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(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江西 南昌 330063)

一、引 言

CO2排放釀成了日益嚴(yán)重的全球溫室效應(yīng)。抑制CO2排放總量的過(guò)快增長(zhǎng)，凸顯為當(dāng)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(jì)手段，已在許多西方發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)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(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，碳稅的實(shí)踐尚處于探索階段，目前爭(zhēng)議較多的是要不要征收和怎樣征收的問(wèn)題。其中，要不要征收碳稅的問(wèn)題主要研究碳稅對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響，普遍的看法是征收碳稅在短期內(nèi)會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，但長(zhǎng)期影響不大［3］［4］，影響較深的則主要涉及能源消費(fèi)強(qiáng)度較大的部門［5］。至于怎樣征收碳稅，比較有代表性的是國(guó)家發(fā)改委在《中國(guó)碳稅稅制框架設(shè)計(jì)》中提出建議，擬在2012年前后按每排放一噸CO2征10元的標(biāo)準(zhǔn)征收碳稅;財(cái)政部財(cái)政科學(xué)研究所在2009年提出針對(duì)不同類型的能源實(shí)行不同的碳稅征收標(biāo)準(zhǔn)，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(lái)看，存在的問(wèn)題主要有兩個(gè):(1)在研究碳稅對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響時(shí)，對(duì)碳稅額度的設(shè)定是主觀的，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，甚至用資源稅來(lái)代替［6］［7］;(2)在研究怎樣征收碳稅時(shí)，關(guān)注更多的是在不同階段實(shí)施不同碳稅，沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，并且忽視了不同區(qū)域的碳稅率的差別［2］［5］［8］。一般來(lái)說(shuō)，主觀制定的碳稅標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)出現(xiàn)兩種結(jié)果:第一，如果碳稅率設(shè)置過(guò)低，則起不到碳減排效果;第二，如果碳稅率設(shè)置過(guò)高，會(huì)對(duì)某些部門造成不可逆轉(zhuǎn)的“傷害”，從而影響經(jīng)濟(jì)整體運(yùn)行的效率。因此，考慮碳稅的決定標(biāo)準(zhǔn)，建立一個(gè)不同時(shí)間和地區(qū)的差別碳稅模型具有理論和實(shí)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(jì)學(xué)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(diǎn)是為了解決CO2排放的負(fù)外部性問(wèn)題?？諝馊萘繉儆诠参锲?，長(zhǎng)期以來(lái)工廠自由地向大氣排放CO2而不支付任何成本，但導(dǎo)致了溫室效應(yīng)等碳污染加劇，出現(xiàn)外部不經(jīng)濟(jì)。如果沒(méi)有外力干預(yù)，企業(yè)是不會(huì)主動(dòng)考慮碳污染的損失成本的，因此解決這種問(wèn)題的辦法就是要求企業(yè)為此付出代價(jià)。政府根據(jù)碳污染造成的危害，對(duì)排放CO2的企業(yè)征稅，以稅收形式彌補(bǔ)邊際私人成本(MPC)和邊際社會(huì)成本(MSC)之間的差距。給碳污染一個(gè)負(fù)價(jià)格t，并將碳污染的負(fù)價(jià)格加到產(chǎn)品的價(jià)格中去，使碳污染企業(yè)將過(guò)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(gè)負(fù)價(jià)格t。至于如何確定這個(gè)負(fù)價(jià)格，可以考慮從社會(huì)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(huì)影響產(chǎn)量，令QC為碳稅征收下的產(chǎn)值，QN為沒(méi)有實(shí)行碳稅下的產(chǎn)值，則應(yīng)有其中，TAC為碳稅征收對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響。

