中國環(huán)境決策費用效益分析的工具選擇及應用

安 祺

(環(huán)境保護部環(huán)境與經濟政策研究中心，北京 100029)

引言

中國環(huán)境決策費用效益分析的工具選擇及應用

安 祺

(環(huán)境保護部環(huán)境與經濟政策研究中心，北京 100029)

當前中國的環(huán)境決策急需成熟的環(huán)境問題分析與相關政策評價的技術工具體系作支撐，而該體系的建立遠非簡單地照搬國際經驗就可以做到。正是因為先前的匱乏，推進中國環(huán)境決策費用效益分析的方法工具體系建設才顯得尤為必要。本文嘗試建立一套以投入產出技術、可計算一般均衡模型、基于多主體的模擬仿真技術和成本效益分析等工具為支柱，能夠從國家、地區(qū)、產業(yè)關聯(lián)和產品服務等不同緯度，開展環(huán)境問題分析與相關政策效果預測及評估的工具應用體系。該體系具有通過宏觀經濟影響分析，評價環(huán)境政策對經濟增長和社會分配等方面的影響，說明在既定政策下能否實現(xiàn)環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展的問題；通過成本效益分析，評價環(huán)境政策的技術經濟可行性和相對于政策目標的政策效率問題；通過環(huán)境效果分析，評價政策的具體實施效果等多方面的作用。

環(huán)境決策費用效益分析；投入產出技術；可計算一般均衡模型；基于多主體的模擬仿真技術；成本效益分析

引言

從經濟學的角度看，環(huán)境，作為人類活動不可或缺的有限的資源，既可視為生產部門開展生產活動所必要的要素投入，也可當做消費部門的一種公共消費品。因此，相對于“產生污染、損害環(huán)境質量”的傳統(tǒng)意義上的經濟活動，環(huán)境保護是起到降低污染、減少環(huán)境損害作用的經濟活動，其核心作用在于保護和提高環(huán)境自我修復能力，使環(huán)境質量維持在一個穩(wěn)定狀態(tài)。由于環(huán)境保護具有經濟活動的屬性，其相關決策的影響效果必然通過關聯(lián)部門波及到企業(yè)行業(yè)、產品服務、國內國際的不同層面，與社會福祉、民生健康等各個領域緊密相關，以費用或效益的形式反映到經濟核算中去。

基于環(huán)境保護活動的經濟屬性，本文旨在探討經濟學分析方法對我國環(huán)境決策費用效益分析的應用，嘗試建立與我國環(huán)保工作需求相對應的分析工具體系。主要內容包括三部分。第一部分，介紹投入產出分析、可計算一般均衡分析、成本效益分析法以及基于多主體建模的模擬仿真等方法在環(huán)境領域的應用。第二部分，比較分析各類工具的理論基礎、應用領域、適應條件及特點、局限性等。第三部分，結合我國實際要求，研究工具選擇及設計應用步驟、流程。

1 經濟學分析方法在環(huán)境領域的應用

投入產出分析、可計算一般均衡分析、基于多主體建模的模擬仿真方法以及成本效益分析法等都是基于基本的經濟學原理，具備較強的適用性和應用實踐效果。這里將介紹上述方法在環(huán)境領域的應用。

1.1 投入產出分析

投入產出分析(Input-Output analysis)簡稱IO分析，研究具有相互關聯(lián)關系的各個經濟系統(tǒng)部分，反映生產或消費各部門、行業(yè)、產品等之間相互作用。資源和環(huán)境問題越來越突出，經濟學界開始重視這些曾經被忽略的外部不經濟，為了研究經濟發(fā)展與環(huán)境保護的關系，將IO分析應用到環(huán)境保護領域，建立了一系列包括環(huán)境內容的投入產出模型。

國外學者Maria Liop(2007)運用投入產出分析方法對西班牙制造系統(tǒng)的水政策的變化對經濟造成的影響進行了分析，進而對相關政策的完善進行了探討。JordiRoca(2006)采用投入產生方法研究了經濟增長與環(huán)境壓力之間的復雜關系。chenLin(2008)提出了一種新的混合投入產出模型用以研究廢水的產生和處理與環(huán)境之間的關系。Binsu等(2009)利用投入產出分析方法研究了國際貿易中相關能源的二氧化碳排放情況，并以中國和新加坡的進出口行業(yè)為例，確定了在相關活動中二氧化碳排放量較大的部門。

