全球碳交易市場(chǎng)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)—能源—?dú)夂蛳到y(tǒng)的影響評(píng)估

摘要

國(guó)際氣候談判中，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家把中國(guó)承諾強(qiáng)制減排目標(biāo)作為其加入全球減排協(xié)定的前提，那么如果我國(guó)加入全球碳交易市場(chǎng)，將會(huì)對(duì)我國(guó)產(chǎn)生怎樣的影響呢？本文基于Ramsey最優(yōu)增長(zhǎng)模型和博弈論思想，構(gòu)建世界誘導(dǎo)技術(shù)變化混合（WITCH）模型，模擬評(píng)估全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-氣候系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明：①2014年（GCM2014情景）和2020年（GCM2020情景）加入全球碳交易市場(chǎng)，到2100年我國(guó)GDP比常規(guī)情景（BAU情景）下分別減少6.42%和10.22%，說(shuō)明加入全球碳市場(chǎng)將會(huì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，越早加入負(fù)面影響越小;②BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，2100年我國(guó)總投資分別達(dá)到98.48億美元、85.59億美元和85.13億美元，其中我國(guó)能源研發(fā)投資預(yù)計(jì)分別為32.9億美元、82.5億美元和96億美元，說(shuō)明對(duì)我國(guó)總投資的影響差異不是很大，但對(duì)能源技術(shù)研發(fā)投資卻有快速而顯著的促進(jìn)作用;③BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，2100年我國(guó)一次能源消費(fèi)分為270 EJ、247 EJ和254 EJ，說(shuō)明全球碳交易市場(chǎng)可以減少我國(guó)一次能源的總消費(fèi)，但總量減少不是太顯著，卻能顯著減少我國(guó)的煤炭等化石能源的消費(fèi)量，因?yàn)镚CM2014和GCM2020情景下，2100年煤炭消費(fèi)僅占到我國(guó)一次能源消費(fèi)的10%左右，而B(niǎo)AU情景下煤炭仍占59%;④全球碳交易市場(chǎng)可以比較顯著的降低我國(guó)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度;⑤全球碳交易市場(chǎng)的建立能有效降低全球氣溫，但不能將氣溫升幅控制在2℃范圍以?xún)?nèi)。因此，我國(guó)要結(jié)合本國(guó)國(guó)情和實(shí)際，先建立國(guó)內(nèi)碳交易市場(chǎng)，避免在國(guó)際壓力下盲目承諾加入全球碳交易市場(chǎng)，至少2020年前我國(guó)不應(yīng)該加入全球碳交易市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞碳交易;經(jīng)濟(jì)-能源-氣候系統(tǒng);影響評(píng)估;世界誘導(dǎo)技術(shù)變化混合（WITCH）模型

中圖分類(lèi)號(hào)F74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2015）01-0032-08

doi：103969/jissn1002-2104201501005

氣候變化是一個(gè)全球性的問(wèn)題。來(lái)自世界各地人類(lèi)活動(dòng)排放的溫室氣體是導(dǎo)致氣候變化的主要原因。溫室氣體混合在大氣中，全世界的所有國(guó)家不管是否接近排放來(lái)源，都容易受到氣候變化的影響。穩(wěn)定大氣中溫室氣體的濃度，從而緩解氣候變化的不利影響，需要世界各國(guó)共同努力降低其溫室氣體排放。因此，減緩氣候變化的政策措施必須從全球視角進(jìn)行討論分析。隨著各國(guó)相繼實(shí)施或準(zhǔn)備實(shí)施碳交易，各交易市場(chǎng)的鏈接甚至是建立全球碳交易市場(chǎng)成為許多學(xué)者討論的問(wèn)題。中國(guó)作為全球第一大CO2排放國(guó)，2011年CO2排放達(dá)8.69 Gt，占全球的27%。要將全球平均氣溫上升控制在2 ℃范圍內(nèi)，到2050年全球碳排放必須比2005年減少50%，而要達(dá)到這一減排目標(biāo)，中國(guó)的碳排放需要在2020年達(dá)到峰值。目前中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，仍低于人均5 000美元的碳排放高峰閾值，這說(shuō)明中國(guó)能源消費(fèi)還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)、碳排放量還會(huì)繼續(xù)增加，但這同時(shí)也表明在碳密集型投資前中國(guó)還有重要的減排機(jī)會(huì)，擁有巨大的減排潛力。

目前國(guó)際氣候談判中，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家把中國(guó)承諾減排目標(biāo)作為其加入承諾減排的前提，那么如果中國(guó)加入全球碳交易市場(chǎng)，將會(huì)對(duì)中國(guó)產(chǎn)生什么影響？關(guān)于碳交易對(duì)一國(guó)經(jīng)濟(jì)影響的研究，主要是通過(guò)模型構(gòu)建，對(duì)不同國(guó)家或地區(qū)的碳交易機(jī)制進(jìn)行政策情景模擬，如對(duì)美國(guó)[1-2]、歐盟[3]、亞洲[4]、中國(guó)[5]的模擬，分析碳交易對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消費(fèi)以及收入分配等的影響，并與碳稅等其他氣候政策的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行比較[6-7]，或從中、微觀的角度分析碳交易的行業(yè)影響[8]和企業(yè)影響[9]。還有些學(xué)者比較關(guān)注開(kāi)放經(jīng)濟(jì)下的“碳泄漏”問(wèn)題，研究碳交易對(duì)產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的影響[10-11]。由于可計(jì)算一般均衡（CGE）模型能夠較真實(shí)的刻畫(huà)經(jīng)濟(jì)體中不同產(chǎn)業(yè)、不同消費(fèi)者對(duì)氣候政策沖擊的反應(yīng)，所以上述研究大多采用了CGE模型進(jìn)行模擬，研究結(jié)果表明碳交易對(duì)各國(guó)整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、行業(yè)發(fā)展和企業(yè)創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)力的影響有限。這些研究表明，由于碳交易這一政策正在實(shí)施或尚未實(shí)施，需要通過(guò)情景設(shè)置，采用一定的模型工具，模擬假定情況下政策對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)的中長(zhǎng)期影響。

