碳减排政策对辽宁经济和产业竞争力的影响——基于CGE模型的模拟分析

李 季，杨天泓

(1.东北财经大学 碳金融研究中心，辽宁 大连 116025；2.东北财经大学 创新创业与实验教学中心，辽宁 大连 116025)

一、引 言

2010年国家启动低碳试点以来，碳排放强度目标、碳排放峰值目标和碳交易试点成为我国探索“自下而上”推动地区低碳转型的重要政策措施。国家三批低碳试点中大部分省市设定了碳排放峰值目标，其中23个省市试点提出2030年前达峰，宁波、温州等8个城市提出在“十三五”期间达峰，武汉、深圳等7个城市提出在“十四五”期间达峰，延安、海南等8个省市提出在“十五五”期间达峰。我国在北京、上海、天津、重庆、广东、湖北、深圳等7个省市开展碳交易试点。2017年12月启动全国碳市场，初期覆盖电力行业。我国碳市场的初始条件不同于发达国家，发达国家碳排放达峰后建立碳市场，我国要在碳排放尚未达到峰值前设定配额总量，其松紧程度与未来碳排放峰值动态相关。

经济社会变量与碳排放之间的关系，一方面表现为经济社会因素变化对碳排放的影响；另一方面表现为碳减排政策对经济社会变量特别是福利的影响。从研究方法上看，主要包括“自上而下”经济评估模型和“自下而上”能源模型。前者是总体经济和产业部门模型，如可计算一般均衡(CGE)模型、投入产出模型等，其分析对象涵盖经济体系所有部门，优势在于能够反映能源部门与经济体系各部门间关联和反馈。后者是以某一特定部门为分析对象的局部均衡模型，如MARKAL模型对能源部门各种生产技术及替代选择刻画相当细致，比较符合实际情况。从既有文献看，在国家层面，刘宇等[1]、Mi等[2]研究发现碳排放达峰时间越早，对经济的冲击越大，也直接影响能源密集产业和低排放产业产出的相对变化。王勇等[3]研究发现在气候保护政策下碳排放达峰对GDP及宏观经济指标产生正向影响。区域层面的研究主要集中在评估碳交易和碳税对区域经济和产业的影响。基于两区域CGE模型，Wu等[4]对上海、汪鹏等[5]对广东的研究发现实施碳交易有利于减少GDP损失； Qi等[6]模拟分析碳减排强度目标对天津产业的影响，研究发现电子、金属冶炼等是天津的优势产业；Tian等[7]模拟碳税对上海经济的政策效应，研究发现价格和规模效应是影响产业产出及竞争力的主要因素;吴乐英等[8]研究发现碳税对河南城乡居民产生不同影响，碳税返还有利于缩小城乡差距。李娜等[9]利用多区域CGE模型研究发现差别碳税有助于缩小区域发展差距，统一碳税反而加剧区域经济发展不平衡。基于单区域CGE模型，周晟吕[10]研究发现在减排行业的劳动力再就业后，上海实施碳交易对GDP的影响为正，产生双重红利效应；温丹辉和孙振清[11]对天津的研究发现碳减排政策对地区经济和高能耗产业产生负面影响，同时促进地区产业结构调整。综上所述，其研究结论与碳交易、碳税的覆盖范围和收入使用方式密切相关。

以辽宁为代表的东北老工业基地是我国能源消耗和碳排放总量增长较快、人均碳排放较高的省份。辽宁低碳转型既是我国新型工业化和城镇化进程的一个缩影，也是东北老工业基地转型的典型案例。无论从发展阶段、能源消费结构还是节能减排主攻方向来看，研究和分析以辽宁为代表的东北老工业基地低碳转型具有重要意义。辽宁经济以重化工业为主，尽管其碳排放量占全国的比重从1997年的6.80%下降到2015年的4.90%，但产业高碳特征显著，2015年，电力碳排放所占比重为41.49%、黑色金属冶炼占28.31%、交通占7.77%、非金属矿物制品占6.45%、城乡居民生活占3.41%、石油、炼焦及核燃料加工占2.83%。产业的高碳特征，是辽宁城市化程度较高、重化工业发达特征的集中反映。从国际比较来看，2007年，除了交通、空运、石油和煤制品等产业的碳强度略低于美国，我国多数产业特别是能源密集产业的碳强度明显高于美国、欧盟、日本的同类产业水平[12]。

