第四节 中国能源—经济—环境政策模型

可计算一般均衡模型包括多个经济主体、多个优化约束、多个分析模块，每个模块需要根据研究问题以及现实情况进行调整。中国能源—环境—经济政策模型重点分析中国能源—经济—环境问题，它重点对三个模块进行了细化。第一，能源模块。理清能源在整个经济体系中的作用，也即刻画清楚每种经济行为和能源之间的关联。能源除了消费者的直接消费、进出口之外，最重要的是作为一种投入和产出对整个社会生产的影响，在模型中表现为生产函数的刻画，主要包括能源生产技术的刻画、能源作为生产投入的刻画、不同能源之间以及能源和其他生产要素之间的替代关系。第二，环境模块。能源在消费或者生产消耗过程中会产生诸多环境问题，比如碳排放、SO2排放、PM10等，进而会对诸多环境问题造成影响。同时，如何对这部分环境影响进行货币化评价，也即对环境外部性进行核算，也是模型需要考虑的重要问题，这对于进一步分析环境协同效应和绿色GDP的核算都有重要意义。第三，能源环境政策模块。分析为解决能源环境问题而实施特定政策所产生的直接和间接影响，并将其参数化加入模型中，从而使模型可以定量分析能源环境政策的实施可能对经济环境带来的影响，模拟结果可以为相关能源环境政策的制定提供科学参考。本节主要以基于市场机制的减排政策为例细化政策模块的构建，也即主要探讨如何实现碳税和碳交易在模型中的模拟。

一、能源模块

根据研究问题的不同，我们可采用不同的嵌套复合方式。图3—6为常见的生产结构图。但如果我们要更细化模拟多种电力技术的影响，图3—7描述的生产结构就更为合适。两者最大的区别是后者将电力拆分为火电和其他电力。这可能需要对电力技术进行进一步细化。

中国的能源消费结构以煤炭为主，能源利用效率与国际先进水平相比还有一定差距，提高非化石能源消费比例，促进能源技术进步具有较大的减排潜力。然而，一般的CGE模型并不能很好地刻画能源技术信息。鉴于电力部门是最主要的CO2排放源，参考排放预测和政策分析（EPPA）模型和Dai的研究，将电力部门划分为不同的发电技术，包括化石能源发电技术，如煤炭、石油和天然气发电技术，以及非化石能源发电技术，如水能、核能、风能、生物质、太阳能发电技术等。其中，2007年不同发电技术的发电量来自IEA（2009），不同技术的投入成本来自IEA（2005,2007）和Paltsev et al.（2005）。与其他部门的产出直接由非能源中间投入商品——资本—劳动—能源要素决定（见图3—8）不同，电力部门的产出由不同的电力技术进行复合，而不同的电力技术消耗非能源中间投入品——资本、劳动和能源（见图3—9）。

二、环境模块

CO2排放通过影响气候变化从而威胁到人类生命的基本要素，包括水、食物、健康、土地。温度的升高会造成海平面上升、冰川融化、生态系统破坏，并带来极端天气等。CO2减排获得的收益可以看做抑制气候变化所避免的危害，但是这部分收益很难计量。由于旨在针对CO2减排的政策同时会抑制其他大气污染物的排放，如SO2、PM10等，本章所考虑的CO2减排产生的收益主要是旨在针对CO2减排的政策同时会抑制其他大气污染物的排放，如SO2、PM10等。CO2减排的环境效益可看做与基准情景相比，在政策情景下其他大气污染物排放的减少所能避免的危害。SO2和PM10的排放主要来自煤炭和石油的燃烧。不同部门的排放因子用基年不同部门的SO2和PM10的排放（《中国环境统计年鉴（2008）》）除以各部门相应的煤炭和石油的消耗（《中国能源统计年鉴（2008）》）求得。未来不同部门的SO2和PM10排放则用所预测的煤炭和石油的量乘以相应的排放因子求得。

