碳税征收对我国宏观经济及碳减排影响的模拟模

引言
随着自然资源的急剧消耗、污染物的大量排放和生态环境的日益恶化，频频发生的严重雾霾天气使我们深刻体会和认识到发展低碳经济的迫切性和必然性。自2007年以来，我国二氧化碳排放总量首超美国，居世界第一位；2009年我国政府第一次以约束性指标的方式宣布，到2020年，中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%～45%。然而，我国“富煤、少气、缺油”的能源现状以及伴随工业化、城镇化、现代化建设的巨量能源需求，使得我国未来碳排放形势日益严峻。随着国际气候谈判的进展和国内减排形势压力的加大，征收碳税已经迫在眉睫，但由于种种原因，我国迟迟没有实施碳税。从技术层面上讲，碳税如何征收，征收多少？征收碳税会对我国社会福利、宏观经济及相关行业生产什么影响？碳税的“双重红利”效应是否存在？这都是亟待解决和明确的问题。
由于碳税征收的影响度和波及面较广，涉及行业、居民、政府等整个经济系统，因此，从国际文献上看，大多部分学者均采用了具有严密理论体系、能够模拟分析经济系统内相互作用机理的可计算一般均衡(CGE)模型进行模拟分析，其中代表性文献主要有：Whalley和Wigle(1990)、Burniaux和Nicoletti(1992)、Floros和Vlachou(2005)、Galinato和Yoder(2009)、Allan等(2014)。总体说来，国外关于应用CGE模型进行碳税研究相对比较成熟。近年来，国内关于碳税的研究也不断增加。贺菊煌等(2002)建立了一个静态CGE模型分析了征收碳税对国民经济各部门的影响；朱永彬等(2010)基于一个静态CGE模型，通过引入碳税，假设六种情景对碳税政策的减排效果及其对宏观经济和各产业部门的影响进行了分析；郭正权等(2012)基于静态CGE模型分析了我国发展低碳经济中碳税政策对能源需求与二氧化碳排放的影响；石敏俊等(2013)利用CGE模型，设计了单一碳税、单一碳排放交易以及碳税与碳交易相结合的复合政策等不同情景，模拟分析了不同政策的减排效果、经济影响与减排成本。与以上国内文献不同的是，王灿等(2005)基于1997年投入产出表构建了一个动态CGE模型，并用该模型模拟分析了基准情景下N2Z117.jpg排放总量消减10%～60%假设情况下对边际减排成本、经济增长和就业的影响。
从文献上看，国内相关碳税CGE模型大多为静态模型，应用动态CGE模型分析碳税的国内文献寥寥无几，由于静态CGE模型只能在基准年度范围内进行模拟分析，不能动态模拟碳税的长期累积效应，因此静态CGE模型的模拟分析功能较为有限。虽然王灿等(2005)构建了一个动态CGE模型，然而该文的模拟假设缺乏现实意义，因为我国二氧化碳排放总量每年都在增加，在我国未完成城镇化、工业化发展阶段之前，二氧化碳总量减少的假设很难成立；国家“十二五”规划中的二氧化碳减排目标也是设定为单位GDP二氧化碳减排，属于相对指标，并非二氧化碳总量的减少。
在前人研究的基础上，结合我国经济特征，本文构建的可计算一般均衡模型主要有如下特点。从技术层面上，本文根据最新的动态经济学理论，构建出一个递归动态CGE模型进行碳税政策模拟；依据国家环境保护“十二五”规划，采用相对指标，即以单位GDP二氧化碳减排作为衡量目标；进一步把能源分为清洁能源和石化能源(石化能源进一步细分为煤炭、石油和天然气)，采用多层CES函数嵌套方式进行组合，并从碳税征收方式和碳税使用方式上综合模拟分析碳税及相关二氧化碳减排问题。
一、动态可计算一般均衡模型构建
1.宏微观SAM表构造及数据来源
