武曉利，王 丹，晁江鋒

（1.河南財經(jīng)政法大學 經(jīng)濟學院，河南 鄭州 450000；2.中南財經(jīng)政法大學 經(jīng)濟學院，湖北 武漢 430064；3.鄭州航空工業(yè)管理學院 商學院，河南 鄭州 450046）

一、引言

近年來，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)高增長，環(huán)境污染問題也日趨嚴峻。據(jù)統(tǒng)計，2019 年中國經(jīng)濟增速為6.1%，在全球主要經(jīng)濟體中名列前茅。然而，在經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，能源消費總量也躍居世界首位并呈現(xiàn)增長態(tài)勢，其中，中國能源消費總量為48.6 億噸標準煤，較上年增長3.3%，煤炭消費量增長1.0%，原油消費量增長6.8%，天然氣消費量增長8.6%。然而，化石能源消費的快速增長引起中國二氧化碳排放量的大幅增加，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷惡化。在此背景下，近年來中國持續(xù)關注碳排放過度導致的環(huán)境質(zhì)量問題。2014 年，中國在《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中表示，計劃2030 年左右實現(xiàn)碳達峰，并且非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。

那么，面對日益嚴峻的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)，應如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟增長與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展，建設環(huán)境友好型經(jīng)濟，是當前中國亟待解決的重要問題。在此背景下，文章通過研究經(jīng)濟系統(tǒng)中影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關鍵因素，以及面臨生產(chǎn)技術、環(huán)保技術、能源價格以及政府治污支出沖擊時能源使用效率對中國主要宏觀經(jīng)濟變量的影響，分析經(jīng)濟增長與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量間的相互關系，具有較強的現(xiàn)實意義。

由于中國對環(huán)境問題的持續(xù)關注，關于環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟增長的相關研究也逐漸增多。代表性文獻如：齊結斌、胡育蓉(2013)基于異質(zhì)性偏好和政府視角分析發(fā)現(xiàn)，政府異質(zhì)性偏好增強無法同時實現(xiàn)經(jīng)濟增長和環(huán)境質(zhì)量改善的目標，而居民異質(zhì)性偏好增強可同時實現(xiàn)雙贏；Li(2014)通過構建污染治理的最優(yōu)控制模型，分析經(jīng)濟增長和治理污染的最優(yōu)均衡水平；朱軍(2015)通過構建包含不同公共政策因素的DSGE 模型，對比研究許可證價格、污染稅、政府控污支出等政策對環(huán)境質(zhì)量的影響。

同時，部分學者也對能源價格與能源使用效率等因素的經(jīng)濟效應進行了一系列研究，但相關結論尚存在較大分歧。其中，Jorgensen(1973)首次提出經(jīng)典的資本、勞動力、能源和原材料四個輸入要素的KLEM模型。之后相關研究將能源消費作為生產(chǎn)要素來研究能源消費對經(jīng)濟增長的影響，代表性文獻如孫穩(wěn)存(2007)和朱智洺、方培(2015)深入探討能源價格沖擊對中國宏觀經(jīng)濟的影響；楊翱等(2016)將能源使用效率沖擊引進DSGE模型，結論表明能源效率對經(jīng)濟的促進作用甚微，且明顯小于技術進步等。文章的研究與以往文獻研究的不同之處在于：第一，從生產(chǎn)技術、環(huán)保技術、能源價格以及治污支出四個層面研究其對經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)的影響，進而找尋實現(xiàn)經(jīng)濟增長與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量雙贏的可持續(xù)路徑；第二，通過調(diào)整能源使用效率，進而研究環(huán)保技術、能源價格和治污支出三類沖擊源在不同的能源使用效率下對經(jīng)濟增長和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)效應。

二、VAR 模型構建及實證分析

首先參照《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》中所公布的碳排放系數(shù)，分別測算2004—2020 年間全國碳排放量。計算公式如下：

其中，CE 表示所有能源的二氧化碳排放量；k 表示能源消費的類型，t 表示年份；EFk表示第k 類能源的二氧化碳排放系數(shù)；表示第t 期第k 類能源的消耗。各能源二氧化碳排放系數(shù)如表1 所示。

表1 各能源二氧化碳排放系數(shù)