由图1可知，从国内比较看，除了金属及非金属矿、化工、电力、建筑等产业碳强度略低于全国水平，辽宁多数产业碳强度明显高于我国平均水平。这意味着面对同样力度的碳减排政策，辽宁主要产业由于自身减排成本较高，受到的冲击要远远大于国内同类产业。

图1 2007年我国和辽宁主要产业的碳强度比较

作为老工业基地，辽宁仍处于工业化、城市化深入发展的阶段，能耗和碳排放总量尚未达到峰值，大量成本较低、节能效益较好的技术已广泛使用，能耗继续下降空间变小，边际成本不断上升。辽宁面临着“去产能”和减排双重压力，要适应经济增速回落带来的短期产出波动和不确定性而不至于持续低迷，需要在长期经济结构调整和短期稳增长之间寻求平衡。因此，本文基于单区域CGE模型运用情景分析和定量分析方法，从碳排放达峰和碳强度减排目标两个方面模拟评估碳减排政策对辽宁经济和产业竞争力的影响。

二、模型结构、数据处理和情景设计

(一)模型结构

可计算一般均衡(CGE)模型以瓦尔拉斯一般均衡理论为框架，以投入产出表为基础，通过价格内生求解模拟和预测经济体系受到外生冲击，市场重新恢复均衡后，所反映的均衡价格和数量等经济变量变化，主要用于评估政策产生的经济影响和效应。本文构建包括生产模块、政府模块、居民模块、贸易模块的CGE模型。生产模块分为电力和非电力部门，使用资本、能源、劳动和中间投入品作为生产要素，采用四层套嵌的CES生产函数来描述。政府模块描述政策部门的收入来源于税收，并用于消费，在预算约束下实现支出效用最大化。居民模块描述居民在预算约束下在消费和闲暇之间权衡，以实现效用最大化，其效用函数由消费和闲暇构成，采用多层套嵌的CES生产函数来描述。首先对能源消费品、非能源资产分别采用柯布道格拉斯函数复合，之后采用常替代弹性CES生产函数把二者合成为消费，并与闲暇按照替代弹性CES函数合成为效用。贸易模块描述商品的调入、调出和贸易之间的关系，服从Amington假设，采用CES生产函数来描述。

在Paltsev[13]的框架基础上，本文采用扩展Ramsey模型，做如下假定：无论基期还是终期，在投资增长率等于产出增长率条件下，经济始终处于稳态均衡增长路径，符合均衡增长动态的要求。居民追求终生效用函数的贴现值最大化，劳动和资本的规模收益不变生产函数，总产出由投资和消费构成，资本等于资本存量贴现值与投资之和，具体可表达为：

(1)

s.t.Yt=f(Kt,Lt)

It=Yt-Ct

Kt+1=It+(1-δ)Kt

其中，ρ为贴现率，Yt为产出，Ct为消费，It为投资，Kt为资本，Lt为劳动，δ为折旧率，n为劳动增长率。在规模收益不变和完全竞争条件下，价格等于边际成本，最优条件可以表达为：

(2)

(3)

Pt=PKt+1

(4)

(5)

其中，Pt为产出价格，PKt为资本价格，RKt为资本边际收益率。上述最优化问题转化为互补问题，零利润条件为：

c(RKt,Wt)≥Pt，Yt≥0，

Yt(c(RKt,Wt))-Pt=0

(6)