本文以中国2007年135部门的投入产出表为基础①，合并扩展成包含1个第一产业部门、15个第二产业部门和5个第三产业部门，行为主体分为政府、家庭、企业、投资和储蓄、国外部门的宏观社会核算矩阵(SAM)表，该表中的数据除了来源于2007年投入产出表外，还来自《中国统计年鉴2008》《中国金融年鉴2008》《中国环 境年鉴2008》《国际收支平衡表2008》《中国能源统计年鉴2008》等统计资料。在宏观SAM基础上构建微观SAM，其中一个重要的细节内容是对电力部门和石化能源部门的拆分(即使135部门投入产出表，石油和天然气作为一个部门；电力也作为一个部门，没有细分出火电、水电、风电等)，拆分方法如下：根据《2008年中国电力统计年鉴》电力生产量的比重，把投入产出表中的电力部门按照火电占83.06%，核电、其他电力供应占16.94%的比例进行拆分，其中煤炭、石油、天然气只对火电的生产存在中间投入，对核电、其他电力供应不存在中间投入分解；石油与天然气开采的分解是根据我国2007年能源生产构成，其中石油占能源总消费量的19.70%；天然气占能源总消费量的3.50%，然后根据消费量的比例对投入产出表的数据进行拆分。宏观SAM表如表1所示。
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2.生产函数结构设计
本文的动态CGE模型的生产结构采用五层嵌套结构，这也是目前国际学术界的主流方法之一，即中间投入的组合只包含非能源投入(列昂惕夫函数表述其关系)，而将能源、资本和劳动力采用不变替代弹性(Constant Elasticity of Substitution，CES)嵌套。资本—能源—劳动力CES合成的嵌套结构中依照各种能源投入的替代程度自下而上依次组合，如图1所示。
3.N2Z117.jpg排放系数确定
N2Z117.jpg的排放系数的计算方法，从文献上看，目前主要有：方法一，采用联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)编制的《IPCC国家温室气体减排放清单指南》(能源)中化石能源中的有效二氧化碳排放因子，再通过能源实物消费量与实际热量的相互转换来计算。方法二，直接引用《日本能源经济统计手册》中的能源排放系数，其中焦煤0.692 tc/tce、焦炭0.776 tc/tce、原油0.546 tc/tce、石油制品0.532 tc/tce、天然气0.394 tc/tce(tc/tce的含义为每释放出一吨标准煤的热量所需要排放的碳量)。方法三，是利用国际能源署的International Energy Statistics中的统计数据，通过我国三种化石能源的二氧化碳排放量，与能源的实际消费量来计算。
由于本文SAM中的基础数据来自投入产出表，该表属于价值变量表；同时，关于能源消费总量的数据可以直接从能源统计年鉴上获得，该数据相对准确，因此本文选用方法 三。二氧化碳的排放系数具体计算结果如表2所示。
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图1　生产函数结构示意图
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4.动态基准情景中相关参数假设及模型动态化运行机理
动态CGE模型首先需要对一些重要外生参数(替代弹性系数、劳动力数量、能源使用效率等)进行赋值，分别设定如下：
(1)劳动力数量估算。由于人口总量和年龄结构对劳动力供给有着重要的影响，而人口增长受计划生育政策、人民生活水平提高、生活方式变化等众多因素的影响，但主要是国家人口政策的影响。王德文(2007)研究表明，中国劳动年龄人口数量将在2015年达到高峰，2015年之后，中国劳动年龄人口数量处于不断下降趋势，在未来20年内，中国的劳动力供给将出现一个转折点，劳动力的供给量将会由增长转为逐步下降。同时，贾一苇(2009)研究表明，我国15岁～64岁劳动力年龄人口总量在2016年达到高峰，然后不断下降。
