二氧化碳减排成本研究述评，本文主要内容关键词为：述评论文,成本论文,二氧化论文,碳减排论文，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。
从人类认识到自己的活动可能会造成全球气候变暖并将引起一系列气候灾难开始，气候变化问题就迫使国际与国内层面的政策制定者不断进行着痛苦的抉择[1]。抉择之所以痛苦，是由于为遏制气候变暖而进行温室气体(主要是二氧化碳)减排的成本高昂。鉴于成本高昂，如何分担减排成本成为各二氧化碳排放实体间博弈的焦点。发达国家与发展中国家(尤其是新兴市场国家)在国际上就减排责任持续地争论，发达地区与落后地区则在国内激辩。政治家和企业家在坚定维护本方利益的同时，致力于寻求一条成本最小化且成本被各方公平分摊的碳减排道路。尽管碳减排的经济与社会代价令人不愿承受，但不同排放实体间减排成本具有差异性，这使得作为全球公共品(Global Public Goods)的碳排放权(空间)在减排责任实体间进行交易成为可能。因此，准确地测算和分析各排放实体的二氧化碳减排成本(以下简称“碳减排成本”)是解决国际气候争端、制定与落实碳减排政策的基础。 测算和分析的前提是明确研究对象的内涵和外延。碳减排行动涉及国际、国内、行业、项目等诸多层面，各减排实体作为理性的经济主体①所考量的是自身的成本，因而我们首先应明确所研究的是“谁的成本”。成本在理论和实践中亦有多种概念，如长期成本、短期成本、边际成本、单位成本等，在具体情境下差异明显。近年来国内外学者运用多种模型方法从项目、行业、区域、国家、全球等多重视角测算和分析了碳减排成本，在方法学上取得了丰硕的成果。然而，碳减排成本的概念不甚清晰，许多文献未能准确地界定其内涵和外延，进而造成众多的研究结果缺乏可比性，很难为减排责任实体提供有针对性的政策参考。限于主观立场难以避免，一部分减排责任单位的成本吸引了较多的研究，而另一部分单位的减排成本并未受到充分关注。基于此，有必要对碳减排成本的研究工作进行系统综述，厘清相关问题。本文运用文献研究与比较研究方法，从碳减排成本的理论内涵出发梳理了其常用的概念界定，比较分析了不同概念界定下碳减排成本的测算模型和分析方法，最后讨论了碳减排成本研究的可拓展领域。 谁的成本?什么成本? 二氧化碳排放一般是伴随生产或生活过程而产生的。从经济的长期发展来看，技术进步、经济与能源结构优化等是碳减排的主要途径；但在技术、结构约束情境下，碳排放无法自由处置，若要在短期内实现碳减排，只能通过压缩碳排放部门的生产规模、放缓经济增长来实现。 1、成本内涵 基于上述认识，我们按照成本产生的原因和过程将碳减排成本分为短期减排成本和长期减排成本两大类。 (1)短期减排成本 在现实经济发展条件下，不考虑技术进步、能源结构、能耗水平的变化，为了短期内实现碳减排，就要压缩碳排放部门的生产。 A.火电、钢铁、化工、水泥、交通等碳排放部门及企业限制生产规模以满足碳排放限额而造成的潜在产出损失属于微观层面②的短期减排成本。 B.主要碳排放部门是许多国家尤其是中国等新兴市场国家的支柱产业。碳减排政策会限制这些产业部门的生产规模，从而导致经济增长放缓，由此带来的潜在GDP损失属于宏观层面的短期减排成本。 (2)长期减排成本 碳减排政策将在长期通过改变经济结构影响经济系统[2]，技术进步和结构优化是实现碳减排目标的基本手段。Stern[3]指出，采取有力的碳减排行动在长期可被视为一种投资③。 A.产业部门或企业为不超出碳排放限额，投资减排设备、开发节能技术、改良生产工艺、进行低碳能源替代而引致的成本，属于微观层面的长期减排成本。 B.国家或地区通过节约能源与提高能效、技术进步、调整经济产业与能源结构使总体经济转型到低碳经济模式而付出的成本，属于宏观层面的长期减排成本。 2、成本表述 在现有文献中，碳减排成本(Carbon Abatement/Mitigation/Reduction Cost)既有不同的内涵，又有不同的表述方式。例如，边际减排成本(Marginal Abatement Cost，MAC)、平均减排成本(Average Abatement Cost)、影子价格(Shadow Price)、碳价格(Carbon Price)、增量减排成本(Incremental Abatement Cost)④等。