本文采用世界誘導(dǎo)技術(shù)變化混合（World Induced Technical Change Hybrid，WITCH）模型，分析全球碳交易市場(chǎng)的建立對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境系統(tǒng)的影響。貢獻(xiàn)在于：一是WITCH模型的建立，WITCH融合了“自上而下”和“自下而上”兩模型的優(yōu)勢(shì)，在博弈論框架內(nèi)，通過(guò)詳細(xì)描繪能源效率提高和內(nèi)生技術(shù)進(jìn)步來(lái)分析最優(yōu)氣候緩解策略，能夠較真實(shí)地反映能源使用、技術(shù)變化、資金投入等多種因素對(duì)未來(lái)氣候變化和經(jīng)濟(jì)的影響;二是從全球視角模擬分析中國(guó)在不同時(shí)間加入全球碳交易市場(chǎng)下，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)、能源和氣候變化，為決策者提供參考。

閆云鳳：全球碳交易市場(chǎng)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-氣候系統(tǒng)的影響評(píng)估

中國(guó)人口·資源與環(huán)境2015年第1期

1模型與數(shù)據(jù)

用于氣候政策分析的模型應(yīng)該能夠反映技術(shù)變化及其動(dòng)態(tài)性，能夠反映主要經(jīng)濟(jì)政策變量之間的關(guān)系。WITCH模型結(jié)合了“自上而下”宏觀經(jīng)濟(jì)模型和“自下而上”技術(shù)演化模型的優(yōu)勢(shì)，能夠較真實(shí)地反映能源的使用、技術(shù)變化、資金投入等多因素對(duì)未來(lái)氣候變化和經(jīng)濟(jì)影響。WITCH模型是由FEEM（Fondazione Eni Enrico Mattei）氣候變化研究中心開(kāi)發(fā)的[12-14]，它是一個(gè)“自上而下”的新古典主義最優(yōu)增長(zhǎng)模型，模型中嵌套一個(gè)“自下而上”的能源投入變量，并在博弈論框架內(nèi)，通過(guò)詳細(xì)描繪能源技術(shù)進(jìn)步和內(nèi)生技術(shù)進(jìn)步來(lái)分析最優(yōu)氣候緩解策略。

WITCH模型是Ramsey型新古典最優(yōu)增長(zhǎng)模型，將經(jīng)濟(jì)、能源和氣候變化納入一個(gè)統(tǒng)一的分析框架，可以模擬評(píng)估氣候政策對(duì)全球和地區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響，并為這些經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)氣候變化提供信息。按照地理位置、收入水平和能源結(jié)構(gòu)的差異，該模型將全球分為12個(gè)區(qū)域（見(jiàn)表1）。每一個(gè)區(qū)域的中心決策者都可以通過(guò)模型選擇控制變量（包括對(duì)不同的股票、研發(fā)項(xiàng)目、能源技術(shù)和化石燃料消費(fèi)等的投資）的最優(yōu)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利最大化。

WITCH模型是一個(gè)完全動(dòng)態(tài)模型，因?yàn)闆Q策者的每次決策都可以在戰(zhàn)略上和其他決策制定者同步實(shí)現(xiàn)福利最大化，并通過(guò)同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的外部效應(yīng)使得這

些投資策略總是最優(yōu)。因此，能夠?qū)Σ煌夹g(shù)的投資作出動(dòng)態(tài)決策方案是WITCH模型的一大優(yōu)點(diǎn)。每項(xiàng)技術(shù)的投資方案是12個(gè)區(qū)域內(nèi)部短期博弈的結(jié)果。而且，這12個(gè)區(qū)域在戰(zhàn)略選擇上是考慮了通過(guò)開(kāi)放的納什博弈確定的

所有決策變量。從自上而下的角度來(lái)看，這能夠讓我們分析制定不同地域維度（富裕地區(qū)與貧困地區(qū)）和不同時(shí)間

維度（當(dāng)代人和未來(lái)幾代人）的氣候政策，得到所有地區(qū)依據(jù)氣候惡化程度來(lái)決定實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利最大化的最優(yōu)戰(zhàn)略。

WITCH模型把電能和非電能區(qū)別開(kāi)來(lái)，指出了七種能源生產(chǎn)技術(shù)，而且包含了復(fù)合燃料（石油、天然氣、煤、鈾，傳統(tǒng)生物質(zhì)能燃料和新生物能源）的使用。對(duì)能源的詳細(xì)分類(lèi)讓我們能夠合理分析未來(lái)的能源、技術(shù)和以穩(wěn)定大氣中溫室氣體濃度為目標(biāo)來(lái)推斷它們的一致性。同時(shí)，通過(guò)模型內(nèi)生燃料價(jià)格和二氧化碳減排成本，我們能夠估計(jì)對(duì)能源系統(tǒng)內(nèi)部所有組成部分制定的緩解政策的指標(biāo)。

