多种政策对经济-环境系统的综合作用分析

梁 赛,张天柱

(清华大学环境学院,北京 100084)

多种政策对经济-环境系统的综合作用分析

梁 赛*,张天柱

(清华大学环境学院,北京 100084)

提出了一套分析多种政策手段对社会经济系统物质流和价值流变化的综合作用的理论概念,弥补了现有不足.在理论概念的基础上,构建了由7个子模块组成的具体模型框架,以反映多种政策手段共同实施对物质流和价值流变化的综合作用.以我国为案例,利用提出的模型框架评估了我国7类典型环境经济政策对我国经济增长和物质流变化的综合和单独作用,证明了综合分析的必要性.

物质代谢；脱钩；投入产出分析；绿色转型；综合作用

建设“绿色经济”来实现经济增长与物质代谢的“脱钩”逐渐成为各个国家经济-环境决策的指向标.各种政策手段组成的政策体系是一个复杂系统.在对经济-环境系统进行调控及政策效应分析时,政策体系通过影响多种变量同时发挥作用,而非单一政策分别产生作用.现有的大部分政策手段分析相对比较孤立,对于每种政策手段的分析是相对分割的.例如,对于能源税政策[1]、二氧化碳税政策[2]和废物综合利用政策[3]等的分析都只关注某一类政策手段对经济增长和某种物质流变化的影响.政策手段之间存在着相互影响[4],即单种政策手段分别实施的效果之和不等于各种政策手段共同实施的效果[5].大部分现有研究忽略了政策手段之间的相互作用,很少评估多种政策手段共同作用对经济增长和物质流变化的影响.了解多种政策手段共同实施所产生的影响能够为政策制定和政策实施提供更可靠的信息[6].因此,亟需一套方法学框架来分析多种政策共同作用产生的经济-环境影响.

现有评估政策手段的经济-环境影响的做法主要分为两类∶关注单种政策手段的做法(如分析能源税政策[1]、二氧化碳税政策[2]和废物综合利用政策[3]的做法)和关注多种政策手段的做法(如分析多种政策作用下经济系统未来物质流变化趋势[5,7]以及各种政策手段对物质流变化的相对贡献[8-11]的做法).第一类做法主要侧重评估单种政策手段对经济增长和某种物质流变化的影响,无法反映多种政策手段同时作用的情况,也无法反映政策手段对经济系统整体物质代谢的影响.第二类做法考虑了政策间的相互影响,但其只关注通过经济系统边界的物质流变化,无法反映经济系统内部的物质流变化.经济系统的功能和外在表现主要由其内部结构决定,因此,刻画政策手段对经济系统整体物质流变化(包括内部物质流和边界上的物质流)的影响能够为管理者提供更加翔实可靠的信息.

社会经济系统内同时存在着“物质流”和“价值流”两种流动,政策手段同时影响社会经济系统的经济增长和物质流变化.当前的政策手段综合分析做法比较完整地反映了经济系统内部的价值流变化,但是无法完整刻画经济系统内部的物质流变化.本研究改进了现有的综合分析方法,借助实物型投入产出模型完整刻画经济系统的物质流情况,并将实物型投入产出模型与价值型投入产出模型对接,实现了经济系统价值流与物质流的互动,能够反映多种政策手段共同实施对物质流和价值流变化的综合作用.

1 模型框架

1.1 理论概念

政策手段对社会经济系统的调控将同时影响社会经济系统的物质流和价值流.而且,调控社会经济系统的政策手段有多种,它们同时影响着社会经济系统的物质流和价值流.本研究建立的分析多种政策手段综合作用的理论概念如图 1所示.

图1 理论概念示意Fig.1 Conceptual framework

(1) 输入∶概念模型的输入变量为实物调控政策和经济调控政策.实物调控政策直接影响社会经济系统的实物维度,经济调控政策直接影响社会经济系统的价值维度.