1.2 可計算一般均衡模型

可計算一般均衡模型(Computable General Equilibrium model)，簡稱CGE，描述各個經濟部門、各個核算賬戶之間的相互關聯(lián)關系，模擬和預測經濟活動和相關政策對這些關系的影響、效果。隨著電子信息技術飛速發(fā)展，特別是數據基礎的改進和計算程序的完善，使CGE模型的應用迎來了黃金時期，在能源、環(huán)境及稅收政策分析方面等新興領域，也取得了良好的應用效果。

環(huán)境CGE始于1980年代末，主要用于模擬環(huán)境與經濟之間的互動影響，包括分析公共經濟政策(如稅收、政府開支等)對環(huán)境的影響及環(huán)境政策(如環(huán)境稅收、補貼和污染控制等)對經濟的影響。1990年代，代表性學術成果增多，結果表明，CGE在環(huán)境政策模擬方面取得了很多成果，環(huán)境CGE較為準確地分析和模擬這些政策實施的結果。尤其是在定量分析環(huán)境方面的經濟政策對我國經濟帶來的影響方面，有著絕對的優(yōu)勢。

1.3 基于多主體的模擬仿真技術

基于多主體模擬仿真技術(Agent-Based Simulation)，簡稱ABS。ABS是多主體理論與仿真方法的融合，以若干多主體模擬客觀世界的個體系統(tǒng)，以多主體間的交互模擬反映系統(tǒng)動態(tài)性和復雜性。與另一門新興學科——實驗經濟學相結合，借助計算機平臺，模擬人們的行為規(guī)律與價值取向。

Moira L.Zellner(2008)構建了一個進行環(huán)境決策分析的模型，并以地下水管理中的假設應用為例對ABS模型的潛力和局限性進行了探討。Eheart J. Wayland和Cai ximing等(2010)開發(fā)了一個與流域水文模型相關聯(lián)的ABS模型用于計算模擬不同場景下的碳氮交易，回答有關的成本效率和氮和碳交易項目的環(huán)境效益的基本問題。

1.4 成本效益分析

成本效益分析(Cost-Benefit Analysis)，又稱費用效益分析，簡稱CBA，是通過比較項目的全部成本和效益來評估項目價值、支持決策的方法。目的是尋求在投資決策上如何以最小的成本獲得最大的收益。其效益與成本計算方式，在結合投入產出分析、CGE模型，甚至ABS技術等方法來更加精準、全面地評估項目或方案，換句話說，上述方法被作為成本效益分析中測算經濟、環(huán)境成本效益的有效工具而使用。

1980年代以來，有關環(huán)境成本效益分析的研究廣泛開展。梅納德·胡弗斯密特和約翰·迪克遜1983年的《環(huán)境、自然資源與開發(fā)：經濟評價指南》、《環(huán)境的經濟評價方法—實例研究手冊》較為系統(tǒng)地介紹了環(huán)境影響經濟評價的理論和方法，并且進行了相關的案例研究。A·M·弗瑞曼1993年《環(huán)境與資源的價值評價》介紹了對環(huán)境與資源進行價值評估的經濟理論基礎，并對各種價值評估方法進行了系統(tǒng)的理論闡述。

2 經濟學分析方法的比較研究

2.1 理論基礎

IO分析的理論基礎來源于兩方面：其一，瓦爾拉斯一般均衡理論。該理論認為，一種商品的價格變動不僅受到自身供求關系的影響，還受到其他商品的供求關系的影響。不同行業(yè)之間的“棋盤網格關系”，實際上反映了這種“牽一發(fā)，而動全身”的交錯關系。其二，以馬克思再生產理論為依據的前蘇聯(lián)計劃平衡思想。