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

令碳稅征收下的社會(huì)總效益為TSB，則有

式(3)中，TSB最大化等同于總成本最小化，因?yàn)樘级惖恼魇罩挥绊懥薚SB、TAC和TDC。為使TSB最大化，對(duì)產(chǎn)量求一階導(dǎo)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(fù)號(hào)表示成本是負(fù)效益，MDC為CO2排放造成的邊際損害。也就是說(shuō)，滿足社會(huì)純收益最大化或總成本最小化的碳稅稅率應(yīng)該等于邊際控制成本與邊際損害相等時(shí)，即t*=－MAC=MDC。在這種條件下，碳稅稅率會(huì)引導(dǎo)企業(yè)的CO2排放控制在凈收益不再增加的程度，實(shí)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(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究碳稅的決定和對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響主要分為3種:

1．從邊際損害的角度進(jìn)行的研究。Jaeger(2002)通過(guò)模型分析發(fā)現(xiàn)，氣候變化會(huì)影響生產(chǎn)力，最優(yōu)碳稅應(yīng)由邊際私人損害決定［9］。Greedy＆Sleeman(2006)研究了碳稅對(duì)新西蘭消費(fèi)品價(jià)格和社會(huì)福利的影響，結(jié)果表明由碳稅引起的超額邊際負(fù)擔(dān)很小，最終可以通過(guò)收入的再分配得到補(bǔ)償［10］。高鵬飛和陳文穎(2002)建立了一個(gè)MARKAL-MACRO模型，研究碳稅對(duì)中國(guó)碳排放和宏觀經(jīng)濟(jì)的影響，結(jié)果表明征收碳稅將會(huì)導(dǎo)致較大的國(guó)外生產(chǎn)總值損失，認(rèn)為應(yīng)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(lái)說(shuō)，通過(guò)CO2排放的邊際損害來(lái)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(jìn)行的研究。Baker＆Shittu(2006)從微觀層面研究了企業(yè)R＆D對(duì)碳稅的反應(yīng)，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(guò)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(duì)電力部門的影響［13］。賀菊煌等(2002)、魏濤遠(yuǎn)等(2002)及王燦等(2005)構(gòu)建了一個(gè)用于研究中國(guó)環(huán)境問(wèn)題的CGE模型，分析征收碳稅對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面的影響［3］［4］［14］。鐘笑寒和李子奈(2002)則在考慮代際關(guān)系的背景下，基于一個(gè)連續(xù)時(shí)間的動(dòng)態(tài)模型，對(duì)全球變暖的減排對(duì)策及其經(jīng)濟(jì)－環(huán)境影響進(jìn)行了理論分析，利用CGE模型分析了CO2減排的宏觀經(jīng)濟(jì)影響［15］。上述研究的特點(diǎn)是，能源是產(chǎn)品的投入要素之一，碳稅以能源價(jià)格增量的方式(通常以某個(gè)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(shè)定的。

3．從邊際損害和邊際控制成本相結(jié)合的角度進(jìn)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(duì)經(jīng)濟(jì)的影響，出現(xiàn)的問(wèn)題要么是無(wú)法給出最佳碳稅的大小，要么是對(duì)碳稅的設(shè)計(jì)過(guò)于隨機(jī)。鑒于此，Nordhaus(1992，1994)構(gòu)建的DICE模型和DICE模型是基于最優(yōu)化的理論氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)模型［16］［17］，在DICE模型的基礎(chǔ)上，Nordhaus＆ Yang(1996)建立了RICE(Regional Integrated model of Climate and the Economy)模型，通過(guò)RICE模型分析表明國(guó)家間采取合作政策將比不合作時(shí)減排更多的溫室氣體［18］。Nordhaus(2007)對(duì)DICE模型進(jìn)行了擴(kuò)展，進(jìn)一步分析了不同減排政策對(duì)經(jīng)濟(jì)、碳稅、碳排放控制率等的影響［19］。姚昕和劉希穎(2011)通過(guò)一個(gè)修正的DICE模型，將氣候的破壞成本函數(shù)和治理成本時(shí)排放控制率的函數(shù)兩者相結(jié)合，得到了中國(guó)未來(lái)最優(yōu)碳稅額度的結(jié)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?yàn)椴煌瑓^(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(shí)行的最優(yōu)碳稅應(yīng)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(shí)間特征［20］，因此我們結(jié)合二者的模型構(gòu)建了一個(gè)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(huì)福利最大化進(jìn)行分析的。社會(huì)福利函數(shù)主要由以下兩個(gè)方程來(lái)確定:

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

DICE中的生產(chǎn)函數(shù)設(shè)為規(guī)模報(bào)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(dòng)、資本和技術(shù)，其中技術(shù)以?？怂怪行缘男问竭M(jìn)入方程(具體見(jiàn)式(7))。此時(shí)，人口和勞動(dòng)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(gè)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(fù)投入的形式進(jìn)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(shè)氣候?qū)Ξa(chǎn)出是按比例破壞，并與全球氣溫的均值變化有關(guān)［21］。方程的具體形式是通過(guò)實(shí)證計(jì)算氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)、海平面上升、健康和非市場(chǎng)損失而來(lái)的。對(duì)于式(9)即治理函數(shù)，它是不同地區(qū)相應(yīng)減排控制水平的治理函數(shù)，我們采用了簡(jiǎn)化的形式，并設(shè)定為排放控制率的函數(shù)。

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

在上面方程的基礎(chǔ)上，相比普通的增長(zhǎng)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(qiáng)度、產(chǎn)出相關(guān)，并考慮了減排的效果;式(14)說(shuō)明了排放的計(jì)算方式:

與普通的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型中包括的因素最大的不同是，DICE作為氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)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(qiáng)迫輻射、氣候變化等多個(gè)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(guān)系方程，即碳循環(huán)的關(guān)系方程，而最后的三個(gè)方程(18)－(20)考慮的則是溫室氣體累積和氣候變化之間的關(guān)系方程。

圖2 中國(guó)不同地區(qū)最優(yōu)碳稅的變動(dòng)趨勢(shì)

(二)未來(lái)最優(yōu)碳稅變動(dòng)趨勢(shì)模擬

對(duì)于參數(shù)的估計(jì)，關(guān)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(shè)定。我們按照仲云云和仲偉周(2012)的處理方式，將中國(guó)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(shí)間間隔T取10年且Tmax=2050，并以2010年為基點(diǎn)，在未來(lái)50年間，重點(diǎn)以2010、2020、2030、2040、2050年的最優(yōu)碳稅進(jìn)行了計(jì)算(結(jié)果如圖2所示)。

由圖2可以看出，中國(guó)不同地區(qū)最優(yōu)碳稅的變動(dòng)趨勢(shì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)承受力不斷提高，最優(yōu)碳稅額整體態(tài)勢(shì)呈逐漸上升;(2)東部、中部、西部的最優(yōu)碳稅是一個(gè)隨不同地區(qū)和不同時(shí)間段的動(dòng)態(tài)漸進(jìn)過(guò)程，總體來(lái)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(dǎo)致氣候損失與相應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平導(dǎo)致的治理成本“東部高于中部、中部高于西部”的基本現(xiàn)實(shí);(3)一個(gè)有意思的現(xiàn)象是，計(jì)算結(jié)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(dòng)，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(shì)。

四、結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)階段制定合理的碳稅政策來(lái)減少CO2排放，是后京都時(shí)代中國(guó)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(gòu)建了一個(gè)差別碳稅氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，并利用我國(guó)分地區(qū)投入產(chǎn)出的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行了最優(yōu)碳稅的模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，不同時(shí)間段和不同地區(qū)最優(yōu)碳稅是一個(gè)動(dòng)態(tài)漸進(jìn)過(guò)程。因此，在具體的碳稅政策實(shí)施中，政府可以根據(jù)不同時(shí)間段和不同地區(qū)CO2排放導(dǎo)致氣候損失與相應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平導(dǎo)致的治理成本以及不同地區(qū)不同時(shí)間段的碳減排目標(biāo)，制定一個(gè)考慮時(shí)間地區(qū)差異的合理碳稅稅率機(jī)制，以便在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、碳減排和社會(huì)發(fā)展中尋找一個(gè)平衡。

［1］ 于娟，彭希哲．碳稅循環(huán)政策對(duì)中國(guó)農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用——基于CGE模型的政策討論 ［J］．世界經(jīng)濟(jì)文匯，2007，(6):86－98．

