能源-經濟-環境問題的國內外研究熱點對比分析——基于CGE模型的研究視角

梁 偉，張慧穎，朱孔來

（1.天津大學 管理與經濟學部，天津 300072;2.濟南大學 管理學院，山東濟南 250022）

一、引 言

可計算一般均衡模型通常簡稱為CGE（Computable General Equilibrium Model）模型，是政策模擬領域國際上流行的定量分析工具，其理論基礎是Walras的一般均衡理論，與其它早期的宏觀經濟計量模型不同，CGE模型具有清晰的新古典微觀經濟結構，同時還能表征微觀與宏觀變量之間的互動關系，它通過一系列方程——生產方程、收入方程、需求方程、價格方程、進出口方程等來刻畫特定的經濟系統，而不是對單個部門或經濟主體的簡單描述，其主要特點表現在能夠描述整個經濟系統內部各主體間的相互作用，因此可以模擬某一政策變化對社會、經濟各方面的直接與間接影響，而且政策的選擇可以根據研究的需要進行不同設定。因此CGE模型己成為政策模擬的常用工具，近年來許多發達國家以及發展中國家開始運用該模型對各種政策的實施效果進行模擬分析。鑒于當前能源、環境問題日益突出，本文將對國內外CGE模型在能源環境領域的應用現狀進行對比分析，分析國內外研究熱點問題的異同，并對未來的研究重點進行展望，以期為國內學者從事相關研究提供有價值的信息。

二、CGE模型的發展

法國經濟學家Walras于1874年在其代表作《純粹經濟學要義》（Elements of Pure Economics）中首次提出了一般均衡理論，為20世紀一般均衡理論架構出核心的研究議題，但是一般均衡的存在性一直沒有得到證明，直到20世紀50年代，美國學者Arrow、Debreu和 McKenzie完成了該項工作，開創了一般均衡理論研究的新局面。1952年，Arrow、Debreu和McKenzie同時獨立證明了一般均衡的存在性，Arrow和Debreu更是憑借在一般均衡理論上的重大貢獻分別獲得1972和1983年的諾貝爾經濟學獎。世界范圍內比較公認的第一個CGE模型是Johansen于1960年提出的，Johansen在他的論文中構建了一個多部門增長模型用來分析挪威的資源配置，該模型包含20個成本最小化的產業部門和一個效用最大化的家庭部門，并最終得到對家庭收入彈性的估計以及關于挪威多部門增長的數量結果①。

較之國外，CGE模型在國內的研究應用始于20世紀90年代，早期的CGE模型大多針對我國經濟轉型和體制改革中的一些典型問題，近年來的研究重點逐步向各領域滲透，發表的相關文獻也逐日遞增①。國內學者關注的主要領域有能源環境、稅制改革、金融、旅游、大事件影響分析、產業結構的變化等。隨著中國資源耗竭速度的加快、環境污染問題的日趨嚴重，以上研究領域中最受關注的無疑是能源環境領域。

三、國內外CGE模型在能源-經濟-環境領域的應用

為了便于對國內外的研究進展進行對比分析，本文首先進行了文獻梳理，得到目前關注度較高的重點、熱點問題，如表1所示。然后按照研究問題側重點的不同把國內外研究現狀分為4個方向分別進行闡述，如表2所示。

表1 國內外CGE模型在能源-經濟-環境領域應用的重點、熱點問題

表2 研究方向及對應的重點、熱點問題

（一）能源環境政策的社會、經濟影響分析

目前，大量關于能源環境政策的研究都和溫室氣體減排相關，節能減排不單單是我國各級政府工作的重中之重，也是眾多國家關注的焦點，京都議定書的簽訂以及哥本哈根會議上各國做出的減排承諾讓各國不得不關心節能減排問題，我國承諾到2020年單位GDP的二氧化碳排放將比2005年下降40%至45%。在此背景下，研究減排目標能否實現、如何實現、實現減排目標將付出多大的社會成本便顯得尤為重要。

1.節能減排相關研究

減排成本是國際氣候談判中各國關注和博弈的重點，B?hringer和Helm利用CGE模型對溫室氣體減排成本的公平分配問題進行了研究，結果表明，雖然發展中國家的減排成本低于發達國家，但是仍應對發展中國家的減排給予充分的補償，比如給予發展中國家資金和技術上的支持②。國際碳排放交易及清潔發展機制（CDM）是全球范圍內推進節能減排的重要舉措，Nijkamp等利用GTAP-E模型針對這兩項措施對不同國家的減排成本和減排效果進行了研究，并分析了國際氣候政策的變化對能源、環境問題的影響③。

