CGE模型在農(nóng)業(yè)碳排放權交易中的應用

陳勝濤，朱福興

（常熟理工學院 經(jīng)濟與管理學院，江蘇 蘇州 215500）

0 引言

隨著碳排放研究的深入，國際社會開始認識到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動碳減排潛力巨大。2007年的聯(lián)合國氣候變化框架公約大會預計到2030年，農(nóng)業(yè)碳放量最高值為40～60億噸。隨著我國經(jīng)濟總量的快速提升，碳排放量越來越大，對世界氣候和國內(nèi)自然環(huán)境的影響不斷加大。我國制定了到2020年單位GDP二氧化碳排放量比2005年降低40%～45%的承諾。為了完成這個承諾，我國正在大力推進碳交易體系建設，農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)與交易對經(jīng)濟影響將會不斷加深。

用CGE模型分析環(huán)境政策對經(jīng)濟產(chǎn)生的影響是制定公共政策的有效工具。把環(huán)境問題納入CGE模型主要包括幾個類型，包括對產(chǎn)出或中間投入估算污染量，用稅收或環(huán)境管理引起的價格外生變量變化評估對經(jīng)濟的影響，或者把環(huán)境效益帶來的消費者效用函數(shù)的改變以及污染造成的負面影響貨幣化，引入到消費者偏好的設定中，又或者是把控制環(huán)境問題的成本，以及對生產(chǎn)效率的影響，或者環(huán)境控制的技術活動，納入到模型的生產(chǎn)函數(shù)中。把農(nóng)業(yè)碳排放權納入到CGE模型中也是一種有效的政策分析方法。

1 農(nóng)業(yè)碳排放權概述

根據(jù)京都議定書定義，減少農(nóng)業(yè)碳排放是就涉及與農(nóng)業(yè)土壤和土地利用變化和林業(yè)類各種溫室氣體源的排放和各種匯的清除方面的活動，2007年聯(lián)合國氣候變化框架公約第四次評估報告中提出了減少農(nóng)業(yè)溫室氣體的措施包括改進水稻種植技術和牲畜及糞便管理和氮肥施用技術、農(nóng)林混作、改進土地管理、減少熱帶森林的采伐和退化、可持續(xù)森林管理、森林恢復和生物能源等。

要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)與交易，需要對農(nóng)業(yè)碳排放有效監(jiān)測和計量，通過官方指定的第三方機構認證和注冊。這要求農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)有穩(wěn)定的方法學，可以準確計算碳排放的抵消額度，能夠減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中碳排放的凈增量或者增加對二氧化碳的凈清除量。隨著方法學的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)項目、種類和開發(fā)量在不斷增加。目前，開發(fā)的農(nóng)業(yè)碳排放權主要有林業(yè)、沼氣、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。我國的農(nóng)業(yè)碳排放權交易市場潛力巨大，隨著全國性碳排放權交易市場建立，碳交易市場的發(fā)展會促推農(nóng)業(yè)碳排放權交易快速增長。這種快速增加的農(nóng)業(yè)碳排放權，將會對我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境帶來相應影響。通過CGE模型，綜合研究模擬農(nóng)業(yè)碳排放權對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和居民收入的影響，能夠從理論上明確農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)對我國農(nóng)村經(jīng)濟的影響，為政策制定提供決策參考。

2 農(nóng)業(yè)碳排放權在CGE模型中的處理

構建農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型關鍵是把農(nóng)業(yè)碳排放權納入到CGE模型中，這涉及到農(nóng)業(yè)碳排放權的劃分，農(nóng)業(yè)碳排放權作為生產(chǎn)要素的值，以及農(nóng)業(yè)碳排放權作為中間投入品的計算方法。利用可計算一般均衡的方法，依據(jù)我國注冊的農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)項目，以及國際上碳排放權組織開發(fā)的能夠有效注冊交易的農(nóng)業(yè)碳排放權種類，把我國農(nóng)業(yè)碳排放權分為三類，即林業(yè)、沼氣、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能排放權。以LHR模型為基本結構，建立農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型。根據(jù)不同時期農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量的變化，設定模擬情景，模擬農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量在不同時期對種植業(yè)結構及農(nóng)民收入分配產(chǎn)生的影響。