［2］ 陳洪宛，張磊．我國(guó)當(dāng)前實(shí)行碳稅促進(jìn)溫室氣體減排的可行性思考［J］．財(cái)經(jīng)論叢，2009，(1):35－40．

［3］ 魏濤遠(yuǎn)，格羅姆·斯洛德．征收碳稅對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)與溫室氣體排放的影響［J］．世界經(jīng)濟(jì)與政治，2002，(8):47－49．

［4］ 賀菊煌，沈可挺，徐嵩齡．碳稅與二氧化碳減排的CGE模型［J］．?dāng)?shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究，2002，(10):39－47．

［5］ 朱永彬，劉曉，王錚．碳稅政策的減排效果及其對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響分析［J］．中國(guó)軟科學(xué)，2010，(4):1－10．

［6］ 張明文，張金良．碳稅對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消費(fèi)與收入分配的影響分析［J］．技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2009，(6):48－52．

［7］ 李巖巖，趙湘蓮．我國(guó)開(kāi)征碳稅的稅率問(wèn)題研究——以石化塑膠行業(yè)為例［J］．財(cái)經(jīng)論叢，2011，(1):41－47．

［8］ 蘇明，傅志華等．我國(guó)開(kāi)征碳稅的效果預(yù)測(cè)和影響評(píng)價(jià)［J］．經(jīng)濟(jì)研究參考，2009，(72):24－28．

［9］ William K．Jaeger．Carbon Taxation When Climate Affects Productivity［J］．Land Economics，2002，Vol．783，pp．354 －367．

［10］ Greedy J．，Sleeman C．Carbon Taxation:Prices and Welfare in New Zealand ［J］．Ecological Economics，2006，57(3)，pp．333 －345．

［11］ 高鵬飛，陳文穎．碳稅與碳排放［J］．清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，42(10):1335－1338．

［12］ Erin Baker，Ekundayo Shittu．Profit maximizing R＆D in Response to a Random Carbon Tax ［J］．Resource and Energy Economics，2006，28(2)，pp．160 －180．

［13］ Suk-Jae，Jeong，Kyung-Sup Kim，Jin-Won Park，Dong-soon Lim，Seung-Moon Lee．Economic Comparison between Coal-fired and Liquefied Natural Gas Combined Cycle Power Plants Considering Carbon Tax:Korean Case［J］．Energy，2008，33(8)，pp．1320－1330．

［14］ 王燦，陳吉寧，鄒驥．基于CGE模型的CO2減排對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響［J］．清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，(5):1621－1624．

［15］ 鐘笑寒，李子奈．全球變暖的宏觀經(jīng)濟(jì)模型［J］．系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2002，(3):20－25．

［16］ Nordhaus，William D．An Optimal Transition Path for Controlling Greenhouse Gases［J］．Science，1992，258(20)，pp．1315－1319．

［17］ Nordhaus，William D．Managing the Global Commons:The Economics of Climate Change［M］．MIT Press，Cambridge，MA，USA．，1994．

［18］ Nordhaus，William and Zili Yang．A Regional Dynamic General-Equilibrium Model of Alternative Climate-Change Strategies［J］．A-merican Economic Review，1996，NO．86，pp．741－765．

［19］ Nordhaus W．D．The Challenge of Global Warming:Economic Models and Environmental Policy［D］．Working Paper，2007．

［20］ 姚昕，劉希穎．基于增長(zhǎng)視角的中國(guó)最優(yōu)碳稅研究 ［J］．經(jīng)濟(jì)研究，2011，(11):48－58．

［21］ Nordhaus，William D．a(chǎn)nd Joseph Boyer．Warming the World:Economic Modeling of Global Warming［M］．MIT Press，Cambridge，MA．，USA，2000．

［22］ 仲云云，仲偉周．中國(guó)區(qū)域全要素碳排放績(jī)效及影響因素研究［J］．商業(yè)經(jīng)濟(jì)與管理，2012，(1):85－96．