總之，WITCH模型有兩大特點(diǎn)：首先，它是一個(gè)綜合評(píng)估模型（IAMs），通過(guò)運(yùn)用區(qū)域損害函數(shù)（反映氣候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響）明確地推斷出以阻止氣候變化為目的而減排得到的收益。其次，WITCH模型有一個(gè)博弈理論的架構(gòu)。12個(gè)區(qū)域通過(guò)考慮所有經(jīng)濟(jì)決策變量，進(jìn)行非合作納什博弈之后來(lái)制定自己的戰(zhàn)略，而不是依靠最低排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定。因此，各個(gè)國(guó)家在決定對(duì)溫室氣體排放控制合作時(shí)，會(huì)考慮本國(guó)的決策對(duì)其他地區(qū)的影響，以及其他地區(qū)是否會(huì)采取合作行為。

1.1經(jīng)濟(jì)-能源-氣候模塊

根據(jù)Ramsey最優(yōu)增長(zhǎng)模型，在社會(huì)福利最大化目標(biāo)約束下，WITCH模型分為經(jīng)濟(jì)、能源、氣候三大模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1WITCH模型三大模塊構(gòu)成圖

Fig.1 Three modules in the WITCH Model

WITCH模型中，每一個(gè)區(qū)域的決策者，以跨期社會(huì)福利最大化為目標(biāo)，其社會(huì)福利函數(shù)表示為：

W（n）=∑tU[C（n，t），L（n，t）]R（t）

=∑tL（n，t）{log[c（n，t）]}R（t） ?（1）

其中，L（n，t）為人口總數(shù)，R（t）為貼現(xiàn)率，t的時(shí)間跨度為5年，c（n，t）=C（n，t）L（n，t）為人均消費(fèi)。

1.1.1經(jīng)濟(jì)模塊

某種產(chǎn)品的消費(fèi)預(yù)算約束可表示為凈產(chǎn)出減去投資：

C（n，t）=Y（n，t）-Ic（n，t）-∑jIR&D，j（n，t）

-∑jIj（n，t）-∑jO&Mj（n，t）（2）

其中，j表示不同的能源技術(shù)。Y（n，t）是指凈產(chǎn)出，Ic（n，t）是指對(duì)產(chǎn)品C的資金投入，IR&D，j（n，t）和Ij（n，t）是指技術(shù)j的研發(fā)投入和一般投入，O&Mj（n，t）是指技術(shù)j的運(yùn)營(yíng)和維修費(fèi)用。

WITCH模型中的總產(chǎn)出是由一個(gè)嵌套的不變替代彈性（CES）生產(chǎn)函數(shù)決定的，它由資本、勞動(dòng)力和能源三個(gè)變量決定。資本和勞動(dòng)之間是CD生產(chǎn)函數(shù)，它們與能源是CES生產(chǎn)函數(shù)。凈產(chǎn)出可表示為總產(chǎn)出減去燃料成本和CCS的成本（見(jiàn)公式3）。

Y（n，t）=TFP（n，t）[α（n）·（K1-β（n）C（n，t）Lβ（n）（n，t））ρ+（1-α（n））·ES（n，t）ρ]1/ρΩ（n，t）

-∑f（pf（n，t）Xf，extr（n，t）+pintf（t）Xf，netimp（n，t））

-pccs（n，t）CCS（n，t）（3）

其中，Y（n，t）是指區(qū)域n在時(shí)間t內(nèi)時(shí)的凈產(chǎn)出;TFP（total factor productivity）是指全要素生產(chǎn)效率;K、L和ES（energy services）分別是指資本，勞動(dòng)力和能源部門(mén);Ω是氣候損害函數(shù)，指因氣候變化對(duì)產(chǎn)出的影響;Xf，extr（n，t）是指得到燃料f的額外成本，xf，netimp（n，t）是指一國(guó)凈進(jìn)出口燃料f的花費(fèi)，ccs是指碳捕獲和儲(chǔ)存量。pf是國(guó)內(nèi)燃料f的開(kāi)采成本，pintf是燃料f的國(guó)際市場(chǎng)出清價(jià)格。

1.1.2能源模塊

WITCH的能源模塊中包含了多種能源使用技術(shù)和發(fā)電技術(shù)可供選擇。能源總量ES（n，t）由能源實(shí)物投入EN（n，t）與能源技術(shù)投入HE（n，t）的CES函數(shù)形式?jīng)Q定，技術(shù)可以代替實(shí)物投入。

ES（n，t）=[αHHE（n，t）ρES+αENEN（n，t）ρES]1/ρES（4）

能源技術(shù)可表示為新技術(shù)與技術(shù)存量的和：

HE（n，t+1）=Z（n，t）+HE（n，t）（1-δR&D）（5）

其中，新技術(shù)Z（n，t）是國(guó)內(nèi)研發(fā)投資IR&D、技術(shù)存量和國(guó)際技術(shù)溢出效應(yīng)的柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)（C-D函數(shù)），這一函數(shù)說(shuō)明能源技術(shù)是內(nèi)生的，它隨著技術(shù)研發(fā)投資的增加、技術(shù)存量的增加、國(guó)際技術(shù)溢出效應(yīng)而提高。

