迈向碳中和：中国减煤路径的模拟与评估

摘要 为应对全球气候变暖问题，中国提出努力争取2060年前实现碳中和的目标。目前，中国的主要碳排放源自能源消费，而能源消费仍以煤炭消费为主。因此，减少煤炭消费成为中国实现碳中和目标的关键第一步。该研究通过构建动态递归可计算一般均衡模型，深入探讨了多种减煤路径，包括煤炭去产能、碳税、碳交易和煤炭资源税等。通过情景模拟，评估了这些途径在达成相同减煤效果时，对宏观经济、碳排放、产业及能源结构的影响。研究发现，在中国特有的能源体系中，实施减煤路径必将带来碳排放的降低，但不同路径对GDP、产业结构和能源结构的影响却不尽相同。具体来说，煤炭去产能和煤炭资源税对GDP的负面影响最轻，但对于推动产业结构和能源结构的清洁转型没有显著效果，主因是企业能够通过采购廉价能源来维持低成本，从而未根本改变能源成本，且大幅度提升了对外能源依赖度；碳税、碳交易及其混合机制显著促进了产业结构的优化，虽然减排效果更佳，却对经济总量造成了较大的负面影响，因为该类路径考虑了所有能源品种的碳排放成本。建议：一是应注重需求侧减煤路径和碳减排政策的协同效应，完善碳交易机制，尽早将其他高耗能行业纳入碳交易体系，同时需要注意严格碳排放总量控制可能带来的经济损失风险；二是推进电力市场化改革，实现“碳-电”协同减排，将是未来20年减煤降碳的核心策略；三是借助电力市场化的红利，优化煤炭替代策略，如火电可逐步从基荷功能转变为调峰功能。

关键词 碳中和；减煤路径；煤炭消费；可计算一般均衡（CGE）模型

中图分类号 F205；F407. 21 文献标志码 A 文章编号 1002-2104（2024）06-0009-12 DOI：10. 12062/cpre. 20231217

为保持经济快速增长，人类过度使用化石能源，导致了CO2 等温室气体的过量排放，加剧了全球气候变暖问题。为应对这一挑战，习近平在第七十五届联合国大会上提出中国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，简称“双碳”目标。作为目前全球最大的碳排放国家，“双碳”目标展现了中国政府应对气候变化挑战的坚定决心。能源是国家经济发展的必要物质基础，其消耗与碳排放量具有较强关联性。2022年中国能源消费总量为54. 1亿t标准煤，煤炭消费量占能源消费总量的56. 2%，煤炭消费量同比增长4. 3%［1］。由于油气资源不足，煤炭在中国能源消费结构中占据主导地位［2］。据研究，煤炭燃烧产生的CO2贡献了约一半的温室效应［3］，煤炭消费每减少2. 9%，中国化石能源CO2排放量可减少1. 5%［4］，煤炭消费是影响中国碳排放总量的主要因素之一。未来40年，如何降低煤炭消费将是中国实现碳减排、经济低碳转型的关键［5］。为了确保中国能够稳步迈向碳中和，如何系统地将经济、环境、煤炭消费等因素集成在同一个模型中进行准确分析，将碳减排路径与减煤路径结合起来，科学地评估不同减煤路径对于经济、环境、产业结构的影响，对于指引中国未来碳减排路径的改革方向、降低煤炭消费、加快实现经济低碳转型具有重要的现实意义。

1 文献综述

由于煤炭消费长期在中国能源结构中占据主导地位，如何减少煤炭消费在中国能源相关研究中具有重要意义，现有文献往往单纯关注减煤路径或者减排路径两者之一。从减煤路径来看，已有的降低煤炭消费的研究对于各减煤路径进行了深入的讨论，能够长期影响煤炭消费的政策路径主要有3类：第一类是基于行政命令去除煤炭行业的过剩产能；第二类是从供给侧的角度出发，例如推动可再生能源技术的创新及利用，以此增强可再生能源对煤炭消费的替代效应；第三类是从需求侧的角度出发，例如通过适当提高煤炭消费成本、加快煤炭产业转型、突破重点行业降低能耗的关键技术等方式，来降低煤炭消费。

目前，国内外许多学者对于减煤路径的选择展开了广泛的讨论。从煤炭供需的角度进行分析，加快可再生能源的替代［6-7］，提升清洁绿色节能技术［8-9］，调整煤炭产业结构体系［10］是控制煤炭消费总量应当采取的政策措施。这些研究虽进行了不同减煤路径的对比，但大多是从煤炭产业自身出发，缺少在碳中和框架下的路径研究，并且缺乏政策对能源、环境和经济等多个维度影响的评估。在“双碳”目标的背景下，中国减煤路径的选择应综合考虑碳排放约束、经济增长等因素。

