低碳经济政策对区域发展格局演进的影响——基于动态多区域CGE模型的模拟分析，本文主要内容关键词为：区域论文,经济政策论文,格局论文,模型论文,动态论文，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。
修订日期：2010-10-13
1 引言
应对气候变化已成为世界各国面临的共同挑战，中国自身的可持续发展和保障能源安全也使得走低碳经济之路是未来中国的必然选择。发展低碳经济需要相关的经济政策作为引导，碳税和排放配额交易等政策被普遍认为是最具市场效率的减少碳排放的经济手段。中国幅员辽阔，地域差异显著，经济发展水平不均衡，中西部地区的经济发展相对滞后。缩小区域差异，促进区域协调发展，是我国现代化建设的长期战略目标之一。由于各地区产业结构不同，实施碳税等低碳经济政策，势必对区域发展格局产生深远影响。因此，在低碳发展时代，迫切需要关注低碳经济政策对区域发展格局演进所带来的影响。
国外关于低碳经济政策的研究主要关注碳税等减排政策对宏观经济的影响，是否存在双重红利，以及碳税收入应如何循环等问题[1-2]；部分全球模型也关注减排政策对不同国家经济增长的影响[3-4]，涉及国内区域尺度的影响分析非常之少。中国关于低碳经济发展政策的研究大多停留在全国层面的分析[5-14]，很少有学者关注减排政策对区域发展的影响。金艳鸣等[15]曾分析了征收碳税和能源税对中国三个地区(广东、贵州、其他地区)经济的影响，提出了应按照地区差异来征税。何建武和李善同[16]研究了碳减排和区域经济发展之间的关系，认为同一碳税政策将导致碳排放强度越高的省份的福利损失越大，并造成区域差异扩大。但这些研究的模型比较简单，均停留在静态分析上，没有对减排和区域发展的互动关系及其过程进行动态模拟，也没有对差别碳税的减排效果和经济影响展开进一步的分析。
本文拟构建中国多区域动态可计算一般均衡(Computable general equilibrium，CGE)模型，在模型中加入能源和碳排放模块，并以碳税政策为例，模拟实施低碳经济政策对中国区域发展格局演进的影响，考察不同的碳税政策设计所产生的政策效果及其区域响应，为探寻低碳发展和区域经济协调的双赢策略提供科学参考。
2 模型构建
2.1 中国动态多区域CGE模型的基本结构
多区域CGE模型与单区域CGE模型相比，不仅可以体现区域差异，还能通过区域间的商品和要素流动等区域经济联系使一个区域的经济影响对其他区域的经济也产生波及影响并获得相应的反馈。本文构建的中国多区域CGE模型具备以下两个主要特点：①经济主体的优化行为是区域层次的；②模型中对区域间经济联系做出刻画，主要包括区域间商品交易、区域间投资流动、区域间劳动力流动。其中，区域间商品贸易中假定不同地区的商品是不完全替代的，用CES(Constant Elasticity of Substitution)函数表示他们之间的替代关系；不同区域的投资按照资本回报率和资本品价格比值的logistic函数来决定；不同区域劳动力人数在全国劳动力人数固定的条件下，由全国平均工资和地区工资扭曲系数来决定(模型详细内容见李娜等)[17]。
在中国多区域动态CGE模型中，经济增长是由内生的消费、投资以及净出口所驱动。居民区分城镇居民和农村居民，居民对不同商品的购买量由ELES(Extend Linear Expenditure System)消费函数来决定。各地政府税率外生，政府消费内生，其对不同商品的购买量由C-D(Cobb-Douglas)函数决定。每个产业投资对各项投资商品的需求量使用了Leontief函数来决定。存货投资在模型中被设定为固定不变。进口和出口内生决定。汇率外生，外国储蓄占本国GDP比例内生。该模型为递推动态模型，动态化主要通资本积累、劳动力增长和技术进步等来实现。
2.2 能源投入模块