2004—2020 年間，中國碳排放量大致呈現(xiàn)增長趨勢，碳排放量從596533.65kg 上升至983690.19kg。在2013 年之前的經(jīng)濟發(fā)展過程中，重工業(yè)占比過大，經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展消耗大量能源和資源，導致碳排放增長速度快，2013 年碳排放量最高達到1187879.09kg。文章采用2004—2020 年間中國的碳排放量、能源消費總量以及國內(nèi)生產(chǎn)總值三個變量構建VAR 模型，其中碳排放量代表環(huán)境污染，國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)代表經(jīng)濟增長，并對上述變量取自然對數(shù)，分別記作lnEC、lnC、lnGDP，建立的VAR 模型如下：

其中，Yt=(lnEC，lnNC，lnGDP)，Ai(i=1，2，…，p)表示相應的系數(shù)矩陣，p 表示內(nèi)生變量滯后的階數(shù)，根據(jù)AIC 信息準則估算模型得出最大滯后階數(shù)為3 階。

由圖1 可知：第一行表示1 單位碳排放量沖擊的影響，發(fā)現(xiàn)1 個百分點的碳排放量沖擊將導致能源消費與GDP 快速下降，而且均具有顯著的持續(xù)性，對GDP 的負效應持續(xù)擴大，呈現(xiàn)出逐階下降的態(tài)勢；第二行表示1 單位能源消費沖擊的影響，發(fā)現(xiàn)該沖擊導致碳排放量在短期內(nèi)快速上升，并在較高的碳排放水平上具有較強的持續(xù)性，而對GDP 具有一定的負面影響，在較長時期內(nèi)這一影響并未削弱；第三行表示1 單位GDP沖擊的影響，發(fā)現(xiàn)該沖擊導致碳排放量在短期內(nèi)有所上升，且在中長期內(nèi)呈現(xiàn)出逐階上升的態(tài)勢，而對能源消費具有一定持續(xù)性的負效應。從總體上來看，三個變量之間的運行機制在于國內(nèi)生產(chǎn)總值上升將引起碳排放量的快速上升，進而促使政府部門出臺相應的減排措施，使得能源消費量下降，碳排放規(guī)模也隨之回落，最終對經(jīng)濟增長構成影響。基于上述分析結論，文章通過構建包含碳排放因素的E-DSGE 模型，數(shù)值模擬相關因素對宏觀經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)影響。

圖1 脈沖響應函數(shù)分析

三、E-DSGE 理論模型構建

1. 企業(yè)

文章沿用新古典模型完全競爭的假設，所有企業(yè)技術相同，假設企業(yè)采用以下生產(chǎn)函數(shù)：

其中，ω0，ω1，ω2分別表示二次耗損函數(shù)的系數(shù)；α1，α2，α3分別表示資本、勞動、能源投入的份額，α1＞0，α2＞0，α3＞0，且α1+α2+α3=1；Yt表示t 期的產(chǎn)出，Kt表示t 期的資本存量，Nt表示t 期的勞動投入；Pt表示t 期能源消費品的價格，Et表示t期能源消費量，f 為能源使用效率，At表示t 期的外生技術水平，假定其服從AR(1)過程。

假設環(huán)境中的碳排放主要來自于企業(yè)，且每期碳排放量與當期企業(yè)的產(chǎn)出量正相關，與當期的環(huán)保技術水平負相關。參考Annicchiarico＆Dio(2015)的研究，設定第t 期的碳排放量為Xt：

其中，ν 表示單位產(chǎn)出的碳排放指標；ETt表示第t 期的環(huán)保技術水平，假設ETt是隨機變量，服從AR(1)過程：

企業(yè)資本積累方程為：

其中，δ 表示資本折舊率，It表示t 期的投資。企業(yè)在t 期需要支付居民的工資Wt、資本租金rt、承擔資本折舊率δ、向政府按稅率τY繳納產(chǎn)出稅。因此企業(yè)利潤最大化問題為：

求解該最優(yōu)化問題，可得如下關于Kt和Nt的一階條件：

2. 居民

假定經(jīng)濟系統(tǒng)中包含了眾多的居民，每個居民偏好相同且生命無限，則居民在每一期選擇能源消費、非能源消費、勞動及投資以實現(xiàn)其跨期效用最大化，即：

