湖南交通運(yùn)輸業(yè)CGE碳稅動態(tài)仿真模型研究

李思寰 唐連生

摘要：文章構(gòu)建碳稅與湖南省交通運(yùn)輸業(yè)的動態(tài)模型，模擬在征收碳稅后，低碳經(jīng)濟(jì)對湖南省交通運(yùn)輸業(yè)投入產(chǎn)出的影響，及其對宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。以往年交通運(yùn)輸業(yè)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在特定碳稅稅率下，引入CGE模型，取用國民經(jīng)濟(jì)的交通運(yùn)輸業(yè)與碳稅動態(tài)模擬，尋求湖南省低碳經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞：碳稅制度;CGE模型;交通運(yùn)輸業(yè);投入產(chǎn)出;國民經(jīng)濟(jì)

一、前言

為降低資源耗費(fèi)和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)開始征收碳稅，生產(chǎn)產(chǎn)生于消費(fèi)之前，更有利于從源頭管理碳排放問題。外國對于碳稅征收問題的研究比較廣泛和深入，Rob Dellink以一般均衡模型研究本國國民經(jīng)濟(jì)各部門之間的聯(lián)系開辟了新的路徑。

國內(nèi)的學(xué)者蘇明等（2011）通過CGE模型定量分析各種碳稅制度征收的對經(jīng)濟(jì)所帶來的作用。碳稅的開征對煤炭產(chǎn)業(yè)碳稅支出增幅特別明顯。郭正權(quán)（2011，2012）使用靜態(tài)CGE模型，建立不同CO2減排情境來研究其對國民經(jīng)濟(jì)各部門及經(jīng)濟(jì)總量的影響， 碳稅政策對高碳能源部門和低碳能源部門的影響。碳稅的制定會導(dǎo)致所有經(jīng)濟(jì)部門產(chǎn)出和能源價格都有一定的增長， 高碳能源CO2排放量多會使得其需求量持續(xù)減少。蘇明，郭正權(quán)對于CGE碳稅征收的研究比較簡單，沒有對CO2減排與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的相互作用進(jìn)行分析，也沒有對開征碳稅與國民經(jīng)濟(jì)未來發(fā)展動態(tài)深入研究。鑒于CGE模型研究碳稅的建立對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響較大，本文在國內(nèi)外已有的對碳稅征收問題研究的基礎(chǔ)上，將一般均衡模型引入進(jìn)來。以湖南省投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建碳稅征收與湖南省交通運(yùn)輸業(yè)的動態(tài)CGE模型，在特定碳稅稅率下，模擬2015年、2020年、2030年交運(yùn)業(yè)的減排路徑。

二、CEG相關(guān)理論

碳稅根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)所消耗的煤、石油、天然氣排出的CO2量征收碳稅，政府負(fù)責(zé)制定出我國碳稅每tc的稅率，然后按照此價格向企業(yè)征收稅費(fèi)。碳稅調(diào)節(jié)企業(yè)投入、產(chǎn)出的價格，并通過收入效應(yīng)與替代效應(yīng)來降低化石能源的消耗，減少企業(yè)CO2排放。一般而言，懲罰價格應(yīng)略高于碳價才有可能保障碳交易政策的有效性。

CGE（Computable General Equilibrium）模型常被用來進(jìn)行政策分析，該模型將經(jīng)濟(jì)體系中各個要素建立起相互的聯(lián)系，分析模型下一個經(jīng)濟(jì)要素的變化對其他經(jīng)濟(jì)要素及整個經(jīng)濟(jì)體系的影響。CGE模型還可以假設(shè)部門是一個獨(dú)立地實(shí)體，在研究對經(jīng)濟(jì)部門和市場機(jī)制的總體影響中，簡化經(jīng)濟(jì)模型要素，不采用完全競爭市場的假設(shè)，最后模擬出一個單獨(dú)部門的具有現(xiàn)實(shí)意義的不完全競爭市場。WTO框架下的GTAP-E模型對宏觀政策模擬的效果也較為理想。

