贴现率是否会影响当期碳排放？——理论机制与经验辨识

张明志，孙 婷

(山东财经大学 经济学院，山东 济南 250014)

一、引言

近年来，温室气体排放尤其是碳排放受到国际社会的广泛关注。政府间气候变化委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，简称IPCC)在第四次评估报告——《2007 年气候变化报告》中，做出一个合理估计：至22 世纪，全球温度将上升大约1.8℃～4℃。这一幅度快于过去1 万年间所发生的温度变化。如果对碳排放不加控制，人类可持续发展将受到严重威胁。然而，人类仍然需要较为快速的经济增长，以此来减少贫困人口。在现有能源结构下，经济增长的必然结果是碳排放增加。碳排放控制需要一个合理区间，如何在远期和现期之间分配便成为一个平衡发展与减排的核心问题。

跨期分配的理论基础是经济系统与碳排放引起的环境系统之间的长期均衡关系。在系统深入地研究后，Nordhaus[1]构建了动态综合气候-经济模型(Dynamic Integrated Climate-economy Model，DICE)，将生态系统视为一种特殊资本存量，即一种“自然资本”，并将人类对其的需求称为“适宜环境”(Comfortable Environment)。碳减排有利于形成更加适宜的环境，因此碳减排是一种对“自然资本”的投资。由于碳减排减少了当前消费，某种程度上降低了由于气候变化在未来带来的经济损失，增加了未来消费，所以碳减排造成的跨期经济福利的变动成为政策设计的重要依据。Nordhaus 等[2]开发出区域综合气候-经济模型(Regional Integrated Climate-Economy Model，RICE)。通过将不同国家进行分组，模型分析了不同气候变化政策下的不同国家政策，包括市场化解决方案、有效合作结果、非合作均衡等。研究发现，相比非合作策略，合作策略将会有更高的碳减排。在合作过程中，发达国家获益要少于发展中国家。与DICE 相同，RICE 也在2000 年[3]和2010 年[4]得到后续改进。然而，DICE 和RICE 并没有考虑内生技术进步的影响。因此，在内生增长框架下考虑跨期选择便显得更加重要。Acemoglu 等[5]便在内生增长框架下，将增长模型扩展为清洁与污染两个部门，发现污染部门的技术创新具有“路径依赖”，碳排放在未来会增加。另外，贴现率对跨期消费选择的影响同样重要。在DICE 模型的估计中，将贴现率设置为年均4%。在该设置下，1 000 美元的气候损失，现有价值仅为20 美元。该水平的不同界定往往引发结论出现显著不同。比如《斯特恩报告》认为，碳减排的推迟将导致今后每年付出20%经济产出的巨大代价[6]。实际上，陈素梅和何凌云[7]已经通过世代交叠模型研究表明，理论上存在居民收入与减排活动之间的最优分配。而通过现阶段的环境规制，李虹和邹庆[8]研究发现可以更好地实现城市转型发展。从研究技术来看，STIRPAT(Stochastic Impacts by Regression and Population，Affluence and Technology)模型因其对主要影响变量的涵盖而得到了较广的认可。比如，王钰和张连城[9]利用STIRPAT 模型对我国制造业的碳排放规律进行了探讨；王勇等[10]更是采用拓展的STIRPAT 模型对我国2030 年碳排放峰值时间节点是否到来进行了估测。而STIRPAT 模型对区域碳排放的预测与评估同样有效[11]。实际上，新时期的碳减排会形成跨期福利的重新分配[12]，现阶段的碳减排会对未来其形成重要福利效应[13]。这一点的准确估计需要考虑进贴现率这一物质资本的折现程度影响。而融资成本和难度与低碳发展的关系已经被证实[14]，信贷消费往往可以促进能源消费而对碳排放产生影响[15]，政府的补贴对于信贷无法起到补充作用，尤其对于总量控制和目标减排两个目标难以同时实现[16]。

综合上述分析发现，既有研究很少利用贴现率变量来对碳排放跨期分配进行研究，因此本文将重点围绕这一变量，借助改进的STIRPAT-R 模型，对碳排放的跨期分配选择进行研究，以期得到影响碳排放的重要驱动因素，进一步对政府的碳管制政策设计提供参考意见。