其中，E0為基于0 期信息形成的條件期望算子；0＜β＜1 為居民主觀貼現(xiàn)因子；Ct為第t 期代表性居民的非能源類消費品的消費；Qt為第t 期環(huán)境質(zhì)量；a 為居民在非能源消費和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的權衡值；Et代表第t 期居民的能源類消費品量，Nt代表第t 期居民的勞動供給；Xt表示第t 期碳排放量，其與環(huán)境質(zhì)量負相關，直接引起居民效用水平下降，因此以負對數(shù)的形式引進效用函數(shù)。

在第t 期，居民的預算約束為：

其中，τC、τN分別表示居民消費稅比例稅率、勞動所得稅比例稅率；G1t表示政府在第t 期的轉(zhuǎn)移支付；Pt表示第t 期的能源類消費品的價格，假設其是隨機變量，服從AR(1)過程。

求解最大化問題，可得一階條件如下：

3. 政府

政府每期收入均包括三個部分：對企業(yè)征收的產(chǎn)出稅及對居民征收的消費稅、勞動稅，故：

假設政府每一期的收入用于兩個部分：第一部分是補償居民的轉(zhuǎn)移支付G1t；第二部分是環(huán)境治污支出G2t?？紤]到環(huán)境污染的負外部性，治污責任完全由政府承擔，因此政府在第t期的預算約束為：

假設G1t和G2t是隨機變量，均服從AR(1)過程。

4. 環(huán)境

假設在環(huán)境系統(tǒng)中，環(huán)境質(zhì)量是一個動態(tài)演變的過程，第t 期的環(huán)境質(zhì)量不僅與上一期環(huán)境質(zhì)量有關，還與當期碳排放量反向變動，與政府治污支出正向變動。因此環(huán)境質(zhì)量的演變方程為：

其中，ψ 為環(huán)境質(zhì)量對碳排放的正常分解率，且0＜ψ＜1，Q*為初期無碳排放狀態(tài)下的環(huán)境質(zhì)量，γ 為上一期政府治污支出對本期環(huán)境質(zhì)量的改善系數(shù)。

最后，經(jīng)濟的可行性條件必須滿足：

文章引入生產(chǎn)技術沖擊、環(huán)保技術沖擊、能源價格沖擊及政府治污支出沖擊{At，ETt，Pt，G2t}，且均服從一階自回歸過程。

四、模型參數(shù)的校準與貝葉斯估計

文章構建模型的靜態(tài)參數(shù)主要依據(jù)中國實際經(jīng)濟數(shù)據(jù)和已有文獻，采用校準的方法確定；動態(tài)參數(shù)采用貝葉斯(Bayes)估計方法估算。

1. 靜態(tài)參數(shù)的校準檢驗

參數(shù)θ1、θ2和a。參考邵全權(2017)的研究，文章將θ1、θ2和θ3分別校準為0.85、3 和0.8；Angelopoulos(2010)將消費和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量間的權衡值設為0.6，朱軍(2015)認為居民在消費和環(huán)境質(zhì)量選擇中更短視，將其設定為0.7。據(jù)此參數(shù)a 校準為0.8。

參數(shù)β，δ，ωi，αi(i=1，2，3)。文章采用1979—2015 年間的CPI 數(shù)據(jù)估算出居民主觀貼現(xiàn)因子β 為0.97；陸平、何維達(2019)指出對于年度數(shù)據(jù)，資本折舊率通常被校準為0.04～0.1之間，因此文章將資本折舊δ 率校準為0.08；鄭麗琳、朱啟貴(2012)將二次耗損函數(shù)系數(shù)依次校準為0.0015、0.0000065、0.000000015；參考晁江鋒(2019)的分析，分別將α1、α2和α3校準為0.4、0.45 和0.15。

參數(shù)γ，η 和υ。參考Angelopoulos(2010)的分析，文章將參數(shù)γ，η 分別設定為5、0.1。參考Annicchiarico＆Di Dio(2015)的研究，將參數(shù)υ 設定為0.16；

參數(shù)τC，τN和N*。參考鐘永飛等(2017)的研究，把τC，τN分別校準為0.076、0.009。參考Hansan(1985)的分析，按照工作日進行測算，將勞動均衡值N*校準為0.33。

2. 動態(tài)參數(shù)的Bayes 估計

文章將1979—2021 年中國實際GDP 和消費數(shù)據(jù)分別作為總產(chǎn)出和消費的代理變量；使用MCMC-MH 方法對動態(tài)參數(shù)進行貝葉斯估計，結果如圖2 所示。