模型把能源作为生产要素纳入到生产函数中，进行多层的CES函数嵌套(图1)。首先是化石能源之间先进行复合(假设有v种化石能源，替代弹性设为1.5)，其次是化石能源和电力复合(替代弹性设为0.7)，然后是能源与资本复合成资本—能源束(替代弹性设为0.9)，最后，资本—能源束和劳动力复合成资本—能源—劳动力要素束(替代弹性设为0.5)。在模型中，每个地区有n个生产部门(商品)，假定生产要素投入和中间投入之间以及中间投入的各种商品之间完全不可替代，用Leontief函数表示。
2.3 碳税模块
碳税模块的设计是模型的重要组成部分。模型对煤炭、石油、天然气生产行业征收生产型的从量碳税，即按照该行业生产的商品燃烧所产生的
排放量来征收，对进口商品未征收碳税。碳税收入作为政府税收归政府所有，其中一部分用于政府储蓄，剩余部分政府按照各种商品的边际消费倾向进行支出。碳税的征收实际上是在原有的产品价格上增加了一部分碳税成本的价格，如下面的公式所示：
2.4 模型数据库
中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心编制了基于2002年数据的、包含30个省区60部门的中国区域间投入产出表。为了动态求解的需要，本文把31个省区(西藏无数据)60部门合并为8个大区(表1)和28个部门(表2)，以此作为本模型的基础数据库。28个部门中包括1个农业部门，24个工业部门和3个第三产业部门。能源投入来自5个能源部门，分别是煤、石油和天然气、石油加工和炼焦品、电力、燃气。
全国各个地区及产业部门的能源消耗和排放的数据根据《能源统计年鉴》和区域间投入产出表计算得到，其中计算范围只包括化石能源燃烧产生的。排放因子参考《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》。能源之间、能源和资本，以及能源-资本组合和劳动力之间的替代弹性的设定参考了武亚军和宣晓伟[18]的研究。进口与国产商品之间的替代弹性的设定参考GTAP模型中经验值。各行业劳动力的数据来自《中国第五次人口普查数据》和《中国经济普查年鉴2004》。
3 情景设计
3.1 基准情景设计
基准情景(S0)的设计主要为TFP(全要素生产率，Total Factor Productivity)的提高、劳动力人数增加的外生变化，资本积累的内生变化，从而推动2003-2020年的经济增长和产业结构变化。
TFP增长率：2003-2009年各地区TFP历史值基于各地区GDP的历史数据校准得到，即通过外生GDP增长率来校准TFP，然后利用外生的TFP来内生出GDP。2010-2020年各地区TFP增长率首先参考2010-2020年全国的TFP增长率进行趋势外推，并参考2003-2009年各地区TFP的历史值与同期全国TFP的差异设置各地区的TFP增长率(表3)。2010-2020年全国的TFP增长率基于全国GDP增长率进行校准。参考国务院发展研究中心[19]，魏一鸣等[20]关于中国未来经济发展预测的研究成果，设置全国GDP增长率2010年为8％，2011-2014年为7.5％，2015-2018年为7％，2019-2010年为6.5％。
劳动力增长率：2003-2009年增长率为历史实际值。2010-2020年按照各地区的历史发展趋势设置相应的劳动力增长率。资本增长率：模型内生决定，进行逐年累积。
3.2 政策情景设计
3.2.1 同一碳税情景 各地区均实行同一碳税，从后京都时期的2013年起开始征收。同一碳税情景设置如下：S1：碳税税率为30元/tCO[，2]；S2：碳税税率为60元/t。
3.2.2 差别碳税情景 差别碳税从两个角度设置(以碳税税率60元/t为基础)，一是减缓碳税影响的角度，一是促进区域协调发展的角度。首先，考虑到碳税会对不同地区的影响不同，特别是对高耗能和高排放产业比重较高的地区带来的影响较大，因此，从减缓碳税影响的角度可以设置差别碳税。其次，考虑到区域经济发展的差距，从区域协调发展角度，以人均GDP为参考依据，可以设置差别碳税，以缓解区域差异的扩大(表4)。
4 动态模拟结果
4.1 历史拟合