Z（n，t）=αIR&D（n，t）bHE（n，t）cSPILL（n，t）d（6）

通過(guò)技術(shù)投資和經(jīng)驗(yàn)積累的學(xué)習(xí)過(guò)程不僅局限于一個(gè)地區(qū)內(nèi)部，也可以外溢到其他地區(qū)，所以在綜合評(píng)價(jià)模型中應(yīng)加技術(shù)溢出效應(yīng)。WITCH模型特別適合此類(lèi)分析，因?yàn)椴┺慕Y(jié)構(gòu)可以區(qū)分最優(yōu)和次優(yōu)策略，找出解決由全球性問(wèn)題所引起外部性的最優(yōu)策略組合。本文假定存在技術(shù)國(guó)際溢出效應(yīng)，某一地區(qū)溢出效應(yīng)的大小取決于獲得技術(shù)的量與其吸收能力的大小。

SPILL（n，t）=HE（n，t）∑HIHE（n，t）（∑HIHE（n，t）-HE（n，t））（7）

能源實(shí)物投入包括電能和非電能的使用。

EN（n，t）=[αELEL（n，t）ρEN+αNELNEL（n，t）ρEN]1/ρEN（8）

1.1.3氣候模塊

WITCH中模型采用由一個(gè)氣候模塊描述氣候損害和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互影響。氣候模塊將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中產(chǎn)生的二氧化碳排放量轉(zhuǎn)化為大氣濃度、輻射強(qiáng)迫和最終溫度高于工業(yè)化前的上升水平。全球氣溫上升最終影響每個(gè)地區(qū)的產(chǎn)出，通過(guò)一個(gè)氣候損害函數(shù)將全球氣候變化效應(yīng)轉(zhuǎn)化為在每個(gè)地區(qū)的貨幣損失或收益。

化石燃料的使用會(huì)帶來(lái)二氧化碳的排放，某種特定的化石燃料f的碳排放量則可以通過(guò)該燃料的化學(xué)計(jì)量系數(shù)ωf，CO2來(lái)計(jì)算出來(lái)。其中，通過(guò)二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)捕獲的二氧化碳要從整個(gè)碳平衡中排除。

CO2（n，t）=∑fωf，CO2Xf（n，t）-CCS（n，t）（9）

再通過(guò)運(yùn)用程式化的氣候動(dòng)態(tài)模型，計(jì)算出t時(shí)期碳排放量帶來(lái)的相對(duì)前工業(yè)時(shí)期溫度上升的程度。

T（t+1）=T（t）+σ1{F（t+1）-λT（t）-σ2[T（t）-

TLO（t）]}-cool（t+1）（10）

最后通過(guò)區(qū)域損害模型計(jì)算出由于某種化石燃料的使用產(chǎn)生的二氧化碳造成氣溫上升帶來(lái)的損失Ω。

Ω（n，t）=1+（θ1，nT（t）+θ2，nT（t）2）（11）

1.2數(shù)據(jù)說(shuō)明與情景設(shè)置

人口數(shù)量的增加是溫室氣體排放增加的主要原因之一。在WITCH模型中，人口增長(zhǎng)率是外生變量，本文使用聯(lián)合國(guó)人口司（UN Population Division）的人口數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)不僅涵蓋了1995-2010年全球及主要國(guó)家和地區(qū)的人口總數(shù)，而且還估算了在中等生育率、高生育率、低生育率、不變生育率等多種情形下2010-2100年全球和各國(guó)家的人口數(shù)量。本文采用其中的中等生育率人口數(shù)量計(jì)算12個(gè)地區(qū)的人口總量及人口增長(zhǎng)率。

本文將2010年作為基期，2010年全球、各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的GDP來(lái)源于世界銀行。WITCH模型中，GDP是內(nèi)生變量，各地區(qū)的GDP增長(zhǎng)率主要由全要素生產(chǎn)率的增長(zhǎng)率校準(zhǔn)獲得。各區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率及其收斂水平?jīng)Q定了能源需求進(jìn)而影響溫室氣體排放量。本文假定勞動(dòng)生產(chǎn)率收斂，即假定OECD國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)相對(duì)較為穩(wěn)定和緩慢，而隨著非OECD國(guó)家勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，其的GDP增長(zhǎng)率較快，所以到本世紀(jì)末全球各區(qū)域GDP呈收斂態(tài)勢(shì)，但是人均GDP的收斂卻很慢，因?yàn)榉荗ECD國(guó)家人口增長(zhǎng)率較快。

WITCH中將電力部門(mén)和非電力部門(mén)的使用情況進(jìn)行了區(qū)分，以便能更好的分析非電力部門(mén)的減排。假設(shè)電力部門(mén)的三種投入要素（投資、運(yùn)營(yíng)和維修成本、資源消耗）是按照固定比例生產(chǎn)，其參數(shù)如表2所示。

非電力部門(mén)使用傳統(tǒng)生物質(zhì)能、生物燃料、煤、天然氣、石油等多種能源。其中天然氣和石油占非電力部門(mén)能源消耗的70%以上。本文非電力部門(mén)能源消耗數(shù)據(jù)通過(guò)從能源總消耗減去電力部門(mén)能源消耗獲得，數(shù)據(jù)來(lái)源于聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)司能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（UN，2013）。2010年各種燃料的價(jià)格和排放系數(shù)來(lái)自國(guó)際能源署（IEA）。

根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的第5次評(píng)估報(bào)告，2010年全球大氣中CO2的濃度為389 ppm，全球氣溫比工業(yè)革命前上升0.85 ℃（IPCC，2013），本文將其作為基期CO2濃度和氣溫衡量指標(biāo)。