圖2 Bayes 估計結果

五、數(shù)值模擬分析

1. 靜態(tài)模擬分析

由表2 可以看出，隨著能源使用效率的持續(xù)提高，各宏觀經(jīng)濟變量的均衡值呈逐漸上升趨勢，且投資的上升幅度最大，產(chǎn)出次之，就業(yè)最小。同時，能源使用效率對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相關指標的影響存在一些差異，其中，隨著能源使用效率的提高，碳排放與能源消費均出現(xiàn)顯著上升，隨著能源使用效率的持續(xù)提升，兩者的上升幅度較為接近，然而，能源使用效率對環(huán)境質(zhì)量存在一定的負面影響。不同能源使用效率對宏觀經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的影響也不同。一方面，能源使用效率的提升能夠促進宏觀經(jīng)濟增長，企業(yè)產(chǎn)出、家庭消費以及就業(yè)等指標均有顯著提高，其原因在于提高能源使用效率有利于企業(yè)擴大生產(chǎn)規(guī)模，提升單位產(chǎn)出水平，進而增強企業(yè)盈利能力，拉動投資與就業(yè)增長；另一方面，能源使用效率提升在擴大企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的同時，也進一步導致碳排放規(guī)模的提高，且促進能源消費的上升，這將對生態(tài)環(huán)境造成壓力，導致環(huán)境質(zhì)量可能出現(xiàn)下滑。

表2 能源使用效率對各經(jīng)濟指標均衡值的影響

由表3 可知，政府治污支出轉(zhuǎn)化系數(shù)的提高能夠顯著改善環(huán)境質(zhì)量。其原因在于轉(zhuǎn)化效率提升能夠改善環(huán)保技術，減少碳排放規(guī)模，進而促進生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善。同時，隨著碳排放指標的逐漸提高，環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)顯著下降。其原因在于碳排放指標數(shù)量的增加在一定程度上拓寬了碳排放規(guī)模，將導致企業(yè)環(huán)保技術更新動力不足，降低企業(yè)節(jié)能減排的主觀能動性，最終不利于環(huán)境質(zhì)量的改善。

表3 環(huán)境質(zhì)量的均衡值

2. 動態(tài)模擬分析

（1） 不同沖擊源的脈沖響應分析

圖3 表示1%單位正向環(huán)保技術沖擊對各宏觀經(jīng)濟變量的動態(tài)影響，可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)保技術對經(jīng)濟增長的影響先正向后負向，對能源消費和碳排放量具有負效應，但對環(huán)境質(zhì)量具有顯著的改善作用。原因在于環(huán)保技術提升在長期內(nèi)影響企業(yè)與居民的環(huán)保意識，企業(yè)與居民更傾向于使用替代能源與能源替代消費品，兩者均導致能源消費減少。同時環(huán)保技術提高使企業(yè)產(chǎn)出碳排放量降低，環(huán)境質(zhì)量得到改善。

圖3 環(huán)保技術沖擊的脈沖響應分析

圖4 表示能源價格沖擊對各宏觀經(jīng)濟變量的影響，發(fā)現(xiàn)該沖擊對產(chǎn)出、能源消費和碳排放的影響均是負向，而對環(huán)境質(zhì)量的影響是正向。這說明能源價格上漲，導致生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)出下降，碳排放量減少，環(huán)境質(zhì)量提高；同時企業(yè)與居民傾向于使用替代能源與替代消費品，兩者均導致能源消費減少。

圖4 能源價格沖擊的脈沖響應分析

圖5 表示1%單位正向治污支出沖擊對各宏觀經(jīng)濟變量的動態(tài)影響，可以發(fā)現(xiàn)該沖擊對于產(chǎn)出、碳排放量的影響短期內(nèi)具有正效應，但長期來看影響為負；對于能源消費影響為負向，對環(huán)境質(zhì)量影響為正向。這說明治污支出增加，產(chǎn)出先增加后減少，因此碳排放量也呈現(xiàn)同向波動，治污支出增加，代表政府對環(huán)保的重視程度增強，而企業(yè)與居民環(huán)保意識的增強，將減少能源消費，企業(yè)在短期內(nèi)難以改變生產(chǎn)策略，生產(chǎn)規(guī)模在短期內(nèi)仍保持較高水平，但長期內(nèi)隨著政府治污強度的不斷提高，減排政策等使企業(yè)持續(xù)加大減排力度，縮減生產(chǎn)規(guī)模，環(huán)境質(zhì)量得到顯著改善。