CGE與IO相同是瓦爾拉斯一般均衡理論，將理論中的商品簡化為部門，模型的部門涵蓋經濟系統(tǒng)中的全部部門，所采用的基礎數據也來源于IO表。CGE引入了均衡價格，價格影響供需關系。居民，政府都根據效用最大化來選擇購買的商品，不再是IO模型中固定的比例系數關系。CGE模型形態(tài)上千差萬別，但具有共同特征。1)把經濟系統(tǒng)整體作為分析對象，研究內容包括系統(tǒng)內所有市場、價格及各種商品和要素的供需關系，并要求所有市場都結清。2)從結構看，包括反映供給量、需求量和供求關系的三組方程，雖然沒有顯性的目標函數，但優(yōu)化行為分散在各個部門的生產、投資以及消費決策中完成。3)經濟主體的行為要滿足“在技術約束下，生產者追求利潤最大化；在收入約束下，居民追求效用最大化”。4)數據結構上，數據主要取自于IO表，要求建立社會核算矩陣。

ABS理論基礎主要來源于人工智能領域的主體及多主體系統(tǒng)思想，隨著分布式人工智能的研究而興起的，該思想在經濟學、社會學、生態(tài)學等領域產生了廣泛的影響。Minsky(1986)提出了Agent即主體的概念，認為社會中的某些個體經過協(xié)商之后可以求得問題的解，這些個體就是Agent，具有社會交互性和智能性。ABS的基本出發(fā)點是：許多系統(tǒng)是由多個自治的主體構成，主體之間的相互作用是系統(tǒng)宏觀模式出現(xiàn)的根源，通過建立主體模型，可以更好的理解和解釋這些系統(tǒng)。

CBA的指導思想是福利經濟學中的“消費者剩余”。經濟學家認為稀缺性賦予商品或勞務以價值。如果某種東西能夠滿足任何想要消費它的人，那么無論多么被需要，它都不具備經濟價值，而一旦其不再被隨意享用，便具有了經濟價值?！碍h(huán)境質量”類似于一種正在變得稀缺的商品，當具備市場需求時，其稀缺性便通過價格來反映?！跋M者剩余”的基本的想法是通過人們愿意支付的費用而不是實際支付的費用來評估環(huán)境的價值。CBA方法具體評估時，采用工程經濟學中的概念，比如內部收益率、凈現(xiàn)值與效費比等等。這些指標主要是用來評估具有不同年限與不同風險程度的項目在經濟上的優(yōu)劣。

從這四種方法的理論基礎會發(fā)現(xiàn)，IO分析、CGE、CBA都具有一定的經濟學基礎，ABS則是人工智能思想和技術在社會經濟領域的應用。從應用的角度看，CBA是直接針對明確的項目的評估，IO分析與CGE則是針對宏觀經濟政策來模擬分析的，ABS似乎更適合做理論探討，發(fā)掘總體的行為規(guī)律。

2.2 應用領域

IO技術的主要應用：經濟計劃編制，特別是中長期計劃；結構分析、經濟預測；重要政策對經濟的影響；產品價格的確定；一些專門的社會問題，如環(huán)境污染、人口、就業(yè)、收入分配等。CGE從傳統(tǒng)的宏觀經濟政策分析延拓到社會、區(qū)域發(fā)展、能源和氣候變化、環(huán)境經濟評估政策等諸多領域。環(huán)境CGE分析環(huán)境政策對整個經濟的影響，研究對特定部門的影響，測算相對合理的環(huán)境政策的社會成本。還可以刻畫經濟體中不同的產業(yè)，不同消費者對環(huán)境政策沖擊引發(fā)的相對價格變動的反應。ABS較適合描述復雜系統(tǒng)：包含中等數量的個體，個體往往是異構的、利用局部化信息進行決策、個體可能具有學習能力，個體在空間上分布，之間存在靈活的交互，通過計算機多次試驗運行，觀察呈現(xiàn)的宏觀模式，歸納提煉后得到一般規(guī)律。CBA往往被作為環(huán)境影響評價的最后一步。其目的是將環(huán)境影響的貨幣化價值納入項目整體的經濟分析中，以判斷項目的這些環(huán)境影響將在多大程度上影響項目、規(guī)劃或政策的可行性。