由于受数据、计量方法和时间等的限制，参考於方等（2007, 2009）以及石敏俊等（2009）的研究核算了由于SO2和PM10排放相对减少所带来的显著环境效益，包括：（1）PM10引起的人体健康的损失；（2）SO2和酸雨带来的农业经济损失；（3）SO2和酸雨对建筑材料的影响。

由大气污染引起的健康或经济损失主要有三项：（1）与大气污染有关的全死因造成的损失；（2）与大气污染有关的呼吸系统和循环系统疾病病人的住院损失及休工损失；（3）大气污染导致慢性支气管炎带来的失能损失。首先需要建立PM10浓度与人体健康的剂量反应关系，即一定大气污染浓度下造成的人口死亡，以及呼吸系统、循环系统和慢性支气管炎等疾病的住院率。采用人力资本法衡量大气污染给人类带来的健康或经济损失。对人类造成的健康损失主要有三方面：（1）过早的死亡、疾病或病休造成的收入损失；（2）医疗费开支的增加；（3）精神或心理上的代价。此外，还有因此带来的间接经济损失，包括病人耽误工作造成的经济损失，非医务人员护理、陪住影响工作造成的经济损失。

SO2和酸雨会造成农作物的产量减少。农作物产量减少的经济价值可以用市场价值法来计量。第一，根据耗煤量与SO2污染面积的关系确定受SO2污染的作物面积；第二，根据作物减产量与污染程度的关系确定受污染地区的减产比例；第三，根据不同作物的价格计算大气污染造成的农业损失。

酸雨会对建筑物产生腐蚀作用，根据建筑物正常使用和实际使用寿命采用市场价值法对其进行货币化评价。第一，计算材料的临界损伤阈值；第二，计算对照清洁区的材料寿命；第三，计算污染条件下的材料寿命；第四，计算一次维修或更换的总费用；第五，计算酸雨和SO2污染的材料损失。

三、能源环境政策模块——以碳税和碳交易为例

（一）碳排放模块

本章主要分析化石能源燃烧产生的CO2排放，并将排放许可作为一种生产要素加入生产函数中。r地区j 行业对这一要素的需求量等于其生产过程中化石能源的燃烧产生的CO2排放量，测算方法如下：

其中，QErji为r地区j 行业第i种化石能源投入量，CEFi为第i种化石能源的排放因子。

（二）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CO2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：

其中，PECir为r地区国产商品i（煤炭、石油、天然气）征收碳税后的价格，PXir为r地区i商品的价格，QXir为r地区国产商品i的产量，TCO2 i为i商品产生的全部CO2 排放量，tcor为r地区碳税税率。

每个地区的CO2 排放量为所有商品排放的CO2（TCO2 i）以及居民消费产生的CO2的总和，各地区CO2排放量加总即为全国的CO2排放总量。征收碳税后，CO2排放总量将相对下降，从而有利于促进气候环境的改善。

（三）碳交易模块

1．设定地区碳强度目标，完全拍卖，省区间不能交易

排放配额交易机制完全拍卖，但不允许省区之间进行交易的情形如下：

其中，Prj为r地区j 行业的产品价格，Qrj为r地区j 行业的产出，CPr为r地区碳排放许可的拍卖价格，CINr为r地区的强度目标，VADrj为r地区j 行业的增加值。

2．祖父制免费发放与拍卖的结合

按照祖父制将排放许可发放到各地区各行业，中央持有一定的排放储备，以达到特定的强度目标，与模型融合为：

其中，FPrj为r地区j 行业可以免费获得的排放许可数量，CIN为全国碳排放强度目标，CR为中央持有的储备以拍卖方式进入市场的量。

3．强度免费发放与拍卖的结合

按照特定基准如最优实践，或者按照增加值碳排放强度免费发放许可到特定地区特定行业，实现全国特定的强度目标：

其中，CBrj为免费发放基准，它既可以与行业增加值有关，也可以与产出等建立关联。我国设定的是GDP强度排放目标，因此，笔者将基准与行业增加值建立关联。VADrj为r 地区j 行业的增加值。