為考查建立全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)的影響，本文模擬對(duì)比BAU（常規(guī)情景，即無(wú)碳交易市場(chǎng)）、GCM2014（2014年建立全球碳交易市場(chǎng)）和GCM2020（2020年建立全球碳交易市場(chǎng)）三種情景下的情況。本文采用軟件GAMS（The General Algebraic Modeling System，一般線性代數(shù)模擬系統(tǒng)）對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬和求解。

2模擬結(jié)果

2.1全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響

2.1.1全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)GDP的影響

碳交易市場(chǎng)將影響個(gè)人和企業(yè)的行為、影響資源的分配、進(jìn)而影響一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。圖2比較了GCM2014、GCM2020兩種情景與BAU相比我國(guó)GDP的變化量和變化率。從圖中可以看出全球碳交易市場(chǎng)將會(huì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，但2014年建立全球碳交易市場(chǎng)的負(fù)面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于2020年建立碳市場(chǎng)的負(fù)面影響。與BAU相比，2014年建立碳排放市場(chǎng)對(duì)我國(guó)GDP的負(fù)面影響最高發(fā)生在2075年，將導(dǎo)致GDP損失3.56萬(wàn)億美元（比BAU情景下少7.55%），但2075年以后，對(duì)GDP的負(fù)面影響將逐漸減弱，到2100年GDP損失比BAU少6.42%。但是如果2020年建立全球碳市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)的負(fù)面影響最高發(fā)生在2085年，將導(dǎo)致我國(guó)GDP比BAU減少11.55%，到2100年GDP損失比BAU少10.22%。

圖2全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)GDP增長(zhǎng)帶來(lái)的損失

Fig.2Impact of global carbon market on Chinas GDP

2.1.2全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)投資的影響

從模擬結(jié)果來(lái)看，與BAU相比，我國(guó)加入全球碳交易市場(chǎng)的總投資減少，但2014年和2020年加入全球碳市場(chǎng)對(duì)我國(guó)總投資的影響差異不大。這可能意味著加入全球碳交易市場(chǎng)對(duì)高耗能排放的投資項(xiàng)目起到一定程度的抑制作用。在BAU情景下，2100年我國(guó)總投資將達(dá)到9.85萬(wàn)億美元，而2014年和2020年加入全球碳交易市場(chǎng)情景下，預(yù)計(jì)我國(guó)2100年的總投資分別為8.56萬(wàn)億美元和8.51萬(wàn)億美元。

從能源研發(fā)投資尤其是旨在提高能源效率的研發(fā)投資來(lái)看（見(jiàn)圖3），與BAU相比，加入全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)旨在提高能源效率的研發(fā)投資有快速顯著的影響。如果2014年加入全球碳交易市場(chǎng)，2015年我國(guó)的能源研發(fā)投資將從BAU情景下的3.3億美元增加到GCM2014情景下的5.1億美元;如果2020年加入全球碳交易市場(chǎng)，當(dāng)年我國(guó)的能源研發(fā)投資將從BAU情景下的4.2億美元增加到GCM2020情景下的7.4億美元。到2100年，BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，我國(guó)能源研發(fā)投資預(yù)計(jì)分別為32.9億美元、82.5億美元和96億美元，這說(shuō)明加入全球碳交易市場(chǎng)有能效刺激我國(guó)能源研發(fā)投資。GCM2020情景下的能源研發(fā)投資一直高于GCM2014情景下的能源研發(fā)投資，說(shuō)明越晚構(gòu)建全球碳交易市場(chǎng)，要達(dá)到一定減排目標(biāo)需要的能源研發(fā)投資可能越多。

圖3全球碳交易市場(chǎng)下我國(guó)的能源研發(fā)投資

Fig.3Impact of global carbon market on

Chinas investment in energy R&D

圖4三種情景下我國(guó)一次的能源消費(fèi)量

Fig.4Chinas primary energy consumption in three scenarios

2.2全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)能源和碳排放的影響

2.2.1全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)一次能源消費(fèi)的影響

從圖4可以看出，在BAU情景下，我國(guó)一次能源消費(fèi)從2010年的84EJ增加到2100年的270 EJ，而在GCM2014和GCM2020情景下，到2100年我國(guó)的一次能源消費(fèi)分別為247 EJ和254 EJ，可見(jiàn)加入全球碳交易市場(chǎng)可以減少我國(guó)一次能源的總消費(fèi)，但總量減少不是太顯著。

但對(duì)化石能源和非化石能源的消費(fèi)的影響卻有很大差異，比較圖5和圖6可以看出，加入全球碳交易市場(chǎng)會(huì)

減少我國(guó)對(duì)化石能源的消費(fèi)，增加對(duì)非化石能源的消費(fèi)。BAU情景下，我國(guó)對(duì)化石能源的消費(fèi)一直處于上升態(tài)勢(shì)，從2010年的69 EJ上升到2070年的212 EJ，2070年以后上升的速度放緩，到2100年的化石能源消費(fèi)為235 EJ，但其占我國(guó)一次能源總消費(fèi)的比例一直在80%-90%之間。與BAU情景相比，2014年和2020年加入全球碳市場(chǎng)我國(guó)對(duì)化石能源的消費(fèi)都有顯著下降。在GCM2014和GCM2020情景下，2100年我國(guó)化石能源消費(fèi)僅分別為42 EJ和35 EJ，占我國(guó)一次能源消費(fèi)的比例分別為17%和