2.1 農(nóng)業(yè)碳排放權劃分與計算

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以減少碳排放的方式非常多，但不是每一種固碳或清除碳方式都能夠進行有效監(jiān)測并能產(chǎn)生農(nóng)業(yè)碳排放權。在我國，農(nóng)業(yè)碳排放權項目主要涉及林業(yè)碳抵消、規(guī)?；託馓幚怼⑥r(nóng)業(yè)生物質(zhì)發(fā)電，這些項目包括國際資金資助和國內(nèi)單邊自主開發(fā)。（2）農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)值。公式為：農(nóng)業(yè)碳排放權值＝農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量×相應的碳排放（抵消）系數(shù)×碳交易均價×外匯匯率。其中，沼氣碳排放權可以參考新西蘭碳排放交易方案中的動物簡易碳排放權排放測算方法。林業(yè)碳排放權的相關研究很多，可以進行綜合測算。農(nóng)業(yè)生物質(zhì)碳排放權主要是參考農(nóng)業(yè)生物質(zhì)在自然環(huán)境下的碳排放系數(shù)來確定。碳交易價格以某一時期的國外或國內(nèi)碳交易市場均價作為參考。

表1包含農(nóng)業(yè)碳排放權帳戶的描述性SAM表

2.2 建立描述性SAM表

包含農(nóng)業(yè)碳排放權的SAM表如表1所示。

在表1中,關鍵點在于：第一，劃分出農(nóng)業(yè)碳排放權帳戶。第二，把出口放在活動帳戶上，使第二行的商品國內(nèi)需求和第二列的商品國內(nèi)供給的平衡。第三，在國內(nèi)需求中增加了企業(yè)購買農(nóng)業(yè)碳排放權需求項。第四，國外對我國碳排放權購買具有極大的不確定性，模型主要估算參與國內(nèi)碳交易市場的農(nóng)業(yè)碳排放權。

3 農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型基準均衡數(shù)據(jù)集

3.1 投入產(chǎn)出表部門劃分

為了研究農(nóng)業(yè)碳排放權對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的影響，將投入產(chǎn)出表中農(nóng)業(yè)部門細化為水稻，小麥，玉米，大豆、蔬菜及水果，油脂作物，糖料，棉花，其他種植業(yè)9個部門。三類農(nóng)業(yè)碳排放權劃分，是從電力部門中分出農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能，林業(yè)碳排放權包括林業(yè)和木材及竹材采運業(yè)，生物氣碳排放權包括畜牧業(yè)。為了觀察其他部門受到的影響，將剩余部門分為漁業(yè)，農(nóng)、林、牧、漁服務業(yè)，食品加工業(yè)，飲料和煙草制品業(yè)，化工業(yè)，制造業(yè)，電、熱力及水生產(chǎn)和供應業(yè)，煉焦、燃氣和石油加工業(yè)，交通運輸、倉儲及郵電通訊業(yè)，貿(mào)易、餐飲、住宿業(yè)，金融業(yè)，建筑和房地產(chǎn)業(yè)，其他社會服務業(yè)。包括3個農(nóng)業(yè)碳排放權部門，總共劃分為26個部門。假定一個部門只生產(chǎn)一種商品。將居民劃分為城鎮(zhèn)居民與農(nóng)村居民。

3.2 中間投入消耗

為了研究農(nóng)業(yè)產(chǎn)出情況，需要對農(nóng)業(yè)部門細分出的9個部門農(nóng)產(chǎn)品中間使用量和消耗系數(shù)進行計算。具體的計算方法為：首先，將投入產(chǎn)出延長表中的農(nóng)業(yè)部門分出種植業(yè)，畜牧業(yè)和林業(yè)，確定9類農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)值。根據(jù)農(nóng)業(yè)調(diào)查統(tǒng)計的單位農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值中的投入消耗結構，計算出單位農(nóng)產(chǎn)品中的各種消耗品與產(chǎn)值比例，然后將這個比例乘以產(chǎn)值，得出該種農(nóng)產(chǎn)品消耗的各種產(chǎn)品值，然后將消耗的各種產(chǎn)品值歸入到重新劃分的26個部門。其次，將農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出減去中間投入，計算出增加值，然后按照增加值結構，分劈生產(chǎn)要素、稅收等中間投入。其他部門商品中間投入消耗可以直接從國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)中獲得。

三種農(nóng)業(yè)碳排放權部門是虛擬的，因此要將中間投入從原傳統(tǒng)生產(chǎn)部門分離出來。農(nóng)業(yè)碳排放權是由國內(nèi)企業(yè)購買，表現(xiàn)在國內(nèi)企業(yè)支出，增加的是農(nóng)村居民的收入。國內(nèi)購買農(nóng)業(yè)碳排放權的企業(yè)是受碳排放權約束的企業(yè)，為了完成碳排放指標而購買碳排放權進行碳抵消。

