碳税政策动态影响的模拟与税率区间研究

段显明，应劼政，程翠云，葛察忠，龙凤

（1.杭州电子科技大学 管理学院，浙江 杭州 310018；2.杭州电子科技大学 经济学院，浙江 杭州 310018；3.生态环境部环境规划院，北京 100012；4.生态环境部环境规划院 长江经济带生态环境联合研究中心，北京 100012）

气候变化已成为当今人类社会面临的重大全球性挑战，应对气候变化已成为全球共识[1]。2020 年9 月22 日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论会上提出，中国将提高国家自主贡献力度，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。我国正在致力于降低碳排放强度，加快提高非化石能源消费比重。“十三五”时期，我国的非化石能源消费比重从12.1%提高到15.9%，但是距2030 年非化石能源占一次能源比重达到20%左右的目标还有一定距离[2]。因此需进一步采取更加有力的政策和措施，以加快推动减少我国碳排放量速度[3-4]。

碳税和碳交易是国内外在控制碳排放时主要采取的经济政策。我国已经开始实施碳交易政策，并启动上线全国碳排放权交易市场，但尚未出台碳税相关政策。目前国内外有不少关于碳税政策的相关研究，大致可以分为碳税对经济的影响评估和碳税收入的“双重红利”分析两方面[5-6]。其中，在经济影响方面，不少研究证明了实施碳税能够有效促进社会分配公平[7-8]、环境治理效率提升[9]、行业结构转型[10-11]、就业增加[12]等，也有少数研究指出实施碳税会阻碍经济发展[13]。但是，这些文献并没有充分考虑技术、碳税、生产税等因素的冲击，以及征收碳税将如何动态影响宏观经济运行与碳排放。

动态随机一般均衡（DSGE）模型是宏观经济分析的一种标准分析框架，是以企业和家庭在随机总冲击环境中的动态和理性决策为特征而建立起来的具备动态和随机性质的模型。近年来，DSGE 被证实在预测货币政策和商业周期方面是稳健的，在研究未来能源政策和商业周期行为预测等不确定性问题方面具有潜力[14]。碳税动态随机一般均衡（E-DSGE）模型就是在DSGE 模型框架中加入环境模块，使得环境要素也能在经济结构的随机冲击下与经济体系各因素间相互影响。

基于以上研究背景，本文构建了考虑政府、家庭和企业等经济主体的E-DSGE 模型，对碳税开征进行研究，通过设定不同的情景并对比分析各情景下经济与环境变量稳态情况，动态考量不同随机冲击对宏观经济和碳排放的短期和长期影响，研究提出长期固定碳税设置的合理区间，以期为我国碳税政策制定提供决策支持。

1 研究方法

1.1 模型构建框架

如图1 所示，E-DSGE 模型包括家庭、企业、政府和环境四个部门。其中，家庭向企业提供劳动力和资本，获得工资收入和资本回报，并在预算约束下通过最大化终身效用做出最优的消费、资本、劳动力和环境享受决策。企业通过投入技术、资本、劳动力等生产要素获得可盈利产品，生产过程中排放的二氧化碳被政府征收碳税的同时，也会从政府获得碳减排补贴。政府通过征税和转移支付，满足预算限制，实现收支平衡。环境部门遵循生态环境质量的动态方程。

图1 模型构建思路框架

1.2 E-DSGE模型构建

1.2.1 政府部门与环境部门

政府部门对环境治理的投入包括征收碳税、环境保护税与转移支付。其中，环境保护税所占比例较小，以百分比的形式纳入生产税中。政府对环境治理的投入与征收所有税收的方程如下：

式中：GQ,t代表政府部门的环境治理投入，G1,t代表企业t期需要缴纳的碳税额度，G2,t代表政府部门向企业部门征收的环境保护税，G3,t代表企业因碳减排行为在t期获得的政府转移支付，ρe代表环境保护税占总税收的比例，τY,t代表政府除碳税外向企业征收的生产税税率，Yt代表企业在t期的产值，Gt代表政府部门征收的所有税收。

借鉴Jouvet 等[15]与武晓利[16]的设定，环境质量演变方程如下：

在碳达峰、碳中和战略目标下，假设政府通过对超出限值之外的碳排放量征收碳税，以促使企业减少碳排放量。在期初的碳排放上限较高，企业能有更多的配额，但随着上限的降低，企业得到的配额也会减少，交纳碳税的压力也会增加。由于技术限制，企业减少碳排放量的空间有限，最终碳排放上限也会趋于一个固定的负值。由此，政府碳减排路径方程如下：