Pt≥PKt+1，It≥0，It(Pt-PKt+1)=0

(7)

PKt≥(1-δ)PKt+1+RKt，Kt≥0，

Kt(PKt-RKt-(1-δ)PKt+1)=0

(8)

市场出清条件为：

Yt≥Dt+It，Pt≥0，Pt(Yt-Dt+It)=0

(9)

(10)

(11)

收支平衡条件为：

(12)

其中，c(RKt,Wt)为单位生产成本，Wt为工资，M为收入。

参考Paltsev[13]求解动态模型，假定模型在基期处于稳态路径，并始终向均衡路径收敛，满足如下条件：

PKt+1=Pt

(13)

Pt-1=(1+r)Pt=(1-δ)Pt+RKt

(14)

(n+δ)Kt=It

RKtKt=VKt

(15)

其中，VKt为资本利得，r为利率。基期的投资为：

(16)

终期投资增长率等于产出增长率,满足如下条件：

(17)

(二)数据处理

本文使用的数据来自《2007年辽宁投入产出表》《2007年辽宁统计年鉴》《2008年中国能源统计年鉴》，把辽宁135个产业部门合并为20个产业部门的投入产出表作为基期数据。利用历史数据对GDP数据进行模拟处理，使之与调整后的数据相符。二氧化碳排放因子参考《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中介绍的基准方法。能源和生产要素的替代弹性值参考Paltsev[13]的研究。进出口商品和国内产品的替代弹性设定参考全球贸易分析模型(GTAP)的经验值。

(三)情景设计

本文构建单区域CGE模型，结合辽宁中长期经济社会发展规划，考虑GDP增速、能源结构与利用效率和碳减排政策等因素，模拟分析不同情景下碳排放达峰的政策效应及碳减排政策对经济和产业竞争力的影响。我国在与美国政府联合发表的《气候变化联合声明》中做出承诺：“中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右”。本文研究设计共分四种情景：基准情景、2025年情景、2030年情景和2035年情景，后三种情景为碳排放达峰的政策情景。基准情景是给定辽宁人口、能源技术进步水平和经济增长率等外生变量值，不考虑碳减排政策措施情况下，对未来碳排放量的预测。在基准情景基础上，结合辽宁“十三五”经济社会发展规划，进一步强化节能减排措施，从2017年起实施碳排放总量控制，设定2025年情景、2030年情景、2035年情景的年均能源效率依次为3.5%、3%、2.5%，碳减排率为2.5%、2%、1.5%。同时，我国碳市场于2017年启动，为了分析碳价的减排效应和经济影响，研究利用CGE模型模拟工业部门纳入碳交易后产生的减排效果。

我国碳强度减排目标是2030年碳强度下降60%—65%。为了显示不同碳强度减排目标下辽宁主要产业的比较优势，研究设计基准情景下辽宁碳强度减排目标与国家减排目标相同，即2030年碳强度下降65%；60情景为同期辽宁碳强度下降60%，70情景为辽宁碳强度目标下降70%。设计情景的目的是模拟辽宁碳强度减排目标高于或低于国家减排目标5%对各产业产出的影响，以此评估不同强度减排目标下辽宁产业竞争力。

三、模拟结果分析

(一)经济影响

不同碳排放达峰情景对辽宁宏观经济的影响如表1所示。由表1可知，碳减排政策对辽宁经济产生负面效应，主要宏观经济指标都出现不同程度下降。相对于基准情景，2025年、2030年、2035年GDP累积下降6.88%、4.39%、1.89%。碳排放达峰时间越早，对经济的冲击越大，使减排成本大幅度提高。碳减排政策提高了辽宁能源密集型产业的生产成本和产品价格，其效应通过价格传导机制改变相对价格，在抑制本地产品的内部需求的同时，也使外部需求(包括国内其他地区、出口)减少，导致产出下降，投资和消费需求萎缩，进口(包括从其他地区调入)下滑。从宏观经济指标看，投资下降幅度大于消费，消费构成中政府消费下降幅度大于居民消费，这些变化显示碳减排政策有利于改变辽宁经济对投资和政府消费的过度依赖，促进经济结构调整。