因此，关于未来劳动力供给的预测，两位学者得到的结果相距不大，参照其他文献，在未来劳动力供给预测上也没有重大分歧，因此，本文在借鉴上述学者研究结论，假定劳动力增长率②如表3所示：
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(2)能源效率估算。能源效率主要是衡量单位能源产出量，目前主要有单要素法与多要素法。基于本文是研究我国整体能源效率的提高改进状况，且要素之间替代关系在生产函数层次上有所体现，因此选用单因素能源效率更为合适。本文根据以1978年不变价格计算的国内生产总值，能源投入为当年能源投入折算的标准煤数量等相关数据计算出1986-2007年我国的能源使用效率③。根据计算结果可以得到，1986-2007年按照不变价格计算的我国单要素能源效率年均增长率仅仅为0.28%。考虑到未来我国的节能减排政策力度可能继续加强，能源供需矛盾和能源价格将进一步扩大和提高，这种内逼机制很可能迫使我国能源使用效率有所提高。因此，本文在政策模拟时，将分别设定能源使用效率增长0%、0.5%、1%、2%四种情景假设。
(3)CGE模型动态化的运行机理④。模型的动态主要涉及技术进步(全要素生产率的动态变化)，资本的积累以及新增资本在部门之间的流动等，具体描述如下所示：
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二、碳税设计与模拟分析
1.碳税设计
(1)碳税理论。碳税(Carbon Tax)是“二氧化碳排放税”的简称，是针对化石燃料使用所引起的碳排放的外部不经济问题所征收的税。按照PPP(Polluter-Pays Principle)原则，可以根据污染造成的危害对排污者课税，将环境污染的成本加到产品价格当中去，从而消除这种私人成本与社会成本相背离的情况，以弥补两者之间的差距，这就是所谓的庇古税(Pigovian Tax)。因此，从福利经济学角度分析，碳排放引起气候变化的实质是外部不经济性问题，由此构成碳税的理论基础。
目前，碳税征收主要有两种模式，一种是按化石能源的产量向生产企业征收碳税，一种是按照化石能源消耗量向消费环节征收碳税。关于采用哪种模式征收碳税，依然存在着一些争议：选择前者征收碳税，一般来说所面临的社会压力较小，比较容易获得消费者的认同，但是由于能源市场的不完善性，难以有效地将价格信号传递给下游能源消费者，因此碳税的刺激作用可能有所削弱。选择后者征收碳税，比较符合税收的公平目标，也有利于提高能源消费者节能减排的意识；在具体的实际操作中，大多数的国家选择了在能源消费环节征收碳税，虽然日本、北欧等国家在上、下游都征碳税，但实际上还是以下游消费环节为主。因此，本文选择在能源消费环节征收碳税，即对生产部门的中间能源投入和需求部门(居民和政府)的能源消费征收碳税。
另外，征收碳税，对于生产者来说，由于生产成本的提高，将导致企业利润下降，产品价格提高。生产者首先自身承担一部分碳税，同时将转嫁部分税收负担，向前通过产品价格提高转嫁给消费者，向后可能通过降低劳动者报酬减少劳动者的收入水平(具体比例取决于产品市场产品的需求弹性与供给弹性，要素市场要素的需求与供给弹性)，从而影响收入分配、经济发展和社会福利等，由此引发了关于碳税“双重红利”⑥的研究和争论⑦，因此，本文也将从碳税使用方式的角度模拟分析碳税“双重红利”效应的存在与否。
(2)碳税设计。本文应用CGE模型进行政策模拟中，计税依据为N2Z117.jpg排放量，并且采用国际常用的在化石能源使用环节 征税方式，具体碳税设计为以下方程所示：
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计算出化石能源的碳税税额以后，就可以将碳税的税率转化为从价税率，即对某种化石能源征收的碳税税收与该化石能源的国内需求的价值量之比。计算公式为：
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2.政策模拟一：碳税征收方式模拟分析