1.2.2 家庭部门

假定经济系统中存在无数个同质的家庭，虽然个体家庭的生命周期有限，但从人类社会发展的角度宏观去看，家庭部门中的家庭会得到不断的延续，所以假定家庭部门是永续的。家庭效用受消费、劳动和环境质量的影响。

家庭部门目标函数如下：

式中：E0代表期望算子，0 ＜β＜1 代表贴现率，U(·)代表家庭的效用函数，Ct代表家庭在t期的消费，Lt代表家庭在t期付出的劳动时间。

伴随着当期消费的增加，家庭当期的效用也会增加；随着当期劳动的增加与环境质量的降低，家庭当期的效用会减少。参考Li & Peng[17]的设定，家庭部门效用函数如下：

式中：δ代表资本折旧率。

根据式（3）～式（6），家庭部门的拉格朗日函数可以写作：对碳减排改造的转移支付。所以t期企业目标函数如下：

式中：ERCt代表企业因碳减排而付出的改造成本。

假定每家企业每期都具有一定量的碳配额，所有企业碳配额的总和即为政府每一期的碳排放上限，而碳税仅对超出碳配额部分的排放进行征收，部分企业未超出碳配额部分的排放通过类似碳交易的方式在企业部门中内部化。由此可得企业部门缴纳碳税的方程为：

式中：τC,t代表政府向企业征收的碳税税率。

每一期的碳排放总量与企业部门的产量正相关，通过乘以排放量/产量的转化系数再减去每一期企业部门参与碳减排减少排放的部分，可以得到企业部门的碳排放方程：

式中：κ代表基于产出的碳排放指标，ERt代表企业t期的碳减排努力程度。

由于企业参与碳减排改造需要付出大量成本，为鼓励企业积极改造，参与碳减排，政府部门会根据企业部门参与碳减排并减少碳排放的量支付一定比例的转移支付。本文假定企业因碳减排在t期得到政府转移支付的方程如下：

式中：ψ代表政府对企业的碳减排补贴率。

根据Li & Peng[17]与Chan[18]的设定，企业因碳减排而付出改造的成本方程设定如下：

式中：μ1＞0 与μ2＞1 分别代表企业缓解成本规模系数与减排努力程度指数。

采用C-D 生产函数，假设规模报酬不变[19-22]，企业的预算约束为：

1.2.3 企业部门

在完全竞争市场下，企业通过投入资本、雇佣劳动力进行生产。同时企业需要支付资本租金、工人工资、碳税、生产税、碳减排改造的投入成本，并且获得政府

1.2.4 外生冲击与模型出清

假设政府部门向企业部门征收的碳税税率受到服从一阶自回归（first order autoregression，AR(1)）过程的外部冲击：

1.3 模型参数校准

表1 模型静态参数

2 动态效应分析

通过脉冲模拟预测，识别不同政策下主要经济变量和环境变量面对随机冲击的最优响应路径演化趋势，包括代表系统外生的正向技术冲击、代表货币政策的税率增加冲击和代表环境政策的碳税增加冲击。其中，主要经济变量包括产出、消费、家庭投资、利率、资本、工资水平、劳动，主要环境变量包括环境质量、碳排放量、政府环境投入、缴纳碳税额、碳减排努力程度、碳减排转移支付、碳减排改造成本、缴纳环境税额。

2.1 技术冲击的脉冲响应

给企业生产技术水平施加1%单位正向标准差的冲击，脉冲响应结果如图2 所示。在经济变量影响方面，企业产出相较于稳态直接上升，小幅下调后持续缓慢提高；资本在前2 期相较于稳态受到负向影响，在往后的期数中持续提升；消费水平在期初相较于稳态上升7.38×10-5，其幅度在后期仍得到逐步趋于平稳的升高，至第40 期时相较于稳态上升7.7×10-4；投资在第2 期稍微下降后，在往后的期数中大致在相较于稳态上升3.8×10-4的水平上小幅波动；资本利率在期初相较于稳态上升1.3×10-3之后逐渐下降，至第40 期回归稳态水平；工资水平和居民付出的劳动时间总量持续上升。经济变量脉冲结果表明，技术进步冲击对经济的影响显然是正向的，即技术进步的正向冲击有利于经济发展。在环境变量影响方面，碳排放量和企业缴纳碳税额偏离稳态趋势相似，在期初相较于稳态下降，到第40 期时趋于平稳；环境税额和企业因碳减排得到政府的转移支付偏离稳态趋势与企业产量变化相似；政府对环境专项治理的投入在期初相较于稳态上升1.36×10-3，随后逐渐提高至新的稳态，到第40 期相较于稳态上升2.09×10-3；环境质量受上一期环境质量净化、碳减排、政府对环境专项治理的共同影响，第1 期相较于稳态上升2.24×10-3，随后逐渐提高至新的稳态，在第40 期相较于稳态上升8.57×10-3。