能源消费、CO2排放和经济增长之间存在长期均衡的关系。基于此，许多文献从目前主流的低碳政策出发，来研究各减排路径对能源消费、经济的影响［11-13］。目前主流的低碳政策工具分为两类：一类为基于行政命令的政策工具；一类为基于市场的经济激励政策，如碳税、碳交易、碳税碳交易复合政策等。

已有文献中学者们主要讨论了基于市场的经济激励政策。碳税作为降低碳排放的重要政策手段，备受推崇，其可行性已经得到多方面研究的证实［14］。研究者大多建立CGE模型模拟碳税对宏观经济、碳排放和能源的影响。翁智雄等［15］建立CGE模型分析征收差异化行业碳税对中国经济的影响，认为征收行业差异化碳税会对宏观经济产生一定的负向冲击且有助于推动碳减排。Cao等［16］使用多种CGE模型对中国的碳税政策进行了比较分析，认为征收碳税对于GDP的下降影响不大且会减少煤炭和石油的使用。Lin等［17］构建CEEEA模型，模拟了不同碳税税率对于经济、能源、环境的影响，研究结果表明，碳税能够在一定程度上分担碳交易政策覆盖范围之外的减排压力。碳税作为减排政策的补充，能够有效减轻碳减排时带来的GDP损失。

基于污染物总量控制的碳交易政策也被认为是有效的碳减排方案。任亚运等［18］采用双重差分法实证检验发现，中国碳交易政策促进了试点地区碳排放强度的下降，并且促进了试点地区的绿色发展。刘海英等［19］采用双重差分空间杜宾模型分析了碳交易的空间效应，认为碳交易政策存在正向的空间溢出效应，试点省份周围地区能借助试点省份的政策红利实现碳减排。

资源税可从生产的源头上限制污染环境、控制资源浪费。资源税虽不直接与减碳挂钩，但研究发现煤炭资源税能有效降低碳排放总量，且对经济的影响有限［20-21］。Xu等［22］建立CGE模型，分析了不同情景下煤炭资源税税率对于碳减排的影响，认为煤炭资源税的改革有利于促进碳减排。Wen等［23］构建CEEEA模型，对2020—2030年中国减少煤炭消费和碳排放的政策组合进行了模拟，研究结果表明，提高煤炭资源税能够显著减少煤炭消费，促进碳减排，提高可再生能源发电的比重，且对经济的负面影响较小。

目前，许多研究已经对全社会的能源消费、碳排放和经济增长等方面进行了预测和情景分析，但专门针对煤炭消费开展的研究较少，且这些研究对减煤路径缺少整体的规划，以及对潜在路径的对比。本研究立足于碳中和框架，旨在探讨如何走好迈向碳中和的第一步：降低煤炭消费。

不同于以往研究，本研究将减煤路径与减排路径联系起来，基于动态CGE模型构建中国能源-环境-经济分析模型。CGE模型在能源经济建模领域得到广泛应用，相对于其他研究方法，CGE模型能够有效评估各类政策对环境、经济和社会的多方面影响，政策研究者可以设想不同政策投入可能产生的社会经济和环境结果，符合研究目的［24］。中国能源-环境-经济分析（CEEEA）模型为改进的CGE模型，在处理能源和排放数据方面更加科学和客观，并能够确保在相同基准下比较不同情景的影响［25］。

本研究聚焦于煤炭消费，对碳税、碳交易、煤炭资源税等多种减煤路径进行标准化的对比分析，模拟了2018—2060年不同减煤路径在达到相同减煤目标的情景下对能源、环境和经济的影响，基于各减煤路径的作用机制分析了造成这些影响的原因，并且对不同路径进行了多角度的综合评估。主要贡献在于：第一，发现了减煤路径和减排路径具有很强的协同效应，未来的政策制定应重视需求侧的减煤政策与碳减排政策的协同效应。第二，针对不同减煤路径对GDP、产业结构等方面的影响进行了对比，对各种路径产生的效用进行了评估，并解释了各路径对宏观经济产生不同影响的原因，这对于中国减煤路径的选择具有重要参考意义。研究结果表明，中国应建立健全的碳交易机制，尽快将其他高能耗行业纳入碳交易体系，同时需要注意严格碳排放总量控制可能引发的经济风险，以避免不必要的经济损失。第三，考察了不同减煤路径对于产业结构、发电结构的改善作用，提出要做好电力市场化改革工作，开展“碳-电”协同减排，利用未来电力市场化红利，优化源头侧的煤炭替代策略。