二、理论分析与研究假设

(一)理论分析

“适宜环境”有效配置的实现是建立在最大化跨期加总净收益目标基础之上的，然而这并没有考虑到代际之间的公平分配问题。从有效配置结果来看，在贴现率为正值的情况下，“适宜环境”第一期的分配数量将小于第二期。这说明，减少当期消费，能使跨期净收益加总水平更高。而如果贴现率为负，当期消费将更多。显然，贴现值成为跨期分配的关键。

公平原则一个很重要的内涵是可持续准则，即当代人的发展不应以牺牲后代人的发展为代价。把“适宜环境”看作一种产品，世界上每个人均需要这种产品(适宜温度、适宜气候等)。碳排放则是造成全球变暖的主要因素。在该视角下，当代人为满足现实需要增加产出，造成碳排放增加并进而带来全球变暖。后代人所拥有的环境将劣于现今环境，即环境的适宜度更小。然而，在技术水平不足够发达的情况下，为了生存及发展需要，当代的一些碳排放将无可避免。在这种情况下，公平原则的实现应该有赖于后期环境的有效维护。

Nordhaus[17]采用新古典方法对全球变暖对人类总福利造成影响的分析中，假定自然资本与其他一切形式资本存在完全的可替代性。在该假定下，企业的生产函数由传统的柯布-道格拉斯生产函数演变为添加了环境损害函数的生产函数：

公式(1)中，Yi(t)代表总产出，Ai(t)代表技术水平，Ki(t)代表资本存量，Li(t)代表人口，与劳动投入成比例，Ωi(t)代表由于排放控制的输出比例因子和来自气候变化的损害，t代表时间，i代表国家(地区)，γ代表产出对资本的弹性。

显然，环境损害函数的增加令产出在仅有的技术、资本、劳动的基础上又添加了一个重要变量。对环境的损害也成为了一个投入要素，与资本、劳动构成替代性，即所谓的自然资本。后来的部分学者也在研究中采用了该假设，然而研究结论却不尽如人意。Schellnhuber 等[18]发现，碳排放引起的全球变暖会令自然资本遭到贬值，甚至耗尽，而且这是无法通过代际补偿机制来进行弥补的。而恰恰是该结论，令自然资本与其他资本形式之间可以完全替代的假设遭到质疑。该质疑逐渐上升到两个范式的争论：弱可持续性和强可持续性。所谓弱可持续性，是指目前自然资本的减少，可以通过当前产生的其他资本增量来进行弥补，同样实现可持续发展。所谓强可持续性，则是要保证自然资本的资本存量维持在既定水平。这两个范式的出现实则是对自然资本与其他资本替代性强度的一个争议结果。

自然资本与环境资本的替代恰恰可以通过贴现率与碳排放的替代来进行间接反映。贴现率反映的是资本的投资回报率，碳排放高低反映的是“适宜环境”这一自然资本的大小。因此，贴现率与碳排放的关系研究可以更好地诠释可持续发展准则的内涵。

碳排放引起环境质量下降，进而影响现在及未来居民的福利变动。碳排放分配变动一个直接作用结果是碳排放所引致的“适宜环境”变动。这就涉及到跨期消费的最优选择。假定将固定的可耗竭资源的供给分配到两个时期：1、2，该可耗竭资源可以视为与碳排放关联的全球“适宜环境”，比如每年良好天气的数量等。同时假定，需求函数保持不变：p=a+bq，边际成本不变：MC=p0。这一设定的好处是可以让物资资本与自然资本产生可比性，并且便于得出最优化的结论。两个时期的产品配置将是固定数量，假定均为q0，如图1 所示。如果总供给在2q0以上，则分配不存在争议，在没有贴现率的情况下，每一期为q0。在该分配下，配置均可满足需求，且每一期的消费不会对另一期的消费产生影响，在静态效率标准的情况下，即可解决跨期分配问题。然而，如果总供给小于2q0，静态效率标准便无法解决跨期分配问题，需采用动态效率标准。