華人學者及國內學者針對中國問題也進行了相關研究，對于中國在哥本哈根會議所作出的減排承諾，Dai等運用CGE模型對該承諾在2020年是否能夠成功履行以及如何履行進行了詳細的分析，重點研究了電力部門，模型把電力部門的發電技術細分為12種，分析結果表明減排目標可以實現，但是會對GDP帶來一定的負面影響，對減排貢獻最大的是電力部門和制造業④。劉小敏和付加鋒利用CGE模型估算了到2020年我國完成減排目標的難易程度，結果顯示，產業能源強度下降對完成減排目標幫助很大，而產業結構調整對節能貢獻有限，為保證減排目標的順利實現，應通過技術進步提高能源利用效率⑤。Wang等從技術進步的角度切入研究技術進步對節能減排的促進作用，作者把技術進步作為內生變量，構建了一個動態CGE模型分析了技術因素在節能減排過程中所發揮的作用，結果表明，技術進步可以提高能源效率、降低單位產出的碳密度，還可以減少邊際減排成本、增加減排量⑥。

國外有很多學者在研究減排對社會福利的影響，國內學者對該領域的涉獵仍然較少。Boccanfuso等研究了減排的各種直接和間接影響，并對該領域已有研究成果進行了梳理⑦。Peterson等運用一個多區域、多部門的動態CGE模型，分析了到2020年哥本哈根協議對發達國家及主要發展中國家的經濟和福利影響⑧。

2.資源稅等政策實施效果研究

國內外有眾多學者在研究資源稅等政策的實施對社會、經濟的各種潛在影響，反映了該領域是當前的一個熱門研究領域。Fisher和Despotakis的模擬結果表明征收原油開采稅或者能源稅會使原油的使用量減少，尤其是國內石油開采明顯減少，但是原油進口量有所增加⑨。

國內學者在該領域的研究成果頗豐，林伯強和何曉萍的研究表明目前的能源價格沒有反映出我國資源的稀缺程度，建議征收資源開采稅以反映資源的耗減成本，進而糾正目前能源價格扭曲及能源資源價值低估的問題，并利用CGE模型對油氣開采行業征收資源開采稅進行了模擬，結果表明，征收20%以下的資源稅除了對出口有較大影響外不會對GDP產生嚴重的負面影響⑩。魏巍賢模擬分析了征收化石能源從價資源稅、減少重工業出口退稅以及經濟結構變動的節能減排效果及其對宏觀經濟的影響（11）。胡宗義和蔡文彬（12）、王德發（13）等也對資源稅的社會經濟影響進行了分析。以上研究側重于資源稅的征收對社會經濟的影響，還有學者對化石能源補貼政策進行了研究，Liu和Li構建了一個包含污染排放賬戶（重點是二氧化碳排放賬戶）的CGE模型，分析了在中國采用不同的化石能源補貼政策對能源消費結構的影響（14）。

3.碳稅、碳關稅等政策實施效果研究

碳稅是指針對二氧化碳排放所征收的稅，作為溫室氣體減排的一項重要稅收制度碳稅吸引了眾多學者的研究目光。不同的碳稅政策對于溫室氣體減排的影響有何不同?Wisse-ma和Dellink分析了在愛爾蘭通過征收碳稅來減少二氧化碳排放的效果，結果表明，如果要實現相對于1998年排放總量25.8%的減排目標，需要對排放的每噸二氧化碳征收10-15歐元的稅費（15）。Bruvoll和Larsen研究了在挪威征收碳稅對二氧化碳減排的影響，結果表明雖然單位GDP排放的二氧化碳在減少但是總排放量有所增加（16）。

