整能源的消費偏好。這類政策核心是利用稅收或去補貼等手段改變煤炭與其他化石能源、或煤炭與可再生能源的價格差［26-28］。具體而言，本研究模擬了5種可采用的典型政策。

（1）行政去產能。針對煤炭產業產能過剩的問題，用行政命令的手段降低煤炭的產能。本研究通過限制煤炭行業的資本、勞動投入的方式模擬行政去產能。去產能政策是中國產業政策之一，這類政策在黨的十八大文件和“十三五”規劃中皆有體現，且中國目前初步完成了對鋼鐵、煤炭、電解鋁等行業的去產能工作。

（2）煤炭資源稅。煤炭資源稅政策屬于經濟激勵性政策，提高資源稅會增加煤炭的使用成本，使得用能企業將目光轉向其他的能源消費，例如油氣或可再生能源。

（3）碳交易機制。碳交易為碳定價機制之一，這類機制以化石能源產生的CO2排放為基數進行定價，從而提高了化石能源的使用成本。該機制同樣會提高煤炭使用成本，因此在一定程度上會降低煤炭消費。中國于2020年正式建立了全國性碳交易市場，或將成為當前中國主力的減排政策路徑。

（4）碳稅機制。碳稅也是國際公認的碳定價機制之一，其基本作用機制同碳排放權交易。另外，根據單位熱值價格，可計算出單位價格下的煤炭含碳量遠遠大于石油和天然氣，因此，征收碳稅或者實施碳交易將會對煤炭市場產生更大的影響。

（5）混合機制。目前中國已經對發電行業開始實施碳排放權交易機制，而且可能擴大到主要高耗能行業。但是，由于監管、核查、報告的機制存在較大的社會成本，其他行業可能不會被納入碳市場。為了保證碳公平，對非碳市場覆蓋行業的企業征收碳稅是目前氣候經濟學界的一個主流觀點。因此，本研究最后以模擬的情景假定高耗能行業納入碳交易，其他行業則征收碳稅。

綜上，考慮行政去產能、煤炭資源稅、碳交易機制、碳稅機制和混合機制的路徑作為降低煤炭消費、降低碳排放的備選路徑。與其他經典文獻［29-30］不同的是，為了更好地對各類路徑進行標準化的對比分析，本研究通過對各類減煤路徑的實施強度進行內生化處理，來達到相同的減煤目標（減煤路徑外生給定）。具體而言，本研究外生控制了所有情景下的煤炭消費路徑，如圖1所示，2020—2028年煤炭消費相對穩定，而后減煤政策逐漸增強，使得煤炭消費從2020年的32. 5億t標準煤降低到2040年的18. 9億t標準煤，進而降低到2060年的3. 7億t標準煤。剩余煤炭消費可用碳匯的方式予以中和。為了使模型達到瓦爾拉斯均衡，也為了模擬減煤政策的強度變化，本研究對政策的一些參數進行了內生化處理，例如去產能的去庫存量或固定資產投資限制、碳交易的年度下降系數、資源稅稅率等。政策情景設置見表1。

3 構建可計算一般均衡模型

3. 1 改進的CEEEA/CGE模型

擬運用中國能源-環境-經濟分析（China energy-en?vironment-economy analysis， CEEEA）模型［25］，模擬不同減煤路徑的影響，衡量路徑的成本效益，并對其影響機制進行分析。CEEEA模型本質上是一個遞歸動態的可計算一般均衡模型（dynamic recursive computable general equilib?rium model， CGE模型），CGE模型被廣泛用于構建反事實情景，通過情景模擬分析的方式，對比分析反事實的政策、沖擊等因素導致的各類影響［27，31］。例如，林伯強等［32］通過動態CGE 模型模擬了資源稅改革對煤炭的宏觀影響，認為對煤炭資源征收5%～12%的資源稅有利于可持續發展。湯維祺等［33］為了研究碳排放權分配機制對經濟的短期和長期影響，構建了多區域CGE模型，認為碳排放權分配機制的動態化有利于經濟發展，但是對長期經濟增長的促進作用仍比較有限。煤炭資源稅是調整煤炭成本的基本手段之一［34］。