2.3 適用性：特點和局限性

IO分析的特點：1)既能做局部分析，又能做綜合研究。2)能深入分析產業(yè)間、行業(yè)間和產品間的相互依存關系和主要結構及比例關系，揭示各種經濟活動間的連鎖反應。3)全面計算人、財、物的直接投入、占用以及完全投入和占用，能揭示常規(guī)方法難以認識和揭示的經濟規(guī)律。4)數學模型和參數可以用來為指定政策預測、計劃提供重要數據資源。局限性：1)同質性假定和比例性假定是對應數學模型的基本要求和前提，并能保證每個部門投入結構的單一性和投入系數的相對穩(wěn)定性，但與實際情況有一定的差異。當技術進步較快和經濟結構變動較劇烈的情況下，其應用效果將會受到明顯的影響。2)不能解決動態(tài)和優(yōu)化問題。3)來自現(xiàn)行統(tǒng)計制度和經濟管理水平方面的限制。

CGE模型的優(yōu)點：1)更好地反應市場運作機制。2)基于瓦爾拉斯一般均衡理論的價格調整，使商品和要素的供求達到平衡。3)供需函數分別由基于廠商利潤最大化和居民效用最大的行為導出，具有微觀經濟學基礎。4)模型通常是多部門和非線性的，包含資源約束，如勞動力、土地以及資本等不是無限供給的，與現(xiàn)實更加符合。機制選擇更多樣化。局限性：1)數據的整理比較困難。2)計算的復雜性。

ABS模型提供了一個可控的、完全透明的實驗環(huán)境，可以設定包括經濟制度、個體類型等所有環(huán)境變量。特點：1)空間拓撲沒有限制。2)主體具有一定的自治性。3)主體往往是異質的。4)主體之間的交互方式靈活多樣。5)主體行為是并發(fā)的、異步的。用于環(huán)境經濟政策仿真中時滿足以下條件：1)經濟系統(tǒng)模型可以用ABS建模。2)模擬系統(tǒng)中的計算變量與政策控制變量具有可映射性，即政策控制變量與系統(tǒng)中的計算變量之間的影響可度量。3)評估的政策可度量。此外，校驗是一大難點，包括模型輸出的描述、關注瞬間動態(tài)特性、非線性與脆弱性、驗證數據的不可得(不易得)。ABS的主要意義在于提供了一種有益的補充：即至少這些答案為進一步深入研究提供了某些“啟示”和“線索”。

CBA的應用不僅包括對項目進行環(huán)境成本效益分析，而且對規(guī)劃和立法進行成本效益分析，國外己將環(huán)境成本效益分析作為環(huán)境決策的重要工具，在重大項目和重大環(huán)境決策中己普遍推行，并以立法作為保證。但是，由于該方法在環(huán)境問題的估值上存在著很大的“裁量空間”，從而有可能會導致不同的人給出的估值相差較大，這或許也是CBA最需要避免的缺點?？偟膩碚f，應用時應注意以下幾點：(1)結合我國的國情。(2)注意環(huán)境價值評估方法的選擇是否適用。(3)考慮環(huán)境影響的長期性特點。

綜上所述，各種方法工具的特點與局限性如表1所示。

表1 各種方法的特點與局限性

3 工具應用的一般步驟和流程

各種分析方法具有不同的適用范圍和優(yōu)劣特點，針對不同層面和領域的環(huán)境問題要選擇適宜的方法。如圖1顯示，不同方法雖然有各自的特點，但在實際應用中，就工具開發(fā)應用流程來說，可以分為預評估、評估和結果評價三個階段。

圖1 一般流程

3.1 預評估

在這一階段需要完成三個方面的工作，1)問題識別和描述，2)列舉備選方案，3)選擇、確定工具和評價指標。如圖2所示，需要根據問題需要，對各個方法進行預評估。

如果明確是要評估對整個宏觀經濟的各個方面做影響評估，比如政府收支變化，居民收入變化，企業(yè)的收入情況，就業(yè)的變化情況等等，采用IO分析或者CGE模型就比較合適。采用成本收益方法來處理，可能就比較繁瑣，有些項目的成本與收益也比較難以加以確定。采用ABS方法，可能面太廣，在參數設置上會有很大的不確定性。如果明確要考慮變化率的幅度較大時，采用CGE是比較合理的。因為CGE不僅在機制上要比IO全面，更為主要的是，CGE的非線性機制能夠更加準確的描述市場機制。IO分析的線性模型，在變化率較大的情況下，可能偏離實際比較多。如果明確是要評估環(huán)境稅的征收在企業(yè)層面上會有多大的影響，則考慮采用ABS方法較為合理。因為，ABS能夠針對企業(yè)的不同特征，對不同的個體賦予不同的屬性，即能夠體現(xiàn)所模擬對象的異質性，同時，個體可以具備空間屬性。它在處理這些問題上比較靈活。在環(huán)境社會方面綜合評估實施某項工程的可行性，則比較適合采用成本效益法。