三、基于CGE下交運(yùn)業(yè)碳稅研究的必要性和可行性

我國學(xué)者針對國情進(jìn)行許多關(guān)于CGE交通運(yùn)輸行業(yè)碳稅政策的研究。張曉盈等 （2011）分析了征稅后能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)、收入分配效應(yīng)和CO2減排效應(yīng)的相互關(guān)系，并研究國家開征碳稅的要素、稅率、標(biāo)準(zhǔn)、時間和稅種的問題。減排對能源經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化的影響較為顯著，相關(guān)研究表明，變量呈現(xiàn)高敏感特征，對能源定價、碳稅等具有指導(dǎo)意義。

通過研究成果可知，碳稅的征收必定會促進(jìn)交運(yùn)業(yè)及低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但這些關(guān)于CGE碳稅征收的研究比較簡單，沒有對CO2減排與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的相互作用進(jìn)行分析，也沒有對開征碳稅與國民經(jīng)濟(jì)未來發(fā)展動態(tài)深入研究。所以本文在國內(nèi)外已有的研究碳稅征收對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響基礎(chǔ)上，將CGE模型引入進(jìn)來，只取用國民經(jīng)濟(jì)的一個部門交通運(yùn)輸業(yè)與碳稅來模擬動態(tài)均衡。征收碳稅建立帶來的低碳經(jīng)濟(jì)能促進(jìn)我省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并增強(qiáng)綠色經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

四、湖南省交運(yùn)業(yè)碳稅動態(tài)CGE模型

碳稅的征收與交運(yùn)業(yè)發(fā)展是一種動態(tài)關(guān)系。本文依據(jù)2018年交通運(yùn)輸業(yè)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，在特定的碳稅稅率下，引入CGE模型，模擬動態(tài)得出2015年、2020年、2030年在此模型下，交運(yùn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢。通過預(yù)測的交運(yùn)業(yè)未來的發(fā)展態(tài)勢，得出結(jié)論：碳稅的征收會對GDP有負(fù)面影響，但是從長期角度，會促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來湖南省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)的發(fā)展。

2018年交運(yùn)業(yè)CO2排放量730萬噸，增長率5%。煤炭消耗量6.66萬噸，增長率9.8%，石油消耗量539萬噸，增長率12%，天然氣消耗量0.58萬噸，增長率14%。根據(jù)2018年交通運(yùn)輸業(yè)投入產(chǎn)出表，在特定的碳稅稅率下，分別用CGE模擬碳稅對湖南省宏觀經(jīng)濟(jì)的影響、碳稅對湖南省交運(yùn)業(yè)投入與價格的影響、碳稅對湖南省交運(yùn)業(yè)產(chǎn)出與價格的影響、碳稅對湖南省宏觀經(jīng)濟(jì)的影響、碳稅對湖南省交運(yùn)業(yè)CO2排放量的影響。

目前，國際上由于各國國情不同所征收的碳稅稅率也不同，近年來國家經(jīng)濟(jì)部門和專家學(xué)者對于碳稅稅率問題進(jìn)行了專門研討，財政部建議初期稅率10元/tc，長遠(yuǎn)來看稅率可調(diào)整到50元/tc，國內(nèi)學(xué)者姚昕在2010年通過構(gòu)建模型分析指出我國碳稅最佳的稅率為18.28元/tc，與環(huán)保部發(fā)布的20元/噸比較相近。本文考慮開征碳稅初期稅率不宜過高，同時切合環(huán)保部所發(fā)布的稅率，采用20元/噸的碳稅進(jìn)行后面的分析。

（一）模型假設(shè)

1. 該部門的勞動力需求和工資率保持不變;2. 該部門生產(chǎn)的產(chǎn)品都用于中間使用或消費(fèi);3. 該區(qū)域勞動力市場處于供過于求的狀態(tài);4. 該區(qū)域內(nèi)產(chǎn)品市場供需平衡;5. 本文只研究一個國民經(jīng)濟(jì)部門即交通運(yùn)輸業(yè)，簡化模型，構(gòu)建交運(yùn)業(yè)投入產(chǎn)出及價格、宏觀經(jīng)濟(jì)變量及CO2排放量三個模型，不考慮其他經(jīng)濟(jì)因素。