和國外學者相比，國內學者對碳稅的研究興趣遠遠高于國外學者，20世紀90年代末已有學者研究碳稅的征收對減排的影響，鄭玉歆和樊明太研究了征收碳稅以實現二氧化碳減排對中國GDP的影響，分別對減少5%、10%和20%的二氧化碳排放的情形進行模擬，同時還區分了減排的短期成本與長期成本以及減排的宏觀結果、部門結果和地區結果（17）。朱永彬通過引入高、中、低3種稅率同時輔以生產性碳稅、消費性碳稅兩種碳稅形式，研究了不同情境下碳稅政策的減排效果及其對宏觀經濟和各產業部門的影響，結果表明:碳稅的征收能夠有效降低對于高碳含量能源產品的需求，但是也會導致能源密集行業勞動需求降低，居民收入下降（18）。王燦分析了實施碳稅政策對GDP、能源價格等的影響，結果表明，減排政策有助于能源效率的提高，但是也會對就業和經濟增長造成負面影響，當減排0～40%時，GDP損失率在0～3.9%之間（19）。賀菊煌等把生產稅區分為產值稅、增值稅、碳稅三部分，利用一個靜態CGE模型分析了征收碳稅對國民經濟各方面的影響，模擬發現，在征收碳稅的同時對各部門同比例削減產值稅和增值稅，則碳稅對GDP的影響很小（20）。

國內學者除了對碳稅表現出濃厚的興趣以外，對碳關稅的研究也投入了很高的熱情。碳關稅政策作為一項邊界調節機制，其目的是彌補因二氧化碳減排對進口國生產的碳密集型產品的國際競爭力所造成的損失（21）。朱永彬和王錚對其他國家針對中國的可能的碳關稅政策進行了研究，結果表明，其他國家如果針對我國出口產品征收碳關稅將對我國能源、鋼鐵冶煉等部門的出口產生很大的負面影響，進而導致GDP及進出口總量都有不同程度的降低，最終發現碳關稅的減排效率很低（22）。黃媛紅和沈可挺利用CGE模型測算了對我國出口的工業品征收碳關稅的潛在影響（21）。

4.碳泄漏、能源環境政策的跨境效應

國內學者對碳稅、碳關稅表現出了濃厚的興趣，國外學者的關注點則有所差異，除了前面提到的研究方向，國外學者關注較多的方向還有減排政策導致的碳泄漏問題以及環境政策的跨境效應等。Babiker運用多區域CGE模型對發達國家能源密集型產業的國際轉移進行研究，結果表明:能源密集型產業將遠離OECD國家，最終導致碳泄漏率高達130%，表明發達國家的節能減排政策迫使能源密集型產業轉移到中低收入國家，最終導致全球排放出更多的溫室氣體（23）。Bruvoll和Faehn分析了挪威環境政策的跨境效應，從而解釋了一個發達國家良好的生態環境在多大程度上得益于他國污染的增加（24）。

（二）能源效率相關研究

能源效率是指能源在開發、加工、轉換、利用等各個過程的效率。面對能源短缺、能源價格上升，能源效率的提高被認為是減少能源消耗、保證能源安全、減少環境污染的有效措施，能源效率的提高是否真的可以實現上述目標?能源效率的提升是否會對能源消費總量產生影響?早在1865年英國的Jevons就注意到這個問題，當時，Jevons發現在James Watt發明了蒸汽機后英國的煤炭消費量急劇上升，這是最早的關于回彈效應（Rebound Effect）的探討。

已有研究表明，能源效率的提升在中長期會產生回彈效應，但是從宏觀經濟層面來講，目前仍缺少對回彈效應內在作用機理進行分析的嚴密理論框架。Dimitropoulos分別應用新古典經濟模型、CGE模型和混合宏觀經濟模型研究了宏觀層面的回彈效應，結果表明從中長期來看我們不應忽視宏觀層面的回彈效應（25）。

能源效率的提高對環境質量會帶來哪些影響?Hanley等對該問題進行了研究，結果表明:能源效率的提高會增加能源的消費量，但是單位GDP排放的二氧化碳減少，這是因為能源效率的提高會帶來能源價格下降，能源價格下降帶來的輸出效應、替代效應和收入效應等反過來刺激了能源需求，帶來所謂的“回彈效應”和“逆火效應（Backfire Effect）”，最終會加重環境的負擔（26）。對于回彈效應我們應該辯證的看待，并不是說政府不能出臺政策鼓勵進行技術創新進而提高能源效率，而是要出臺組合政策，在提高能源效率的基礎上限制能源消費總量的增加。

查冬蘭和周德群對能源效率和回彈效應的關系進行了研究，模擬了不同能源的能源效率提高4%對能源消費的影響，結果表明，煤炭、石油和電力的加權平均能源效率回彈效應分別為32.17%、33.06%和32.28%，說明能源效率的回彈效應在我國顯著存在（27）。

