不同气候保护政策的模拟对比研究，本文主要内容关键词为：气候论文,政策论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)03-0024-07
气候变化问题已经成为制约经济发展，影响社会福利的重要因素。全球变暖使得人类不得不考虑新的生产和生活的方式。自20世纪80年代后期以来，在全球气候保护的政策研究方面，国际上已出现一系列CGE模型，它们或在全球尺度，或在国际与区域尺度，或在国家尺度上，研究GHG减排与经济发展的相互作用，研究减排机制对国民经济的综合影响[1]。其中大部分模型研究的是生产型减排政策与经济增长的影响，如Nordhaus等人建立的“DICE”模型及后来的“RICE”模型[1，2]，Eyckmans，Tulkens(2004)CWS模型[3]，Buchner，Carraro(2005)的FEEM-RICE模型[4]。还有一部分模型研究了能源替代型政策的影响，如Zwaan(2002)的Demeter模型[5]，张阿玲，郑淮等(2002)结合国外模型和中国国情特点建立了3E（经济—能源—环境）一体化模型[6]。对于增汇型减排，研究还主要集中在对碳汇的作用的分析上，如Holland对美国1980-1994年的碳汇做过分析[7]，Brown，Costa和Krankin对亚洲、东南亚以及俄罗斯等的碳汇也做了比较详尽的研究[8～10]。郑一萍，王铮(2005)重点研究了增汇型气候保护政策对我国经济的影响[11]。
但是这些研究没有将三种政策进行比较分析。三种政策谁优谁劣，不能直接通过不同的系统进行比较。一方面是因为不同的系统模型有较大的差别，并且系统是不断改进的，一些公式或参数可能存在不连续性；另一方面，在实际政策中，不仅要考虑单独的政策，对于混合型政策的成效，也需要考虑。因此，有必要将三种政策放在一个系统中进行模拟，然后根据结果进行比较。本文的工作就是在技术内生的条件下构建模型对生产型减排，能源替代型，增汇型三种减排政策进行模拟分析。
1 建模
1.1 模型概述
本文建立的模型以Pizer的State-Contingent模型和Zwaan的Demeter模型为基础[12，5]。State-Contingent模型是基于DICE模型发展而来的。Pizer采用不确定性参数进行了全球最优
减排率的选择模拟，它综合了地球气候系统和社会、经济系统及其相互作用关系。Demeter模型是通过在气候变化的宏观经济模型中，引入内生技术进步，来研究其对最优的减排的影响。模型主要包括如下三个模块：宏观经济模块，气候变化模块，人地关系协调的决策选择模块。如图1所示。
图1 模型流程图
Fig.1 How chare of the model
其中宏观经济模块和气候保护模块在这里我们继续沿用以前的工作，限于篇幅，详细过程可参考郑一萍硕士论文（2004，华东师范大学）。下面我们着重讨论政策模块。
1.2 人地关系协调决策选择模块
中国气候保护决策支持系统共包含三种政策选择：增汇型排放控制、生产型排放控制和能源替代型排放控制。增汇型排放控制就是通过增汇的方式，如培育森林、改变土地利用方式等，使得森林、土壤等汇吸收更多空气中的二氧化碳，这从另外一个角度减少了大气中的碳。生产型排放控制是在计算GDP时在生产函数中就加以考虑的，体现在对有效社会生产率的修正上；至于能源替代型排放控制，是通过用非化石燃料能源替代化石燃料能源，在确保不影响产出的情况下，采用更多的非化石燃料能源也能减少排放出的碳。
这些政策措施的选取和实施都将给未来经济发展、气候变化以及人地关系协调等产生不同的影响，因此，人地关系协调意义下，在模型中加入对这些政策的研究模块是非常必要的。这里，我们将增汇型排放控制和能源替代型排放控制的成本投入按照一定比例分别扣在了每年的投资和消费上。
又因为化石能源消费量和非化石能源消费量共同构成了总的能源消费量，即：
