余美紅，楊緒彪

（上海工程技術(shù)大學(xué)，上海 201620）

引言

如今碳減排問(wèn)題成了全球關(guān)注的焦點(diǎn)。目前全球約有兩萬(wàn)架飛機(jī)，每年航空乘客達(dá)30億人次。預(yù)計(jì)2040年全球飛機(jī)數(shù)量將達(dá)5萬(wàn)架，會(huì)有越來(lái)越多的人乘坐飛機(jī)出行。國(guó)際航空溫室氣體排放量在全球排放量中所占比重不高，從2014年起，溫室氣體排放量比重約為1.4%。但是增長(zhǎng)速度卻不容忽視，根據(jù)2016年根據(jù)國(guó)際民航組織（ICAO）環(huán)境報(bào)告，如果不采取措施，到2050年，國(guó)際航空的碳排放將從目前的7億噸增長(zhǎng)至26億噸左右，其碳排放量將達(dá)到全球碳排放量的22%。根據(jù)中國(guó)提交的自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，國(guó)務(wù)院于2016年10月27日印發(fā)了《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，提出到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放需要比2015年下降18%，碳排放總量必須得到有效控制。

一、相關(guān)研究評(píng)述

（一）對(duì)航空業(yè)碳減排和碳稅方面的研究

Christian Azar et al.通過(guò)層次分析法構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)類物理目標(biāo)指標(biāo)，組建了航空業(yè)碳排放的權(quán)重指數(shù)，以此來(lái)分析和預(yù)估排放的航空業(yè)碳排放的輻射效應(yīng)[1]。Paul E通過(guò)構(gòu)建相關(guān)模型模擬了增收碳稅對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙重響，模型結(jié)果顯示，雖然溫室氣體減排對(duì)相關(guān)經(jīng)濟(jì)有微弱影響，但整體就業(yè)率會(huì)有顯著提高。Ernst&Young[3]，Kathleen Bailey[4]通過(guò)收集分析相關(guān)數(shù)據(jù)得出，征收航空碳稅會(huì)導(dǎo)致航空票價(jià)的上漲，從而乘客需求大幅減少轉(zhuǎn)向別的交通方式。Piers M.de F.Forster認(rèn)為，征收航空碳稅，由于“共同而有責(zé)任”原則，會(huì)造成增收碳稅不公的現(xiàn)象，導(dǎo)致市場(chǎng)混亂[5]。

目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)民航減排市場(chǎng)機(jī)制有了比較深刻的研究，文獻(xiàn)集中于歐盟強(qiáng)行推出的航空碳排放稅對(duì)我國(guó)航空業(yè)造成的相關(guān)影響。許小虎則重點(diǎn)就該碳稅政策對(duì)航空業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本和利潤(rùn)等做了統(tǒng)計(jì)和預(yù)估，研究了對(duì)航空業(yè)以及相關(guān)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)及減排效果的影響[6]。Mayor研究了歐盟開(kāi)征航空碳稅，認(rèn)為如果國(guó)內(nèi)外旅游具有替代對(duì)碳減排和國(guó)內(nèi)外旅游所造成的影響。研究顯示，如果國(guó)內(nèi)外旅游具有明顯的替代效應(yīng)，那么征收航空碳排放稅有利于減少國(guó)內(nèi)碳排放[7]。Zhang首先對(duì)歐盟征收航空碳稅條約的合法性進(jìn)行了探討，然后總結(jié)得出其一旦實(shí)施將對(duì)中國(guó)航空業(yè)和相關(guān)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的不利影響，最后給出相關(guān)的措施建議[8]。胡曉紅認(rèn)為，對(duì)與我國(guó)而言，歐盟航空碳排放交易制度，既存在負(fù)面影響，也有正面效應(yīng)，我國(guó)應(yīng)當(dāng)盡快實(shí)施相關(guān)政策，以便從制度上防范碳成本所造成的副面影響，使我國(guó)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不受到壓迫，繼續(xù)穩(wěn)健提升[9]。

（二）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的應(yīng)用

研究表明，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在能源減排和航空業(yè)以及相關(guān)領(lǐng)域都有了比較深入的研究應(yīng)用。根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)來(lái)構(gòu)建模型進(jìn)而對(duì)所建立的模型進(jìn)行研究是非常有效的。潘崇義就是利用這一特點(diǎn)來(lái)研究江蘇省造船業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力的[10]。在物流園區(qū)節(jié)能減排方面的研究也可以利用這一方法，尚羽就是利用這一特點(diǎn)研究了物流園區(qū)節(jié)能減排排放系統(tǒng)[11]。潘婿等人以連云港為例，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)港口城市禍合模型進(jìn)行了模擬及仿真[12]。陶冶等對(duì)中國(guó)交通能源以及可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)稅收政策進(jìn)行了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬研究，并對(duì)中國(guó)未來(lái)的交通消耗總量以及未來(lái)能源價(jià)格的漲幅有了初步預(yù)估[13]。