圖5三種情景下我國(guó)化石能源消費(fèi)

Fig.5Chinas fossil energy consumption in three scenarios

圖6三種情景下我國(guó)非化石能源消費(fèi)

Fig.6Chinas nonfossil energy consumption in

three scenarios

14%。而且2055年之前GCM2014情景下我國(guó)的化石能

源消費(fèi)比GCM2020情景下少，但2055年以后發(fā)生逆轉(zhuǎn)，

GCM2020情景下我國(guó)的化石能源消費(fèi)比GCM2014情景下少。

與之形成鮮明對(duì)比的三種情景下是我國(guó)非化石能源的消費(fèi)情況（見(jiàn)圖8），加入全球碳交易市場(chǎng)后，我國(guó)對(duì)非化石能源的需求顯著增加，從2010年的15 EJ增加到2100年的205 EJ（GCM2014）和219EJ（GCM2020），分別占我國(guó)一次能源總消費(fèi)的83%和86%，而在BAU情景下，我國(guó)非化石能源消費(fèi)一直保持在占全國(guó)能源消費(fèi)的13%-18%左右。

具體到占我國(guó)一次能源消費(fèi)最多，也是碳排放最多的化石燃料煤炭來(lái)講，加入全球碳市場(chǎng)更能顯著減少我國(guó)對(duì)煤炭的需求（見(jiàn)圖7）。在BAU情景下，2010-2100年我國(guó)煤炭消費(fèi)占一次能源總消費(fèi)的比例在50%-60%，而加入全球碳交易市場(chǎng)后，我國(guó)煤炭消費(fèi)的總量及占一次能源消費(fèi)的比例都顯著下降，到2100年，煤炭消費(fèi)僅占到我國(guó)一次能源消費(fèi)的10%左右。

圖7三種情景下我國(guó)煤炭消費(fèi)

Fig.7Chinas coal consumption in three scenarios

2.2.2全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)碳排放量的影響

能源消費(fèi)量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)我國(guó)碳排放量有重要的影響，通過(guò)WITCH的模擬結(jié)果圖8可以看出：在BAU情景下，由于繼續(xù)使用化石燃料導(dǎo)致中國(guó)碳排放繼續(xù)增長(zhǎng)，本世紀(jì)末將處于穩(wěn)定時(shí)期，到2100年達(dá)到24.93 Gt。與BAU相比，全球碳交易市場(chǎng)能夠很好的發(fā)揮減排作用，2014年和2020年建立全球碳交易市場(chǎng)后中國(guó)的碳排放都顯著下降。在GCM2014情景下，中國(guó)的碳排放從2015年就開(kāi)始下降，到2060年下降到4.01Gt，然后會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)中有降的態(tài)勢(shì)。在GCM2020情景下，中國(guó)的碳排放從2020年開(kāi)始下降，到2065年下降到3.58Gt，然后會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)中有降的態(tài)勢(shì)，到2010年能下降到2.63 Gt。就減排量而言，2055年之前，GCM2014情景下的減排量大于GCM2020情景，但2055年以后GCM2020情景下的減排量超過(guò)GCM2014情景。2010-2100年，GCM2014情景的累計(jì)減排量為245.2 Gt，GCM2020情景下的累計(jì)減排量為243.5 Gt，即兩種情景的累計(jì)減排量幾乎相當(dāng)。

加入全球碳交易市場(chǎng)能顯著降低我國(guó)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度。在BAU情景下，2010年我國(guó)的能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度分別為23.82 MJ/USD和1.97 t/USD，到2100年分別降低到3.91 MJ/USD和0.35 t/USD;在GCM2014情景下，到2100年分別降低到2.42 MJ/USD和0.49 t/USD;在GCM2014情景下，到2100年分別降低到2.58 MJ/USD和0.41 t/USD。

圖8三種情景下我國(guó)碳排放量與減排量的預(yù)測(cè)值

Fig.8Chinas CO2 emissions in three scenarios

圖9三種情景下全球平均氣溫比工業(yè)革命前上升℃

Fig.9Global average temperature increase（comparing to

preindustry） in three scenarios

2.3全球碳交易市場(chǎng)對(duì)氣候系統(tǒng)的影響

從圖9可以看出，三種情景下，全球氣溫相對(duì)于工業(yè)前水平都會(huì)一直升高，但上升的幅度有很大差異，全球碳交易市場(chǎng)的建立能有效降低全球氣溫。在BAU情景下，到2100年全球平均氣溫將比工業(yè)前上升3.69℃，GCM2014和GCM2020情景下分別上升2.41℃和2.44℃，但不論現(xiàn)在還是2020年建立全球碳交易市場(chǎng)，到2100年都不能將全球氣溫升幅控制在2℃范圍以?xún)?nèi)。要想達(dá)到這一減排降溫目標(biāo)，還需要進(jìn)一步采用更為有效的減排措施。

3結(jié)論與啟示

氣候變化是一個(gè)全球性的問(wèn)題。穩(wěn)定大氣中溫室氣體的濃度，從而緩解氣候變化的不利影響，需要世界各國(guó)共同努力降低其溫室氣體排放。因此，減緩氣候變化的政