△
和△
是t时期没有采取能源替代政策的化石和非化石能源消费量较t时期采取能源替代政策后的化石和非化石能源消费量的变化量。干中学通过累积生产量的比例函数嵌入到模型中，这个比例函数意味着，如果只有较少的累积生产量，相对于较高水平的累积生产量，需要更多的特定能源资本和维护、运作资本才能生产出一定水平的能源。由于能源替代政策的实施，化石和非化石能源消费量的变化所带来的化石和非化石能源资本投入的变化分别为I[(f)]和I[(n)]，带来的维护和运作化石燃料和非化石燃料的资本的变化分别为M[(f)]和M[(n)]，它们的关系一般可由以下方程表达[6]：
函数g(.)通常是用来表示通过学习后生产成本下降，指数α的值是干中学过程的基础，它说明了学习所需技术的速率[6]：
这里lr为学习率，在本文中取0.2。
1.3 模型参数及初始值概述
该模型有关参数中的所有初始参数均以2003年作为基准年份计算。关于纯时间偏好ρ。其计算多少带有任意性，根据OECD对发展中国家的评估，对中国来说它在4%～8%，基于中国人比较倾向储蓄这一事实，我们取4%[11]。对于经济活动的参数的估计采用了《中国统计年鉴2004》的统计数据[13]，经过分析后所得参数见表1。
从全球范围来看，一些气候变化参数D[,0]是恒定的，因此采用DICE模型中所采用的气候变化参数。对于控制成本参数，许多学者都做过相应的研究，一般普遍认为全球变暖的破坏在发展中国家更为严重。根据OECD的估计，排放增长2倍，即温度上升2.5℃时中国的GDP大约损失4.7%，Nordhaus估计到2090年全球气温上升3℃时，全球的平均GDP损失为3.6%，损失范围在0%～21%，因此假设当气温上升到3℃时，中国的GDP年损失为5.5%[2]。模型为动态模型，其中，后一期的数据是根据前期数据计算得到的，因此需要设置模型开始运算时的初始值。以2003年作为模型开始的初始年份，通过查阅有关资料、计算获得各初始值[2，13]，如表2所示。
在国内，关于增汇成本的研究目前还处于初级阶段，而且大多是针对特定地区所做的科学试验来采集数据结果，并不代表全国的平均水平。其中徐德应(1996)研究了我国不同地区采取不同方式增汇的成本，但是由于没有考虑土地资源的有限性，结果偏低[14]。这里我们采用袁嘉祖(1997)的计算结果1238.6元／tC（已经按2003年不变价格调整）[15]。
1.4 模型的情景设定
不同的气候保护政策通过设定不同的情景来确定。情景主要对于控制气候保护措施的选择的政策参数来设置，分为以下五种情景。这五种情景的选择是为了适应人地关系协调下进行气候保护的要求并根据我国经济发展的实际情况做出的。
情景1：中国不实行任何形式的气候保护，世界其他地区到2060年减排10%；
情景2：中国每年实行10%的增汇型排放控制率，不实行其他控制方式，世界其他地区到2060年减排10%；
情景3：中国每年实行10%的能源替代型排放控制率，不实行其他控制方式，世界其他地区到2060年减排10%；
情景4：中国每年实行10%的生产型排放控制率，不实行其他控制方式，世界其他地区到2060年减排10%。
情景5：中国每年分别实行4%的增汇型和能源替代型排放控制率，以及2%的生产型排放控制率，世界其他地区到2060年减排10%。
本文所指的三种气候保护政策控制率是相对于本年不实施任何减排措施的排放量而言，是基于目前中国不同的增汇、能源替代和生产减排的基础情况下设置的政策参数；情景1是不实施任何的气候保护措施，这种情景作为基础情景，以便与其他情景做比较，使得结果更加明晰；这里设置的情景2、3、4、5都能基本实现到2060年中国的排放比在传统生产和排放情况下减少10%的目标，我们对这些情景下的排放量、经济增长和社会福利的变化情况做了预测计算，通过这样的模拟可以对比各种不同的气候保护措施的排放控制效率和效益；世界其他地区到2060年减排10%，是指在1990年水平的基础上减排10%，相当于世界其他地区年减排0.1%。这里设定到2060年世界减排10%是因为《京都议定书》中为38个工业化国家在2008-2012年的承诺期内，把他们的温室气体排放量从1990年排放水平平均降低大约5%。按照这个推算，减排继续的话，保守估计到2060年减排可以达到10%。情景5是将三种保护政策结合起来实施的一种情景，该情景比较符合中国目前的国情，比较容易实现。