首先模拟2007-2020年不同碳税水平对我国二氧化碳排放强度及其边际变化率以及部门产出和价格等变量的影响。由于碳税的征收，石化能源使用成本增加，势必会使得企业通过研发或其他途径积极提高能源使用效率，因此，本文在征收碳税的同时，假定能源使用效率也发生改变，从而综合模拟碳税征收的减排效果。
(1)能源与碳排放影响分析。从表5可以看出：①当不考虑碳税时，当能源使用效率提高分别0、0.5%、1%和2%，可以使得2020年我国二氧化碳排放强度相对基准情景分别减少0、4.59%、8.70%和15.56%；考虑碳税时，当能源使用效率分别提高0、0.5%、1%和2%，可以使得2020年我国二氧化碳排放强度相对基准情景分别减少44.32%、47.15%、49.70%和54.04%；②要实现国家“十二五”规划中“到2020年中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%～45%”的目标，在仅考虑提高能源使用效率和征收碳税两种手段的前提下，若能源使用效率年增长率为0，则需要征收碳税大约为80元/吨；若能源使用效率年增长率为0.5%，则需要征收碳税大约为70元/吨；若能源使用效率年增长率为1%，则需要征收碳税大约为60元/吨；若能源使用效率年增长率为2%，则需要征收碳税大约为40元/吨；③四种情景下的单位碳税的二氧化碳排放强度边际变化率均呈现逐渐减小的变化趋势，相比较而言，能源使用效率越高，单位碳税的二氧化碳排放强度边际变化率越大。
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如表6所示，在其他条件不变情况下，单 纯依靠碳税可以实现国家“十二五”有关二氧化碳排放强度的规划目标，但这会引起化石能源价格的大幅上升。如表2所示，当碳税税率为80元/吨时，2007年，煤炭价格增长74.05%，石油和天然气的价格分别会增长5.61%和7.73%；2020年，煤炭、石油和天然气价格分别上升99.70%、8.48%和11.46%，这必然会引起较大的物价上升压力；但若通过实施碳税减排政策的同时，加强科技进步，提高能源使用效率(如情景Ⅳ)，这样，碳税大约为40元/吨，就可实现我国“十二五”规划中的有关二氧化碳排放目标，此种境况下，2007年相应的化石能源价格分别上升31.24%、2.35%和3.18%，2020年化石能源价格分别上升47.27%、4.41%和5.09%，物价上涨压力明显减小。倘若能源使用效率进一步提高，相应的碳税将继续减少，同时化石能源价格上涨空间必将进一步缩小。
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(2)部门影响分析。征收碳税必将导致化石能源价格上涨，从而提高生产成本，不同部门的化石能源投入占总投入比例差别很大，并且不同部门各级生产函数、各种生产要素的替代弹性也不完全一致以及对不同部门产品的需求差别，将对不同部门的化石能源需求产生不一致的影响。由此，对部门的产出价格、产出量、劳动、资本使用量、二氧化碳排放量、二氧化碳排放强度等将产生不同的影响。表7分析在情景Ⅰ中，能源使用效率年增长率为零(相对基准情景能源使用效率保持不变)，碳税为30元/吨时，2010年、2015年和2020年各部门的产出及其价格相对基准情景的变化影响。
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表7结果可以看出，21个行业中，产出价格都有所上升，主要是由于征收碳税，导致企业生产成本有所提高，其中，煤炭、石油、天然气行业和消耗化石能源较大的电力(火电)、非金属矿采选及非金属矿物制品业、金属矿采选及金属冶炼业等部门价格上升幅度比较大，而且从时间上看，其价格上涨幅度在逐年增加；而消耗化石能源较低的农业、金融及房地产业、批发零售和住宿业、食品制造与烟草加工业、科教文卫社会服务业等部门的价格上升幅度明显较小，而且，从时间上看，其价格上涨幅度在逐年减少。