不同表述方式下的碳减排成本含义有所不同，而具有不同内涵的碳减排成本可能采用相同的成本表述。 (1)边际减排成本 边际成本是指在一定产量水平下，每单位新增的产量(销量)带来的总成本(包括不变成本和可变成本)的增量。二氧化碳可视为一种非期望产出(Undesirable Output)[8]，其边际减排成本即是指在一定生产水平下，每减少一单位碳排放带来的产出的减少量或投入的增加量⑤。边际减排成本可以反映一种或一类减排技术的减排潜力，根据其绘制的边际减排成本曲线(Marginal Abatement Cost Curve，MACC)能够直观地反映出某个减排目标或政策的相关成本[9]。 (2)平均减排成本 二氧化碳的平均减排成本的推导很简单，首先对MACC积分推导出短期减排总成本，然后除以减排量即可得到。值得注意的是，部分研究工作考虑到碳减排措施的相关影响和成本是离散的，一般将平均减排成本视为边际减排成本[10]以减轻工作量。 (3)影子价格和碳价格 影子价格是指在生产消耗、产品价格等已知条件固定的情况下，对资源合理配置和优化组合后，某种资源增加一单位所能带来的边际收益。作为一种非期望产出，二氧化碳的影子价格表示每减少一单位碳排放导致的收益或产出的减少量，可用于估计MAC。当样本数据越微观时，二氧化碳的影子价格越接近真实的MAC[11]。碳价格是指在碳排放权交易体系(Carbon Emissions Trading Scheme)中碳排放配额的单价。在均衡条件下，参与碳交易的企业或单位的边际减排成本相等并等于碳价格。在不存在碳价格的情况下，通过估计二氧化碳的影子价格或MAC，能够为制定碳价格提供参考[12]。 成本如何测算? 近年来，国内外学者运用多种模型方法测算和分析了碳减排成本，在方法学上取得了丰硕的成果，主要包括：自下而上模型(Bottom-Up Model)、自上而下模型(Top-Down Model)、混合模型(Hybrid Model)、效率分析模型(Efficiency Model)⑥等(见图1)。不同模型各有其优缺点，亦有其不同的构造机理。在我们测算碳减排成本时，应选择合适的模型以符合特定的研究对象(不同内涵的碳减排成本)，切勿生搬硬套。本文首先探讨不同模型的假设、机理、特点和应用范围，然后将其与不同减排成本的前提、内涵、表述和目标相匹配，最后筛选出适应特定内涵的碳减排成本的测算模型和分析方法。 1、模型机理 自下而上和自上而下模型是被广泛使用的相对应的两大类模型，是许多常用方法的集合。理解这两种模型的基本原理是应用其中具体模型的基础，也是归纳不同成本测算模型的关键。 所谓“上”和“下”是指模型的聚合程度。自下而上模型描述非聚合的经济技术细节，自上而下模型则分析聚合的经济行为，两者优缺点相互对应(见表1)。由于这种互补性，混合模型便成为可能。以下我们将分别介绍工程经济学模型、动态优化模型、宏观经济模型、投入产出分析、可计算一般均衡模型、混合模型和效率分析模型。
(1)工程经济学模型 成本效益分析(Cost-Benefit Analysis，CBA)和成本效果分析(Cost-Effectiveness Analysis，CEA)是进行项目方案选择时常用的两种工程经济学方法。二者的分析路径基本一致，主要区别在于CBA评估方案的货币化影响，而CEA评估非货币化影响[13]。工程经济学模型在明确碳减排目标、界定基准线之后，对备选减排方案进行贴现，然后评价不同方案的碳减排成本、效益或效果，最后根据碳减排目标将成本有效的技术方案加总，得到碳减排成本[13，14]。 (2)动态优化模型 动态优化模型(Dynamic Optimization Model)在初期主要分析能源行业(即动态能源优化模型)，可以模拟在多种外生给定能源需求和碳排放限制条件下能源和技术最具成本效益的组合，在40-50年的时间跨度上[15]动态分析在能源供应与需求过程中二氧化碳的减排潜力和减排成本[16]。常用于测算碳减排成本的有MARKAL和TIMES等模型[17，18]。Zhang和Folmer[16]指出动态能源优化模型忽略了能源行业与其他行业及整体经济的关联，难以分析碳减排对其他经济部门的影响。接下来将要介绍的混合模型可以较好地解决这一问题。