首先，对2002-2009年的实际情况进行了历史拟合。在历史拟合中，以GDP为外生变量对TFP进行了再校准，以校准结果为基础进行了历史拟合。拟合结果与依据统计年鉴的实际数据的误差比较见表5。GDP、排放量、能源消费、排放强度和能源强度的历史拟合结果见表6、表7。能源消费量的拟合效果较好，大部分误差都在10％以内。投资和消费的误差从全国范围来看误差也较小，但个别地区差别较大，其原因部分是由于投入产出表和统计年鉴之间的数据差异造成的。因此，历史拟合显示，模型的可信度在可接受的范围之内。
4.2 基准情景
模拟结果显示(图2)，在基准情景下，2020年全国GDP总量将达到53.19万亿元(2002年不变价，下同)，但区域间经济发展差异趋于扩大，沿海地区的GDP份额将从2009年的55.3％上升到2020年的56.2％(表6)。由于人口流动的作用，人均GDP的区域间差异有所缩小，西南地区人均GDP相对于京津的比值将由2009年的0.23上升到0.30，中部地区将由2009年的0.29上升到0.39。2020年全国能源消费总量将达到57.10亿t标煤，CO[，2]排放总量为103.01亿t，其中华东沿海和南部沿海地区的能源消费和排放增长较快(表7)。能源强度和排放强度均趋于下降。2020年全国万元GDP的排放量为1.94t，比2002年下降约30％；全国万元GDP的能源消费量为1.07t标煤，比2002年下降约16％。
图2 基准情景下的GDP的动态变化
Fig.2 Projection of GDP under baseline scenario
4.3 同一碳税情景
4.3.1 减排效果 同一碳税情景下，2020年全国排放总量在S1情景下为94.74亿t，减排率为8.03％；在S2情景下为88.58亿t，减排率为14.01％(表8)。从空间上看，各地区的排放量和排放强度均趋于降低，但减排幅度存在空间差异，北部沿海、中部、西北、南部沿海地区的减排率相对较大。随着碳税税率的提高，减排效果的区域差异愈加明显。在碳税实施初期，价格信号的冲击效果较为明显，但随着时间推移，由于碳税金额不变，碳税的价格信号作用效果减弱。
4.3.2 对GDP的影响 同一碳税情景下，2020年Sl和S2情景下全国GDP损失分别为0.18％和0.40％。区域之间GDP变化存在差异(表9)。北部沿海和中部地区的GDP损失较为显著(北部沿海地区的损失S1情景下为0.88％，S2情景下为1.74％；中部地区的损失S1情景下为0.61％，S2情景下为1.18％)，其次是东北、西北地区。南部沿海、华东沿海、京津和西南地区碳税对GDP的影响为正。
碳税对北部沿海、中部、东北、西北地区带来较大负面影响的原因主要是征收碳税使其成本上升、产出降低，导致投资减少、出口下降、进口显著增加(由于未对进口商品征收碳税，国内产品价格高于国际市场产品，促使进口增加)、从其他地区的净调入增加。特别是在北部沿海和中部地区，出口和净调出的减少十分明显，造成GDP损失很大。由于商品、资本和劳动力可以在区域间自由流动，南部沿海、京津和华东沿海地区凭借较强的经济实力、技术条件和要素集聚优势，减少从其他地区的调入，同时增加向其他地区的调出，从而使得GDP有一定程度的增长。西南地区尽管经济水平不十分发达，但除了贵州以外，其他省份的能源密集型产业和高排放产业较少，GDP也出现了一定的正向增长。
与基准情景相比，同一碳税情景将使得，区域发展格局发生一定的变化。欠发达或中等发达地区GDP损失较大，沿海地区多为受益地区，因而导致区域经济差异有所扩大。与S0情景相比，S2情景下，北部沿海地区人均GDP相对于京津的比值将由0.643变为0.631，中部地区由0.394变为0.389，西北地区由0.461变为0.459，东北地区由0.657变为0.652。
4.3.3 对产业结构的影响 征收碳税会带来产品价格上涨，产量降低，并通过产业间投入产出关联和生产要素替代，进而影响各个产业的产品价格和产量。从全国看，征收碳税将使得能源开采部门和能源需求较大的产业出现明显的产量下降，煤炭石油天然气的开采业和高排放产业的产量在S1情景下分别下降9.40％和0.71％，S2情景下分别下降16.94％和1.37％；其他第二产业和第一产业的产量也有一定程度下降(图3)。这表明碳税将促使产业结构朝着低碳经济方向转变。与产量变化相对应，除第一产业以外，其他产业的产品价格均有所升高，其中煤炭石油天然气开采业的价格上升最快。