以上文獻(xiàn)對(duì)碳減排和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題都有很深入的研究，對(duì)該領(lǐng)域研究做出巨大貢獻(xiàn)。但是，目前現(xiàn)有的文獻(xiàn)及相關(guān)研究主要在靜態(tài)相關(guān)性分析上，國(guó)內(nèi)外目前主要分析將歐盟頒布的碳減排交易機(jī)制運(yùn)用于航空碳排放方面所設(shè)計(jì)的相關(guān)工作及影響上，而定量分析研究尚不成熟。本文運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論與方法構(gòu)建航空業(yè)低碳發(fā)展系統(tǒng)模型，分析和預(yù)估碳稅和航空器運(yùn)行速度對(duì)航空業(yè)碳減排發(fā)展影響的動(dòng)態(tài)機(jī)制，為以后我國(guó)制定減排相關(guān)措施和政策提供理論依參考據(jù)。

二、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型分析

（一）模型假設(shè)

航空業(yè)的低碳減排協(xié)同作用是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及飛機(jī)制造、航空公司、空管局等上下游相關(guān)企業(yè)等諸多因素，以及許多減排措施、技術(shù)和操作，在定量分析中很難考慮到每個(gè)部分和每個(gè)因素。因此，本文對(duì)于系統(tǒng)影響不大的一些非關(guān)鍵因素忽略不計(jì)，只選擇了重要的代表性指標(biāo)進(jìn)行分析，構(gòu)建相關(guān)模型。本文選取2013—2015年中國(guó)航空業(yè)相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和檢驗(yàn)；選取2016—2018年仿真結(jié)果預(yù)測(cè)年份。

1.本模型只考慮航空業(yè)和貿(mào)易量對(duì)GDP的影響，不考慮其他產(chǎn)業(yè)對(duì)GDP的影響。

2.本模型重點(diǎn)研究航空的減排制度對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響，其他產(chǎn)業(yè)對(duì)能源消耗和污染排放在此研究中不作考慮。

3.本模型的污染氣體以二氧化碳排放為主要指標(biāo)變量。

4.本模型中采用各項(xiàng)減排措施造成航空業(yè)成本的增加通過(guò)價(jià)格機(jī)制對(duì)其他方面產(chǎn)生影響，假設(shè)不會(huì)有其他的影響途徑。

（二）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立

1.模型變量表達(dá)式

（1）污染損失系數(shù)：?jiǎn)挝慌欧帕康亩趸紝?duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙率；

（2）周轉(zhuǎn)量拉動(dòng)GDP系數(shù)：年周轉(zhuǎn)量對(duì)GDP增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率；

（3）投資效果系數(shù)：?jiǎn)挝伙w機(jī)技術(shù)減排投資的減排效果，即將技術(shù)減排投資額轉(zhuǎn)化為減排量系數(shù)；

（4）節(jié)能系數(shù)：航速降低百分比與燃油消耗降低之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)；

（5）航空能源替代彈性：碳稅對(duì)能源需求量的影響程度，即碳稅稅率每增加一個(gè)單位，航空業(yè)對(duì)能源需求降低的百分比。

2.模型中主要參數(shù)方程

（1）終止時(shí)間=2017

單位：年

（2）GDP=INTEG（GDP 增長(zhǎng)率-GDP阻礙率，124105）

單位：億元

（3）GDP增長(zhǎng)率=碳稅+GDP×GDP增長(zhǎng)系數(shù)+航空業(yè)GDP

單位：億元

（4）GDP增長(zhǎng)系數(shù)

=（時(shí)間，（[（2013，0）—（2017，0.25）]，（2013，0.015），（2014，0.038），（2015，0.045），（2016，0.059），（2017，0.039）））

（5）GDP阻礙率=航空業(yè)補(bǔ)貼十SMOOTH（污染損失，5）

單位：億元

（6）初始時(shí)間=2013年

單位：年

初始時(shí)間：2013

（7）二氧化碳排放量=（燃料油消耗量*燃料油碳排放因子）

單位：萬(wàn)噸

（8）全社會(huì)客運(yùn)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量==GDP*0.296-21060

單位：億噸公里

（9）周轉(zhuǎn)量拉動(dòng)GDP系數(shù)=0.2

單位：億元/億噸公里

（10）燃料油碳排放因子==3.2

單位：噸

（11）（碳稅二二氧化碳排放量*碳稅率*10）（-4）

單位：億元

（12）碳稅稅率=40

單位：元/噸碳

（13）能源增長(zhǎng)率=能源消耗量*能源增長(zhǎng)系數(shù)

單位：萬(wàn)噸

（14）能源增長(zhǎng)系數(shù)

=WITHLOOKUP（時(shí)間，（[（2013，0.05）—（2017，0.3）]，（2013，0.1039），（2014，0.0976），（2015，0.096），（2016，0.0624），（2017，0.0587）））