图1 碳减排成本测算模型分类 (3)投入产出分析 作为典型的一种自上而下模型，投入产出分析(Input-Output Analysis)刻画了产业部门间复杂的平衡关系。近年来，投入产出分析常用于研究碳减排政策对于各经济部门和宏观经济造成的影响(即减排成本)[2，19]。Zhang和Folmer[16]指出投入产出分析的假设过强，例如假定投入产出系数固定、规模报酬不变、最终需求外生给定等，只能做短期分析。 (4)可计算一般均衡模型 可计算一般均衡模型(Computable General Equilibrium Model，CGE)具备坚实的微观经济学基础，广泛用于能源环境政策的分析研究[20]。在一般均衡框架中，通过给定外生变量来设计不同的碳减排情景，考察碳减排政策对产业部门和宏观经济的影响[21，22]。根据是否考虑跨期决策问题，CGE模型可分为静态CGE和动态CGE[20]。静态CGE模型只考虑单期最优，适于短期分析；相比而言，动态CGE模型包含了技术变化等因素，带有了混合模型的特征。 (5)宏观经济模型 比CGE模型更早发展起来的宏观经济模型(Macroeconomic Model)基于历史数据对经济现象进行研究，更多地采用计量经济学的方法来获取参数。宏观经济模型对于数据质量要求较高，一般只用于进行短期分析[15，16，20]。常用于分析碳减排成本的宏观经济模型包括向量自回归模型(Vector Autoregression Model，VAR)等。例如，巴曙松和吴大义[23]运用VAR模型，先考察能源消费对宏观经济的影响，进而利用能源消费与碳排放之间的线性关系，研究通过减少能源消费进行碳减排的成本。 (6)混合模型 混合模型集中了自下而上和自上而下模型的优点，从而使模型构造更加完备——既能获取碳减排政策对行业或宏观经济的影响，又可以给出碳减排的技术构成——但模型计算随之变得较为复杂。Manne和Richels[24]，Manne和Wene[25]相继提出了ETA-MACRO(GLOBAL 2100)和MARKAL-MACRO模型。这两种模型集中了宏观经济模型和动态能源优化模型的优点，克服了上文提及的动态能源优化模型的缺陷，被广泛用于测算碳减排成本[26]。不过，由于聚合程度较高，它们无法分析碳减排政策对一个行业的影响、甚至难以分析对一个国家的影响，因此常用于全球分析[15，16]。 (7)效率分析模型 基于生产经济学理论，
等[8]通过估计谢泼德距离函数(Shephard Distance Function，SDF)刻画环境生产技术并利用对偶理论得到非期望产出的影子价格。二氧化碳的影子价格可以反映在给定经济和技术条件下⑦，边际减少碳排放导致的期望产出的损失(边际减排成本)。随后发展起来的方向性距离函数(Directional Distance Function，DDF)相对谢泼德距离函数而言，能够奖励企业期望产出增长和非期望产出减少[27，28]，更符合碳减排政策和低碳经济的发展要求。效率分析模型可分为参数和非参数模型。参数方法要预先设定距离函数的函数形式，但计算影子价格时较为方便；非参数方法基于数据包络分析(Data Envelopment Analysis，DEA)[29]，在形式上相对更加灵活。效率分析模型有坚实的微观经济学基础，传统上主要针对企业或行业层次，近年来不少文献将其用于宏观层面上的研究。Zhou等[12]对采用效率模型估计二氧化碳排放等非期望产出影子价格的研究成果做了一个较为系统的综述。