(2) 社会经济系统∶概念模型的主体为社会经济系统.社会经济系统被划分为实物维度和价值维度,实物维度与价值维度之间通过转换因子(一般为产品价格)相关联.实物维度主要刻画社会经济系统的物质流;价值维度主要刻画社会经济系统的价值流.

(3) 输出∶概念模型的输出为社会经济系统的物质流清单(对应实物维度)和价值流清单(对应价值维度).

不管是对实物维度直接产生作用的政策手段,还是对价值维度直接产生作用的政策手段,它们的影响均通过实物维度与价值维度的相互关联而在两个维度内同时进行传递,同时影响社会经济系统的物质流和价值流.

1.2 模型框架

1.2.1 政策手段梳理 由DPSR框架[12-13]可知,政策手段(即“响应(R)”)主要调控“驱动力(D)”、“压力(P)”和“状态(S)”.

调控“驱动力(D)”的政策手段主要是影响消费、投资和贸易这 3类驱动经济发展的活动.对消费行为和贸易行为的调控主要是通过税收来实现,税收会影响产品的销售价格和进出口价格,从而通过市场机制影响消费行为和贸易行为.对于投资行为的调控,主要是通过强制性手段(比如法令法规和行业准入门槛要求)来控制投资规模和投资结构.因此,调控“驱动力”的政策手段主要是税收和投资.

调控“压力(P)”的政策手段主要是对社会经济系统的物质输入、物质输出和内部物质循环进行调控.对物质输入端的调控主要表现为提高生产技术水平来减小资源消耗、以及开发可再生能源来替代化石燃料;对物质输出端的调控主要表现为提高生产技术水平来减小污染产生量、以及增加污染物治理的工程设施来减小污染物排放量;对内部物质循环的调控主要表现为鼓励可回收资源的回收利用.因此,调控物质输入的政策手段主要是技术政策和能源结构调整;调控物质输出的政策手段主要是技术政策和污染物减排工程投资;调控内部物质循环的政策手段主要是废物综合利用.

调控“状态(S)”的政策手段主要表现为对自然环境的保护和修复,它们是通过环境污染治理投资来实现的.

综上所述,实现经济增长与物质流“脱钩”的政策手段主要包括∶税收、投资、技术政策、能源结构调整和废物综合利用.

1.2.2 模型整体框架 本研究建立的多种政策手段综合作用分析模型的框架结构如图2所示.

模型框架包括4部分∶政策手段模块、输入变量模块、模型计算模块和结果输出模块.以单个社会经济区域为案例进行模型框架设计,未考虑与进出口贸易相关的税收政策,即进出口贸易在本研究的模型框架中被作为内生变量处理.

1. 政策手段模块和输入变量模块

依据1.2.1节的政策手段概述可知,实现经济增长与物质流脱钩的政策手段主要包括∶税收、投资、技术政策、能源结构调整和废物综合利用.

通过政策手段量化,便可以将各种政策手段转变成模型的输入变量.

(1) 税率

税收政策手段主要体现为税率的变化,税率变化将影响产品价格和消费者的消费行为.环境税税率是环境税-产品价格模型的输入变量,其他直接针对产品的税收税率(如资源税、燃油税等)既是不变替代弹性(CES)-消费需求模型的输入变量,也影响模型的内生变量(产品价格矩阵).

(2) 投资规模和投资结构

投资主要体现为投资规模和投资结构,各个行业的投资规模及其差异反映了产业结构调整的方向.例如,对房地产行业、战略性新兴产业、冶金行业和建材行的投资规模及其差异反映了国家产业结构调整的方向.投资规模和结构是价值型投入产模型的输入变量.

(3) 技术参数和物质消费结构

技术政策主要体现为技术参数的变化,能源结构调整和废物综合利用主要体现为物质消费结构的变化.技术参数的变化是指生产单位产品的资源消耗量和污染物产生量的变化;物质消费结构变化是指可再生能源与非可再生能源的比例、新鲜水与重复用水的比例、以及再生产品与传统产品的比例的变化.