（三）能源價格、能源強度、能源消費結構相關研究

國外早在20世紀80年代已有學者在利用CGE模型研究能源價格、能源強度和能源消費結構之間的關系，研究能源價格的變動對能源消費結構以及社會、經濟的影響。Bergman研究了改變能源價格對能源消費以及部門產出的影響，研究結果表明從長期來看能源消費模式會發生很大變化，同時不會對經濟產生大的負面影響（28）。Despotakis和Fisher以加利福尼亞州為研究對象研究了石油價格的變化對該州能源消費結構的影響（29）。

能源消耗量劇增、能源供應日趨緊張，諸如此類的問題促使國內學者思考是否能通過提高能源價格的方式限制能源的消耗。林伯強和牟敦國研究了能源價格變化對宏觀經濟的影響，結果表明，能源價格上漲除了會導致中國經濟的緊縮外，還將推動產業結構的變化，對多數產業而言，相同比例的價格上漲，煤炭的緊縮作用是石油緊縮作用的2-3倍，目前中國的經濟體系在能源價格上漲面前相當脆弱（30）。

原鵬飛和吳吉林模擬分析了能源價格上漲情景下我國能源消費量、能源消費結構和經濟增長的關系，發現能源行業受能源價格上漲的負面沖擊最大，整體來看，能源價格上漲對GDP、出口、就業等產生負面影響，對進口有促進作用，同時能夠促進產業結構優化并降低能源強度（31）。馮泰文等分析了技術進步對中國能源強度的調節效應，引入技術進步作為調節變量，研究了能源價格、產業結構和能源結構對能源強度影響的調節效應，結果表明，能源價格的提高以及能源結構的調整并沒有顯著降低能源強度，而產業結構的優化升級則顯著降低了能源強度，這再次佐證了我國大力發展戰略性新興產業的重要性，不但能促使產業結構的優化升級，同時還可以顯著降低我國的能源強度，控制環境質量（32）。

（四）水資源問題

水危機已經嚴重制約了人類的可持續發展，相比國內，國外有很多學者在利用CGE模型研究水資源問題。常用的影響水資源分配的方法有兩種，一是給水資源定價，二是對其征稅。但是，在國際貿易的大背景下征收水資源稅所帶來的經濟影響很難界定，這是因為國際市場上常見的農產品、食品、紡織品等在生產過程中都需要消耗大量水資源，水資源的價值已經內生于這些商品之中，要對其經濟影響進行定量分析必須把國際貿易的因素考慮進去，CGE模型恰好適于分析這類問題。Berrittella等把水資源作為生產要素構建了一個多國、多部門的CGE模型，分析不同的水稅政策對社會、經濟的影響，結果表明:對農業用水進行征稅所帶來的經濟和社會福利影響較其它行業更為顯著，通過國際貿易的傳導作用，不征收水稅的國家也會受到其它征收水稅國家的影響（33）。此外，Calzadilla等以GTAP 6.0的數據為基礎構建了GTAP-W模型，模型把全球分為16個區域22個部門，對水資源危機、水資源可持續利用兩種情形下農業產量、用水總量、農產品價格及社會福利的變化做了研究（34）。

水資源短缺問題是中國面臨的一項巨大挑戰，中國人均水資源占有量只有2300立方米，是世界人均水資源占有量的25%，在地域上分布也不合理，加之在城市化和工業化進程中所造成的各種水體污染日益嚴重。但是，和國外的研究工作相比，國內學者利用CGE模型對水資源問題的研究不論是研究的廣度還是深度都還有很大的提升空間。海河流域最近20年來生態環境惡化嚴重，夏軍和黃浩以海河流域為研究對象，把水資源作為生產要素引入生產函數中，在擴展的投入產出表中整合了水污染處理部門，分析了水資源、水污染治理部門與其他經濟部門之間的投入產出關系，利用CGE模型分析了水污染治理對經濟的影響，結果表明，盡管GDP有所減少，但綠色GDP呈增長趨勢（35）。水價改革是解決日趨緊張的水資源問題的重要解決途徑之一，嚴冬和周建中以北京市為例模擬分析了水價改革的效果，結果表明，在水價變動幅度一定的前提下，水價彈性對水價改革效果有較大影響，提高水價的節水效果明顯，但也要考慮某些部門的承受能力（36）。

