国际能源价格波动对中国边际减排成本的影响:基于CEEPA模型的分析

姚云飞，梁巧梅，魏一鸣

(1.中国科学技术大学管理学院，安徽合肥230026;2.北京理工大学能源与环境政策研究中心，北京100081;3.北京理工大学管理与经济学院，北京100081)

一、引言

减排成本是影响温室气体减排活动的关键因素之一，将直接影响各国在气候变化相关谈判中所应坚持的立场、在推行减排政策手段中所应采取的力度及所能达到的效果。

减排成本有广义和狭义之分。广义的概念包括福利损失在内的社会成本，狭义概念是指为达到某一减排量所要追加的经济成本或致使的收益损失［1］。本研究主要考虑的是狭义层面的经济成本，并将着眼点放在边际减排成本。边际减排成本是指增加一单位削减量所需要的额外的经济成本或收益损失。由于减排成本随着减排量的变化而变化，因此边际减排成本(marginal abatement cost，MAC)通常更有意义。目前的气候政策分析通常是在一般均衡框架中，把整个经济体作为一个企业，将边际减排成本定义为经济中削减最后一单位排放所需追加的经济成本［2］。

近年来，在应对气候变化减排政策分析方面，MAC已成为重要的分析工具越来越受到研究者和政策制定者的关注［3］。作为一项实用的分析工具，MAC本身受哪些因素影响，是否具有鲁棒性等问题也日益引起了关注。近年来出现了一系列关于MAC本身特征的研究。这些研究显示，一个国家或地区的MAC不仅受到别国减排政策、国内以前的减排政策的影响［4］，还受到技术进步的影响［5］。

中国面临的减排压力日益明显，作为负责任的大国，中国将为应对气候变化做出最大的努力。2009年哥本哈根会议前，中国政府正式宣布了2020年单位国内生产总值(GDP)二氧化碳排放比2005年降低40% ～45%的减排目标。然而，作为一个发展中国家，中国当前的首要任务仍将是发展经济、消除贫困、提高人民生活质量，因此合理的分析和把握减排成本对我国更为重要:只有根据成本恰当的设置减排目标，设置相应政策的力度等，才能确保减排行动不与既定的社会经济发展目标相矛盾。由于存在影响MAC的结构性因素(能源价格水平、能源供应结构和发展低碳能源的潜力等)，各国的MAC有很大差别。因此现有针对于其他国家或地区的研究成果并不能直接用于指导中国对MAC这一分析工具的应用。而目前关于我国MAC的研究还比较有限，主要集中在如何应用不同模型得到我国的MAC［6-8］，CCS技术的应用对我国未来MAC的作用［9］，技术变化对我国MAC的影响［10］等方面。

能源价格是影响MAC最主要的因素之一［2，11］，我国目前的能源市场特征使得这一因素对我国MAC的影响更显复杂。一方面:我国的能源市场机制还不完善，国内成品油、天然气、电力等能源的价格还在不同程度上受到政府干预和管制。那么，在不同的能源定价机制下，随着减排量的变化我国的MAC会呈现怎样不同的变化?另一方面，近年来国际能源价格波动剧烈。由于定价扭曲对价格传导的影响，不同的定价机制下，国际能源价格波动对我国MAC的影响又会有怎样的不同?现有关于我国MAC及其应用都缺乏在中国特殊能源市场背景下的系统性探讨和分析。本研究旨在这些方面对现有研究进行改进和补充。

二、研究方法

本研究是基于中国能源与环境政策分析模型(China Energy＆.Environmental Policy Analysis Model，CEEPA)［12］进行的。CEEPA 模型是北京理工大学能源与环境政策研究中心为了分析中国能源与环境政策而开发的一个多部门CGE模型，目前已经被成功运用于评估在中国实施不同的节能或减排措施的影响，例如碳税［13］、终端能源使用效率的提高［14］、可再生发电［15］等。

CEEPA模型考虑了生产者、居民、政府3类行为主体，通过构建不同的子模块，运用一系列方程对这些行为主体的生产、消费、国民收入的初次分配和再分配、进出口贸易、投资分配等活动进行了描述。CEEPA的基本框架如图1所示。关于CEEPA基本模型的详细描述参见Liang等(2007，2009)［13-14］。