3.2 評估

3.2.1 數據準備與模型建立

不同的模型對數據的要求各不相同。但就一般流程步驟而言，每個模型都不可避免的要有數據準備的過程。數據收集程度決定了模型的功能和結果。表2中列舉了本文涉及工具所需主要數據的來源與構成。對IO模型來說，需要編制相應的IO表，一般采用國家統(tǒng)計局或地方統(tǒng)計局出版的投入產出表為基礎，再通過統(tǒng)計年鑒或者其它環(huán)境數據經行適當加工得到。對于CGE而言，需要以IO表為基礎來編制更為全面也更為復雜的社會核算矩陣，綜合參考資金流量表，人口統(tǒng)計年鑒等等來實現(xiàn)整合。同時，CGE還需要另外的一組數據，即參數，這需要根據歷年的數據獲取。ABS則需要實際的特征數據，比如個體類型，風險偏好程度等等。還需要一套行為規(guī)則，就是個體面對不同的環(huán)境時應該如何決策。CBA分析需要有關項目的一些數據。如項目建設期與維護期的時間長度，成本以及效益的核算范圍，貼現(xiàn)率等等。其中貼現(xiàn)率可以用來反映風險的大小，一般認為風險大的項目，應該會相應地確定其貼現(xiàn)率較高一些。

圖2 工具選擇

模型建立與數據準備沒有明確的誰先誰后。因為建模與數據準備總是相互制約又相互促進的。再好的模型，沒有數據的支撐，只能停留在理論層面，沒有實用價值。但如果數據過于細化，也未必能與模型結合的上。對于CGE來說，知道某個行業(yè)的企業(yè)數量與規(guī)模對模型的求解并不帶來多大的影響。當然，如果能知道各個部門每年的排污數量，甚至是治理的成本等等，對構建環(huán)境CGE來說將是非常大的幫助。模型和數據往往越細致越好，但總受限于一定的規(guī)模尺度。很顯然，用CGE來模擬單獨一個企業(yè)對經濟政策的影響，是很不現(xiàn)實的事情。但是，用來分析這個企業(yè)所在的行業(yè)對經濟政策的影響卻是很合理的。所以，一個類型的模型可以解決的問題很多，但采用這四種方法來研究環(huán)境問題，建立模型時，既需要考慮數據的問題，也需要考慮問題的規(guī)模尺度。

3.2.2 模擬計算與評估

這一步相對來說比較簡單一點。主要是構建計算平臺，模擬或計算得到結果，并最終給出分析。對IO來說，一般使用EXCEL來計算，也可以利用MATLAB等計算平臺。CGE實現(xiàn)的平臺有GAMS，GEMPACK，MATLAB，C#等等。ABS有Repast，Swarm，Net-logo，Mason等平臺。CBA比較靈活，可以用EXCEL，也有一些針對特殊問題的專業(yè)化軟件。需要提醒一點的是：結果分析不能單純的看結果，一定要結合實際背景。各個方法并不是相互排斥的。很多時候，可以綜合利用各個方法來做一個環(huán)境問題的評估。例如中國國家電網研究中心，就分別采用了ABS技術，CGE技術，以及CBA技術用于分析電力需求預測，電力行業(yè)漲價的經濟影響分析。

3.3 結果評價

對所得到的結果進行分析總結，說明結果的環(huán)境、經濟、政策含義并給出政策建議。許多政府采用CGE與IO技術用于決策支持的一個重要原因是這些模型能給出比較詳細和明確的政策指導意見。而ABS往往揭示運行規(guī)律，CBA則給出不同方案的費效比。同時，針對某些問題，還要結果可靠性分析、敏感度分析等等。所有的模型都依賴參數的設定和取值，因此，有必要考慮到這些參數的變動對結果的影響。由于這部分分析涉及到數理和經濟理論的多方面內容，根據篇幅關系在此僅做如下簡單說明。

