王 麗

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所,北京 100732)

氣候變化問(wèn)題研究中的一般均衡模型＊

王 麗

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所,北京 100732)

氣候變化研究中的一般均衡分析是指在氣候變化研究領(lǐng)域中用一般均衡分析的思想,在考慮氣候變化、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)一般均衡模型結(jié)構(gòu)的調(diào)整,開(kāi)展諸如影響氣候變化的環(huán)境政策模擬以及環(huán)境經(jīng)濟(jì)影響綜合評(píng)估等定量研究的一種方法。本文介紹了一般均衡模型在氣候變化研究中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)模型的跟蹤分析,我們對(duì)一般均衡模型在氣候變化研究中有關(guān)減排的社會(huì)成本、社會(huì)收益、環(huán)境政策模擬和設(shè)計(jì)等方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理,探討了一般均衡模型和碳稅、減排成本、居民消費(fèi)行為以及技術(shù)進(jìn)步等因素的相互關(guān)系及他們?cè)谝话憔饽Ｐ椭械臄?shù)學(xué)表述。同時(shí),文章也討論了一般均衡模型在氣候變化問(wèn)題研究中的不足,即方程參數(shù)設(shè)定時(shí)經(jīng)常遭受質(zhì)疑、解答與環(huán)境系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題時(shí)過(guò)于簡(jiǎn)單等。最后,作者給出了這一領(lǐng)域未來(lái)的研究方向。

氣候變化;一般均衡模型;環(huán)境政策;模擬

全球氣候變暖對(duì)世界各國(guó)的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)均產(chǎn)生了不同程度的影響,是人類(lèi)目前面臨的最大挑戰(zhàn)之一。如何評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)上述系統(tǒng)的影響、應(yīng)對(duì)全球變暖的策略是什么等問(wèn)題是近幾年學(xué)術(shù)界討論的熱點(diǎn)議題之一。在氣候變化問(wèn)題的定量分析中,由于一般均衡模型(CGE)具有嚴(yán)格的經(jīng)濟(jì)理論作支撐,并且模型構(gòu)建過(guò)程考慮了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)中各因素之間的交互關(guān)系及信息反饋機(jī)制,該方法在近幾年越來(lái)越受到關(guān)注,成為被人們廣為接受和應(yīng)用的方法。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),氣候變化研究領(lǐng)域中的CGE模型是指在考慮氣候變化、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)CGE模型結(jié)構(gòu)的調(diào)整,增加與氣候變化和相關(guān)政策的模擬方程,并開(kāi)展諸如減緩氣候變化影響的環(huán)境政策模擬以及環(huán)境經(jīng)濟(jì)影響綜合評(píng)估等定量研究的一種模型技術(shù)。涉及氣候變化問(wèn)題的CGE模型最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,該模型在溫室氣體減排及相關(guān)政策研究等方面有了很多的應(yīng)用。本文通過(guò)跟蹤和分析國(guó)際、國(guó)內(nèi)的相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)CGE模型在氣候變化研究中有關(guān)減排的社會(huì)成本、社會(huì)收益、環(huán)境政策模擬和設(shè)計(jì)等方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理,并討論CGE模型在上述研究領(lǐng)域中的一些關(guān)鍵技術(shù)、模型的局限性及其未來(lái)的研究方向。本文的安排如下:第一節(jié)是氣候變化問(wèn)題研究中CGE模型應(yīng)用情況的文獻(xiàn)綜述;第二節(jié)討論CGE模型在氣候變化問(wèn)題研究中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù);第三節(jié)討論現(xiàn)有模型的局限與不足;第四節(jié)討論氣候變化CGE模型的發(fā)展方向。

1 氣候變化問(wèn)題中CGE模型的文獻(xiàn)綜述

近十幾年來(lái),作為CGE模型應(yīng)用的一個(gè)分支,涉及氣候變化的一般均衡模型研究在數(shù)量和質(zhì)量上都獲得了迅速的發(fā)展。Whalley,Wigle和Piggott是[1-2]將CGE模型應(yīng)用到氣候變化問(wèn)題研究的先驅(qū)。在20世紀(jì)90年代初,他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)靜態(tài)的、涉及全球貿(mào)易和碳排放的多國(guó)CGE模型,用以分析碳稅的國(guó)際影響。在他們的模型中,世界被劃分為六個(gè)區(qū),每個(gè)區(qū)被賦予四個(gè)非貿(mào)易性的初級(jí)生產(chǎn)要素:非能源資源的初級(jí)生產(chǎn)要素、形成碳排放的能源資源、其它能源資源,以及含特殊技能和裝備的要素。在減排政策的設(shè)計(jì)上,他們考慮了將碳稅分別加入生產(chǎn)稅和消費(fèi)稅兩種方案。