图1 静态跨期最优分配情况

假定总供给水平为4q0/3，显然无法满足两期的消费需求。最优的分配比例将由最大化净效益现值这一目标函数来决定，假定在最优分配下，第一期产品供给数量为qa，第二期为qb，最优化方程为：

其中，r为贴现率。通过求解，可得最优解如(4)式：

进一步计算，可以发现两期最优分配供给量存在如(5)式关系：

可以发现，人们对未来“适宜环境”存在着更好的期待。因为碳排放对“适宜环境”的影响存在较长的周期，未来更好环境的出现则须降低当期的碳排放水平。因此，贴现率的提升会抑制本期碳排放的上升，即降低碳排放，经验数据也可以佐证这一假定。

(二)研究假设

选取中国、美国、孟加拉国等46 个样本国家，对贴现率对碳排放的当期影响进行统计分析。使用数据为46 个样本国家1981—2014 年的数据，数据来源为世界银行统计数据库。样本国家的选择主要依据为数据的可得性及国家的可代表性。数据的可得性方面，对所有变量进行筛选，将数据缺失年份数超过2 年的样本进行剔除，缺失年份数在2 年以内的采用就近法进行插值。数据的可代表性方面，基本涵盖了主要的发达国家和代表性的发展国家。二氧化碳排放量单位为千吨，是化石燃料燃烧和水泥生产过程中产生的排放，包括在消费固态、液态和气态燃料以及天然气燃烧时产生的二氧化碳。人口单位为个，是年中估计值。国民收入代理变量为人均GDP，单位为2005 年不变价美元。技术水平代理变量为单位能源GDP，单位为千克石油当量/美元，该数据并不直接来源于世界银行统计数据库，而是由人均能源使用量、GDP、人口数三个指标基础上的推算，该指标代表生产技术水平。贴现率的代理变量为存款利率，单位为%，其中美国数据来自于美联储网站，英国数据来自于英国中央银行网站，其余均来自世界银行数据库网站。稳健性检验用的贷款利率同样来自世界银行数据库网站。

图2 贴现率与二氧化碳排放关系

选取中国、美国、孟加拉国的原因是三个国家的人均GDP 分别在5 000 美元以上、1 000 美元与5 000 美元之间、1 000 美元以下，分别代表了不同发展水平的国家。

图2 给出了三类样本国家及样本国家总体贴现率与二氧化碳排放的关系图。由图2 可以看出，三个国家二氧化碳排放与贴现率之间存在负相关关系，而样本总体同样存在负相关关系。这一结论与理论分析结果相符。据此，我们提出研究假设1：贴现率对当期碳排放具有一定的抑制作用。

同时，进一步区分对象国，贴现率对碳排放的影响会存在差异。图2 已经表现出这一差异性，即二氧化碳随贴现率的变动速率出现了发展水平越高越小的趋势。发展水平越高，在同一贴现率水平下，人们当期的生活质量越高，未来生活水平提升的边际增量将会较小。即，发展水平越高的国家，其当期碳排放的动力往往更高。因此，我们进一步提出研究假设2：发展水平越高，经济体对未来期环境的重视程度越低。

图3 碳排放与技术水平关系

由图3 可以看出，分组统计中技术水平对碳排放呈现显著的正向影响，而且技术水平对碳排放的变动速率影响系数并不随发展水平的变动呈现显著的变动。然而总体的技术水平系数呈现微弱的下倾，但对总体影响不大。因此，提出如下研究假设：

研究假设3：技术水平对二氧化碳排放的影响速率随发展水平变动较小。

三、模型构建

为检验跨期选择中贴现率和技术对碳排放造成的影响，基于已有的STIRPAT 模型，本文建立STIRPAT-R模型，重点考察贴现率在碳排放跨期选择中所发挥的重要作用。STIRPAT 模型是IPAT 模型的改进模型。IPAT 模型是由Ehrlich 和Holdren[19]首次提出的，将环境压力的影响因素分解为人口(Population)、财富(Affluence)、技术(Technology)。后来，根据该模型出现诸多改进，故称为IPAT 模型系列。其中，由于该模型反映的碳排放与影响因素之间单调、线性关系与EKC 曲线的研究结论相悖，Dietz 和Rose[20]将其改为随机形式，即STIRPAT 模型：