2、模型筛选 针对不同的碳减排成本内涵和不同构造的碳减排成本模型，表2筛选出了不同含义的碳减排成本相对应的碳减排成本测算模型。 总的来看，自下而上模型、自上而下模型(包括效率分析模型)的模型假设分别与长期减排成本和短期减排成本的含义相一致。具体而言： 工程经济学模型一般用于测算碳减排成本项目的成本，而碳减排项目一般包括投资减排设备、开发节能技术、低碳能源替代等。因此，工程经济学适用于测算项目层次的长期减排成本。动态能源优化模型模拟能源供给和需求在碳减排约束下的技术和成本，研究时间跨度长，适合测算能源行业(主要碳排放部门)和宏观层面的长期减排成本。投入产出分析和静态CGE模型⑧一般用于短期分析，能够把握碳减排政策对产业部门和宏观经济的影响，适于研究行业及宏观层面的短期减排成本。宏观经济模型一般将宏观经济作为整体进行考虑，可以用来测算宏观层面的短期减排成本。效率分析模型立足于生产经济学理论，对样本数据的要求比较宽松，多用于研究微观层面的短期减排成本，亦可用于宏观层面。混合模型由于聚合程度高，且注重分析碳减排技术细节，适于研究宏观层面尤其是全球视角的长期减排成本。 3、模型应用 碳减排成本的相关研究文献众多，国内外学者运用多种模型得到了大量碳减排成本测算结果。表3依照不同的成本类型，总结了一些代表性的文献。囿于不同的成本内涵和成本表述，很多测算结果无法直接对比。采用工程经济学模型测算的碳减排成本一般着眼于单个企业和项目的具体问题，很难找到相似文献。相对具有可比性的行业层次和宏观层面的碳减排成本，由于不同模型的假设条件、政策情景、数据样本、折现率等关键指标均有不同，测算结果表现出很大的不确定性[12，16]。过往文献在模型选择上基本符合表2的分类，但也出现过生搬硬套以及一些不恰当的对比研究。
厘清碳减排成本的内涵和碳减排成本模型对于准确地测算和分析碳减排成本具有重要意义。本文从碳减排成本的含义出发，探讨了自下而上和自上而下两种对应的碳减排成本分析框架，然后在此基础上讨论了碳减排成本模型的适用范围的应用情况。总的来说，目前国内外碳减排成本研究取得了丰硕的成果，但仍存在改进的空间。 如何降低碳减排成本测算的不确定性、增强碳减排成本研究的科学性和政策意义是一个亟待解决的问题。从本文可以看出，不一致的碳减排成本内涵和不同的碳减排成本模型是造成测算结果不确定性的重要因素。在厘清成本含义的基础上，综合不同模型开展碳减排成本测算工作是可以拓展的领域。此外，模型自身的限制也是造成测算结果不确定的原因之一。作为研究者，我们应当进一步改进和优化模型，提高和扩展碳减排成本模型测算结果的准确性和适用范围。 微观层面的短期减排成本，即具体行业和企业短期内需要承担的碳减排成本亟待开展大量的研究。之前未受到足够关注的一个可能原因是研究者无法获得所需的数据。国务院在《“十二五”控制温室气体排放工作方案》中提出要探索建立中国的碳排放权交易市场，在较发达地区先行开展碳交易试点。目前，北京、上海、深圳、广东等7省市正在积极开展碳交易试点工作，将本地区碳排放超过一定限额的企业纳入了碳交易体系。随着碳市场的不断发展，测算碳交易试点参与企业以及行业的碳边际减排成本(影子价格)、构建边际减排成本曲线能够为相关企业和行业进行碳交易决策提供参考，也能够为政府指导和监督碳交易体系运行提供政策支持，还可以推动国内外碳减排成本研究工作进一步发展。 注释： ①政治现实主义(political realism)实际上奠定了当前国际格局的理论基础[1]，因而在国际谈判中各国都是理性主体，追求本国利益至上。 ②微观层面可进一步分为项目层次和行业层次。 ③碳减排行动包括提升技术水平及优化经济与能源结构等。在高碳经济向低碳经济转型的过程中，碳减排行动具有非常广泛的发展机会，尽早采取行动还可能会带来净收益[3]。在对碳减排行动进行评价时，除了开展碳减排成本研究以外，对于碳排放的社会成本或边际损害成本的研究亦不可或缺。通过比较碳排放的社会成本和减排成本，可以为政策制定者设计碳减排政策提供重要参考。相关综述研究见Tol[4，5]、Watkiss和Downing[6]。 ④二氧化碳的增量减排成本是由额外的减排行动引起的总减排成本的变化量，等于边际减排成本和减排增量的乘积。韩一杰和刘秀丽[7]进行过相关研究。 ⑤见短期减排成本和长期减排成本的定义。 ⑥从模型机理上来说，效率分析模型属于自上而下模型。不过其借助对偶理论和距离函数来测算二氧化碳等非期望产出的影子价格，反映碳减排的机会成本或边际减排成本，这与常用的自上而下模型不同，故将其单独列出。 ⑦给定的经济和技术条件说明，效率分析模型适于进行短期分析。 ⑧动态CGE模型具有一些混合模型的特征，可用于测算行业和宏观层面的长期减排成本。
标签：经济模型论文; 碳排放论文; 企业经济论文; 边际收益论文; 能源效率论文; 经济学论文;