技术参数和物质消费结构直接影响社会经济系统的实物维度,是实物型投入产出模型的输入变量,它们影响模型的内生变量(直接消耗系数矩阵),技术参数同时还影响模型的另一个内生变量(污染物强度矩阵).

同时,技术参数和物质消费结构还影响企业的生产成本,进而影响产品价格和消费者的消费行为.技术参数和物质消费结构分别影响技术参数-产品价格模型和物质消费结构-产品价格模型的输入变量.

2. 模型计算模块

模型计算模块包括7部分∶环境税-产品价格模型、技术参数-产品价格模型、物质消费结构-产品价格模型、不变替代弹性型(CES)-消费需求模型、价值型投入产出模型、实物型投入产出模型和产品价格矩阵.

(1) 环境税-产品价格模型、技术参数-产品价格模型和物质消费结构-产品价格模型将环境税、技术政策、能源结构调整政策和废物综合利用政策的影响传递到产品价格上,使得环境税、技术政策、能源结构调整政策和废物综合利用政策与产品价格矩阵关联.

(2) CES-消费需求模型刻画税收、技术政策、能源结构调整和废物综合利用政策导致的产品价格变化对消费行为的影响.

(3) 价值型与实物型投入产出模型

价值型投入产出模型刻画了经济系统的价值流动,可以反映产品价格、消费行为和投资行为对经济系统的行业增加值、行业总产值、国内生产总值和国内总产值的影响.实物型投入产出模型刻画了经济系统的物质和能量流动,其直接消耗系数可以反映经济系统生产活动的技术水平和物质消费结构,可以反映技术参数变化和物质消费结构变化对经济系统的资源开采量、资源消费量、污染物产生与排放量、可回收资源循环利用量、以及可再生能源开发利用量的影响.

(4) 产品价格矩阵

价值型投入产出模型与实物型投入产出模型通过产品价格矩阵相关联,产品价格矩阵可以反映产品价格的变动.产品价格矩阵同时受到直接针对产品的税率、环境税-产品价格模型、技术参数-产品价格模型和物质消费结构-产品价格模型等多个因素的影响,本框架认为这些因素的影响可以直接叠加,亦即不考虑各因素之间的相互影响关系.后续研究可以将因素之间的相互关系作为改进该框架的一个研究重点.

3. 结果输出模块

模型框架的输出结果为∶社会经济系统的物质流清单(对应实物维度)和价值流清单(对应价值维度).

1.2.3 各个子模块描述 1. 价值型投入产出模型

以货币单位表示的国民经济统计体系和国家定期编制的价值型投入产出表为价值型投入产出模型的应用提供了可靠的数据基础,使得价值型投入产出模型在环境管理领域得到了广泛应用.价值型投入产出模型以货币单位表示,刻画了社会经济系统内部的价值流动过程.关于价值型投入产出模型的概念框架和数学关系的具体描述,请见Miller等[14]的研究.

图2 分析多种政策手段综合作用的模型框架示意Fig.2 The framework for analyzing integrated policy impacts

2. 实物型投入产出模型

现有的政策评估研究将经济系统作为一个“黑箱”看待,而实物型投入产出模型则将“黑箱”打开,揭示了经济系统内部复杂的实物型结构,弥补了现有不足.实物型投入产出模型以实物单位刻画社会经济系统内部以及社会经济系统与自然环境之间的实物流动情况,其包括实物型投入产出核算表和实物型投入产出调控表两部分[15].

实物型投入产出核算表以重量为单位,关于其具体介绍请参见徐一剑等[15]研究.为了保持行平衡和列平衡关系,核算表只考虑以重量单位表示的物质,不能核算电力、热力和服务等不能以重量单位表示的产品.因此,虽然实物型投入产出核算表较完整刻画了社会经济系统的物质流动情况,但是不适宜用于调控社会经济系统的物质代谢.当使用实物型投入产出模型进行社会经济系统物质代谢调控时,则需要建立实物型投入产出调控表.