2 模拟结果
通过运用本项研究编制的系统，我们对上述情景进行了模拟计算，得到了大量的计算结果，下面将分别从各种情景下我国排放量以及经济发展水平、效用这几个方面给出预测结果并进行分析。
2.1 中国排放量、经济发展水平及效益预测结果
(1)排放量。在模拟计算中，除了第一种情景之外，其他四种情景都基本上能实现到2060年排放量比不控制减少10%，这是我们根据计算结果特意设置的（见表3）。
表3列出了各情景下我国二氧化碳排放量的数据，根据这里的预测，可以得到：
情景1：2030年我国排放量约达到18.09亿t，2060年达到22.14亿t。
情景2：2030年我国的排放量将达到16.09亿t，2060年达到19.67亿t。相对于不控制的情况下，到2030年少排放11.06%；2060年少排放11.08%。
情景3：2030年我国的排放量将达到16.06亿t，2060年达到19.69亿t。相对于不控制的情况下，到2030年少排放11.22%，2060年少排放11.07%。
情景4：2030年我国的排放量将达到16.1亿t，2060年达到19.65亿t。相对于不控制的情况下，到2030年少排放11%，2060年少排放11.17%。
情景5：2030年我国的排放量将达到16.11亿t，2060年达到19.72亿t。相对于不控制的情况下，到2030年少排放10.95%，2060年少排放10.93%。
这里列出的仅是部分的预测数据，事实上我们计算出了各种情景下每一年排放量的预测数据。根据这些数据我们可以计算出与不进行任何控制的情景相比，其他四种情景在55年（2005-2060年）内分别减少的排放的量，其中情景2共少排109.24亿t，情景3共少排109.95亿t，情景4共少排109.16亿t，情景5共少排107.72亿t。
(2)中国GDP预测。气候保护对经济安全的影响是最为引人注目的问题，也是本项研究的重点。气候与经济系统之间的相互作用非常复杂，我们通过模拟计算得到不同情景下的GDP的值，见表4和图2。
可以看出，情景1中各年的GDP是最高的，这是因为此时没有实施任何排放控制措施，与情景1相比，到2060年，情景2、情景3、情景4和情景5下的GDP值分别下降了1.25%，1.1%，2.25%，1.0%。
图2 不同情景下GDP变化趋势
Fig.2 Changing Trend of GDP in differrent scenarios
(3)效用预测。GDP不是度量经济增长的唯一指标，按照可持续的发展观，我们需要研究社会的累积效用。应用我们开发的系统的模拟发现，中国实施无论实施何种气候保护政策都会带来累积效用的减少，因为生产型排放控制在一定程度上限制了生产活动，而增汇型和能源替代型由于需要资金投入，这势必将减少国内的投资和消费，投资减少又将影响生产的发展，消费的减少则直接降低效用。表5是通过模拟得到的结果。
由表5可以看出，情景1中各年的效用是最高的，这是因为此时没有实施任何排放控制措施，与情景1相比，到2060年，情景2、情景3、情景4和情景5下的效用值分别下降了0.76%，0.88%，1.46%，0.70%。
2.2 综合分析