图1 CEEPA框架

给定减排水平下的边际减排成本实际上可以由该减排水平下的碳影子价格表示，因为一定减排水平下的碳影子价格是排放主体面临的边际排放成本，理性假设下排放主体的最优减排选择是在其边际减排成本等于其边际排放成本时不再进行更多的减排，即对应一定减排水平下的边际减排成本等于该减排水平下的碳影子价格。针对中国MAC问题，本研究在CEEPA模型中反映了我国能源市场的实际特征，对国内一些能源价格受到政府指导进行了模拟。

三、情景构造

目前我国能源市场化改革进展迅速。20世纪80年代以来我国逐步进行了煤炭、原油、成品油、电力定价机制的改革，基本上建成了原油和煤炭市场化定价机制。然而，电力、天然气和成品油定价还受到政府不同程度的干涉。随着我国市场经济体制的完善，电力、天然气和成品油定价机制改革也势在必行。定价机制改革重点在于引入市场竞争，放开价格干预，价格最终由市场供需决定。

本研究的主要目的不是对现有能源定价机制改革进程的精确仿真，而是旨在比较当不同能源产品的价格对其市场的调节存在阻碍或干扰时我国MAC曲线的特征。因此，为了更好地建模和便于比较分析，在此假设被管制的能源商品其价格外生给定，放开管制的能源商品其价格完全依市场调节。据此原则本研究设置了一个基准情景和一系列价格改革情景，如表1所示:

其中，基准情景CA遵循我国的能源定价改革现状，设定成品油、电力和天然气为价格受政府管制的商品。对改革情景的选取主要考虑了价格放开的实现在时间上的不确定性，基于全面性原则，设置了率先放开某一种能源价格(FP、FE、FG)、以及各种能源的价格放开时间基本一致(FA)的一系列情景。

表1 改革方案情景设定

四、结果分析与讨论

(一)能源定价机制与中国MAC

图2描述了假设国际能源价格相对基准情景水平不存在波动时，不同定价机制情景下中国的MAC曲线。

如图2所示，不同定价机制情景下我国MAC间的高低排序不会随着减排水平的变化而变化，这里的减排水平是指政策情景的二氧化碳排放量相对于基准情景排放量变化的百分比。但随着减排约束的增强，不同定价机制情景间的MAC的差别会增大:5%的减排水平下，最高的边际减排成本(FG情景下)要比最低的边际减排成本(FA情景下)高出11.66%，比情景FE、FP和CA下的边际减排成本分别高出11.10%、0.71%和0.02%;而50%的减排水平下，相应差别分别扩大为20.88%、18.79%、2.52%和0.08%。可见，减排目标越高，越要重视定价机制对减排成本的影响。总体而言，在完成电力价格改革后再实施减排是比较理想的。

结果表明，在相同的减排目标约束下，放开电力价格管制使得我国边际减排成本有显著下降。各种情景下减排目标主要都是依靠减少煤炭的消耗来实现的，图3显示，在相同的碳影子价格下，电力价格管制放开与否对煤炭消耗的减少有显著的影响。较之电力被管制的情景(CA、FP、FG)，政府放开电力价格管制(FE情景)会使得电力使用成本明显上升从而电力需求减少的更多，而我国以煤电为主的发电结构(2007年煤电占总电量的80.9%，电煤占煤炭总消费量的50.5%)导致电煤需求相应也减少的更多，同时由于化石能源对电力的替代作用使得终端煤耗也更多的减少，最终将导致我国煤炭总需求减少的更多。可见，若放开了电力价格管制，则在相同的碳影子价格下能达到的碳减排量会明显增多。反过来看，为了达到相同的减排目标，电力价格被管制的各情景需要通过减少更多的终端煤炭需求来减少煤炭总需求，这将需要赋予碳更高的影子价格来刺激终端消费行为来完成一定的减排水平，从而增加了该减排水平下的边际减排成本。