实物型投入产出调控表只存在行平衡关系,而且调控表考虑了不能以重量单位表示的物质,例如,调控表以 J为单位来刻画热力电力以及可再生一次能源,以货币为单位来刻画服务业.同时,调控表的最终需求扣除了非产品的机器设备、耐用消费品和污染物排放量以解决物质代谢调控时产生的非线性问题[16].本研究建立的实物型投入产出调控表是一种混合单位投入产出表,具体描述和编制方法请见 Hawkins等[17]和 Liang等[3-4,18-20]研究.

3. 产品价格矩阵

价值型投入产出表与实物型投入产出调控表之间通过生产者价格和销售价格相关联.对于中间流量矩阵,价值型投入产出表与实物型投入产出调控表(扣除调控表的部门间废物综合利用量)之间通过生产者价格相关联;对于最终需求中的向量,价值型投入产出表与实物型投入产出调控表之间通过销售价格相关联.

4. 环境税-产品价格模

环境税是指对产品生产过程中所产生/排放的污染物征收的税.对产品生产过程的污染物征收环境税将增加产品的生产者价格和销售价格.本模型假定产品销售价格的变化幅度与其生产者价格的变化幅度一致.模型的表达式如下∶

式中∶ppi’代表征收环境税后第i种产品的生产者价格;ppi代表征收环境税前第i种产品的生产者价格;ti表示第i种产品的产量;wij表示第i种产品生产过程产生/排放的第 j种污染物的重量;rj表示第j种污染物的环境税率;m代表第i种产品生产过程产生/排放的污染物的种类;eij是实物型投入产出调控表中污染物强度矩阵的元素,其代表生产单位实物量的第i种产品所产生/排放的第j种污染物的重量.

5. 技术参数-产品价格模型

技术参数的变化将直接影响企业的生产成本,生产成本的变化进而影响所生产产品的价格.

式中∶ppj’和 ppj分别代表技术政策影响之后和技术政策影响之前第j种产品的生产者价格;tj表示第j种产品的产量;zpij’和zpij分别表示技术政策影响之后和影响之前第j种产品生产所需要的第i种产品的投入量;ppij表示第j种产品生产过程中使用的第 i种产品对应的价格;apij’和 apij是实物型投入产出调控表中直接消耗系数矩阵的元素,其分别代表技术政策影响之后和影响之前生产单位实物量的第j种产品所需要的第i种产品的实物量.

6. 物质消费结构-产品价格模型

物质消费结构的变化将直接影响企业的生产成本,生产成本的变化进而影响所生产产品的价格.物质消费结构的直接作用对象是实物型投入产出调控表的直接消耗系数矩阵.因此,物质消费结构-产品价格模型也可以由式(2)表达.

7. CES-消费需求模型

本研究的不变替代弹性-消费需求模型基于不变替代弹性型(CES)效用函数, 可以反映某种商品销售价格的变化对消费者行为的影响.依据张金水[21]的研究,当消费者的效用达到最大时,不变替代弹性-消费需求模型的表达式为∶

式中∶χi代表消费者对第 i种商品的消费量;ai是指消费者对第 i种商品的偏好系数;σ为模型参数,σ>0;spi代表第i种商品的销售价格;M代表消费者的总支出金额.

2 综合作用分析方法

在税收、投资、技术政策、能源结构调整和废物综合利用等政策手段的共同作用下,计算其对社会经济系统的物质流和价值流变化的综合影响的步骤如下所示.此处的税收选取资源税和环境税为例.

