最優(yōu)差別碳稅決定的模型分析

姚林如，楊海軍

(南昌航空大學經(jīng)濟管理學院，江西 南昌 330063)

一、引 言

CO2排放釀成了日益嚴重的全球溫室效應。抑制CO2排放總量的過快增長，凸顯為當下全球需要直面解決的重大議題。碳稅作為有效的減少CO2排放的經(jīng)濟手段，已在許多西方發(fā)達國家實踐。例如，丹麥、芬蘭、荷蘭、挪威、意大利和瑞典等已經(jīng)建立了一整套完善的碳稅制度，并取得了良好的節(jié)能減排效果［1］［2］。對我國來說，碳稅的實踐尚處于探索階段，目前爭議較多的是要不要征收和怎樣征收的問題。其中，要不要征收碳稅的問題主要研究碳稅對經(jīng)濟的影響，普遍的看法是征收碳稅在短期內會對經(jīng)濟產(chǎn)生一定的負面影響，但長期影響不大［3］［4］，影響較深的則主要涉及能源消費強度較大的部門［5］。至于怎樣征收碳稅，比較有代表性的是國家發(fā)改委在《中國碳稅稅制框架設計》中提出建議，擬在2012年前后按每排放一噸CO2征10元的標準征收碳稅;財政部財政科學研究所在2009年提出針對不同類型的能源實行不同的碳稅征收標準，比如汽油在2012年征收29.5元/噸，到2020年征收118元/噸。

從現(xiàn)有的研究來看，存在的問題主要有兩個:(1)在研究碳稅對經(jīng)濟的影響時，對碳稅額度的設定是主觀的，缺乏統(tǒng)一的標準，甚至用資源稅來代替［6］［7］;(2)在研究怎樣征收碳稅時，關注更多的是在不同階段實施不同碳稅，沒有明確的標準，并且忽視了不同區(qū)域的碳稅率的差別［2］［5］［8］。一般來說，主觀制定的碳稅標準可能會出現(xiàn)兩種結果:第一，如果碳稅率設置過低，則起不到碳減排效果;第二，如果碳稅率設置過高，會對某些部門造成不可逆轉的“傷害”，從而影響經(jīng)濟整體運行的效率。因此，考慮碳稅的決定標準，建立一個不同時間和地區(qū)的差別碳稅模型具有理論和實踐方面的重要意義。

二、碳稅的基本原理和決定思路

(一)碳稅的基本原理

碳稅是環(huán)境“庇古稅”的一種特殊形式。支持征收碳稅的經(jīng)濟學理論很多，根據(jù)這些理論提出征收碳稅最根本的出發(fā)點是為了解決CO2排放的負外部性問題?？諝馊萘繉儆诠参锲?，長期以來工廠自由地向大氣排放CO2而不支付任何成本，但導致了溫室效應等碳污染加劇，出現(xiàn)外部不經(jīng)濟。如果沒有外力干預，企業(yè)是不會主動考慮碳污染的損失成本的，因此解決這種問題的辦法就是要求企業(yè)為此付出代價。政府根據(jù)碳污染造成的危害，對排放CO2的企業(yè)征稅，以稅收形式彌補邊際私人成本(MPC)和邊際社會成本(MSC)之間的差距。給碳污染一個負價格t，并將碳污染的負價格加到產(chǎn)品的價格中去，使碳污染企業(yè)將過量的生產(chǎn)水平Q降低至Q'(如圖1所示)，因此這種稅被稱為“庇古稅”。

圖1 征收碳稅的效果示意圖

(二)最優(yōu)碳稅決定思路

征收碳稅，即給排放CO2造成的損害一個負價格t。至于如何確定這個負價格，可以考慮從社會現(xiàn)有的CO2排放控制水平和CO2的邊際損害兩方面入手。由于碳稅的征收會影響產(chǎn)量，令QC為碳稅征收下的產(chǎn)值，QN為沒有實行碳稅下的產(chǎn)值，則應有其中，TAC為碳稅征收對經(jīng)濟的影響。

令碳稅征收下的氣候服務功能為EC，由于CO2排放造成的外部性損害為TDC。令無碳稅征收時的氣候服務功能為EN，顯然有

令碳稅征收下的社會總效益為TSB，則有

式(3)中，TSB最大化等同于總成本最小化，因為碳稅的征收只影響了TSB、TAC和TDC。為使TSB最大化，對產(chǎn)量求一階導數(shù)并令其為0，即有