此外，也有學者對CGE模型在氣候變化等能源環境中的應用做了綜述性的研究。王麗著重對CGE模型在減排的社會成本、社會收益、環境政策模擬和設計等方面的研究現狀進行了梳理，探討了碳稅、技術進步以及減排成本在CGE模型中的數學表述（37）。龐軍和鄒驥對CGE模型在環境經濟研究中的應用進行了深入的探索，對典型應用進行了評述并歸納了CGE模型在環境經濟研究中的特點（38）。

四、結論與應用展望

由于國內外學者關心的現實問題不同，所以在利用CGE模型進行研究的過程中也表現出了研究方向上的差異。除了上述研究方向，以下對下一步可能的研究方向做簡要分析:

1.環境質量的變化對社會、經濟系統的影響

隨著統計數據的完善，可以考慮把環境經濟學、生態經濟學及可持續發展的思想融入CGE模型，利用環境價值評估、生態價值評估以及環境核算的經典方法，建立起環境質量變化與社會福利之間的函數關系（38），進而對環境質量變化帶來的各種影響進行深入研究。

2.國際貿易對環境系統的影響分析

國際貿易對環境系統的影響在前面論述水資源問題的時候已經有所涉及，除此之外，人們比較關注的問題是國際貿易是否會導致全球環境質量的進一步惡化?國際貿易對碳泄漏以及溫室氣體減排效果有哪些影響?對于這些問題的研究，國外學者的研究工作要比國內的研究深入得多，GTAP和GTAP-E模型已被廣泛應用于分析國際貿易對環境的影響，國際貿易對于我國環境系統的影響是值得我國學者進行研究和探討的一個方向。

3.模型技術上的創新

時間是決定經濟發展和生態演變的重要變量，任何一項政策的模擬都必須考慮時間變量在模型中起到的作用，因此，跨期、動態一般均衡模型將是研究的一個重點。而當前能源-經濟-環境框架下的CGE模型大都是靜態模型，只能比較靜態分析政策變化前后對社會、經濟的影響，不能動態分析政策的改變對未來每年的影響，所以，建立真正的動態CGE模型分析經濟-能源-環境問題將會大大提高模擬結果的準確性。

①高穎:《中國資源-經濟-環境綜合核算框架下CGE模型建模與應用》，北京:北京大學博士學位論文，2006年，第7頁。

②B?hringer C，Helm C.On the fair division of greenhouse gas abatement cost.Resource and Energy Economics.2008，30（2）:260-276.

③Nijkamp P，Wang S，Kremers H.Modeling the impacts of international climate change policies in a CGE context:The use of the GTAP-E model.Economic Modelling.2005，22（6）:955-974.

④Dai H，Masui T，Matsuoka Y et al.Assessment of China's climate commitment and non-fossil energy plan towards 2020 using hybrid AIM/CGE model.Energy Policy.2011，39（5）:2875-2887.

⑤劉小敏，付加鋒:《基于CGE模型的2020年中國碳排放強度目標分析》，《資源科學》，2011年第4期，第634-639頁。

⑥Wang K，Wang C，Chen J.Analysis of the economic impact of different Chinese climate policy options based on a CGE model incorporating endogenous technological change.Energy Policy.2009，37（8）:2930-2940.

⑦Boccanfuso D，Estache A，Savard L.Intra-Country Distributional Impact of Policies to Fight Climate Change:A Survey.Journal of Development Studies.2011，47（1）:97-117.

⑧Peterson EB，Schleich J，Duscha V.Environmental and economic effects of the Copenhagen pledges and more ambitious emission reduction targets.Energy Policy.2011，39（6）:3697-3708.

⑨Fisher AC，Despotakis KA.Energy taxes and economic performance:A regional general equilibrium analysis.Energy Economics.1989，11（2）:153-157.

⑩林伯強，何曉萍:《中國油氣資源耗減成本及政策選擇的宏觀經濟影響》，《經濟研究》，2008年第5期，第94-104頁。

（11）魏巍賢:《基于CGE模型的中國能源環境政策分析》，《統計研究》，2009年第7期，第3-12頁。

（12）胡宗義，蔡文彬:《能源稅征收對能源強度影響的CGE研究》，《湖南大學學報（社會科學版）》，2007年第5期，第57-61頁。

（13）王德發:《能源稅征收的勞動替代效應實證研究——基于上海市2002年大氣污染的CGE模型的試算》，《財經研究》，2006年第2期，第98-105頁。

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