(1) 计算价格矩阵和直接消耗系数矩阵.通过资源税税率确定资源价格的变化,通过环境税-产品价格模型、技术参数-产品价格模型和物质消费结构-产品价格模型确定环境税征收、技术政策、能源结构调整和废物综合利用政策对产品的生产者价格和销售价格的影响.据此,可以确定中间流量的价格矩阵 ppij和最终需求的销售价格矩阵spi.通过技术参数变化和物质消费结构变化可以确定实物型投入产出模型的直接消耗系数矩阵Ap和污染物强度矩阵E.依据产品价格矩阵,可以计算得到价值型投入产出模型的直接消耗系数矩阵Am.

(2) 计算消费行为变化和投资.通过式(3)所示的CES-消费需求模型可以计算得到产品的销售价格变化对消费行为fp和fm的影响(即对各种产品的实物消费量和价值消费量的影响).依据各行业的投资额确定价值型投入产出模型的资本形成cm,通过产品价格矩阵可以计算得到实物型投入产出模型的存量变化sp.

(3) 计算产品的总产出.假定实物型投入产出模型的净出口ep中的元素与其总产出χp中的相应行元素成比例变化.类似的,假定价值型投入产出模型的净出口em中的元素与其总产出χm中的相应行元素成比例变化.定义矩阵 Pep,其对角元素表示实物型投入产出模型的净出口 ep中的元素与其总产出χp中的相应行元素的比值,类似的,定义矩阵 Pem,其对角元素表示价值型投入产出模型的净出口em中的元素与其总产出χm中的相应行元素的比值.依据式(4)和式(5)计算各部门的价值总产出χm和实物总产出χp.

(4) 计算物质流和价值流.依据实物型投入产出调控表和价值型投入产出表的行平衡关系,可以计算得到实物型投入产出模型的中间流量矩阵 Zp、价值型投入产出模型的中间流量矩阵Zm和社会经济系统的污染物的量Wtp’和Wp’.进而根据实物型投入产出核算表和价值型投入产出表的列平衡关系,可以计算得到社会经济系统的本地开采量dp和各部门的增加值vm.

通过上述四个步骤,可以得到一组新的实物型投入产出表(包括核算表和调控表)和价值型投入产出表,从而可以刻画社会经济系统达到新的平衡状态时的物质流和价值流.

如果只变化某一种政策手段对应的输入参数,保持其他政策手段对应的输入参数不变,则可以分析单种政策手段对社会经济系统的物质流和价值流变化的影响.将单种政策手段的影响之和与多种政策手段综合作用的影响进行比较,便可以考察多种政策综合分析与单一政策分析的差异.

3 案例应用

以我国为案例,基于2007年相关数据构建基准模型,并依据相关研究对我国 7类典型环境经济政策手段(征收环境税、资源税改革、产业投资结构调整、污染物减排工程投资、技术政策、废物综合利用和能源结构调整)未来趋势的情景分析,以2020年为时间节点评估了政策手段综合作用与单独作用的差异、以及各种政策手段的优先顺序.

2020年7类政策手段对我国国内生产总值的贡献作用如图3所示.环境税、能源结构调整和资源税对国内生产总值的贡献为负值.其中,环境税的影响最大,资源税的影响最小.产业投资结构调整、污染物减排工程投资、废物综合利用和技术政策对国内生产总值的贡献为正值.其中,产业投资结构调整和污染物减排工程投资的贡献较大,废物综合利用和技术政策的贡献较小.

这 7类政策手段共同作用时对国内生产总值增长的贡献小于其分别单独作用时对国内生产总值增长的影响之和.这意味着,从经济增长角度来看,各种政策手段之间存在着相互抵消作用.例如,环境税、技术政策、产业投资结构调整和资源税在一定程度上减少了经济系统对可回收资源的回收利用量(图4).由图3可知,废物综合利用对国内生产总值具有较大的拉动作用.因此,在多种政策手段综合作用下,环境税、技术政策、产业投资结构调整和资源税在很大程度上削弱了废物综合利用对国内生产总值的正面贡献,使得 7类政策手段共同作用时对国内生产总值增长的贡献小于其分别单独作用时对国内生产总值增长的影响之和.