圖5 治污支出沖擊的脈沖響應分析

（2） 模型敏感性分析

考慮到模型的穩(wěn)健性問題，分別將能源使用效率在0.361 的基礎上提高5%和10%，研究三種沖擊對經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)影響。由圖6 可知，隨著能源使用效率的提高，產(chǎn)出和能源消費對三種沖擊均具有敏感性，尤其是環(huán)保技術沖擊的效果最為明顯。具體來看，環(huán)保技術與治污支出沖擊在短期內(nèi)對經(jīng)濟增長的敏感性不顯著，但在中長期內(nèi)具有顯著的敏感性。隨著能源使用效率的提高，環(huán)保技術和治污支出沖擊能夠減少能源消費量，這對改善環(huán)境是有益的。對于不同的能源使用效率水平，能源價格沖擊僅在短期內(nèi)對經(jīng)濟增長具有敏感性，且其對能源消費也僅具有較弱的敏感性。

圖6 敏感性分析

同時，環(huán)保技術和能源價格沖擊對環(huán)境質(zhì)量具有顯著的敏感性，且能源使用效率越高，兩類沖擊對生態(tài)環(huán)境的正效應均越顯著。但治污支出沖擊對環(huán)境質(zhì)量的敏感性較弱；環(huán)保技術和能源價格沖擊在短期內(nèi)對碳排放具有一定的敏感性，且隨著能源使用效率的提高，兩類沖擊在短期內(nèi)可以有效降低碳排放量。而治污支出沖擊在短期內(nèi)的敏感性較弱，中長期內(nèi)敏感性較強，且隨著能源使用效率的提高，其能夠有效降低碳排放量。

六、結論

文章通過構建三部門DSGE 模型，分析生產(chǎn)技術、環(huán)保技術、能源價格及政府治污支出等外生沖擊對經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)影響，以及面臨四種沖擊時不同能源使用效率對中國主要宏觀經(jīng)濟變量的影響。研究發(fā)現(xiàn)：第一，生產(chǎn)技術創(chuàng)新能夠在短期內(nèi)增加產(chǎn)出，同時也會引起能源消費和碳排放量的增加，對環(huán)境質(zhì)量的負向影響持續(xù)性較強；第二，環(huán)保技術進步對產(chǎn)出有輕微負效應，但其能夠迅速抑制碳排放，長期內(nèi)能減少能源消費并且改善環(huán)境質(zhì)量；第三，能源價格上漲能夠降低能源消費，減少碳排放，改善環(huán)境質(zhì)量，但在一定時期內(nèi)對于產(chǎn)出存在負效應；第四，增加政府治污支出能夠在長期內(nèi)減少能源消費，抑制碳排放并且改善環(huán)境質(zhì)量，但對產(chǎn)出具有一定的負效應；第五，能源使用效率提高，首先能夠提升環(huán)保技術對于碳排放、能源消費的抑制作用和生態(tài)環(huán)境的改善效果，但也使得環(huán)保技術對產(chǎn)出的長期抑制效應增強；其次能夠放大能源價格對環(huán)境質(zhì)量的正向作用，加深能源價格對碳排放和能源消費的抑制效應，同時也增強了能源價格對產(chǎn)出的短期抑制效應；最后能夠增強政府治污支出對能源消費和碳排放的長期抑制效應，同時也增強該因素對產(chǎn)出的抑制效應，然而其并未改變政府治污支出對于環(huán)境質(zhì)量的正向影響效果。

文章的研究結論為探討環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟增長的制衡關系提供了一定理論支撐。顯然，追求過高的能源使用效率，僅以實施生產(chǎn)技術、環(huán)保技術創(chuàng)新、能源價格沖擊、政府治污支出增加等相關政策，均無法同時實現(xiàn)經(jīng)濟增長與環(huán)境質(zhì)量改善的雙贏目標，長期內(nèi)提高環(huán)境質(zhì)量水平需貢獻一定的經(jīng)濟數(shù)字增長，只有適當?shù)哪茉词褂眯什鸥走_到平衡兼顧的效果。