从产出上看，21个行业中，煤炭采选及炼焦业、石油开采及加工业以及天然气开采业的产出降幅最大，而且随着时间的延长其产出降度在进一步扩大；虽然纺织业、化学医药业、电子通信、仪器办公品制造业的产出在期初产出降幅较大⑧，但与化石能源部门不同的是，其降幅随着时间的延长在逐步降低；另外，值得注意的是，低碳能源(水电、风电及核电)行业的产出在逐年增加，主要是由于化石能源价格提高后，低碳能源的替代作用开始逐步显现，社会需求有所增加，而且随着时间的延长，其替代作用逐渐加强。
3.政策模拟二：碳税使用方式模拟分析
一般说来，碳税会引起化石能源价格的上涨，从而导致企业生产成本提高、产品价格上涨，但是碳税的不同动态循环使用方式，可能导致不同的企业收益、居民收入、居民消费、政府储蓄、进出口、社会福利等社会经济变量发生改变。另外，学术界还存在征收碳税是否可以达到“双重红利”的效果，因此，本文以二氧化碳排放强度相对基准情景在2020年降低20%为例，模拟分析不同的碳税循环使用方式对社会经济变量的影响。具体情景设定如下：
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根据表9的分析结果比较分析情景Ⅴ、情景Ⅵ、情景Ⅶ、情景Ⅷ中的各宏观经济变量的变化。情景Ⅵ中，相对基准情景，由于征收碳税，居民的资本收入有所下降，虽然政府在征收碳税的同时降低了居民的个人所得税，但同时政府对居民的转移支付也有所下降，由于减少的个人所得税额低于政府转移支付额，因此导致居民的税前总收入水平比情景Ⅴ下降幅度更大，但由于降低了个人所得税税率，居民税后收入有所增加，居民的消费需求有所提高，因此居民的社会福利状况比情景Ⅴ有明显改善。政府在总税收相对基准情景保持不变的情况下，由于碳税征收导致产品价格上涨，从而引起政府的实物消费减少。对于企业来说，征收碳税导致生产成本上升，从而引起资本价格相对下降，因而企业收入和消费水平均有较大减少，同时由于国内产品价格相对国外有所上升，造成出口明显减少，进口增加。实际GDP构成中，仅有居民消费相对增加，而政府消费、投资、进出口均减少，从而导致实际GDP有所下降。总体而言，情景Ⅵ在减少二氧化碳排放强度的同时使得社会福利水平有所增加，从而实现了碳税的“双重红利”效应。
情景Ⅶ中，相对基准情景，对于企业而言，由于征收碳税引起资本价格下降，从而企业收入减少，但由于降低企业所得税税率，企业储蓄水平有较大幅的提高。居民由于资本收入的下降、政府转移支付减少，居民总体收入下降，从而导致居民消费、居民储蓄、社会福利水平相比情景Ⅴ呈现更大幅度的下滑。政府的收入和储蓄虽然没变，但由于该情景下，产品价格上涨较大，因此，政府的实物消费降幅最大。实际GDP 下降原因同上，但相比情景Ⅴ和情景Ⅵ，实际GDP的下降幅度较小。总体说来，情景Ⅶ低企业所得税，使得企业储蓄和总投资有所提高，但也使得居民消费、社会福利水平与情景Ⅴ和情景Ⅵ相比降幅更大。这说明征收碳税的同时降低企业所得税不能实现碳税的“双重红利”效应。
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图2　2008-2020年不同情景下社会福利变化
情景Ⅷ中，由于降低了间接税，而间接税发生在国内生产环节，企业可以将税负部分地转嫁给消费者，从而影响国内需求和出口。虽然该情景下企业收入有所下降，但下降幅度小于其他三种情景。对居民而言，居民的劳动收入和资本收入下降，政府转移支付也有所减少，因此居民总收入水平与情景Ⅴ相比略有下降，但由于降低了间接税，国内产品价格有所下降，因此，居民的消费需求、社会福利水平与情景Ⅴ和情景Ⅶ相比均有所提升。政府的收入和储蓄不变，但由于国内产品价格有所下降，因此政府的实物消费相比情景Ⅵ和情景Ⅶ均有所增加。由于居民消费、政府消费、净出口改善较大，因此，实际GDP的降幅相比其他三种情景降幅最小。从图2可以看出，情景Ⅷ中，社会福利降幅微小，并且随着时间的推移接近于零。这说明，征收碳税的同时降低企业间接税，可以使得碳税对社会福利的影响 微乎其微。