图3 各类政策手段对我国国内生产总值变化的贡献作用Fig.3 Contributions of various policies to changes in China’s gross domestic product

2020年7类政策手段对我国整体物质流的贡献作用如图4所示.技术政策、能源结构调整、产业投资结构调整、资源税和环境税能够减少经济系统的整体物质流.对于本地开采量、直接物质投入量、本地物质消费量和本地废物产生量,技术政策的贡献作用最大,资源税的贡献作用最小;对于本地处置后排放量,产业投资结构调整的贡献作用最大,资源税的贡献作用最小;对于存量净增加量,环境税的贡献作用最大,资源税的贡献作用最小.

废物综合利用活动和污染物减排工程投资则会增加社会经济系统的整体物质流.其中,废物综合利用的贡献作用大于污染物减排工程投资.

这 7类政策手段共同作用时对物质流的削减效果大于其分别单独作用时的削减效果之和.这意味着,从物质减量化角度来看,各种政策手段之间存在着相互增强作用.例如,环境税、技术政策、产业投资结构调整和资源税在一定程度上减少了经济系统对可回收资源的回收利用量(图4).而废物综合利用会很大程度上增加经济系统的物质流规模(图4).因此,环境税、技术政策、产业投资结构调整和资源税在很大程度上削弱了废物综合利用对物质流规模的拉动效果.使得7类政策手段共同作用时对物质流的削减效果大于其分别单独作用时的削减效果之和.

图4 各类政策手段对我国整体物质流变化的贡献作用Fig.4 Contributions of various policies to changes in China’s material flows

图3和图4的结果说明∶政策手段共同实施的综合作用效果并不简单等于各种政策手段分别单独作用时的效果之和.基于孤立的政策手段分析结果不能准确推算出多种政策手段共同作用时对社会经济系统物质流和价值流变化的综合影响.因此,对多种政策手段进行综合分析是十分必要的.

4 结论

4.1 本研究提出了一套分析多种政策手段对社会经济系统物质流和价值流变化的综合作用的理论概念,将社会经济系统分为实物维度和价值维度两类属性进行刻画.

4.2 在理论概念的基础上,本研究构建了具体的模型框架,由7个子模块组成.模型框架能够反映多种政策手段共同实施对物质流和价值流变化的综合作用,识别政策手段的优先顺序.

4.3 以我国为案例,利用本文提出的模型框架评估了我国 7类典型环境经济政策(征收环境税、资源税改革、产业投资结构调整、污染物减排工程投资、技术政策、能源结构调整和废物综合利用)对我国经济增长和物质流变化的综合作用、及其优先顺序,研究结果证明了进行综合分析的必要性.

4.4 调控经济-环境系统的政策决策,需要优化政策手段的组合方式,使政策体系的综合效应最佳.

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Analyzing integrated impacts of various policies on economic-environmental systems.

LIANG Sai*, ZHANG Tian-zhu
(School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China). China Environmental Science, 2014,34(3)：793～800

This study proposed a concept to analyse integrated impacts of various policies on physical and monetary flows of the socioeconomic system. We further established a framework comprising seven sub-modules based on this concept. Taking China as an example, we analysed both integrated and individual impacts of China’s seven categories of economic-environmental policies on its economic growth and material flows. Results demonstrated the necessity of integrated policy analysis.

material metabolism；decoupling；input-output analysis；green transformation；integrated impacts

X196

：A

：1000-6923(2014)03-0793-08

梁 赛(1984-),男,河北辛集人,清华大学博士研究生,主要从事环境系统分析与可持续物质管理研究.发表论文30余篇.

2013-06-25

国家科技支撑计划(2012BAC03B01)

* 责任作者, 博士, liangsai09@gmail.com