公式(6)中，Pi代表人口，Ai代表财富，Ti代表技术，α为系数，εi为随机误差项，b、c、d为各影响因素的指数。在具体研究中，可根据研究对象的差异，灵活调整三个影响因素，既可独立考察，也可进行拆分，在此基础上增加变量。本文以三大基础变量为基础，添加贴现率变量，将模型改进为STIRPAT-R 模型如(7)：

对数化如(8)式：

其中，I代表碳排放，R代表贴现率，其他变量同公式(6)；μi=lnεi，C=lnα。

四、实证分析

(一)单位根检验

单位根检验是考察经济变量长期均衡关系时的基础检验。本文所考察的国别面板数据更是由于不同国家的制度与文化原因，经济规律会出现显著不同。IPS 检验较好地克服了共同根检验过强的缺陷，因此采用该检验。表1 给出了IPS 单位根检验结果。如果水平值的绝对值大于1%水平临界值的绝对值，即为平稳变量。显然，除变量lnP外，其他变量均是I(1)(一阶单整的)。说明STIRPAT-R 模型的长期均衡关系的讨论中应剔除人口变量。

表1 IPS 单位根检验结果

(二)协整检验

协整检验是对变量之间是否存在长期均衡关系的检验。表2 给出了4 类协整检验结果，如果p值小于0.10，即说明协整检验显著存在。如表2 所示，三个统计量中除Ga 没有通过检验外，其他统计量均高度显著，说明了lnI与lnA、lnT、lnR之间存在长期均衡关系，因此可以在模型基础上进一步进行量化分析。

表2 协整检验结果

(三)实证结果

通过Hausman 检验，确定回归模型采用固定效应模型。回归发现，国民收入和技术水平变量显著，但是贴现率并不显著，所有结果如表3 所示。

表3 回归检验结果

从各变量的系数来看，贴现率为负值，说明贴现率的变动对碳排放的变动产生负向影响。这验证了研究假设1。具体系数为-0.012，说明每当贴现率增加1%，碳排放下降0.01%。值得注意的是，贴现率的系数较小，95%水平的置信区间的上限临界值为正值，这说明贴现值对碳排放的影响不排除正向影响。人均GDP 的系数显著为正值，且两项检验的置信区间均在正值区间范围。相反，单位能源GDP 对碳排放变动产生显著的负向影响，置信区间全部在负值区间。

可以看出，原有STIRPAT 模型中三大影响因素中，收入和技术水平对碳排放的变动产生显著影响，而收入是正向影响，技术水平是负向影响，验证了研究假设3。这说明，经济增长的一个重要结果仍然是碳排放增加，而技术进步则可以降低碳排放。

(四)分组检验分析

由于国家发展层次的异质性，需要进行区分以得到更加个性化的结论。余东华和张明志[21]通过国别分组得到了发达国家与发展中国家的碳管制差异性政策。同样地，本文为进一步厘清不同发展水平国家贴现率对碳排放的不同影响，将样本国家根据2014 年人均GDP 分成三组，分别为高发展水平(大于5 000 美元)、中发展水平(介于1 000 美元和5 000 美元之间)、低发展水平(小于1 000 美元)①高发展水平国家包括乌拉圭、加拿大、加蓬、南非、博茨瓦纳、哥斯达黎加、土耳其、墨西哥、韩国、巴林、巴西、新加坡、新西兰、日本、智利、毛里求斯、法国、澳大利亚、特立尼达和多巴哥、瑞士、美国、英国、荷兰、阿根廷、马来西亚；中发展水平国家包括中国、刚果(布)、印度尼西亚、危地马拉、厄瓜多尔、尼日利亚、斯里兰卡、泰国、洪都拉斯、牙买加、玻利维亚、菲律宾、阿尔及利亚、埃及；低发展水平国家包括喀麦隆、塞内加尔、多哥、孟加拉国、科特迪瓦、贝宁、赞比亚。，检验结果如表4 所示。