煤炭石油天然气的开采业和高排放产业在产量明显下降的同时，其产出份额在区域之间也将发生一定程度的空间转移(表10)。就煤炭石油天然气开采业而言，在S0情景下，东北、北部沿海和中部地区的份额最大(分别为30.37％，24.99％和17.06％)。征收同一碳税后，中部地区的份额下降明显(S1：下降2.02％；S2：下降3.67％)，东北地区的份额上升明显(S1：上升2.06％；S2：上升3.91％)，京津、北部沿海、华东沿海、南部沿海、西南地区的份额略有下降，南部沿海和西北地区的份额略有升高。就高排放产业而言，在S0情景下，华东沿海、北部沿海、中部、南部沿海地区的份额最大(分别为26.38％，17.82％，15.00％和12.84％)。征收同一碳税后，北部沿海和中部地区的份额下降(北部沿海：S1下降0.18％，S2下降0.34％；中部：S1下降0.12％，S2下降0.24％)，南部沿海和华东沿海的份额明显增加(南部沿海：S1上升0.10％，S2上升0.21％；华东沿海：S1上升0.07％；S2上升0.12％)，其他地区的份额有所上升。总体上看，北部沿海和中部地区的能源开采产业和高排放产业会向经济技术条件较好或具有产业优势的其他地区转移。随着碳税税率的提高，产业的空间转移效果更加明显。
4.4 差别碳税
4.4.1 减排效果 在差别碳税(S3和S4)情景下，全国排放总量、减排率和排放强度与S2情景基本相当，但不同地区的变化趋势不同。S3情景下，北部沿海、中部地区的减排率与S2情景相比有所减低，京津、华东沿海、西南地区的减排率则有所增高；S4情景下，西北、西南地区的减排率与S2情景相比有所减低，东北、京津、北部沿海、华东沿海和南部沿海地区的减排量则有所升高(表8，表11)。这说明，差别碳税可以使得碳减排效果发生一定程度的空间转移。
4.4.2 对GDP的影响 在差别碳税情景下，各地区的GDP影响与同一碳税情景不同(图4-6)。S3情景下，北部沿海和中部地区的GDP损失明显变小，与S2情景相比分别减少26.0％和27.1％；京津、华东沿海和西南地区的GDP影响由正变为负，而南部沿海地区GDP影响仍为正值，但增长幅度降低。在S4情景下，北部沿海地区的GDP损失加大，与S2相比扩大约21.7％；西南、西北地区GDP变化呈明显的正面效果，南部沿海地区GDP影响仍为正值，但增长幅度降低。
导致GDP影响出现变化的原因主要是，由于实施差别碳税，碳税税率低的地区(S3情景为北部沿海和中部地区，S4情景为西北和西南地区)，与S2情景相比，其消费、投资和净出口和净调出降低幅度减少(或略有增加)，GDP损失有所降低或促进了正面增长(表9，表12)。对于碳税税率高的地区来说(S3情景为京津、华东沿海、南部沿海和西南地区，S4情景为东北、京津、北部沿海、华东沿海和南部沿海地区)，情形正好相反。与S2情景相比，这些地区的消费、投资、净出口和净调出基本上都趋于减少，因此GDP影响幅度有所扩大。
差别碳税将使得区域发展格局发生新的变化。与S2情景相比，S3情景下，北部沿海地区人均GDP相对于京津的比值由0.631变为0.635，中部地区由0.389变为0.391；S4情景下，西北地区人均GDP相对于京津的比值由0.459变为0.462，西南地区由0.306变为0.37。这说明，无论是从减缓碳税影响的角度，还是从促进区域协调发展的角度，差别碳税都可使得区域间经济差异有所收敛。
4.4.3 对产业结构的影响 S3和S4情景下，全国各产业的产量和价格变化与S2情景相比变化不大(图3，图7)，但不同区域的产业结构变化存在差异，特别是能源开采产业和高排放产业(表13)。
图4 S2情景下GDP的变化率(单位：％)
Fig.4 GDP changing rate under S2 scenario(unit:%)
图5 S3情景下GDP的变化率(单位：％)
Fig.5 GDP changing rate under S3 scenario(%)
图6 S4情景下GDP的变化率(单位：％)