策措施必須從全球視角進(jìn)行討論分析。本文基于Ramsey最優(yōu)增長(zhǎng)模型和動(dòng)態(tài)博弈論的思想，構(gòu)建世界誘導(dǎo)技術(shù)變化混合（WITCH）模型，模擬分析構(gòu)建全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-氣候系統(tǒng)的影響，并與碳稅的影響進(jìn)行比較。研究設(shè)置了無(wú)碳交易市場(chǎng)（BAU）、2014年建立全球碳交易市場(chǎng)（GCM2014）和2020年建立全球碳交易市場(chǎng)（GCM2020）三種碳交易市場(chǎng)情景，通過(guò)模擬分析得到以下結(jié)論：

（1）全球碳交易市場(chǎng)將會(huì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，GCM2014情景和GCM2020情景下，到2100年我國(guó)GDP比BAU情景下分別減少6.42%和10.22%。而且GCM2014情景下我國(guó)的GDP損失小于GCM2020情景下的損失，這說(shuō)明雖然加入全球碳交易市場(chǎng)會(huì)影響我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但越早加入負(fù)面影響越小。

（2）與BAU相比，2014年和2020年加入全球碳市場(chǎng)對(duì)我國(guó)總投資的影響差異不是很大。在BAU情景下，2100年我國(guó)總投資將達(dá)到98.48億美元，而GCM2014情景和GCM2020情景下，預(yù)計(jì)2100年我國(guó)的總投資分別為85.59億美元和85.13億美元，這可能意味著加入全球碳交易市場(chǎng)對(duì)高耗能排放的投資項(xiàng)目起到一定程度的抑制作用。但全球碳交易市場(chǎng)對(duì)我國(guó)的提高能源技術(shù)研發(fā)投資卻有快速而顯著的影響。到2100年，BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，我國(guó)能源研發(fā)投資預(yù)計(jì)分別為32.9億美元、82.5億美元和96億美元，而且越晚構(gòu)建全球碳交易市場(chǎng)，要達(dá)到一定減排目標(biāo)我國(guó)需要投入的能源研發(fā)投資可能越多。

（3）加入全球碳交易市場(chǎng)可以減少我國(guó)一次能源的總消費(fèi)，但總量減少不是太顯著。BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，2100年我國(guó)一次能源消費(fèi)分為270 EJ、247 EJ和254 EJ。但對(duì)化石能源和非化石能源的消費(fèi)的影響卻有很大差異，BAU、GCM2014和GCM2020三種情景下，2100年我國(guó)化石能源消費(fèi)僅占一次能源消費(fèi)的比例分別為68%、17%和14%，相應(yīng)的非化石能源占比分別為32%、83%和86%。而且，加入全球碳交易市場(chǎng)能顯著減少我國(guó)的煤炭消費(fèi)量，GCM2014和GCM2020情景下，2100年煤炭消費(fèi)僅占到我國(guó)一次能源消費(fèi)的10%左右，而B(niǎo)AU情景下煤炭仍占59%。因?yàn)槟茉聪M(fèi)量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放量有重要的影響，與BAU相比，加入全球碳交易市場(chǎng)能夠很好的發(fā)揮減排作用，2014年和2020年建立全球碳交易市場(chǎng)后中國(guó)的碳排放都顯著下降。雖然加入全球碳交易市場(chǎng)，可以同時(shí)降低我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、能源消耗總量和碳排放總量，但由于碳市場(chǎng)能促進(jìn)能源研發(fā)投資，降低碳排放密集型能源的消耗，改善能源結(jié)構(gòu)，從而可以比較顯著的降低我國(guó)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度。

（4）三種情景下，全球氣溫相對(duì)于工業(yè)前水平都會(huì)一直升高，但上升的幅度有很大差異，全球碳交易市場(chǎng)的建立能有效降低全球氣溫，但全球碳市場(chǎng)的建立并不能將氣溫升幅控制在2℃范圍以?xún)?nèi)。

綜上所述，加入全球碳交易市場(chǎng)能減少能源消耗、減少碳排放，從而降低全球氣溫升高的幅度，但對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)卻有很大的負(fù)面影響，沒(méi)有國(guó)家愿意接受解決氣候變化問(wèn)題需要以犧牲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為代價(jià)，所以面對(duì)國(guó)際減排壓力，我國(guó)要結(jié)合本國(guó)國(guó)情和實(shí)際，先建立國(guó)內(nèi)碳交易市場(chǎng)，避免在國(guó)際壓力下盲目承諾加入全球碳交易市場(chǎng)。從本文模擬結(jié)果來(lái)看，至少2020年前我國(guó)不應(yīng)該加入全球碳交易市場(chǎng)。

（編輯：田紅）

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[14]Bosetti V， Tavoni M， De Cian E， et al. The 2008 WITCH Model： New Model Features and Baseline [R]. Nota di Lavoro//Fondazione Eni Enrico Mattei： Sustainable Development， 2009.