（二）湖南省交運(yùn)業(yè)CGE數(shù)據(jù)參數(shù)和變量含義

1. 模型中變量的詳細(xì)含義

價格模塊：PWM 進(jìn)口產(chǎn)品國際市場價格、QAM調(diào)入和成產(chǎn)品、QM進(jìn)口產(chǎn)品總量、PQArmington合成產(chǎn)品價格、PD省內(nèi)生產(chǎn)供省內(nèi)銷售的產(chǎn)品價格、QD省內(nèi)生產(chǎn)供省內(nèi)銷售的產(chǎn)品、QQ總使用量、PE出口產(chǎn)品省內(nèi)價格、PWE產(chǎn)品的國際市場價格、PAE調(diào)出合成商品價格、QE產(chǎn)品出口、QAE調(diào)出合成產(chǎn)品、PX總產(chǎn)出價格、PD省內(nèi)生產(chǎn)的供省內(nèi)銷售的產(chǎn)品價格、QD省內(nèi)生產(chǎn)的供省內(nèi)銷售的產(chǎn)品、QX總產(chǎn)出。

生產(chǎn)模塊：K資本要素需求、PVA增加價值方程、L勞動要素需求、QINT中間投入、W各部門平均工資率、R各部門平均資本收益率。

收入模塊：YH居民收入、YC企業(yè)收入、GTR政府對居民的轉(zhuǎn)移支付、ETAX企業(yè)直接稅。

以上變量均為湖南省交通運(yùn)輸部門要素。

2. 模型中參數(shù)的詳細(xì)含義

tm進(jìn)口稅率、te出口補(bǔ)貼、td企業(yè)直接稅率、tq產(chǎn)品間接稅率、aij投入產(chǎn)生直接消耗系數(shù)、wdist勞動力的部門工資扭曲因子、ad生產(chǎn)函數(shù)的規(guī)模效益參數(shù)、rdist資本部門的收益扭曲因子、α總增加值中資本投入份額。

ty個人所得稅率

（三）構(gòu)建我省CGE模型具體方程

1. 價格模塊

進(jìn)口貿(mào)易價格方程

PM=PWM*（1+tm）（1）

貿(mào)易調(diào)入價格合成

PAM=（2）

合成品價格方程

PQ=（3）

貿(mào)易品出口價格方程

PE=PWE*（1+te）（4）

貿(mào)易品調(diào)出合成價格

PAE= （5）

總產(chǎn)出價格方程

PX=（6）

增加值價格方程

POVA=PX（1-ta）-∑PQ*aij（7）

在價格模塊中CGE有三個假設(shè)：一是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中產(chǎn)品的價格唯一;二是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于完全競爭狀態(tài)，商品的超額利潤等于零;三是國際價格會影響到國內(nèi)產(chǎn)品，但是產(chǎn)品的國際價格不受國內(nèi)因素的影響。四是將國際進(jìn)口和省外進(jìn)口統(tǒng)一為進(jìn)口貿(mào)易總量，同時不考慮國際間匯率兌換比例問題，但考慮進(jìn)口稅率和間接稅率問題。

2. 生產(chǎn)模塊

方程（8）是按照投入要素（資本和勞動力）的柯布—道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)定義了湖南省內(nèi)總產(chǎn)出，（9）描述的是生產(chǎn)過程中中間被中間消耗的部門，（10）是部門的勞動投入與各自勞動力價格（即工資率）的比值，（11）定義了部門總產(chǎn)出與資本價格的比值，即資本投入方程。