2 情景设计

为了满足“远景规划”中的碳达峰、碳中和目标，降低煤炭消费必须作为碳减排的第一步。直接的行政规制可以有效地降低煤炭消费，是本研究考虑的政策之一。另外，从消费侧来看，在可替代的商品中，价格可以显著影响消费偏好。因此，适当提高煤炭成本，是促进煤炭产业链转型、降低煤炭消费的一个重要手段；同时，提高可再生能源的竞争力一定程度上也能够调整能源的消费偏好。这类政策核心是利用税收或去补贴等手段改变煤炭与其他化石能源、或煤炭与可再生能源的价格差［26-28］。具体而言，本研究模拟了5种可采用的典型政策。

（1）行政去产能。针对煤炭产业产能过剩的问题，用行政命令的手段降低煤炭的产能。本研究通过限制煤炭行业的资本、劳动投入的方式模拟行政去产能。去产能政策是中国产业政策之一，这类政策在党的十八大文件和“十三五”规划中皆有体现，且中国目前初步完成了对钢铁、煤炭、电解铝等行业的去产能工作。

（2）煤炭资源税。煤炭资源税政策属于经济激励性政策，提高资源税会增加煤炭的使用成本，使得用能企业将目光转向其他的能源消费，例如油气或可再生能源。

（3）碳交易机制。碳交易为碳定价机制之一，这类机制以化石能源产生的CO2排放为基数进行定价，从而提高了化石能源的使用成本。该机制同样会提高煤炭使用成本，因此在一定程度上会降低煤炭消费。中国于2020年正式建立了全国性碳交易市场，或将成为当前中国主力的减排政策路径。

（4）碳税机制。碳税也是国际公认的碳定价机制之一，其基本作用机制同碳排放权交易。另外，根据单位热值价格，可计算出单位价格下的煤炭含碳量远远大于石油和天然气，因此，征收碳税或者实施碳交易将会对煤炭市场产生更大的影响。

（5）混合机制。目前中国已经对发电行业开始实施碳排放权交易机制，而且可能扩大到主要高耗能行业。但是，由于监管、核查、报告的机制存在较大的社会成本，其他行业可能不会被纳入碳市场。为了保证碳公平，对非碳市场覆盖行业的企业征收碳税是目前气候经济学界的一个主流观点。因此，本研究最后以模拟的情景假定高耗能行业纳入碳交易，其他行业则征收碳税。

综上，考虑行政去产能、煤炭资源税、碳交易机制、碳税机制和混合机制的路径作为降低煤炭消费、降低碳排放的备选路径。与其他经典文献［29-30］不同的是，为了更好地对各类路径进行标准化的对比分析，本研究通过对各类减煤路径的实施强度进行内生化处理，来达到相同的减煤目标（减煤路径外生给定）。具体而言，本研究外生控制了所有情景下的煤炭消费路径，如图1所示，2020—2028年煤炭消费相对稳定，而后减煤政策逐渐增强，使得煤炭消费从2020年的32. 5亿t标准煤降低到2040年的18. 9亿t标准煤，进而降低到2060年的3. 7亿t标准煤。剩余煤炭消费可用碳汇的方式予以中和。为了使模型达到瓦尔拉斯均衡，也为了模拟减煤政策的强度变化，本研究对政策的一些参数进行了内生化处理，例如去产能的去库存量或固定资产投资限制、碳交易的年度下降系数、资源税税率等。政策情景设置见表1。

3 构建可计算一般均衡模型

3. 1 改进的CEEEA/CGE模型

拟运用中国能源-环境-经济分析（China energy-en⁃vironment-economy analysis， CEEEA）模型［25］，模拟不同减煤路径的影响，衡量路径的成本效益，并对其影响机制进行分析。CEEEA模型本质上是一个递归动态的可计算一般均衡模型（dynamic recursive computable general equilib⁃rium model， CGE模型），CGE模型被广泛用于构建反事实情景，通过情景模拟分析的方式，对比分析反事实的政策、冲击等因素导致的各类影响［27，31］。例如，林伯强等［32］通过动态CGE 模型模拟了资源税改革对煤炭的宏观影响，认为对煤炭资源征收5%～12%的资源税有利于可持续发展。汤维祺等［33］为了研究碳排放权分配机制对经济的短期和长期影响，构建了多区域CGE模型，认为碳排放权分配机制的动态化有利于经济发展，但是对长期经济增长的促进作用仍比较有限。煤炭资源税是调整煤炭成本的基本手段之一［34］。