表1不同碳排放达峰情景对辽宁宏观经济的影响(相对于基准情景的变化率) 单位：%

(二)碳价

碳减排目标从强度向总量控制过渡，有利于发挥峰值目标的导向和倒逼作用，特别是碳价在资源配置中的基础地位。给定碳减排目标，使碳排放权具有稀缺性，从而内生出碳排放权的影子价格，也就是碳价。碳价变化与减排目标设定的松紧程度和减排路径相关，减排目标越高、达峰时间越早，碳排放权的相对稀缺性越明显，碳价上升越快。不同达峰情景下的碳价如图2所示，由图2可知，在四种情景下，碳价的初始值和增长趋势不同，但普遍呈上升趋势。基准情景下，碳价从2017年的8.93元/吨上升到2035年的135.62元/吨；2035年三种政策情景下的碳价分别为277.43 元/吨、404.91元/吨、442.97元/吨；2030年三种政策情景下的碳价分别为175.15元/吨、238.87元/吨、267.61元/吨；2025年三种政策情景下的碳价分别为95.16元/吨、118.39元/吨、139.32元/吨。当碳价低于企业减排成本时，企业大量购买配额，通过碳交易来实现减排目标，随着碳价上升，碳价政策的减排激励效应逐渐显现，一方面刺激清洁能源的需求，形成对化石能源的替代效应；另一方面对低碳技术创新和扩散产生足够的激励，促使企业加快应用节能技术挖掘减排潜力。随着政策减排力度增强，碳价的减排贡献率上升，2023年起碳价达到100元/吨。2025年情景反映出我国碳市场加快发展，成为重要的碳减排政策工具。过高的碳价尽管从碳减排经济性及对经济的冲击来看并不理想，但从减排效果看，有利于深度减排，也促使企业加快低碳技术创新。另外，碳价高低与GDP损失呈正相关，2025—2035年累计GDP损失量为1 107亿—3 867亿元。

图2 不同达峰情景下的碳价

(三)碳排放达峰对各产业产出的影响

碳减排政策造成高能耗高排放产业的产品成本和价格上涨，通过产业间投入产出关联和要素替代，使各产业的产出出现不同程度下降，结果如表2所示。由表2可知，煤炭、电力、炼焦、石油加工、钢铁、金属及非金属矿、石油天然气开采等产业由于要素投入中化石燃料比重较高，受碳减排政策影响，其产出下降幅度较大，煤炭、炼焦等成本上升，通过上下游产业关联价格机制传导给下游电力、钢铁等产业，影响其产出。地区投资和消费需求萎缩也带动建筑业的产出大幅下滑。化工、有色金属、机械制造、电子、其他制造、运输设备、造纸印刷、纺织及服务业等产业的产出下降幅度较小，除了这些产业减排成本较低，主要是由于外部需求产生的规模效应起到了支撑作用。农林渔、食品加工等产业的产出有所增加。模型数据显示，运输设备、电子等产业的外部需求占到产业产出的45%和85%以上，这反映了辽宁这些产业在国内具有比较优势，未来发展潜力较大。