图2 技术冲击脉冲响应

根据模拟结果，面对正向技术冲击，在短期内，企业生产水平与产量、工人工资水平与就业率、社会投资和消费水平将会提高，但社会资本将会有所消耗。同时，在生产水平持续提高的情况下，社会资本也会逐渐积累增加，经济的产量、消费、投资、就业、工资水平、资本将呈现同向提升趋势。伴随产量提升，企业会在碳减排改造方面投入更多的资金参与。因为企业改造成本很大程度得到政府转移支付补贴，企业自身实际支出的改造费用较低，所以企业会更加积极地参与碳减排。如此一来，碳排放量将整体减少，环境质量将得到提升。综上所述，在长期技术进步的影响下，无论是经济系统还是环境系统都将达到更加有利的新稳态。

2.2 碳税冲击的脉冲响应

给碳税施加1%单位正向标准差的冲击，脉冲响应结果如图3 所示。在经济变量影响方面，企业产出相较于稳态直接上升，然后下降—上升—再缓慢下降；资本和消费提升比例呈拱形形态，相对于稳态下降后，持续提升至高点后逐渐下降；投资和资本利率变化趋势相似，下降至第7 期最低点后缓慢回升；工资水平在期初相较于稳态上升后迅速下降，至第40 期回归稳态水平；居民付出的劳动时间总量在期初相较于稳态上升后迅速下降，随后缓慢提升。在环境变量影响方面，碳排放量和企业的减排努力、企业缴纳碳税额呈下降形态；环境保护税额实际变动幅度极小；企业因碳减排得到政府的转移支付与付出改造的成本在期初分别相较于稳态上升后迅速降低；政府对环境专项治理的投入在期初相较于稳态下降，在往后4 期内迅速上升，在第5 期最高点后缓慢下降；环境质量在期初相较于稳态上升，在之后的期数里缓慢下降。

分析模拟结果可知，面对正向碳税冲击，短期内碳税提高对企业产出的影响呈“U”型，这可能是因为碳税增加了企业生产成本，产品价格被动提高带来企业产出的上升；在调整期内，企业花费资金用于适应新的碳税税率，因此产出下降；调整过后，企业生产活动回归正常水平。社会投资、工人工资水平和就业率直接得到提高，但提高效果在短期内很快消退；受后续投资回归稳态与产出持续保持提高的影响，社会资本在期初会有所消耗，但在短期内会迅速提升至高点后缓慢下降。消费水平在短期内受产出影响也会得到提升。在长期持续提高碳税税率的情况下，经济变量中的产出、消费、投资、就业、工资水平、资本、利率都将逐渐回归原本的稳态水平。由于企业在短时间内无法完成碳减排改造，碳税税率的直接提高本应使企业缴纳更多的碳税。但在图3中，企业缴纳的碳税反而变少，推测缴纳碳税减少原因与产出影响呈“U”型一致。为了减少即将缴纳的超额碳税，企业选择减产并立即投入资金进行碳减排改造，即企业进入紧急调整期；在碳税的正向冲击下，企业碳减排成本与政府转移支付补贴的差距在期初被拉开，政府转移支付补贴仅解决了部分企业的减排成本，剩下资金的缺口，部分来源于企业将多出的碳减排成本通过提高产品价格方式转嫁给消费者，这便表现为产出在一开始的突然提高；在完成碳减排改造后，企业产量及产品价格逐渐回归正常水平。因此，长期来看，企业缴纳碳税额、碳减排努力程度、政府转移支付补贴、碳减排改造成本都逐渐回归稳态水平。

