碳稅最優稅率模型設計與實證研究——基于中國省級面板數據的測算

范允奇，李曉鐘

(江南大學商學院，江蘇 無錫 214122)

一、引 言

碳稅作為目前公認的解決人類社會發展高碳困境最有效的手段已在歐洲許多國家推廣并取得了良好的成效。除了能夠降低碳排放外，碳稅還有助于促進環境稅制改革和應對國際貿易中的“綠色壁壘”，這些優點使得許多國家正積極籌措制定自己的碳稅政策。我國作為負責任的大國，對國際社會作出了大幅度降低碳排放的承諾。為了實現這一承諾，碳稅已經被我國政府明確確定為“十二五”期間需要開征的稅種。在此背景下，對我國碳稅相關問題的前瞻性研究成為目前制定碳稅政策的迫切需要。

開征碳稅的目的在于通過對經濟活動中的碳排放進行征稅，以激勵經濟活動主體自動減少碳排放量。碳稅雖然屬于環境稅的一個子類，卻具有引致性、廣泛性和經濟抑制性等其它環境稅種沒有的特性［1］。碳稅的開征將對經濟增長產生抑制作用，這種抑制效應也正是各國政府決定是否以及如何開征碳稅時的主要顧慮所在。現有實踐表明，由于各國在經濟和政治背景上存在差異，出于經濟和政治方面的考慮，不同的國家碳稅制度存在較大差異［2］。這些差異主要體現在征稅范圍和對象、稅率設定、稅收使用和稅收減免等四個方面。其中，稅率的最優設定是碳稅政策制定過程中最重要且最復雜的問題。

在區域發展不平衡的大國經濟體中，碳稅最優稅率需要回答如下幾個問題:碳稅最優稅率如何確定?它受哪些因素影響?是否存在區域差異?本文通過將能源要素和碳稅效應引入總量生產函數，構建一個環境約束下基于福利最大化的動態最優碳稅模型，求解最優碳稅稅率，并結合中國省際面板數據進行測算，以對上述問題進行解答。

二、文獻評介

對碳稅的研究起初沉寂于環境稅研究之下，其最早可以追溯到Pigou(1928)［3］對外部性及其矯正的研究。Sandmo(1976)［4］第一次在一般均衡框架下對環境稅率問題進行了研究，揭示了環境稅最優稅率并不等于庇古稅，這一發現對今后的研究具有深遠的影響。但是Sandmo(1976)［4］的研究沒有考慮閑暇這種商品，并且僅將分析局限在稅收征收環節而遺漏了稅收的使用環節。針對這些缺陷，Pearce(1991)［5］開始將注意力從單純的環境稅征收擴展到了環境稅的征收和使用過程，并注意到了環境稅與其他稅收之間的替代關系，提出了環境稅“雙重紅利”，即征收環境稅的同時對所得稅進行減免，通過中性環境稅改善環境的同時提高就業。這種“雙重紅利”的思想一經提出，立即受到了研究者和政府的關注，堅定了政府推行環境稅的決心。此后，在整個90年代學者們開始將注意力投向關于環境稅“雙重紅利”的研究中。這些研究減輕了政府推行環境稅的壓力，但主要還停留在比較最優稅率與庇古稅孰高的問題上，而不能最終確定最優稅率的值，并且由于理論假設的不同而尚未達成統一意見。

近年來隨著全球對氣候問題和碳排放的重視，碳稅研究大有引領環境稅研究的趨勢。一批學者開始在經濟增長框架下引入碳稅，并據此研究最優碳稅稅率的確定。Bovenberg和Mooij(1997)［6］將以往研究中的基于雙重紅利導向的靜態模型擴展為基于內生經濟增長的環境稅收與經濟增長之間的動態優化模型。這一研究發現，通過將以往對產出的征稅轉移為污染稅后，經濟增長將從兩個途徑得到刺激，這一模型開創了后人在經濟增長框架下研究最優環境稅收的范式。在此基礎上，Fullerton和Kim(2006)［7］將研究擴展到了環境稅、經濟增長和社會福利三個方面。他們的研究將影響減排技術和經濟增長的公共研發投入、影響資本形成的扭曲性稅收、影響環境質量的污染稅以及自然資源的再生性融合等四個方面融合在內省經濟增長模型中。