式(4)中，MAC為CO2排放的邊際控制成本，負號表示成本是負效益，MDC為CO2排放造成的邊際損害。也就是說，滿足社會純收益最大化或總成本最小化的碳稅稅率應該等于邊際控制成本與邊際損害相等時，即t*=－MAC=MDC。在這種條件下，碳稅稅率會引導企業(yè)的CO2排放控制在凈收益不再增加的程度，實現(xiàn)減少排放的邊際收益恰好等于抑制污染的邊際成本。

(三)已有研究情況

從已有研究來看，國內外學者研究碳稅的決定和對經(jīng)濟的影響主要分為3種:

1．從邊際損害的角度進行的研究。Jaeger(2002)通過模型分析發(fā)現(xiàn)，氣候變化會影響生產(chǎn)力，最優(yōu)碳稅應由邊際私人損害決定［9］。Greedy＆Sleeman(2006)研究了碳稅對新西蘭消費品價格和社會福利的影響，結果表明由碳稅引起的超額邊際負擔很小，最終可以通過收入的再分配得到補償［10］。高鵬飛和陳文穎(2002)建立了一個MARKAL-MACRO模型，研究碳稅對中國碳排放和宏觀經(jīng)濟的影響，結果表明征收碳稅將會導致較大的國外生產(chǎn)總值損失，認為應該存在減排效果最佳的碳稅，但遺憾的是他們未能給出最佳碳稅的大?。?1］。一般來說，通過CO2排放的邊際損害來確定碳稅，只能判斷碳稅大致的方向。

2．從減排成本的角度進行的研究。Baker＆Shittu(2006)從微觀層面研究了企業(yè)R＆D對碳稅的反應，研究發(fā)現(xiàn)企業(yè)的研發(fā)投入并不隨碳稅增加而增加［12］。Jeong et al(2008)通過比較普通燃煤電廠和液化石油氣電廠成本，模擬增加碳稅對電力部門的影響［13］。賀菊煌等(2002)、魏濤遠等(2002)及王燦等(2005)構建了一個用于研究中國環(huán)境問題的CGE模型，分析征收碳稅對國民經(jīng)濟各方面的影響［3］［4］［14］。鐘笑寒和李子奈(2002)則在考慮代際關系的背景下，基于一個連續(xù)時間的動態(tài)模型，對全球變暖的減排對策及其經(jīng)濟－環(huán)境影響進行了理論分析，利用CGE模型分析了CO2減排的宏觀經(jīng)濟影響［15］。上述研究的特點是，能源是產(chǎn)品的投入要素之一，碳稅以能源價格增量的方式(通常以某個百分比的形式)植入一般均衡模型中，因此碳稅作為減排成本而存在，但碳稅的大小是被事先作為某種情景而設定的。

3．從邊際損害和邊際控制成本相結合的角度進行的研究。單從邊際損害或邊際控制成本的角度研究碳稅決定及其對經(jīng)濟的影響，出現(xiàn)的問題要么是無法給出最佳碳稅的大小，要么是對碳稅的設計過于隨機。鑒于此，Nordhaus(1992，1994)構建的DICE模型和DICE模型是基于最優(yōu)化的理論氣候經(jīng)濟學模型［16］［17］，在DICE模型的基礎上，Nordhaus＆ Yang(1996)建立了RICE(Regional Integrated model of Climate and the Economy)模型，通過RICE模型分析表明國家間采取合作政策將比不合作時減排更多的溫室氣體［18］。Nordhaus(2007)對DICE模型進行了擴展，進一步分析了不同減排政策對經(jīng)濟、碳稅、碳排放控制率等的影響［19］。姚昕和劉希穎(2011)通過一個修正的DICE模型，將氣候的破壞成本函數(shù)和治理成本時排放控制率的函數(shù)兩者相結合，得到了中國未來最優(yōu)碳稅額度的結果［20］，這種分析符合了最優(yōu)碳稅決定的基本思路。

三、最優(yōu)差別碳稅的DICE模型

(一)模型基本框架

因為不同區(qū)域的CO2排放邊際控制成本和邊際損害成本不同，因此按照最優(yōu)碳稅的分析框架，不同地區(qū)和不同階段實行的最優(yōu)碳稅應該是不同的。在現(xiàn)有的研究最優(yōu)碳稅的模型中，Nordhaus(2007)的模型主要考慮區(qū)域特征［19］，而姚昕和劉希穎(2011)修正模型考慮的是時間特征［20］，因此我們結合二者的模型構建了一個差別碳稅的DICE決定模型。DICE模型中所謂的最優(yōu)碳稅是基于社會福利最大化進行分析的。社會福利函數(shù)主要由以下兩個方程來確定:

其中，式(5)定義了社會福利函數(shù)的形式，式(6)定義了效用函數(shù)的形式，下標i表示地區(qū)，t表示時間(以下同此)。

DICE中的生產(chǎn)函數(shù)設為規(guī)模報酬不變的C－D函數(shù)，同一般生產(chǎn)函數(shù)相同的是包括勞動、資本和技術，其中技術以希克斯中性的形式進入方程(具體見式(7))。此時，人口和勞動力都是外生的。與傳統(tǒng)生產(chǎn)函數(shù)不同的是，式(7)增加了Ω和Λ兩個函數(shù)，它們分別代表氣候的破壞成本和治理成本，并作為負投入的形式進入生產(chǎn)函數(shù)的，具體方程形式如下:

氣候的破壞成本函數(shù)，即式(8)假設氣候對產(chǎn)出是按比例破壞，并與全球氣溫的均值變化有關［21］。方程的具體形式是通過實證計算氣候變化對農(nóng)業(yè)、海平面上升、健康和非市場損失而來的。對于式(9)即治理函數(shù)，它是不同地區(qū)相應減排控制水平的治理函數(shù)，我們采用了簡化的形式，并設定為排放控制率的函數(shù)。

接下來定義消費、人均消費和資本平衡方程，這些方程與新古典的增長模型的方程類似，具體方程形式如下:

在上面方程的基礎上，相比普通的增長方程，DICE模型加入了排放和化石燃料的資源約束。由式(13)定義了排放與碳強度、產(chǎn)出相關，并考慮了減排的效果;式(14)說明了排放的計算方式:

與普通的經(jīng)濟學模型中包括的因素最大的不同是，DICE作為氣候經(jīng)濟學的模型，Nordhaus(2007)還考慮了影響氣候變化的地球物理方面的因素，從而加入了碳周期、強迫輻射、氣候變化等多個因素，將碳在自然界中的保存形式分為三種形態(tài)——空氣、淺海和深海［19］，式(15)－(17)正是表示碳在這三種保存形式之間變換的關系方程，即碳循環(huán)的關系方程，而最后的三個方程(18)－(20)考慮的則是溫室氣體累積和氣候變化之間的關系方程。

圖2 中國不同地區(qū)最優(yōu)碳稅的變動趨勢

(二)未來最優(yōu)碳稅變動趨勢模擬

對于參數(shù)的估計，關于地球物理氣候方面的參數(shù)則直接使用DICE－2007模型中的設定。我們按照仲云云和仲偉周(2012)的處理方式，將中國29省的投入產(chǎn)出表的數(shù)據(jù)分東部、中部、西部［22］。利用MATHEMATICA7.0編制程序，將時間間隔T取10年且Tmax=2050，并以2010年為基點，在未來50年間，重點以2010、2020、2030、2040、2050年的最優(yōu)碳稅進行了計算(結果如圖2所示)。

由圖2可以看出，中國不同地區(qū)最優(yōu)碳稅的變動趨勢具有以下幾個特點:(1)隨著經(jīng)濟增長，經(jīng)濟社會承受力不斷提高，最優(yōu)碳稅額整體態(tài)勢呈逐漸上升;(2)東部、中部、西部的最優(yōu)碳稅是一個隨不同地區(qū)和不同時間段的動態(tài)漸進過程，總體來看東部高于中部、中部高于西部，反映了不同地區(qū)CO2排放導致氣候損失與相應經(jīng)濟發(fā)展水平導致的治理成本“東部高于中部、中部高于西部”的基本現(xiàn)實;(3)一個有意思的現(xiàn)象是，計算結果顯示2040年以后不同地區(qū)的最優(yōu)碳稅在200元/噸碳的水平波動，地區(qū)之間的最優(yōu)碳稅差距逐步縮小，總體有趨同的趨勢。

四、結 語

現(xiàn)階段制定合理的碳稅政策來減少CO2排放，是后京都時代中國氣候政策研究的重要課題。本文從最優(yōu)碳稅的基本原理和決定思路出發(fā)，構建了一個差別碳稅氣候經(jīng)濟學模型，并利用我國分地區(qū)投入產(chǎn)出的時間序列數(shù)據(jù)進行了最優(yōu)碳稅的模擬計算。計算結果顯示，不同時間段和不同地區(qū)最優(yōu)碳稅是一個動態(tài)漸進過程。因此，在具體的碳稅政策實施中，政府可以根據(jù)不同時間段和不同地區(qū)CO2排放導致氣候損失與相應經(jīng)濟發(fā)展水平導致的治理成本以及不同地區(qū)不同時間段的碳減排目標，制定一個考慮時間地區(qū)差異的合理碳稅稅率機制，以便在經(jīng)濟增長、碳減排和社會發(fā)展中尋找一個平衡。

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