Impact of Global Carbon Trading Market on Chinas

Economicenergyclimate System

YAN Yunfeng

（School of Economics， Capital University of Economics and Business， Beijing 100070，China）

Abstract

In international climate negotiations， the United States and other developed countries urge China to make compulsory commitment. Will global carbon market have a great impact on China？ Based on Ramsey optimal growth model and game theory， the paper builds a world induced technical change hybrid （WITCH） model and evaluates the impact of global carbon market on Chinas economicenergyclimate system. Its result shows that： （1） Comparing with business as usual （BAU）， Chinas GDP will decrease 6.42% and 10.22% in 2100 respectively if China joins global carbon market in 2014（GCM2014 scenario） and 2020（GCM2020 scenario）， which means that the global carbon market will have a larger negative impact on Chinas economic growth. （2） Chinas total investment will be 9.848 billion USD， 8.559 billion USD and 8.513 billion USD in the scenario of BAU， GCM2014 and GCM2020. However， Chinas investment in energy R&D will be 3.29 billion USD， 8.25 billion USD and 9.6 billion USD in the three scenarios. The impact of global carbon market on Chinas total investment is not very big， but it plays a significant role in promoting Chinas energy technology R&D investment. （3） In the scenarios of BAU， GCM2014 and GCM2020， Chinas primary energy consumption will be 270 EJ， 247 EJ and 254 EJ in 2100， which means the global carbon market could reduce Chinas total primary energy consumption， but the amount is not too significant. However， it could significantly reduce coal consumption， because coal accounts for 10% of Chinas primary energy consumption in GCM2014 and GCM2020 scenarios， coal still account for 59% in the BAU scenario in 2100; （4） The global carbon market can significantly reduce Chinas fossil fuel consumption and energy intensity， carbon intensity. （5）The establishment of global carbon market can effectively reduce the global temperature， but fails to control the temperature rise within the range of 2 ℃. Therefore， China should establish a domestic carbon market at first and should not join the global carbon market before 2020.

Key wordscarbon trading; economicenergyclimate system; impact assessment; world induced technical change hybrid （WITCH） model

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Impact of Global Carbon Trading Market on Chinas

Economicenergyclimate System

YAN Yunfeng

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Abstract

In international climate negotiations， the United States and other developed countries urge China to make compulsory commitment. Will global carbon market have a great impact on China？ Based on Ramsey optimal growth model and game theory， the paper builds a world induced technical change hybrid （WITCH） model and evaluates the impact of global carbon market on Chinas economicenergyclimate system. Its result shows that： （1） Comparing with business as usual （BAU）， Chinas GDP will decrease 6.42% and 10.22% in 2100 respectively if China joins global carbon market in 2014（GCM2014 scenario） and 2020（GCM2020 scenario）， which means that the global carbon market will have a larger negative impact on Chinas economic growth. （2） Chinas total investment will be 9.848 billion USD， 8.559 billion USD and 8.513 billion USD in the scenario of BAU， GCM2014 and GCM2020. However， Chinas investment in energy R&D will be 3.29 billion USD， 8.25 billion USD and 9.6 billion USD in the three scenarios. The impact of global carbon market on Chinas total investment is not very big， but it plays a significant role in promoting Chinas energy technology R&D investment. （3） In the scenarios of BAU， GCM2014 and GCM2020， Chinas primary energy consumption will be 270 EJ， 247 EJ and 254 EJ in 2100， which means the global carbon market could reduce Chinas total primary energy consumption， but the amount is not too significant. However， it could significantly reduce coal consumption， because coal accounts for 10% of Chinas primary energy consumption in GCM2014 and GCM2020 scenarios， coal still account for 59% in the BAU scenario in 2100; （4） The global carbon market can significantly reduce Chinas fossil fuel consumption and energy intensity， carbon intensity. （5）The establishment of global carbon market can effectively reduce the global temperature， but fails to control the temperature rise within the range of 2 ℃. Therefore， China should establish a domestic carbon market at first and should not join the global carbon market before 2020.

Key wordscarbon trading; economicenergyclimate system; impact assessment; world induced technical change hybrid （WITCH） model

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Impact of Global Carbon Trading Market on Chinas

Economicenergyclimate System

YAN Yunfeng

（School of Economics， Capital University of Economics and Business， Beijing 100070，China）

Abstract

In international climate negotiations， the United States and other developed countries urge China to make compulsory commitment. Will global carbon market have a great impact on China？ Based on Ramsey optimal growth model and game theory， the paper builds a world induced technical change hybrid （WITCH） model and evaluates the impact of global carbon market on Chinas economicenergyclimate system. Its result shows that： （1） Comparing with business as usual （BAU）， Chinas GDP will decrease 6.42% and 10.22% in 2100 respectively if China joins global carbon market in 2014（GCM2014 scenario） and 2020（GCM2020 scenario）， which means that the global carbon market will have a larger negative impact on Chinas economic growth. （2） Chinas total investment will be 9.848 billion USD， 8.559 billion USD and 8.513 billion USD in the scenario of BAU， GCM2014 and GCM2020. However， Chinas investment in energy R&D will be 3.29 billion USD， 8.25 billion USD and 9.6 billion USD in the three scenarios. The impact of global carbon market on Chinas total investment is not very big， but it plays a significant role in promoting Chinas energy technology R&D investment. （3） In the scenarios of BAU， GCM2014 and GCM2020， Chinas primary energy consumption will be 270 EJ， 247 EJ and 254 EJ in 2100， which means the global carbon market could reduce Chinas total primary energy consumption， but the amount is not too significant. However， it could significantly reduce coal consumption， because coal accounts for 10% of Chinas primary energy consumption in GCM2014 and GCM2020 scenarios， coal still account for 59% in the BAU scenario in 2100; （4） The global carbon market can significantly reduce Chinas fossil fuel consumption and energy intensity， carbon intensity. （5）The establishment of global carbon market can effectively reduce the global temperature， but fails to control the temperature rise within the range of 2 ℃. Therefore， China should establish a domestic carbon market at first and should not join the global carbon market before 2020.

Key wordscarbon trading; economicenergyclimate system; impact assessment; world induced technical change hybrid （WITCH） model