3.? 收入模塊

方程（12）居民總收入等于企業(yè)對居民的利潤分配和政府的轉(zhuǎn)移支付和部門勞動要素收入相加，方程（13）和方程（14）對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中居民的個人所得稅和企業(yè)的收入做出定義，方程（15）是政府對企業(yè)征收的直接稅收，方程（16）將匯率轉(zhuǎn)化為本國貨幣后的對國際市場價格與各部門進(jìn)口之積按一定的進(jìn)口關(guān)稅稅率所征收的關(guān)稅之和定義為政府進(jìn)口關(guān)稅收入，方程（17）間接稅收入定義為按照各部門總產(chǎn)出的一定比例征收，方程（18）對政府的總收入進(jìn)行了定義，方程（19）用收入法定義出GDP。

4. CO2減排模型

CO2排放量公式可表示為：

e表示能源強(qiáng)度（e=能源消耗量/交通運(yùn)輸業(yè)總產(chǎn)值），反映能源效率;m代表CO2的排放系數(shù)，b代表行業(yè)的技術(shù)因素，I為單位矩陣，A表示投入產(chǎn)出模型中的投入系數(shù)，（I-A）-1為里昂惕夫逆矩陣，Y（y）為最終需求向量。

由0期到T期的變動量表示如下：

五、湖南省交運(yùn)業(yè)碳稅CGE模型模擬分析

CGE模型構(gòu)建了一個運(yùn)算復(fù)雜的非線性方程組，GAMS軟件用于一般均衡模型運(yùn)算求解，對于一般均衡模型的求解更加簡易。

（一）湖南省交運(yùn)業(yè)碳稅CGE模型動態(tài)模擬

依據(jù)湖南省2010～2018年投入產(chǎn)出統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建了湖南省交通運(yùn)輸業(yè)一般均衡模型，在GAMS軟件中運(yùn)算求解，得出表1。

表1反映在征收20元/噸稅率對我省主要宏觀經(jīng)濟(jì)的影響，由表1中數(shù)據(jù)可知，在2015年、2020年，GDP分別下降0.096%、0.026%，但是在2030年由于低碳經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展GDP恢復(fù)為0.003%。從居民收入來看，碳稅的征收，居民收入會減少。這是由于在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)開征碳稅將導(dǎo)致企業(yè)成本上升，造成煤、石油及天然氣等礦物燃料的產(chǎn)出價格上漲，能源價格的上漲會通過市場機(jī)制擴(kuò)散至各個行業(yè)，使行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)出價格升高。產(chǎn)品的價格上升會使得居民的消費(fèi)支出增加，居民收入減少。從政府角度來看，開征碳稅直接增加了政府的財政收入， 政府總收入不斷增加，同時由于低碳經(jīng)濟(jì)的熱潮，未來低碳經(jīng)濟(jì)成為支柱產(chǎn)業(yè)，也增加了政府收入。在進(jìn)出口角度，碳稅的征收提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本，使得國內(nèi)產(chǎn)品的價格升高，國內(nèi)市場對本國產(chǎn)品的需求下跌，對國外產(chǎn)品需求上漲，導(dǎo)致總進(jìn)口上升，國內(nèi)價格的上漲也將導(dǎo)致出口受阻，總出口下降。

開征碳稅后，礦物燃料的價格上漲，致使對礦物燃料需求大的企業(yè)提高生產(chǎn)成本。所以需要探究碳稅對交通運(yùn)輸業(yè)投入和價格的影響。

隨著碳稅稅率的征收，四種能源的需求及價格均有不同程度的變化。從表2中可以看出，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對二氧化碳開征碳稅后，一方面導(dǎo)致煤、石油、天然氣、低碳能源產(chǎn)品價格有不同程度上升，另一方面，碳排放量大的煤炭石油投入量越來越少，天然氣由于價格和儲量的原因投入有一定的提高，反之低碳能源的需求不斷上升，在2015年、2020年、2030年，幾乎是成倍數(shù)增長的，體現(xiàn)出碳稅對能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整作用。表3分析了在以20元/噸的稅率水平下交通運(yùn)輸業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出及價格的變化情況。