图3 碳税冲击脉冲响应

2.3 生产税冲击的脉冲响应

给生产税施加1%单位正向标准差的冲击，生产税冲击的脉冲响应如图4 所示。在经济变量影响方面，企业产出相较于稳态直接下降3.80×10-3，在第2 期上升至最高点后再次降低到第4 期的最低点，随后缓慢回升至第40 期；家庭持有资本在第2 期降低到最低点后持续缓慢回升；消费在期初相较于稳态下降5.46×10-4，至第2 期下降到最低点，随后开始逐步回升；投资在期初相较于稳态下降，在随后上升至第8 期最高点后缓慢下降，在第40 期时相较于稳态上升9.03×10-7，回归稳态水平；资本利率在期初相较于稳态下降9.9×10-3，在之后的4 期内迅速回升，于第5 期达到最高值后缓慢下降至第40 期；工资水平在期初相较于稳态下降，在随后2 期内迅速回升后回升速度开始减缓；居民付出的劳动时间总量在期初相较于稳态下降，随后上升至第6 期最高点后缓慢回落。在环境变量影响方面，碳排放量和企业缴纳碳税额相似，在期初相较于稳态上升，到第2 期迅速下降至最低点，随后回升趋势呈拱形；环境保护税额在期初上升至第2 期最高点后迅速下降，在第4 期达到最低点；企业因碳减排付出改造的成本与政府给予企业的补偿转移支付分别在期初相较于稳态下降1.35×10-3与1.29×10-3，在第2 期幅度都达到各自的最高点，随后降低趋势呈“U”型；政府对环境专项治理的投入在期初相较于稳态下降，在第2 期迅速回升至最高点，随后降低趋势呈“U”型；环境质量降低趋势大体呈现“U”型。

图4 生产税冲击脉冲响应

分析模拟结果可知，在政府碳排放配额上限的约束下，对于生产税1%单位正向标准差的冲击，企业缴纳碳税税额和企业碳减排努力程度不受到影响。面对正向生产税的冲击，在短期内，生产税提高对企业产出带来直接负向影响。与碳税造成产出的“虚高”不同，企业无法通过改善生产技术或碳减排设施来应对生产税的提高，不存在直接回到最初生产配置的调整期。根据碳排放量升高的结果，在此，企业采取提高产能的应对方式，试图回到最初的盈利水平。但从消费端来看，产能过剩会导致产品市场价格下降，居民消费总金额减少。企业在产品市场盈利更少的同时，过剩的产能需要交纳更多碳税与环境保护税，最终反而得到更低的盈利水平。企业盈利资金的减少，使得工资水平与就业率有所下降。企业由于缺乏资金，开始减少对碳减排改造的投入，环境质量下降。社会资本在最初得到积累，但由于短期经济发展萎缩，社会资本也逐渐减少。企业部门也很快意识到提高产能带来的弊端，于是经过一轮博弈又回到初期状态。直至生产税回归正常水平后，所有企业才开始逐渐减少产能。在生产税回归稳态后，产量、产品价格、消费、投资、资本、工资水平、就业率、碳排放量、环境质量逐步回归初始稳态水平。

2.4 基于E-DSGE的固定碳税模型对经济与碳排放的影响预测

在前文构建的模型基础上，仅改变税率的作用形式与政府碳减排路径，外生冲击变为自主调整的税率形式，碳减排路径设置为固定碳排放最终目标。通过不同税率的设定来分析碳税的合理区间与影响范围，改变最终碳减排最终目标来分析不同最终目标带来的影响。仅保留技术水平的外生冲击，碳税税率与生产税税率根据初始设置固定不变，环境部门碳减排路径改动如下：

XG,t=c（27）

根据固定碳税税率和政府最终目标碳排放量，设定三种不同情景来模拟预测主要经济变量和环境质量与碳排放量对技术冲击的独立响应。情景1：c=-0.01，τC=0.01，政府最终的碳排放上限目标较低，仅为-0.01，略微低于零排放，同时对碳排放征收的碳税为1%水平。情景2：c=-0.01，τC=0.4，政府最终的碳排放上限目标较低，仅为-0.01，略微低于零排放，同时对碳排放征收惩罚性的碳税，碳税高达40%。情景3：c=-1，τC=0.01，政府最终的碳排放上限目标提升至-1，同时对碳排放征收的碳税为1%水平。在提升税率与提高碳排放上限的三种情景中，稳态值统计分析结果如表2 所示。