Burniaux[3]在1992年開(kāi)發(fā)的GREEN模型包括12個(gè)區(qū)域和11個(gè)生產(chǎn)部門(mén),是一個(gè)遞推動(dòng)態(tài)的一般均衡模型。與W-W不同的是:GREEN模型在生產(chǎn)函數(shù)的分級(jí)嵌套中將資本要素和能源要素放在了一個(gè)層次,清晰地表達(dá)了資本和能源要素在短期互補(bǔ)、長(zhǎng)期相互替代的關(guān)系。此外,模型通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣(transition matrix)把CGE模型中居民對(duì)產(chǎn)品的需求轉(zhuǎn)化成居民對(duì)能源的需求,將碳排放與消費(fèi)的函數(shù)關(guān)系清晰地表達(dá)出來(lái)。在減排的政策設(shè)計(jì)上,Burniaux等考慮了能源稅、碳稅和排放權(quán)交易三種方案。

美國(guó)BROOKING研究所的Mckibbin和Wilcoxen[4]等在1996年開(kāi)發(fā)的G-CUBED模型是一個(gè)包含8個(gè)地區(qū)、12個(gè)部門(mén)的動(dòng)態(tài)、跨期模型。無(wú)論在模型結(jié)構(gòu)還是在模型算法上,該模型都對(duì)之前的CGE模型進(jìn)行了很多改進(jìn)。在模型結(jié)構(gòu)上,G-CUBED模型是一個(gè)集計(jì)量模型、現(xiàn)代宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和一般均衡理論為一體的混合模型。它不僅考慮了投資的動(dòng)態(tài)變化,而且考慮了儲(chǔ)蓄和消費(fèi)的跨期行為。尤其重要的是,模型將貨幣需求方程納入一般均衡模型,試圖解決一般均衡模型中只有相對(duì)價(jià)格而無(wú)真實(shí)價(jià)格的問(wèn)題。在模型的參數(shù)算法上,G-CUBED模型采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型對(duì)均衡模型中的參數(shù)進(jìn)行估計(jì),而不是之前人們常采用的“校準(zhǔn)法”(Calibration)。此外,在動(dòng)態(tài)模擬時(shí),他們考慮了未來(lái)人口增長(zhǎng)和工業(yè)技術(shù)水平的變化,使一般均衡模型在模擬政策的長(zhǎng)期影響時(shí)更具說(shuō)服力。

不同于上述CGE模型的是Hanson.D[5]等在2000年構(gòu)建的AMIG A模型,該模型是一個(gè)規(guī)模龐大的混合模型,這個(gè)模型開(kāi)創(chuàng)了混合使用自下而上模型(bottom-up)和一般均衡模型方法的先河,他們使用自下而上的描述方法解釋能源的需求,并將人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的廢氣細(xì)分為包括CO2在內(nèi)的6種氣體。尤其值得一提的是,AMIG A模型將影響氣候變化最重要的因素技術(shù)進(jìn)步內(nèi)生,改變了以往相關(guān)一般均衡模型中技術(shù)進(jìn)步外生的局限。

用CGE模型對(duì)中國(guó)的氣候變化問(wèn)題進(jìn)行研究的文獻(xiàn)不是很多。李善同、翟凡[6]在1997年開(kāi)發(fā)了一個(gè)中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)遞推動(dòng)態(tài)一般均衡模型,用于研究中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、環(huán)境、污染控制政策、貿(mào)易政策和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系。Zhang[7]于1998年建立了一個(gè)中國(guó)經(jīng)濟(jì)遞推動(dòng)態(tài)一般均衡模型,模擬在給定線性目標(biāo)函數(shù)和線性約束的條件下最優(yōu)減排技術(shù)的選擇。魏濤遠(yuǎn)[8]等也于2002年建立了一個(gè)中國(guó)CGE模型,分別計(jì)算了我國(guó)生產(chǎn)部門(mén)和居民的能源消費(fèi)量。此外,鄭玉散、樊明太[9]采用比較靜態(tài)分析方法,分析了不同的碳稅對(duì)我國(guó)二氧化碳排放以及宏觀經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)短期的影響。王燦[10-11]等學(xué)者也分別利用一般均衡模型分析了碳稅對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響。