Fig.5 GDP changing rate under S4 scenario(%)
就煤炭石油天然气开采业而言，在S3情景下，与S2情景相比，碳税税率较低的中部和北部沿海地区的份额有所增加，其他地区的份额有所降低；与S0情景相比，中部和东北地区仍然是份额减少或增加最多的地区。在S4情景下，与S2情景相比，碳税税率较低的西北、西南、中部地区的份额有所增加，其他地区的份额有所减少；与S0情景相比，中部和东北地区仍然是份额减少或增加最多的地区，北部沿海地区的份额减少较多(1.43％)，西北地区的份额增加较多(1.62％)。就高排放产业而言，在S3情景下，与S2情景相比，碳税税率较低的中部和北部沿海地区的份额有所增加，其他地区的份额有所降低；与S0情景相比，北部沿海、中部地区仍然是份额减少最大的地区，南部沿海地区是份额增加最大的地区。在S4情景下，与S2情景相比，碳税税率较低的西北、西南、中部地区的份额有所增加，碳税税率较高的北部沿海、华东沿海和东北地区的份额有所减少；与S0相比，北部沿海地区的份额减少较多(0.41％)，西北和西南地区的份额增加较多(0.18％和0.13％)。总之，碳税税率较低的地区的产业份额下降趋势有所缓和，或上升趋势有所增加，碳税税率较高的地区情形正好相反。
5 结论与讨论
本文基于自行构建的中国动态多区域CGE模型，以碳税为例，动态模拟了实施低碳经济政策对中国区域发展格局演进的影响。模拟结果如下：
(1)如果实施同一碳税政策，碳税对各地区GDP的影响将会导致区域间经济差距有所扩大。北部沿海和中部地区由于能源密集型产业和高排放产业的比重较大，征收碳税将带来其生产成本明显增加，导致GDP损失较大。南部沿海和华东沿海等沿海发达地区受碳税政策的影响较小，由于其产品竞争优势和要素集聚优势，出口和向其他地区的净调出趋于增加，对GDP具有正向促进作用。因此，同一碳税政策将进一步加剧区域发展的不平衡。
(2)差别碳税可使得GDP影响发生一定程度的空间转移。与同一碳税情景相比，碳税税率较低的地区的消费、投资、净出口、净调出的减少幅度下降，GDP损失有所降低；对于碳税税率较高的地区，GDP损失增加(或受益减少)。差别碳税情景下，区域间人均GDP的差异趋于缩小。这说明差别碳税政策可以在一定程度上缓解区域间经济差异的扩大。
(3)征收碳税将导致能源开采产业和高排放产业出现明显的产量下降，促使产业结构朝着低碳经济方向转变。同一碳税情景下，北部沿海和中部地区的能源开采产业和高排放产业的部分份额会向经济技术条件较好或具有产业优势的其他地区转移。差别碳税情景下，碳税税率较低的地区产业份额减少趋势有所缓和，碳税税率较高的地区情形正好相反。
以上模拟结果表明，区域发展的不平衡和产业结构的地域差异使得中国在低碳发展时代将面临更加复杂的局面。制定低碳经济政策时应考虑到区域差异和经济发展不平衡，针对各个区域的资源禀赋、产业结构、经济发展水平，制定差异化的低碳经济政策，让发达地区多承担责任，适当减轻欠发达地区的负担，与此同时，也要促使欠发达地区提高技术水平和产业竞争力。差异化的低碳经济政策可以考虑多种方式，可以考虑在征税环节直接实行差别环境税(本文的差别碳税)，或在实行同一环境税的同时，从环境税收中给予欠发达地区适当的经济补贴，建立区域间生态补偿机制等。
实施差异化的碳税政策，还要注意碳税税率较高的经济发达地区与碳税税率较低的欠发达地区之间可能出现的碳排放转移。因此，差异化的碳税政策需要相关辅助措施作为配套，并随时间不断调整差异税率，处理好公平和效率的关系，使中国走上低碳发展和区域经济协调的双赢之路。
本文基于中国8个区域层面进行的模拟研究，难免忽略了8个区域内部的个体差异，有必要进一步就低碳经济发展政策对于中国各省区经济发展的影响开展细致深入的研究。
注释：
①高排放产业为28个部门中排放量居前5位的产业，包括：石油加工、炼焦及核燃料加工业，化学工业，非金属矿物制品业，金属冶炼及压延加工业，电力、热力的生产和供应业。
标签：低碳经济论文; 经济模型论文; 经济论文; 碳排放论文; 差异分析论文; 区域发展论文; 情景模拟论文; 经济学论文;