國內學者對碳稅最優稅率的研究還處于起步階段，研究結果十分缺乏，目前僅姚昕和劉希穎(2010)［8］對這一問題進行了研究。姚昕和劉希穎(2010)［8］借助DICE模型首次對我國碳稅最優稅率進行了估算，對今后的相關研究具有很好的借鑒價值。

然而，在上述研究中，對碳稅的經濟增長抑制效應的考慮并不全面，僅局限在碳稅降低了社會資本積累速度。其次，模型沒有給出碳稅最優稅率的表達式，也不能分析最優稅率的影響因素。另外沒有考慮區域差異對最優稅率的影響。本文將對上述幾個方面提出改進。

三、擴展生產函數下的最優碳稅稅率模型

(一)模型設定

1．消費模塊

本文的碳稅最優稅率模型是基于福利最大化進行分析的，包括消費者模塊、生產者模塊和環境模塊等三個模塊。其中，消費者模塊假設存在一個代表性消費者，社會福利函數由以下一組方程確定:

其中(1)式定義了社會福利函數，(2)式定義了時間折現因子，(3)式定義了單期的效用函數形式。ct、Nt、ρ、θ分別表示消費、環境質量、時間折現率、代表性居民對環境質量的重視程度，e為自然對數的底數。

2．生產模塊

生產模塊主要考慮總量生產函數的確定。現有文獻通常將能源或者環境質量直接引入總量生產函數［7］［8］。此時碳稅對總產出的影響僅通過征稅帶來了居民儲蓄的下降，降低了社會資本累計速度，從而間接實現。然而近年來學者們開始注意到稅制結構本身就會直接影響到生產函數中的技術參數和各種生產要素的產出彈性，從而對經濟增長產生直接影響。在此基礎上學者們將能源要素和稅制結構同時引入生產函數，對我國環境稅收的經濟效應進行了分析［9］［10］［11］。本文采用同樣的方法設定如下總量生產函數:

其中A(xi)=e(r－δxi)t;Kt表示資本投入;Lt表示勞動投入;Et表示能源投入;xi為稅制結構特征變量，用i稅種在總稅收入中的比重衡量，根據本文的研究需要，設定為碳稅占總稅收入的比重。假設α+β+γ=1①用過我國數據進行實證檢驗，該假設得到滿足，具體參見王文舉、范允奇(2012)［11］。，對(4)式兩邊同時除以Litxi，轉化為人均生產函數:

其中Fit=kαxitteγxitt。假設資本和能源的價格分別為τK、τE，則均衡條件下人均資本與人均能源消費之間有如下關系

假設對能源征收碳稅為從價稅，設地區i碳稅為taxi，得到征收碳稅下的能源消費變動方程

將(6)式與(7)式聯立，得到征收碳稅下的資本變動方程

對人均生產函數(5)式兩邊取對數，結合征收碳稅下的能源消費變動方程(7)式和資本變動方程(8)式，得到征收碳稅下的人均產量變動方程

3．環境模塊

現有文獻一般將環境視為一種可再生資源［7］，本文同樣采用了這種方法，設定如下所示的環境質量變動方程:

其中，N表示環境質量，θe表示能源的污染系數，θN表示環境自凈能力系數。

(二)模型求解

結合上述三個模塊，建立以代表性居民終身福利最大化的最優碳稅模型，將得到如下動態最優化問題:

其中，c0為自發性消費，mpc為邊際消費傾向。根據最大值原理和橫截條件，可得

(12)式即為最優碳稅稅率的決定式。從這個式子可以看到，最優碳稅稅率主要與該區域居民對環境質量的重視程度θ、居民效用的時間折現率ρ、人均總產出y、環境質量N、能源的污染系數θe、環境自凈能力系數θN、人均能源消費e、碳稅對資本和能源的產出彈性影響系數αxi、γxi等因素有關，影響關系歸納為表1。