图2 不同定价机制情景下我国的MAC

图3 相同碳影子价格下不同定价机制各种能源需求变化

同样作为二次能源的成品油，在其价格管制被放开时，也能带来边际减排成本的下降。但结果还反映，只放开成品油价格管制的情况下，我国边际减排成本的下降幅度要比只放开电力价格管制的小得多。主要是因为如前所述，FE情景下各种化石能源消耗下降幅度要比FP情景高出很多。而天然气价格管制的放开会对我国MAC影响很小，这主要是目前天然气在我国能源消费的比例仍较小。

(二)国际能源价格波动对我国MAC的影响

国际能源价格对MAC的影响主要是通过其对国内能源价格的影响进行传导的。Klepper和Peterson(2006)的研究显示，国际能源价格对一个地区或国家一定减排水平的边际减排成本会产生显著影响。近年来随着我国能源对外依存度不断上升，国际能源价格对国内能源价格的影响理应越来越明显。然而，由于国内存在着政府对部分能源价格的干预，国际能源价格的波动对国内能源价格的影响传导被不同程度的阻碍，从而使得国际能源价格对我国边际减排成本的影响显得尤为复杂。为了在我国现有的能源价格形成及可能的改革背景下探讨国际能源价格对我国边际减排成本的影响，本研究通过分别设定原油、成品油、天然气、煤炭四种化石能源的国际价格变化，对比不同定价机制下这些变化对我国边际减排成本的影响。

短期内国际能源价格有很大波动，本着简化的原则，本研究在此假设国际原油价格变动20%。同时为了方便对比分析，本研究假设国际成品油价格、天然气价格和煤价同样变动20%。

1.国际原油价格波动对我国MAC的影响

图4显示了不同定价机制下国际原油价格变动20%对我国MAC的影响。结果表明，在所有五种定价机制下，国际原油价格上涨都是有利于降低的我国边际减排成本的，尤其是放开了成品油价格管制时，这一负向拉动作用表现得尤为明显。国际原油价格下降都推动我国边际减排成本的增加，在放开了成品油价格管制时，这一正向推动作用也表现得尤为明显。而模型结果还显示，减排约束越强，国际原油价格波动对MAC的削弱程度在不同情景间的差别越小。

图4 不同定价机制情景下国际原油价格波动对我国MAC的影响

一方面当减排约束较小时，即使电力价格没能实现放开，如果预见到国际原油价格会有持续明显的上升，成品油价格的放开也可以作为引入减排的有利时机:在5%的减排水平下，国际原油价格上涨20%使得我国的边际减排成本在FP、FA、CA、FG和 FE情景中分别下降 34.36%、33.32%、9.38%、9.35%和7.38%;可见成品油放开管制(FP和FA情景)时国际原油价格上涨对MAC的影响超过了能源价格没有变化时单纯的电力改革对MAC的影响(该情景下MAC下降10%);即5%的减排水平下，国际原油价格上涨20%使得放开成品油管制比放开电力管制更有利于MAC的降低。而如果国际原油价格会有持续明显的下降，此时放开成品油管制使得MAC上升，此时放开成品油价格将使得完成同样的减排目标需要更高的成本。

另一方面当减排约束较高时，即使能预见到国际原油价格会有持续明显的上升，在50%的减排水平下，相应的 MAC下降幅度在 FP、FA、CA、FG和 FE情景中分别缩小为4.43%、4.27%、1.17%、1.16%和0.98%。即使国际原油价格上涨20%，此时放开成品油管制并没有放开电力管制对MAC的效果明显。而如果国际原油价格下降，放开成品油比放开电力更大幅度地推动MAC上升。因此，不论国际原油价格如何波动，选择较高的减排目标将使得放开成品油价格管制情景比放开电力价格管制情景承担更高的成本。

2.国际成品油价格波动对我国MAC的影响

虽然国际成品油价格通常随着国际原油价格波动，但目前对两者波动幅度间的关系仍没有一致的看法，因此这里分开讨论国际原油与成品油价格上涨对我国MAC的影响。

图5显示了不同定价机制下国际成品油价格变动20%对我国MAC的影响。结果表明，较之国际原油价格对我国MAC的影响，国际成品油价格上涨的影响呈现出明显差异:

首先，放开成品油管制与否使得国际成品油波动对我国MAC的影响出现方向上的差别，其原因主要在于国际成品油价格的波动能否传导到国内成品油价格上。放开成品油管制，国际成品油价格上涨使得国内成品油价格上涨，从而导致成品油消费减少，减排压力降低，因此在FP情景和FA情景下国际成品油上涨时我国MAC有所降低。如果成品油价格受到管制，国际成品油价格上涨无法被传导到国内，国内成品油需求几乎没受到影响，却带来成品油出口的增加，导致国内炼油的扩大，成品油加工行业能耗增加，增加了减排压力。因此在CA情景、FG情景、FE情景下，国际成品油上涨时我国MAC有所上升。反之，当国际成品油价格下降时，FP情景和FA情景下MAC上升，CA情景、FG情景、FE情景下MAC下降。国际成品油价格下降时和上涨时的情景恰好相反。

图5 不同定价机制情景下国际成品油价格波动对我国MAC的影响

其次，各情景下国际成品油价格上涨对我国边际减排成本的影响幅度较国际原油价格上涨的影响都明显要小，其原因主要在于二者外贸依存度的区别:2007年我国成品油进口占成品油总消费的比例不到8%，明显低于原油的47%;成品油出口占国内总产量的比重为2.97%，仅略高于原油的2.11%。

3.国际天然气价格波动对我国MAC的影响

作为清洁低碳能源的天然气，其国际价格的上涨如果能顺利传导到国内天然气价格上，最直接的效果是一方面使得天然气的消费降低，相应的碳排放减少，另一方面使得含碳系数更高的煤炭和石油在价格上具有相对竞争优势，产生对天然气的替代，这将增加碳的排放;当国际天然气价格下降时这些影响正好相反。可见，国际天然气价格上涨对国内二氧化碳排放量的影响具有不确定性。

图6显示了不同定价机制下国际天然气价格变动20%对我国MAC的影响。结果表明:

(1)国际天然气价格变动的影响在各种定价机制情景中都很弱。主要因为目前天然气在我国能源消费中占有比例很小(2007年比例为3.04%)，且天然气进口依存度也不高(2007年比例5.69%)。

(2)除非所有能源的定价约束都放开，否则国际天然气价格上升都会导致我国边际减排成本的上升，国际天然气价格下降都会导致我国边际减排成本的下降。

图6 不同定价机制情景下国际天然气价格波动对我国MAC的影响

4.国际煤炭价格波动对我国MAC的影响

如图7显示，各种定价机制情景下，国际煤价上涨都会导致我国边际减排成本的上升，国际煤价下降都会导致我国边际减排成本的下降，这主要是由于我国的煤炭外贸现状造成的:目前我国煤炭的出口明显大于进口(2007年煤炭出口量是进口量的1.04倍)，国际煤价的提高进一步使得我国煤炭出口量增加，进口减少。作为高耗能的煤炭开采业(2007年部门能源强度为1.36吨标准煤/万元)，其生产增加会导致国内的能源消费和相应的二氧化碳排放明显增加，从而拉大了为达到给定减排目标所需的减排成本。国际煤价下降时各种影响其恰好相反，使得MAC有所降低。各种定价机制情景下，煤炭的定价机制都是一样的，因此各情景下减排成本变化的差别不大。

结果还显示，虽然我国的能源消费结构以煤为主，但煤炭进出口量相对于国内消费量的比例均较小(2007年我国煤炭进出口量占国内煤炭消费比例分别为2.00%和2.06%)，因此国际煤价波动对我国的减排成本影响较之等幅的国际原油价格上涨的影响要小得多。

图7 不同定价机制情景下国际煤价波动对我国MAC的影响

综上所述，较低减排水平约束下，国际原油价格波动对我国边际减排成本的影响最大，其上涨在成品油价格放开的情景中使得我国边际减排成本降低的幅度最大。国际成品油价格和煤炭价格波动在较低减排水平时对我国边际减排成本的影响较为明显，而高减排水平时(例如减排50%时)其影响可以忽略。无论能源定价机制改革与否，国际天然气价格波动对我国边际减排成本的影响都很微弱。

五、主要结论与政策建议

通过以上的结果分析与讨论，本研究可得到以下几点关于我国减排政策制定的启示:

(一)我国的边际减排成本对电力和成品油的定价方式是比较敏感的:忽视这两种能源价格被管制的现状将会使得我国边际减排成本被低估，放开这两种能源的定价尤其是电价机制的市场化改革能推动我国边际减排成本的有效降低。

研究结果显示，在目前的定价机制下，我国的减排成本都明显高于放开成品油价格管制或放开电力价格管制的情景。而现有的比较各国MAC的研究［4，11，16］中缺乏对中国这方面能源定价特征的考虑，因而会对我国的减排成本有所低估，从而对适合中国的减排目标有所高估。尤其是随着减排约束的加大，各种定价机制之间MAC的差异越来越大，从而在目前的定价机制在我国的减排成本被低估的程度也越大。这是我国在未来的气候变化谈判中应该予以注意的。

(二)当国际原油、成品油或煤炭价格发生明显波动时，无论对既定政策力度下可达减排目标的预期，抑或是在既定减排目标下应当采取的政策力度，均宜相应做出调整。

通常认为国际能源价格低位时是采取节能或减排措施的有利时机［17］，主要考虑推出一些节能减排措施会带来通胀压力，选择国际能源价格低位推出可以缓解通胀压力。而本研究的结果显示国际能源价格波动对边际减排成本的影响具有不确定性:为了完成一定的减排目标，国际原油价格低位时需要更强的减排政策力度，此时的减排政策对通货膨胀的影响更加复杂。现行定价机制下国际原油价格上涨降低了我国边际减排成本，如果实施减排政策将增强其减排效果，从而完成同样的减排目标将需要相对较小的力度;放开价格管制则使得国际原油价格上涨更大程度的降低我国边际减排成本，如果实施减排政策将使得减排效果更加明显，从而完成同样的减排目标将需要更小的力度。现行定价机制下国际成品油价格上涨使得我国边际减排成本小幅上升;放开价格管制则使得国际成品油价格上涨小幅度的降低我国边际减排成本。而各种定价机制情景下煤炭价格上涨都使得我国边际减排成本小幅上升。可见，国际能源价格上涨对我国的减排成本影响不能一概而论，对减排政策的实施效果的影响也是充满不确定性。同样，国际能源价格下降对我国的减排成本和减排政策的实施效果的影响也充满了不确定性。

此外，随着减排目标的增大，不同定价机制下国际能源价格波动对我国MAC的影响幅度都是递减的，较小的减排力度时应充分考虑国际能源价格的影响。特别是国际原油价格上涨在各种情景下对我国MAC都是削弱作用。在放开成品油管制时这一作用特别明显，即使在50%的减排目标下削弱幅度也达4.43%。因此在不同的定价机制下，在国际原油价格上涨时引入减排的政策力度都可以不同程度地减弱，国际原油价格下降时引入减排的政策力度都需要不同程度地加强。如果减排目标较小，国际煤炭价格上涨时应该加大力度，国际煤炭价格下降时应该降低力度;如果减排目标较大不论国际煤炭价格如何波动，政策力度则可以保持不变。在成品油价格不受管制的情况下，如果要实现减排目标较小，则国际成品油价格上涨时可以减弱引入减排措施的力度，国际成品油价格下降时可以加强力度，而在其他情况下宜保持不变。由于天然气定价机制放开与否以及国际天然气价格波动对我国边际减排成本影响较为微弱，暂时可以不做考虑。

(三)未来减排政策的制定和调整可以考虑应用不同定价机制下的边际减排成本的差异，能源定价机制的改进可以增强减排政策的减排效果。

不同定价机制下MAC的差异还可以应用到未来减排政策的制定和调整中。以碳税为例，从实施碳税历史最长的北欧五国的实践来看，随着时间的推移，碳税税率需要依据通胀水平进行指数化以保持政策的力度。而从本研究的结果来看，随着时间的推移，如果我国的能源定价机制不断得到改善，则即使税率保持不变，政策的实际效果也会相应加大。这就给了决策者一个选择:未来相当一段时期内我国碳税税率的指数化水平可以比通胀水平低，从而进一步缓解对经济的冲击;或是，保持指数化水平，让定价机制的改进增强碳税的减排效果。

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