對于IO來說，一般無需考慮IO模型的靈敏度問題。只是，投入產出的感應力指標、乘數指標實際也是靈敏度的一個反應。此外，動態(tài)模型或者情景分析中，直接消耗系數的變動也有著直接的經濟意義。CGE模型的參數都是依據基準年的數據校準與估計的，某種意義上是均衡狀態(tài)下各種經濟特征的反應，因此，直接簡單的變動CGE中參數理論上是不可取的。但是，可以將參數的變動作為一個外生沖擊作用于系統(tǒng)，如可以分析技術進步對經濟帶來的影響等等，是可行的，對于靈敏度分析也具有意義。ABS參數的不確定性較大，需要對參數的靈敏度分析給出說明。一般來說，建模者多通過構建眾多的情景來模擬分析。在CBA分析中，貼現(xiàn)率是作靈敏度分析的一個關鍵參數。這個參數的大小往往會左右費效比的大小，甚至決定費效比是否大于1。在CBA中分析靈敏度的另一個作用是評估風險。

4 總 結

在研究過程中，我們越發(fā)認識到，當前中國環(huán)境領域的決策急需成熟的環(huán)境問題分析與相關政策評價的技術工具體系作支撐，而該體系的建立遠非簡單地照搬國際經驗就可以做到。正是因為先前的匱乏，推進中國環(huán)境決策費用效益分析的方法體系建設才顯得尤為必要。

在梳理了作者以往研究體會的基礎上，本文嘗試建立了一套以投入產出分析、一般均衡模型、多主體模擬仿真、成本效益分析等工具為支柱，能夠從國家、地區(qū)、產業(yè)關聯(lián)和產品服務等不同緯度，開展環(huán)境問題分析與相關政策工具效果預測及評估的工具應用體系。該體系具有通過宏觀經濟影響分析，評價環(huán)境政策對經濟增長和社會分配等方面的影響，說明在既定政策下能否實現(xiàn)環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展的問題；通過成本效益分析，評價環(huán)境政策的技術經濟可行性和相對于政策目標的政策效率問題；通過環(huán)境效果分析，評價政策的具體實施效果等多方面的作用。

當然，該體系在環(huán)境費用效益分析中的應用需要滿足一定的條件。因此，作為服務于環(huán)境政策制度設計、制定和實施評價及修改等相關工作需求的工具應用體系，即使不是推進環(huán)境保護領域科學決策、科學評估的唯一途徑，也是實現(xiàn)科學決策目標的一項重要實踐。希望本文能夠起到拋磚引玉的作用，為填補我國環(huán)境決策分析方法論的空白，將過去復雜、定性的政策研究，轉變?yōu)楹暧^與微觀結合、經濟影響與環(huán)境、社會影響結合、定性與定量結合的研究，提高環(huán)境政策設計、制定的科學性，為環(huán)境決策整體水平的提升奠定一定的基礎。

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Tool Selection and Application for Cost Benefit Analysis of Environmental Regulation in China

AN Qi

(Policy Research Center for Environment and Economy MEP，Beijing 100029)

At present，China's environmental decision-making is in urgent need of a mature technical tool system for support of environmental issues analysis and related policy evaluation. The establishment of the system is far from simply copying the international experience can do. On the basis of the previous research experience of the author，this paper attempts to establish a tool application system，which is supported by Input-Output Technique，Computable General Equilibrium Model，Agent-Based Simulation and Cost-Benefit Analysis，to analyze and evaluate the environmental problems and related policy effects from the different latitudes such as national，regional，industrial associations and product services.

environmental policy evaluation；input-output technique；computable general equilibrium model agent-based simulation；cost-benefit analysis

安祺，經濟學、環(huán)境學雙博士，國家高層次留學歸國人才計劃，高級工程師、中國環(huán)境管理分會執(zhí)行秘書長，主要研究領域環(huán)境經濟、產業(yè)和金融

X21

A

1673-288X(2017)02-0022-06

引用文獻格式：安 祺.中國環(huán)境決策費用效益分析的工具選擇及應用[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：22-27.