由上面预测的结果我们可以观察到以下事实：无论何种气候保护措施，都肯定会对中国的宏观经济产生影响，也就是说，实施控制排放政策对我国经济发展一定会有损耗。但是由我们的模拟结果来看，增汇和能源替代两种政策在对经济影响非常小的情况下就实现了排放控制的目标；而对于生产型排放控制，相对投入较大，到2060年，通过生产型排放控制实现控制目标的，GDP较不控制要减少2.25%。而情景5达到了最小的GDP损失。也就是说，在实行单一政策时，增汇型和能源替代型排放控制的GDP损失要小于生产控制型。我们尝试了其他几种比例的混合政策，发现混合政策的GDP损失要小于单一政策。这种现象是由于影响有效生产率的非线性机制引起的。生产减少型控制是通过有效生产率影响GDP，生产控制率和有效生产率的关系是非线性。随着生产减少控制率的增大GDP的损失是边际递增的。
根据计算，不实行任何控制，在2020年中国的效用将达到1 559 230，2030年达到2 342 338，2060年达到3 808 995。在情景2中，相比情景1，在2060年中国的效用要下降0.76%。在情景3中，相比情景1，在2060年中国的效用要下降0.88%。在情景4中，相比情景1，在2060年中国的效用要下降1.46%。在情景5中，相比情景1，在2060年中国的效用要下降0.70%。和GDP的趋势一样，单一政策时，实施生产型排放控制的累积效用是最小的，这进一步证明了生产型排放控制对国家经济安全的影响是最大的，最容易引起国家经济不安全的就是生产型排放控制，增汇和能源替代两种政策在对效用影响非常小的情况下就实现了排放控制的目标；而对于生产型排放控制，效用影响较大。而混合政策要优于任何单一政策。
3 结论与讨论
通过运用开发的气候保护政策模拟系统进行计算，我们发现，无论实施何种气候保护政策，都将对中国的经济发展产生影响，通过比较五种情景下的计算结果，可以得到以下结论：
首先，从长远来看，我国需要制定有效的减排方案。在情景1中，我们不设置任何排放控制方案，如果不实施任何气候保护政策，即按照目前正常的发展状况，到2020年，我国排放量约达到1.52GtC，2025年达到1.62GtC，2030年达到1.81GtC，2060年达到2.21GtC。中国作为一个经济快速增长的大国，对世界气候变化的潜在影响也不容忽视。中国在保持经济能够稳定发展的同时，承担适当的气候保护任务也是不可避免的。
其次，在实行单一气候保护政策时，增汇型和能源替代型排放控制优于生产型控制。其中，仅实施增汇型排放控制政策，到2060年GDP比情景1的不控制将减少1.25%，排放量却减少了11.08%；仅实施能源替代型排放控制政策，到2060年GDP比情景1的不控制将减少1.1%，排放量却减少了11.07%。仅实施生产型排放控制政策，到2060年GDP比情景1的不控制将减少2.25%，排放量减少了11.17%；很明显，增汇型和能源替代型排放控制政策的效率和效益要优于生产型控制政策。
第三，混合型保护政策要优于任何单一气候保护政策。在情景5中，从计算的结果来看，到2060年，GDP比情景1的不控制将减少1.0%，是在四种控制政策中GDP损失最小的。当然，三种政策到底实施何种比率组合能实现最优控制还可以进一步仔细的推敲，本文只是作为一种方法上的尝试和基础性研究提出来。另外，从居民累计效用来看，各种情景也有和GDP相似的趋势。单一政策时，增汇和能源替代两种政策在对效用影响非常小的情况下就实现了排放控制的目标；而对于生产型排放控制，效用影响较大。而混合政策要优于任何单一政策。
本文用宏观动态模拟的方法分析评价了实施不同气候保护政策的影响，但是应当看到，气候保护是一个多国参与的行为，其本身具有公共产品的性质，一国的政策在很大程度上受到其他国家政策的影响，这在我们的模型中没有考虑。在下一步的工作中我们会考虑多个国家主体的模型，并将博弈的因素考虑进来。另外，一些经济参数，鉴于现有研究成果的局限性和统计上的差异性，使得环境政策模拟存在一定的不确定性，在今后的工作中应当进一步完善参数的精确性或进行不确定分析。
收稿日期：2008-02-27