農(nóng)業(yè)碳排放權作為虛擬中間投入，需要確定中間投入方程。

設生產(chǎn)部門和商品分別為Ao和Co集,農(nóng)業(yè)碳排放權部門和商品分別為As和Cs集，所有部門和商品為A集和C集。

對作為中間投入品的i部門產(chǎn)品的需求應把生產(chǎn)部門和農(nóng)業(yè)碳排放權部門的投入加總。

當i為生產(chǎn)部門時，中間投入使用商品j的量為：

當i為農(nóng)業(yè)碳排放權部門時,中間投入使用商品j的量為：

其中，QINTij為部門i對j商品的使用量；QINTAij為部門i中間投入總量；aij為中間投入部分的投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)，要根據(jù)投入產(chǎn)出表部門重新劃分后，對原有的投入產(chǎn)出系數(shù)進行合并或分拆；Si為部門i開發(fā)的農(nóng)業(yè)碳排放權總量；PSi為部門i的農(nóng)業(yè)碳排放權價格。

3.3 研究對象的引入

農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量與林業(yè)種植量、牲畜養(yǎng)殖數(shù)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的利用變化相關。根據(jù)對我國農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量變化的估算，量化到林業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、生物質(zhì)利用變化，把農(nóng)業(yè)碳排放權投入和非農(nóng)業(yè)碳排放權部門中間投入的合成導致總產(chǎn)出變化。由于勞動、資本、土地生產(chǎn)要素的固有彈性結構，一定時期內(nèi)總產(chǎn)出的需求穩(wěn)定，總產(chǎn)出變化與總需求穩(wěn)定之間存在不均衡，為了達到新均衡，會導致國內(nèi)其他商品產(chǎn)出與價格發(fā)生變化。由于農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)屬于農(nóng)業(yè)部門，農(nóng)業(yè)部門中的種植業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)，受到農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)的影響更為顯著。因此，利用CGE模型的均衡協(xié)調(diào)功能，可以分析碳排放權開發(fā)量對種植業(yè)產(chǎn)生的影響。用公式表示為：

生產(chǎn)函數(shù)：

成本最小化一階條件：

價格關系：

又由于，國內(nèi)排放企業(yè)受到碳排放權約束，必須購買碳排放權抵消過量排放，國內(nèi)需求為：

等式左邊QQj為國內(nèi)供應的商品，等式右邊為國內(nèi)需求。這里，國內(nèi)需求增加了企業(yè)通過碳排放權交易市場對農(nóng)業(yè)碳排放權購買項QENTs的支出（見表1）。因此，國內(nèi)對商品供應的需求增加，即QQj＞QQoj。

由于，國內(nèi)供應QQj等于國內(nèi)生產(chǎn)國內(nèi)銷售商品QDCj和進口商品QMj之和，其供應函數(shù)為：

這里，就存在兩種假定：

第一種：農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)投入，如果價格的彈性較大，沒有改變國內(nèi)生產(chǎn)QDCj，即國內(nèi)產(chǎn)量保持穩(wěn)定。由于農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)導致國內(nèi)供應QQj＞QQoj，那么就需要增加商品進口QMj。

第二種：農(nóng)業(yè)碳排放權的開發(fā)投入，如果價格的彈性較小，增加了國內(nèi)生產(chǎn)QDCj。這種情況導致商品國內(nèi)供應QDCj增加，減少進口QMj。

農(nóng)業(yè)碳排放權是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，主要影響農(nóng)業(yè)類商品投入和需求，需求變化主要會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和加工制造產(chǎn)生影響。

其中，§i為CES函數(shù)參數(shù)；δi為CES份額參數(shù)；ρi為CES函數(shù)冪；§j為Arminton函數(shù)參數(shù) ；δj為Arminton函數(shù)參數(shù)；ρj為Arminton函數(shù)冪；QQj為國內(nèi)商品供應；QHjh為居民對j部門消費需求；QENTs為企業(yè)購買農(nóng)業(yè)碳排放權支出；QINVj為企業(yè)投資；QGj為政府對j部門消費；QQoj為原有政策下的國內(nèi)供應量。QDCj為國內(nèi)生產(chǎn)國內(nèi)銷售的商品量；QMj為進口的商品量；PDCj為國內(nèi)生產(chǎn)國內(nèi)銷售商品價格；PMj為進口的商品價格。