2 氣候變化CGE模型中的關(guān)鍵技術(shù)

如前所述,一般均衡模型用于氣候變化分析時(shí)關(guān)注最多的問(wèn)題是:氣候變化的經(jīng)濟(jì)成本;延緩氣候變暖的政策措施選擇;不同的政策措施對(duì)氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等方面的影響這幾個(gè)方面。為了回答上述問(wèn)題,在構(gòu)建氣候變化的一般均衡模型中,建模者將對(duì)傳統(tǒng)的一般均衡模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括:①如何將碳稅和減排成本嵌入模型中;②如何體現(xiàn)居民的消費(fèi)習(xí)慣對(duì)減緩氣候變化的影響;③如何體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步對(duì)氣候變化、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)的影響。

2.1 碳稅、減排成本和氣候變化CGE模型

用CGE模型研究碳稅和減排成本問(wèn)題時(shí),比較一致的觀點(diǎn)和做法是將這些費(fèi)用體現(xiàn)在能源價(jià)格的變換之中。反應(yīng)到模型中就是在能源產(chǎn)品的相關(guān)方程中引入減排政策控制變量或碳稅稅率。

式中,YCO2是碳排放量;De是能源需求量;De’是替代能源需求量;Pe是征稅后的能源價(jià)格;Pe’是替代能源價(jià)格;Pe0是征稅前的能源價(jià)格;t,αe是碳稅稅率和能耗系數(shù)。

由方程(2)-(3)可以看出,當(dāng)實(shí)施碳稅稅率(或類(lèi)似的減排政策控制變量)時(shí),能源價(jià)格上升,從而引起相應(yīng)的能源產(chǎn)品的需求下降;能源需求下降使替代能源品的需求和價(jià)格也隨之變化。由于能源產(chǎn)品價(jià)格和需求量的變動(dòng)會(huì)相應(yīng)影響部門(mén)增加值的產(chǎn)出水平,最終導(dǎo)致總產(chǎn)出水平、總需求水平、各種產(chǎn)品的需求水平、產(chǎn)品的進(jìn)出口水平等指標(biāo)的變動(dòng)。而中間投入、部門(mén)產(chǎn)出和最終消費(fèi)的變化將通過(guò)相關(guān)的方程影響總碳排放量的變動(dòng)。

2.2 消費(fèi)行為和氣候變化CGE模型

由于消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣直接影響到對(duì)節(jié)能型產(chǎn)品以及汽油等能源產(chǎn)品的消費(fèi),因此,在氣候變化一般均衡模型中應(yīng)該建立消費(fèi)者的消費(fèi)行為和碳排放的函數(shù)關(guān)系。這種關(guān)系可以通過(guò)兩種辦法來(lái)描述,一是常用的LES或ELES函數(shù),二是跨期消費(fèi)方程。

常用的LES或ELES函數(shù)的具體方程形式為:

式中,HCih是居民h對(duì)商品i的消費(fèi)量;PCi是商品i的價(jià)格;HDh是居民的可支配收入;ηi,μi是參數(shù)。

由于ELES和LES方程沒(méi)有考慮消費(fèi)者偏好隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)特性,一些學(xué)者在設(shè)計(jì)氣候變化的一般均衡模型時(shí),消費(fèi)行為的描述使用了跨期消費(fèi)模型。

居民跨期消費(fèi)的效用函數(shù)為:

式中,U是效用,C是總消費(fèi),i是第i代人,j是年齡上式假設(shè)人的壽命為 歲是居民活到 歲的非條(75)j件概率,ρ是折舊率;P是消費(fèi)品價(jià)格,a是資產(chǎn),τw,τP分別是工資和相關(guān)稅率,r是利率水平;w是工資,e是勞動(dòng)生產(chǎn)率,pen是退休金,t是時(shí)間。

由上述效用最大化問(wèn)題的一階條件,可得居民消費(fèi)的跨期動(dòng)態(tài)方程為:

各個(gè)時(shí)期的居民消費(fèi)總需求確定后,即可根據(jù)ELES,LES或CES等一般均衡模型常用的居民消費(fèi)函數(shù)將居民在某一個(gè)時(shí)期對(duì)不同商品的消費(fèi)需求計(jì)算出來(lái)。這樣,居民在不同的時(shí)間和不同消費(fèi)偏好下的商品消費(fèi)表達(dá)式就有了。政府可以通過(guò)對(duì)不同的商品征收相應(yīng)的環(huán)境稅來(lái)調(diào)整價(jià)格,進(jìn)而影響消費(fèi)者的當(dāng)期和跨期的消費(fèi)行為,達(dá)到減排的目標(biāo)。

2.3 技術(shù)進(jìn)步與氣候變化CGE模型

在常用的一般均衡模型中,技術(shù)進(jìn)步水平主要體現(xiàn)在生產(chǎn)函數(shù)中。而一般均衡模型的設(shè)計(jì)者們通常使用CES函數(shù)形式來(lái)表示不同技術(shù)之間的替代關(guān)系。例如,對(duì)于一個(gè)有二層嵌套的生產(chǎn)函數(shù),第一層嵌套由能源和非能源要素CES復(fù)合成資源要素投入;第二層嵌套又由資本、勞動(dòng)和資源要素這三種要素作為生產(chǎn)投入形成增加值。其具體的函數(shù)形式如下:

式中,Yi是部門(mén)增加值;KTi是資本投入;LDi是勞動(dòng)投入;DRi是資源投入;DEi是能源資源投入;DNEi是非能源資源投入;ai,βi,φi,φi是參數(shù),ρV和ρe是替代彈性。

替代彈性的變動(dòng)可以表示技術(shù)在勞動(dòng)密集和技術(shù)密集之間、能源密集和非能源密集技術(shù)的選擇。由此可見(jiàn),這種表達(dá)形式的確優(yōu)于使用固定投入產(chǎn)出系數(shù)的投入產(chǎn)出分析法。但是由于CES函數(shù)中的參數(shù)通常是通過(guò)“校準(zhǔn)法”來(lái)確定的,這使得人們對(duì)一般均衡模型中生產(chǎn)方程參數(shù)的準(zhǔn)確性表示懷疑。此外,技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)態(tài)過(guò)程也不能完全地體現(xiàn)在CES函數(shù)中。因此,從2001年以來(lái),如何將技術(shù)進(jìn)步較為準(zhǔn)確地引入氣候變化一般均衡模型引起了有關(guān)學(xué)者的注意。目前,在大部分一般均衡模型仍然沿用CES函數(shù)的同時(shí),有些學(xué)者開(kāi)始從研發(fā)投入、技術(shù)溢出效應(yīng)、能源節(jié)約型投資等角度將技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)態(tài)過(guò)程考慮到一般均衡模型中。

3 氣候變化CGE模型的局限性

一般均衡模型在氣候變化研究領(lǐng)域受到推崇的同時(shí),也遭到了置疑。爭(zhēng)議的內(nèi)容大致有兩個(gè)方面,一是對(duì)一般均衡模型研究方法本身的疑問(wèn)。一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為一般均衡反映的是抽象的理論狀態(tài),在現(xiàn)實(shí)世界中處于一般均衡狀態(tài)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)很難找到或者根本就不存在。因此,使用一般均衡理論為現(xiàn)實(shí)世界確定實(shí)際的均衡值無(wú)現(xiàn)實(shí)意義。其次,模型中一些方程的參數(shù)和彈性的精確度也值得懷疑。由于原始數(shù)據(jù)可得性差等原因,一般均衡模型研究人員確定這些參數(shù)和彈性的常用手段是“校準(zhǔn)法”或者引用權(quán)威數(shù)據(jù)。這使得模型參數(shù)的選取在一定程度上具有隨意性。而很多時(shí)候,這些參數(shù)又在很大程度上影響了模型運(yùn)行的結(jié)果。例如,Abler,Shortle[12]以哥斯達(dá)黎加為例,研究一般均衡模型參數(shù)的不確定性問(wèn)題。研究表明在參數(shù)被處理為隨機(jī)變量時(shí),環(huán)境政策的沖擊效果在一定程度上取決于參數(shù)值的選取。