表2不同达峰情景产业产出变化(相对于基准情景的累积变化) 单位：%

(四)碳强度减排目标对产业竞争力的影响

各地区由于经济发展水平、资源禀赋、产业结构差异，一般说来，一个地区无论碳强度还是碳减排目标或征收碳税高于其他地区，都会推高生产成本和产品价格，进而对其产业竞争力产生负面影响，反之亦然。不同碳强度减排情景对各产业产出变化的影响不同，从各情景下产出相对于基准情景的变化来看，农林渔、机械制造、运输设备、电子、其他制造业等产业产出增长幅度大于下降幅度，反映碳强度减排目标下这些产业具有竞争力，以运输设备为例，辽宁以华晨宝马、华晨金杯为代表的汽车制造业已经形成产业集群和规模效应；而煤炭、石油天然气开采、食品加工、纺织、造纸印刷、炼焦、化工、非金属制造、钢铁、有色金属、电力、建筑、服务业等产业的产出增长幅度小于下降幅度，反映在碳强度减排目标下这些产业竞争力处于劣势，以钢铁产业为例，辽宁粗钢产量约占全国的7.5%，随着碳强度减排目标加强，其产出将受到压缩。

四、结论和政策建议

本文建立CGE模型模拟分析辽宁碳减排情景的政策效应，研究发现辽宁碳排放提前达峰造成GDP损失，对产业特别是能源密集型产业的冲击较大，但有利于地区经济结构调整，矫正GDP中投资和消费的比重失衡，促使产业结构向低碳转型，无论碳排放达峰还是碳强度减排目标在挤压高能耗产业过剩产能的同时，进一步增强了运输设备、电子、农林渔等产业的比较优势。应对碳减排政策产生的持久冲击，要把碳排放达峰目标作为应对气候变化、减灾和可持续发展政策框架的重要组成部分，纳入到辽宁生态文明建设和绿色低碳发展实践，把握经济新常态下速度变化、结构优化、动能转化带来的转型契机，促进经济发展从主要依赖物质资源消耗向主要依靠技术创新、人力资源开发转变，引导资源优化配置、生态环境成本内部化、绿色环保产业发展，形成节能减排、治理大气污染、保护人体健康等协同效应。因此，本文提出如下政策建议：

第一，深度挖掘优化能源效率和结构实现减排目标的潜力，在稳增长和促减排目标之间寻求平衡。从国际看，高能耗、高排放产业的研发投入占其销售收入的比重普遍偏低，提升工业行业能效标准，刺激这些产业部门拓展技术创新前沿，要完善政策组合，鼓励高能耗、高排放产业主动收缩产能，加快淘汰和化解煤电过剩产能，通过提高研发资金投入、促进节能关键技术进步，提高煤炭等化石能源清洁生产、高效利用水平，实施燃煤机组超低排放与节能改造，推广超临界(USC)燃煤发电机组技术、整体煤气化联合循环(IGCC)等高效燃煤发电技术，提高供热和发电、供电效率，开展火电企业单位供电二氧化碳绩效评价及对标行动，进一步挖掘电力节能减排潜力。

第二，促进供给结构优化。以先进制造技术、信息技术改造优势传统产业，提高制造业的资源能源效率，加快发展节能环保、新一代信息技术、机器人、智能装备、新能源、新材料、新能源汽车、集成电路、储能、海洋工程装备等战略性新兴产业和高端制造业，促进构建绿色制造体系。为了减缓碳减排对经济的冲击，建立碳交易收入返还机制，把资金和资源向具有比较优势、附加值高的产业倾斜，特别是进一步提高运输设备、电子等产业竞争力，使战略性新兴产业成为辽宁经济发展的新动能。以自由贸易区建设带动服务业对外开放，发展面向生产、消费和民生的服务经济，特别是信息服务、会展、文化创意、航运、金融保险、物流、商务等服务业，推动沈阳、大连区域金融中心建设，鼓励社会资本投入养老、健康、旅游、文化等服务消费领域，使服务业占GDP的比重显著提高。