4 農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型的預測應用

4.1 動態(tài)CGE模型建立

建立動態(tài)農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型，進行情景模擬，需要建立基準農(nóng)業(yè)碳排放權CGE模型和基本線，設定基期年，依據(jù)部門劃分，做出基期SAM表和相關的外生變量、參數(shù)數(shù)據(jù)。在政策不變的情況下，遞推出后期經(jīng)濟變化。其次，將后期農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量放入模型，模擬投入變動后，分期的種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和食品加工制造業(yè)結構以及農(nóng)村居民收入和福利分配的變化。最后，調(diào)整三類農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量的比例變化，模擬投入變動后，觀察分期的種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和食品加工制造業(yè)價格和產(chǎn)量變化，以及農(nóng)村居民收入和福利分配的變化。

4.2 對糧食產(chǎn)量影響

農(nóng)業(yè)碳排放權的開發(fā)不是一個孤立的事件，它涉及到農(nóng)業(yè)發(fā)展的各方面。農(nóng)業(yè)最重要的是糧食生產(chǎn)，因此，農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)對農(nóng)業(yè)特別是糧食生產(chǎn)造成何種影響，是開發(fā)農(nóng)業(yè)碳排放權需要考慮的一個重要問題。利用CGE模型的均衡功能，能夠分析農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量對糧食生產(chǎn)的影響。

農(nóng)業(yè)碳排放權是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，主要影響農(nóng)業(yè)類商品投入和需求，進口QMj變化可能主要體現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品進口量。通過模型研究農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)量以及不同農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)比例變化，能夠確定農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)對糧食生產(chǎn)和進口的影響。

農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)投入，如果價格的彈性較大，沒有改變國內(nèi)生產(chǎn)QDCj，即國內(nèi)產(chǎn)量保持穩(wěn)定。由于農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)導致國內(nèi)供應QQj＞QQoj，那么就需要增加商品進口QMj。

農(nóng)業(yè)碳排放權的開發(fā)投入，如果價格的彈性較小，增加了國內(nèi)生產(chǎn)QDCj。這種情況導致商品國內(nèi)供應QDCj增加，減少進口QMj。

4.3 對農(nóng)民福利和儲蓄影響

農(nóng)業(yè)碳排放權交易能夠為農(nóng)村居民增加收入。收入和福利的增加對不同居民群體中是不一樣的，在模型中需要把居民分為城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民，然后把城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民各分為五組，即低收入組、中等偏下收入組、中等收入組、中等偏上收入組、高收入組，針對不同收入組的影響進行分析。居民福利變化的主要方程為：

福利等價性變化量方程：

[1]鄭玉歆,樊明太.中國CGE模型及政策分析[M].北京：社會科學出版社，1999.

福利補償性變化量方程：

其中，EV為等價性變化量；CV為補償性變化量；e(P，u)為支出函數(shù)；U(QH)為居民效用函數(shù)；P0為初始狀況下，商品價格向量；QH0為初始狀況下，居民對商品的消費需求向量；P為農(nóng)業(yè)碳排放權投入后，商品價格向量；QH為農(nóng)業(yè)碳排放權投入后，居民對商品的消費需求向量。上述方程要區(qū)分農(nóng)村居民效用函數(shù)和城鎮(zhèn)居民效用函數(shù)。

農(nóng)民儲蓄影響方程：

其中，HSAV為居民儲蓄；apc為平均消費傾向；YDISH為居民可支配收入變化。

5 結論

本文利用CGE模型的均衡功能，在標準CGE模型基礎上引入農(nóng)業(yè)碳排放權，構建了含有農(nóng)業(yè)碳排放權的CGE模型方程，能夠觀察農(nóng)業(yè)碳排放權交易對我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的影響，主要是對農(nóng)村居民收入、儲蓄以及糧食生產(chǎn)的影響。農(nóng)業(yè)碳排放權交易，在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的同時，也會挑戰(zhàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，制約粗放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。建立含有農(nóng)業(yè)碳排放權的模型工具，模擬調(diào)整農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)供給率變化，調(diào)整可控政策變量，得出農(nóng)業(yè)碳排放權開發(fā)的合理規(guī)模和比例，為實現(xiàn)環(huán)境保護與農(nóng)業(yè)產(chǎn)出以及農(nóng)村居民福利變化的平衡發(fā)展，制定合理的農(nóng)業(yè)碳減排政策提供了分析工具。

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