另一個(gè)爭(zhēng)議的內(nèi)容集中在一般均衡模型在研究氣候變化問(wèn)題時(shí)的不完整性和過(guò)于簡(jiǎn)單等方面。比如,一般均衡模型在模擬氣候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)影響時(shí),用于描述環(huán)境以及環(huán)境系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互作用等方程比較簡(jiǎn)單,尤其是對(duì)環(huán)境的描述方程在一些假設(shè)下被大大地簡(jiǎn)化了,有時(shí)一些重要的環(huán)境變量不得不由外生等方法來(lái)處理。再如,我國(guó)目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一般均衡模型大多以工業(yè)部門(mén)為重點(diǎn),研究成果也往往偏重于碳稅對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)尤其是工業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響,以中國(guó)二元經(jīng)濟(jì)體系為基礎(chǔ)的一般均衡模型構(gòu)建依然是空白等。

4 氣候變化CGE模型的未來(lái)研究方向

氣候變化CGE模型在未來(lái)的研究上大致有兩個(gè)方向。一個(gè)是研究?jī)?nèi)容上的深入和創(chuàng)新;二是模型技術(shù)上的創(chuàng)新。

從研究?jī)?nèi)容上講,在未來(lái)氣候變化一般均衡模型中,由于氣候變化問(wèn)題從任何角度講都是一個(gè)具有長(zhǎng)期性特征的問(wèn)題,因此,時(shí)間變量在與之相關(guān)的模型中都應(yīng)該是重點(diǎn)考慮的因素。由于跨期的或動(dòng)態(tài)一般均衡模型能夠揭示當(dāng)期和未來(lái)期限的投資及消費(fèi)決策,這類(lèi)模型將是氣候變化一般均衡模型未來(lái)的一個(gè)重點(diǎn)。這類(lèi)模型應(yīng)該建立在解釋經(jīng)濟(jì)行為隨政策變化、時(shí)間變化的反應(yīng)路徑上,如相關(guān)的政策是否能夠有效地減少排放?是否應(yīng)該開(kāi)發(fā)替代資源等。其次,搏弈論思想應(yīng)加入一般均衡模型的構(gòu)建中。由于氣候問(wèn)題是全球性問(wèn)題,政府間的談判與妥協(xié)直接影響相關(guān)政策的制定。而在現(xiàn)有的一般均衡模型中,政府的行為通常被假設(shè)成“被動(dòng)的”。模型只能回答“政策的效果是什么”等這類(lèi)問(wèn)題。因此,搏弈論中的一些思想的加入,能夠使一般均衡模型模擬在談判過(guò)程中的一攬子政策的效果。

從模型技術(shù)上講,目前一般均衡模型的局限性就是未來(lái)一般均衡模型研究中可能的技術(shù)突破。這些突破可能產(chǎn)生于CGE模型中的參數(shù)估計(jì)和建立更加復(fù)雜的、逼近現(xiàn)實(shí)的模型系統(tǒng)。因此,更多地結(jié)合計(jì)量模型技術(shù),為參數(shù)提供更加可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源以及大型的、更為復(fù)雜的模型可能是氣候變化一般均衡模型未來(lái)的兩種趨勢(shì)。

(編輯:田 紅)

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AbstractCGE model in modeling climate change impacts refers to apply general equilibrium analysis,in considering climate change,economic systems,energy systems and their mutual relations,to simulate the economic impact of environmental policy and make integrated evaluation to the impact of the climate change through restructuring the conventional general equilibrium model.This paper reviews the general equilibrium model for China and other regions,and their applicationfor climate policy analysis,among which social costs and social benefit of CO2mitigation,environmental policy simulation and policy design are mainly discussed.Some key functions relate to carbon tax,costs of mitigation,consumer behavior and technical progress in CGE model are provided.Meanwhile,the paper also discusses the limitations of using the general equilibrium model to evaluate the climate change impacts,namely,the parameters used in the CGE model are sometimes questionable and CGE model itself could not describe clearly the complexity of environmental system.Finally,the author gives the future direction of the research in this field.

Key wordsclimate change;CGE model;environmental policy;simulation

CGE Model in Modeling Climate Change Impacts

WANGLi
(Institute of Quantitative and Technical Economics,CASS,Beijing 100732,China)

F467

A

1002-2104(2010)07-0038-04

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.07.006

2010-03-11

王麗,博士,主要研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)模型與政策分析。

＊環(huán)保部環(huán)保公益項(xiàng)目“低碳經(jīng)濟(jì)模型開(kāi)發(fā)及其在減緩氣候變化中的應(yīng)用”(編號(hào):200809151);中國(guó)社會(huì)科學(xué)院“數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)“重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)工程資助。