表2 不同情景下部分变量稳态统计

对比情景1 与情景2，提高碳税税率会对经济与环境产生明显的提升，处于稳态值下的总产出、消费均会下降，且消费占总产出的比例也有所下降。企业缴纳碳税税额主要受碳税税率增加的影响大幅上升，但占总产出的比例始终不高。在高碳税税率下，企业部门的碳减排努力程度大幅提高，因碳减排而付出改造的成本也成倍提高，政府将付出更多的转移支付用来补贴企业部门的碳减排改造。因此，稳态时碳排放量也得到大幅降低，环境质量大幅提升。

对比情景1 与情景3，提高政府预期的碳排放上限的要求，即对稳态时有更低的碳排放量要求，其效果明显弱于提高碳税能产生的作用。相较于情景1，情景3稳态下的总产出、消费、企业部门碳减排努力程度、因碳减排而付出改造的成本、碳排放量均未发生明显变化，仅在征收的碳税总额与环境质量上得到轻微提升。其原因在于，提高政府预期的碳排放上限的要求，政府通过增加基准性的碳税税收收入，直接投入环境专项治理来改善环境，成为企业部门统一的环境整治渠道，因此企业部门不再有更高的碳减排努力与投入，并且将超出部门碳减排需求部分的工作通过缴纳碳税转移给政府部门。

无论何种情景，最终碳排放量的稳态值都不为负值，主要原因在于在碳排放量足够低的情况下，企业缺乏进一步减少碳排放的动力，此时投入成本进行碳减排不具有更好的经济效益。改变固定碳排放上限的作用在此时显得非常低微，企业更愿意向政府纳税。但是，若继续提高碳税税率，则能激发企业提高碳减排的积极性。

不同税率下产出、碳排放量、环境质量的稳态值比较结果如表3 所示。由此可知，实行碳税税率40%的情况时，碳排放量稳态值约为实行碳税税率1%的情况时的0.15 倍。随着碳税税率的提高，碳减排相对效率将不断下降。在碳税税率越低的情况下，宏观经济受到的波动越小。考虑到碳税税率为40%的情况下，碳排放量已得到很大程度的减少，已接近零排放。根据，结合中国现状推算出对应的碳价大致为每1%的碳税税率对应40 元/吨的碳排放，这与当前全国碳市场交易价格相似。在Nordhaus[32]的研究中，2006年以前的理论碳价的最高与最低价分别为310 与0 美元每吨，40%碳税对应的1 600 元/吨的碳价过于极端。结合相关研究成果，2020—2035 年实际GDP 平均增速损失只能在0.4%～0.77%之间[33-34]，这就意味着我国可执行的最高碳税税率在4.7%～8.44%之间，对应碳价为188 ～337.6 元/吨。

表3 不同税率下产出、碳排放量、环境质量稳态值比较

3 研究结论与建议

（1）技术冲击与碳税冲击下，经济发展与环境质量都能随生产技术与碳税税率的提高得到改善，并且相较于提高碳税税率，生产技术的提高更能使经济和环境质量保持在更高的水平上；生产税冲击下，提高生产税税率会对经济发展与环境质量产生不利的影响。

（2）在长期情况下，碳配额与碳税都能实现减排目标，但是碳配额在维持宏观经济稳定上更有优势，碳税在碳减排上更有优势。在短期情况下，碳税会对经济发展产生负面影响。

（3）综合考量固定碳税税率所能达成的碳减排目标与对宏观经济的负面影响，碳税税率不宜超过40%，到2035 年前最高碳税税率区间为4.7%～8.44%。固定低碳配额对最终经济发展水平造成的负面影响远小于固定高碳税税率能造成的负面影响，可根据经济发展与环境治理需要灵活设置碳排放总量目标。

结合政策模拟分析情况，提出以下建议：

（1）碳税和生产税对经济和环境具有不同的作用机制，在经济过热时期，要提升碳税和生产税的税率以抑制短期经济指标高涨和改善环境质量；在经济衰退时期，要降低碳税和生产税的税率；在经济平稳发展时期，亦可适当降低生产税和提高碳税以实现减污降碳的目的。

（2）综合采用总量控制和碳税的碳减排管理政策，可以向高碳排放企业施加减排技术革新压力，推动落后产能淘汰和优质产能加速应用，实现由内向外碳减排动力来源转变。

（3）碳税税率征收上限与经济发展水平有关，建议我国碳税税率制定的合理区间为4.7%～8.44%，对应碳价为188 ～337.6 元/吨。