三、结论和建议
在其他条件不变情况下，单纯依靠碳税可以实现国家“十二五”有关二氧化碳排放强度的规划目标，但这会引起化石能源价格的大幅上升，这将会引起较大的物价上升压力；但在加强科技进步，在提高能源使用效率(年增长率为2%)的前提下实施碳税减排政策，40元/吨的碳税征收标准为就可实现我国“十二五”规划中的有关二氧化碳排放目标。另外，随着碳税税率的增加，单位碳税的二氧化碳排放强度边际变化率均呈现逐渐减小的变化趋势，相比较而言，能源使用效率越高，单位碳税的二氧化碳排放强度边际变化率越大。因此，提高能源使用效率可以有效地增强碳税的实施效果，我国应加强技术创新和管理创新，促使我国的能源使用效率不断提高。
从行业上看，21个行业中，产出价格都有所上升，其中，煤炭、石油、天然气行业和消耗化石能源较大的电力(火电)、非金属矿采选及非金属矿物制品业、金属矿采选及金属冶炼业等部门价格上升幅度比较大，而且从时间上看，其价格上涨幅度在逐年增加。消耗化石能源较低的农业、金融及房地产业、批发零售和住宿业、食品制造与烟草加工业、科教文卫社会服务业等部门的价格上升幅度明显较小，而且，其价格上涨幅度在逐年减少。另外，随着化石能源价格的提高，低碳能源(水电、风电及核电)行业的产出在逐年增加，替代作用逐渐加强。
若采用在能源消费环节征收碳税，同时降低居民所得税税率，保持政府财政收入中性的税收方案，可以实现在减少二氧化碳排放强度的同时使得社会福利水平有所增加，从而实现了碳税的“双重红利”效应；而保持政府财政税收中性，在征收碳税的同时适当降低企业所得税，并不能实现碳税的“双重红利”效应。因此，从社会居民福利水平的角度，要实现碳税的“双重红利”效应，我国碳税征收应与居民所得税改革相同步。
若采用在能源消费环节征收碳税，同时降低企业间接税率，保持政府财政收入中性的税收方案，比采用在能源消费环节征收碳税，同时降低企业所得税税率，保持政府财政收入中性的税收方案，更能减弱或消除因征收碳税对社会福利水平产生的负面影响。因此，从对碳税对社会福利水平产生负面影响的角度上考虑，我国在实施碳税的同时，适当降低企业间接税对社会福利水平产生的效果好于适当减少企业所得税的效果。
感谢匿名审稿人的修改意见，文责自负。
注释：
①目前国家统计局还未正式公布2010年细分的中国投入产出表，所以只能以2007年投入产出表为数据基础。
②严格意义上，使用就业增长率更为合适，但由于我国缺乏行业就业人数、失业率等翔实数据，因此用劳动力增长率代替之。
③1986-2007年，我国能源使用效率增长率分别为-0.69%、-1.85%、4.43%、4.14%、3.90%、1.64%、2.86%、8.38%、14.00%、6.40%、0.47%、2.36%、3.30%、-2.47%、-1.44%、-1.26%、-5.10%、-11.01%、-7.93%、-6.14%、-5.44%、-2.43%。
④CGE模型的动态方程主要是参考了Alfredo和Pereira(2014)、Alexandre和Arnaud(2013)等文献，具体推导过程详见这些文献。
⑤本文模型中诸方程的参数大多是通过标定方法确定之；CES和CET函数的弹性系数取值主要参考国外和国内相关研究外生确定，并对之进行了相关敏感性检验，由于篇幅有限没有列出，若感兴趣可向作者索取。
⑥所谓的环境税“双重红利”，第一重红利为征收碳税，有助于提高化石能源利用效率，减少环境污染，改善生态环境；第二重红利为通过征收碳税，减少其他税率，或者政府对居民或企业的转移支付，能够降低所得税等扭曲性税收的超额税收负担，从而使得社会福利有所增加等。