(三)碳稅最優稅率影響因素分析

結合表1我們對最優碳稅的各個影響因素進行簡要闡述。首先對正相關因素進行分析。居民對環境質量的重視程度θ越高，則居民對環境質量更加偏好，對碳稅的容忍度也越強，因此區域最優碳稅也越高。人均總產出y越高，則居民能負擔的環境治理成本也越高，從而區域最優碳稅也將提高。能源污染系數θe越大，則能源消費的環境外部性成本也越大，則對環境外部性成本進行內部化需要的碳稅水平也越高，這一點上體現了“庇古稅”的思想。環境自凈能力N·θN越強，最優碳稅水平越高，這與我們的直覺相悖。造成這種關系的原因在于環境自凈能力N·θN與環境質量N之間具有固有關系，考察任何一者與最優碳稅的關系都必須同時將另一者的影響考慮進來。環境自凈能力N·θN與環境質量N正相關，而環境質量N與最優碳稅之間是負相關系，從這個角度上來說環境自凈能力N·θN對最優碳稅的正向影響實際上可以視為是對環境質量N對最優碳稅負向影響的一種修正。這也意味著，較高的環境自凈能力并不能成為降低環境保護政策力度的依據。人均能源消費e與最優碳稅之間也是正相關關系，一個區域的人均能源消費較高，則該地區對環境的影響也較大，根據“污染者付費”原則，對該區域需要實行更為嚴格的環境保護措施，從而最優碳稅水平也將較高。

下面分析負相關因素。碳稅對資本和能源產出彈性影響系數量αxi、γxi越大，對應的區域最優碳稅水平越低。這是因為雖然碳稅提高了資本和能源的產出彈性，但是這種提高是以勞動產出彈性降低為代價的，勞動產出彈性的降低會減少總產出中對勞動要素分配的比例，不利于社會公平。另外碳稅對各種生產要素彈性的影響，實際上體現的是碳稅對資源配置的影響，這種影響由于改變了原有的以總產出和私人成本之間產額最大化為目標的要素搭配最優比例因而是需要成本的。因此，碳稅對資本和能源產出彈性的邊際影響越大，最優碳稅水平越低。環境質量N越高，最優碳稅稅率越低。這是由于環境質量越高，則社會能夠容忍的環境成本越大，故需要的最優碳稅水平越低。居民效用的時間折現率ρ越高，最優碳稅稅率越低。這是由于當居民效用的時間折現率越高時，居民對當期效用的重視程度更高，對未來效用的重視程度更低。碳稅主要通過對經濟發展模式的影響，用當前經濟增長降低的成本換取未來環境質量提升帶來的收益。較高的居民效用時間折現率會使得居民更加重視當前經濟增長，對未來環境質量重視程度降低。因此，較高的居民效用的時間折現率對應著較低的區域最優碳稅水平。

表1 最優碳稅與各影響因素關系分類

四、我國區域碳稅最優稅率估算

表1總結了影響碳稅最優稅率的因素。我國是一個區域發展不平衡的大國經濟體，上述的影響因素在各區域存在嚴重的差異，這將導致適合不同區域的最優碳稅稅率水平不一致。然而，區域間稅率差異將導致轄區內納稅主體的稅負不同，進而引發處于區域邊緣地區的納稅主體的流動和地方政府的稅收競爭。因此，區域碳稅最優稅率設定時要將區域個數保持在必要的限度內，以減少區域稅負水平差異對經濟帶來的額外沖擊。

基于上述考慮，本文根據碳稅對資本產出彈性和能源產出彈性影響的區域差異顯著性對我國不同區域進行劃分，然后根據表1中不同參數在不同區域的取值，估算適合我國不同區域的碳稅最優稅率。

表2 經濟區域劃分標準

考慮到1994年分稅制改革以及隨后財政體制中一系列過渡性政策的影響，本文采用1996－2008年我國省際面板數據研究碳稅對資本產出彈性和能源產出彈性影響的區域差異，鑒于數據的可得性，剔除上海和西藏兩個截面。數據來源于《新中國統計資料60年匯編》，各變量均采用實際值。本文根據(4)式所示總量生產函數設定如下計量模型:

李紹榮和耿瑩(2005)［9］、張明文等(2009)［10］、王文舉和范允奇(2012)［11］等都利用我國省際面板數據對(13)式進行了實證研究，但李紹榮和耿瑩［9］、張明文等［10］僅發現了區域差異的存在，沒能指出區域差異的特征，更不能確定區域劃分的方式。因此，本文運用王文舉和范允奇［11］的方法，采用面板分位數回歸模型結合對應分析。該方法不易受到數據非正態性的影響，與最小二乘法相比分位數回歸更加穩健且能刻畫因變量條件分布的形狀［12］。采用王文舉和范允奇［11］的方法根據碳稅對生產要素產出彈性的差異對8個經濟區域進行對應分析(見圖1)①具體過程參見王文舉、范允奇(2012)［13］。，最終劃分為3個區域(見表3)。

下面對表3中三個區域的最優碳稅稅率進行估算。這涉及到對這些區域中影響最優碳稅稅率的9個參數進行估算。根據表3的劃分方法，每個區域均包含有多個不同的省份，而這9個參數在每個省份中的取值都不一定相同，在計算不同區域的各個參數值時本文采用將區域內各個省份相應參數值取算術平均數的做法進行。

圖1 對應分析結果

表3 最優碳稅下的區域劃分

參數根據估值方法的不同可以被分為三類。第一類數據可以直接從統計年鑒中找到，對于這一部分數據本文采自《2009年中國統計年鑒》。這些數據包括人均總產y、人均能源消費ei。

第二部分參數采用王文舉、范允奇［13］的結果。這些參數包括碳稅對資本和能源產出彈性影響系數αi、λi，以及各區域碳稅占稅收收入比重xi②由于我國尚未開征碳稅，因此這里采用資源稅代替碳稅估計xi。對這種做法合理性的討論參見張明文等(2009)［11］、王文舉、范允奇(2012)［12］。。

第三部分參數利用計量經濟學方法估算得到③篇幅限制，未闡述該部分參數估算過程，感興趣的讀者可與作者聯系。。這些參數包括環境質量N、能源污染系數θe、居民對環境質量的重視程度θ、環境自凈能力系數θN、居民效用的時間折現率ρi。

根據上述這些參數設定，結合(13)式計算得到第一區域、第二區域和第三區域的最優碳稅稅率水平分別為16%、2.86%和8.61%。若轉化為從量稅，以煤炭為例，按照每噸煤炭出廠價500元計算，則每噸煤炭需要承擔的碳稅水平在第一區域、第二區域和第三區域分別為80元、14.3元和43.05元。

五、結 論

通過將能源要素和碳稅效應引入總量生產函數，構建了一個環境約束下基于福利最大化的動態最優碳稅模型，求解最優碳稅稅率并討論了其影響因素，在結合我國數據測算適合不同區域的最優稅率水平。研究發現:人均總產出、居民對環境質量重視程度、人均能源消費、能源污染系數對最優碳稅稅率具有正向影響，環境質量、居民效用的時間折現率、碳稅對資本和能源產出彈性的影響程度對最優碳稅稅率具有負向影響。根據上述模型測算，我國各區域的碳稅最優稅率水平存在較大差異，中西部地區較低，沿海地區較高。

本文模型得到的各區域最優碳稅稅率都在每噸煤炭80元以下，按照每噸煤炭燃燒釋放2.6噸二氧化碳計算，則每噸二氧化碳的碳稅水平應該在30元以下。在實踐操作中，考慮到企業對碳稅的適應過程，結合“歐洲經驗”一般都在開征時給予企業50%以上的稅收優惠，這樣算的話我國開征碳稅時若采用從量稅方式，則每噸二氧化碳征收的碳稅不宜超過15元，這與國家發改委計劃的在“十二五”期間對每噸二氧化碳排放征收10元碳稅的計劃一致。

同時，上述結果遠低于目前歐盟以航空業為依托對其它國家航空公司征收的每噸碳排放11歐元左右的碳稅。這表明在碳減排問題上全球協作機制建立是極為關鍵的一步，“共同而有區別的責任”和“各自能力”原則是解決碳排放問題必須遵守的共同綱領，有悖于這些原則的做法只能加大全球在控制碳排放過程中的成本，誘發新貿易保護主義思想，加深國際合作的難度。

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