第三，发挥碳市场在节能减排中的基础作用。适应全国碳市场建设要求，加强碳排放监测、报告与核查，支持计划纳入碳市场的重点行业,引导企业开展配额管理、碳资产管理、碳交易会计处理能力建设，形成与经济动态相适应的碳价机制。明确碳市场的主要构成要素：总量设定、覆盖范围、配额分配和动态调节、抵消机制设计、价格调控机制、监测报告核查、履约机制、市场监管、交易机构、第三方机构、履约企业等。建立碳排放权配额分配、管理、履约机制，完成电力产业配额分配方案，以及石油天然气、钢铁、建材、化工、纺织、造纸印刷等产业年能耗万吨标准煤以上企业配额分配方案研究和编制。建立健全碳市场监管制度，对纳入企业、核查机构、交易机构等实施有效监管，确保数据核查、配额分配、重点排放单位履约等公开透明，维护碳市场规范有序运行。

第四，支持区域性碳金融市场发展。创新碳金融产品与服务，支持金融机构发行碳基金、碳债券等投融资产品，开展碳租赁、碳资产证券化等创新业务，探索碳指数开发及应用；鼓励金融机构开展各类基于碳排放权资产的抵质押、回购业务，对碳排放权融资项目进行贴息鼓励；完善碳金融增信担保机制，探索碳市场增信担保方式创新，支持社会资本发起设立专业化碳市场融资担保机构。我国与日本、韩国三国碳排放量占全球的30%，未来我国碳市场与韩国碳市场、日本东京都和琦玉的碳市场连接，符合《巴黎协议》的基本规则，不仅可以充分利用三国产业分工互补性优势，进一步深化经济贸易联系，也有利于扩大碳交易规模、减缓碳价波动，形成东北亚碳价机制。探索碳期货、气候衍生品等期货产品创新，推进大连商品期货交易所向东北亚碳期货交易中心发展。发挥大连商品期货交易所在专业服务能力、市场基础设施、交易结算系统等方面的优势，开发碳期货、气候衍生品等期货产品，推动辽宁自贸区金融创新，争取我国在国际碳交易中的定价权，也为建设东北亚碳市场奠定基础。

第五，建立碳排放强度和总量双控制度。适应国家《生态文明体制改革总体方案》提出建立碳排放总量控制制度的要求，建立辽宁碳排放强度和总量双控制度及分解落实机制，为实现碳排放达峰目标提供重要支撑。把碳排放总量作为经济社会发展重要约束性指标纳入地区发展指标体系，建立指标分解落实、评价考核和责任制度，研究设定辽宁建筑、电力、钢铁、化工等产业碳排放总量控制指标，将碳排放控制目标分解落实到各地区和重点企业。在峰值目标分领域落实的同时，还要率先探索不同行政区内实现差异化达峰的创新机制；探索建立重大建设项目碳排放评价制度，严格控制重大投资项目碳排放总量；在省内部分地区先行先试碳排放权行政许可制度，将碳排放总量控制、碳排放权许可、项目碳排放评价作为地方立法新方向，纳入辽宁生态文明制度建设，实现地方先行先试和顶层制度设计有机结合，逐步形成以碳排放强度和总量双控为核心的温室气体排放管理体系，使碳排放控制与辽宁推进产业结构调整、能源革命和生态文明建设协同并进。

第六，促进能源供应多元化和能源系统集成。积极发展非化石能源，扩大核能、风能、太阳能、生物质能、地热等在新城镇、新农村能源供应中的应用，提高清洁能源在一次能源消费中的比重。推进能源综合利用系统的集成创新。加快锅炉系统、供热和制冷系统、电机系统、照明系统等优化升级，促进智能电网、储能设施、分布式能源、智能用电终端协同发展，实施能源生产和利用设施智能化改造，使能源系统从生产、转换、输送的条块管理向终端用户需求导向的智能化管理转变，形成以分布式能源为核心的能源管理系统。开展储能示范工程建设，推动储能系统与新能源、电力系统协调优化运行。加快智能电网发展，提高电网与发电侧、需求侧交互响应能力。支持节能服务体系发展，加快推进合同能源管理、能效标识管理和节能产品认证管理，建立可再生能源电力证书自愿交易市场、强制性可再生能源电力配额和绿色证书交易市场，形成市场化绿色证书价格形成机制。