可以看出，在中低发展水平国家，贴现率对碳排放存在显著的负向影响。低发展水平国家系数为-0.414，表明每当贴现率增加1 个百分点，碳排放将下降0.4 个百分点。中发展水平国家贴现率系数为-0.084，表明每当贴现率增加1 个百分点，碳排放将下降0.08 个百分点。而高发展水平国家的贴现率系数却为正值，虽然在10%的水平下显著，系数值为0.014，说明每当贴现率增加1 个百分点，碳排放将上升0.01 个百分点。贴现率的作用在不同发展水平国家的分化显示了随着发展水平的提高，经济体会更加偏好于现期消费，而减轻对未来期“适宜环境”的需求。该结论验证了研究假设2。因此，国际碳管制政策应当对发展水平较高的国家提出更高要求，而对发展水平较低的国家采用适当宽松的政策，这也符合“共同但有区别的责任”原则。

表4 国别分组检验结果

除贴现率外，技术水平和国民收入在不同组别中均分别呈现显著的负向影响和正向影响，而且技术的提高减排系数在中低发展水平更高，尤其是中发展水平。然而，从数值来看，技术的系数水平变动较小，且方向一致，这验证了研究假设3。进一步说明，为有益于全球的碳减排，更多的先进减排技术宜更多应用于发展中国家。

(五)稳健性检验

为保证结果的稳健性，继而采用贷款利率作为贴现率的代理变量，进一步检验结果的稳健性情况。回归结果见表5。

表5 稳健性分析结果

如表5 所示，贴现率对碳排放总体起到降低作用，且高发展水平的抑制作用更低。显然，无论是总体检验还是分组检验，回归结果均与前文结果相一致，稳健性检验通过，研究结论可靠。

五、结论与政策建议

(一)结论

本文从理论和实证两个维度对跨期碳排放分配中的贴现率重要变量对碳排放的影响进行了研究。理论分析部分，采用理论推导、逻辑分析、统计检验的方法提出研究假设。实证分析部分，将STIRPAT 模型改进为STIRPAT-R 模型，利用46 个样本国家1981—2014 年的数据，采用整体和分组的方法，对碳排放的驱动因素，尤其是贴现率进行了实证分析，考察了碳排放的跨期分配影响作用效果，验证了研究假设。研究发现：

第一，在一个两期模型中，贴现率为正将导致“适宜环境”未来期的分配大于现期，这主要缘于物资资本与自然资本存有一定的一致性。

第二，贴现率在中低发展水平国家存在显著的负向影响，而在高发展水平国家存在正向影响。这一差异的主要原因为，发达国家更丰富的物资资本使得现阶段增加生产、产生污染排放的动力更强，而中低发展水平国家则因物资资本匮乏而引致生产乏力。

第三，技术进步是碳减排的重要驱动力，且中低发展水平国家碳减排效应更高。通过技术水平的更快传递，发展中国家将成为碳减排的重要主体。而发达国家随着技术进步的速率减慢，减排量短期内大幅下降的可能性较低。

(二)政策建议

基于研究结论，本文提出如下政策建议：

第一，政府的环境规制应随着经济发展水平的提高而逐渐加强，以强化生产厂商对碳排放跨期选择的反应。从方向上来看，政府应主动进行环境规制，降低生产中的碳排放，且随着发展水平的提高应逐步强化碳管制；从力度来看，循序渐进的规制更容易达成目标效果；从举措来看，应加大对技术创新行为的支持力度，通过市场的内生培育来减缓碳排放的增长速率。

第二，在国际碳减排政策体系中，应逐步强化对发达国家的碳管制力度，给予发展中国家更加宽松的政策。实际上，《巴黎协定》所体现的“共同但有区别”的责任原则可以更好地推进这一政策的实施。同时，“只进不退”的棘齿锁定机制的建立更是可以实现这种政策在长期中保持动态调整。在全球碳减排进程中，发达国家应对发展中国家给予更多的技术支持。而在发展中国家内部，政府应逐渐加大市场技术内生的政策环境营造力度，逐步走出一条经济增长与技术跨越相配合的可持续发展路径。