3.回歸分析

計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)軟件EVIEWS是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便的回歸分析方法，是專門為大型機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的、用以處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)，經(jīng)常用于處理數(shù)據(jù)回歸性分析。數(shù)據(jù)處理了模型中GDP與航空周轉(zhuǎn)量之間的時(shí)間序列關(guān)系。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)建立回歸模型，總結(jié)出變量之間的相關(guān)線性關(guān)系。利用EVIEWS方法對(duì)序列進(jìn)行OLS回歸，回歸模型為：

得航空運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量與GDP之間的線性關(guān)系為y=0.286x+22492.32，其中，x為 GDP值，Y為航空運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量，R2=0.992，說(shuō)明X與Y之間高度線性相關(guān)，模擬結(jié)果如表1所示。

表1 航空運(yùn)輸業(yè)總周轉(zhuǎn)量模擬

三、航空運(yùn)輸?shù)吞及l(fā)展模擬及政策建議

（一）模擬方案

模擬仿真是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中通過(guò)仿真政策措施來(lái)達(dá)到支持決策的關(guān)鍵步驟?？紤]到模型歷史數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度和未來(lái)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的不確定性，模型仿真起始時(shí)間為2013年，終止時(shí)間為2017年，時(shí)間跨度為4年。考慮的三個(gè)低碳發(fā)展道路運(yùn)輸路徑，如市場(chǎng)減排技術(shù)減排和操作減排，設(shè)計(jì)了碳排放稅，減速比、補(bǔ)貼強(qiáng)度等6個(gè)模擬方案設(shè)計(jì)（見(jiàn)表2），方案1仿真為沒(méi)有任何措施的模擬結(jié)果，為后續(xù)模擬方案做效果參照。測(cè)試各種政策或政策組合對(duì)能源消耗、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)的影響，為我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)制定低碳減排政策提供方向和理論依據(jù)，如表2所示。

表2 仿真模擬方案

（二）模擬結(jié)果

1.征收碳稅效果模擬。方案1、2、3、4的模擬效果如圖1所示。從圖1可得，征收碳稅是控制能源消耗、減少CO2排放的最有效政策手段。征收碳稅的稅率越高，碳減排的效果越明顯，但同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)會(huì)造成阻礙作用。

2.降低航速效果模擬。方案1與方案5的模擬效果比較見(jiàn)圖2。結(jié)果表明，適當(dāng)降低航速能夠有效降低能源消耗總量和CO2排放總量。其原因是能源消耗和飛行航速的呈三次方線性相關(guān)，適當(dāng)降低航速可以節(jié)約大量能源消耗和CO2減排效果。在目前航空運(yùn)輸市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的的市場(chǎng)情況下，適當(dāng)降低航速也不會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生較大的負(fù)面牽制作用。

圖1 征收碳稅效果模擬圖

圖2 降低航速效果模擬

3.碳稅與征收碳稅與補(bǔ)貼政策組合效果模擬。方案1、2和6的模擬效果比較見(jiàn)圖3。模擬結(jié)果表明，征收碳稅與補(bǔ)貼政策相作用的情況下不會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)造成阻礙作用，反而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。其原因是碳稅補(bǔ)貼在一定程度上可以降低碳稅所造成的成本問(wèn)題，緩解了航空運(yùn)輸企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力，促進(jìn)航空相關(guān)企業(yè)推出碳減排的相關(guān)管理運(yùn)營(yíng)、技術(shù)、空管政策。

圖3 方案1、2和6的模擬效果比較

（三）政策建議

合理征收碳稅，推行碳減排市場(chǎng)交易機(jī)制已成為國(guó)際上的主流趨勢(shì)，通過(guò)模型構(gòu)建可以得到征收碳稅方案，可以促進(jìn)航空碳減排和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)低碳發(fā)展。

適當(dāng)降低航速。航空器飛行航速與能源消耗成線性關(guān)系，在達(dá)到運(yùn)輸需求的前提下，找到適當(dāng)?shù)娘w行速度可以對(duì)航空碳減排產(chǎn)生積極作用。

通過(guò)結(jié)論可以得出，在征收碳稅的同時(shí)適當(dāng)進(jìn)行碳稅補(bǔ)貼，可以減小由于征收碳稅所帶來(lái)的成本，在一定程度上可以緩解貪睡的成本壓力，達(dá)到更好的減排效果。

結(jié)語(yǔ)

本文以航空運(yùn)輸業(yè)為研究對(duì)象。由于我國(guó)基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在缺失，在收集數(shù)據(jù)和確定相關(guān)指標(biāo)之間的關(guān)系時(shí)存在一定的不準(zhǔn)確和不定性。模型構(gòu)建過(guò)程中一些功能被簡(jiǎn)化，如速度、稅率、補(bǔ)貼等，在實(shí)踐中，需要根據(jù)具體的碳減排問(wèn)題確定合適的功能形式。希望在今后的研究過(guò)程中，能夠進(jìn)行更加細(xì)致的研究，使模型更具針對(duì)性。