征收碳稅后，交通運(yùn)輸業(yè)的產(chǎn)出價格都有不同幅度的增漲。這是由于在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對碳排放量征稅，致使企業(yè)生產(chǎn)成本提高，企業(yè)把碳稅這項附加的成本通過產(chǎn)品價格轉(zhuǎn)移到消費(fèi)者身上，使得產(chǎn)品的產(chǎn)出價格均有上漲。從經(jīng)濟(jì)的供求原理分析，產(chǎn)品價格與價格具有反向作用，因此，產(chǎn)品價格的上升會導(dǎo)致其需求減少，使得化石能源煤炭、石油產(chǎn)出均有不同幅度的下降，天然氣由于相對來說價格低的原因，所以產(chǎn)出水平有細(xì)微的提升。

最后，本文分析了交運(yùn)業(yè)CO2排放量的變化率，如表4所示。

從表4可直觀的看出，交通運(yùn)輸業(yè)CO2的排放量每年都有很大幅度的下跌。征收碳稅后，交運(yùn)業(yè)對于碳排放量高的能源需求量減少，時逢國家大力推行節(jié)能減排，鼓勵發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，所以CO2的排放量下降幅度很大。

（二）分析總結(jié)

本文基于湖南省2018年投入產(chǎn)出表，將碳稅稅率設(shè)定為20元/ct，分別用CGE模擬碳稅對湖南省宏觀經(jīng)濟(jì)的影響;碳稅對交運(yùn)業(yè)投入與價格的影響;碳稅對交運(yùn)業(yè)二氧化碳排放量的影響;碳稅對交運(yùn)業(yè)產(chǎn)出及價格的影響。具體得出以下結(jié)論。

1. 開征碳稅后，湖南省GDP、城鎮(zhèn)居民收入和出口貿(mào)易總額在不斷下跌，但是政府財政收入和進(jìn)口貿(mào)易總額的不斷上升。在2030年左右，碳稅對于宏觀經(jīng)濟(jì)的作用趨于平緩。

2. 對CO2征稅有利于減少化石能源的使用， 從開征碳稅后交通運(yùn)輸業(yè)對于兩大礦物燃料的需求變化情況可以產(chǎn)生影響。相反，對于低碳能源的需求在不斷上升。碳稅將促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并減輕碳稅對經(jīng)濟(jì)社會造成的消極作用。

3. 于生產(chǎn)環(huán)節(jié)對CO2征稅后，一方面，與物流運(yùn)輸相關(guān)聯(lián)商品價格得到有效控制， 另一方面，推動了環(huán)保新能源的利用水平，表現(xiàn)出碳稅征收對經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整作用。

4. 碳稅對于二氧化碳的減排具有顯著的作用，企業(yè)對于礦物燃料的需求下降明顯，CO2排放量大幅的降低，越往后面走，減排效果越好。

總之，開征碳稅能降低CO2的排放，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，同時在初期可能會對部分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生一定的沖擊。從分析結(jié)果可以看出，碳稅對于未來國民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用是十分明顯的。我國在開征碳稅時仍需穩(wěn)步開展，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的實(shí)際狀況按步驟的推行，同時應(yīng)盡早建立相關(guān)配套措施，順利推進(jìn)我國碳稅征收事宜。

六、結(jié)論

碳稅下的低碳理念將成為我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的機(jī)遇，碳稅的征收與交運(yùn)業(yè)發(fā)展是一種動態(tài)關(guān)系，本文依據(jù)2018年交通運(yùn)輸業(yè)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，在特定的碳稅稅率下，引入CGE模型，用GAMS軟件動態(tài)模擬得出2015年、2020年、2030年交通運(yùn)輸業(yè)及宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展態(tài)勢。預(yù)測交運(yùn)業(yè)未來的動態(tài)，分析得出：碳稅的征收前期會對GDP有負(fù)面影響，但是從長期角度，會促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來湖南經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)的發(fā)展。

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*基金項目：國家社科基金項目“汽車尾氣跨區(qū)域減排的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化路徑及政策模擬研究”（14BGL158）。

（作者單位：李思寰，懷化學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院;唐連生，寧波工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院）