Carbon tax, emission trading, or the mixed policy: which is the most effective strategy for climate change mitigation in China?
Email author
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1.School of Economics and ManagementNorth China Electric Power UniversityBaodingChina
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2.Philosophy and Social Science Research Base of Hebei ProvinceNorth China Electric Power UniversityBaodingChina
Original Article
First Online:
15 March 2016
Received:
21 November 2015
Accepted:
03 March 2016
DOI: 10.1007/s11027-016-9710-3
Cite this article as:
Li, W. amp; Jia, Z. Mitig Adapt Strateg Glob Change (2016). doi:10.1007/s11027-016-9710-3
Abstract
China, as the worldrsquo;s largest emitter, intends to achieve the peaking of carbon dioxide (CO2) emissions around 2030 and to make best efforts to peak early to mitigate global change. Under this strategy, a dynamic, recursive computable general equilibrium (CGE) model is used to analyze the economy, energy, and environment impact of CO2 emission reduction policy based on 17 scenarios in China: carbon tax, emission trading scheme (ETS), and the mixed policy in different price level, in order to find out which kind of emission reduction strategy is more feasible. The results show that CO2 emission in 2030 will be reduced with the implementation of tax, ETS and mixed policy, by 10–13 %, 12–14 %, and 18–28 %, respectively. From 2016 to 2030, China can reduce 18,338–24,156 Mt CO2 through the implementation of mixed policy. Furthermore, relative to single policy, mixed policy has stronger effects on primary energy consumption cut, by 738–1124 Mtoe or 18–28 %, which will make CO2 emissions reach a peak before 2030 and the peak emission is not greater than 12 billion tons which is in line with the reduction demand in China. Thus, the mixed policy is the most effective strategy so that mixed policy is recommended to parties included in Annex I in United Nations Framework Convention on Climate Change Kyoto Protocol and other countries with large potential of emission reduction, while ETS is suggested to countries with low carbon emissions per capita which can balance economic development and CO2 mitigation.
Keywords
Carbon tax Climate change Computable general equilibrium (CGE) model Emission trading scheme (ETS) Energy consumption Mitigation strategy Mixed policy
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1 Introduction
The increasing carbon dioxide (CO2) emissions caused by increasing global energy demand directly impact global warming. Low carbon becomes an attractive topic these years (Selvakkumaran et al. 2014lt;
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碳税、碳排放交易，或混合政策：在中国哪个是减缓气候变化的最有效的策略？
魏力
摘要：中国，作为世界上最大的排放国，在2030年左右达到二氧化碳（CO2）排放量的峰值。中国将尽最大努力尽快达到峰值以减缓全球变化。在这种策略下，用一个动态的、递归的、可计算的一般均衡（CGE）模型来分析经济、能源和基于中国17个场景下的CO2减排政策环境的影响：实行碳税、碳排放交易计划（ETS）政策和在不同的价格水平的混合政策，都是为了寻找更可行的减排策略。结果表明，2030年的二氧化碳排放量将减少。随着实施税收，ETS和混合政策，分别减少10 - 13%，12 - 14%，和18 -28%。从2016年到2030年，中国可以通过混合政策的实施减少18338–24156公吨CO2。此外，相对于单一的政策，混合政策对首要能源消耗减少作用越强，达到738–1124百万吨或者18-28%，这可以使中国二氧化碳排放在2030年前达到峰值，并且峰值减少不小于120亿吨，正好与中国的减少需求量一致。因此，混合策略是最有效的策略。混合策略能够发挥联合国框架公约关于气候变化的京都协议Annex I的各方和其他国家的最大减排潜力，然而ETS建议在人均碳排放低的国家可以平衡经济发展与二氧化碳减排。
关键词：碳税；气候变化；可计算一般均衡（CGE）模型；排污权交易计划（ETS）；节能减排策略；混合策略。
1引言
全球能源需求增加引起的二氧化碳（CO2）排放量的增加直接影响全球变暖。这些年来，“低碳”成为一个有吸引力的话题。现在我们正面临一个结合环境恶化，能源短缺和全球变暖的综合问题，使得二氧化碳排放成为一个令人担忧的问题：在印度尼西亚，Jaenicke等人在2010年对泥炭地水文恢复进行了研究，以减少二氧化碳排放量。此外，Mulia等在2014年通过建立土地利用情景分析了甘比的低碳发展战略。2015年3月，中国财政部财政科学研究所提出了一个想法：2019年是低碳税税率的开始。2015年9月，中国计划在2017年建立国家碳排放交易体系。因此，税收和排放交易计划（ETS）都成为中国热门话题。不同的二氧化碳减排政策影响的研究较为普遍，如碳税，碳排放交易，支持新能源和新技术，即管道末端，生物碳固存和碳捕集与封存（CCS）。大多数论文，特别是在发达国家，引用“联合国气候变化框架公约京都议定书”（京都议定书）来确定其目标，然后去探索哪一种气候政策选择是合理和可行的。
2010年以前，许多发达国家的温室气体减排政策主要是碳税。荷兰、丹麦、芬兰、瑞典、挪威、英国和德国已经引进碳税超过15年了。然而，缓解效应不仅仅是一个希望。 2008年2月，第一个全球二氧化碳排放交易平台Bluenext在欧盟（EU）进行，然后交易平台推出远期市场。碳排放交易机制由温室气体减排项目提供财政支持。然而，不同地区和不同行业的影响在同样的模式下会有所不同。例如，芬兰认为，北欧发电企业是碳排放交易机制的最大受益者，但由于电力成本上涨，能源密集型企业遭受一定的损失。
2009年11月，中国宣布将削减碳强度。单位国内生产总值二氧化碳排放量与2005年的水平相比降低了40％。2014年11月，中国打算在2030年左右实现二氧化碳排放量的高峰，并尽早达到峰值。根据世界银行预期，中国可以提供清洁发展机制（CDM）项目来占国际总需求的50％以上，这使中国排放潜力巨大。
近年来，作为一种流行的政策模拟工具，可计算的一般均衡（CGE）模型已经广泛应用于税收、公共消费、关税和气候政策分析。是用于解决几个特定问题的广义CGE模型，属于自上而下（TD）型模型。通过使用专家咨询小组模式分析中国和印度国际ETS的经济损失。通过使用CGE模型对哥本哈根协议对二氧化碳排放和减排成本的影响进行了研究。这些模型处理货物和生产要素的所有交易。他们可以评估宏观经济和所有货物价格对干预措施的反应，例如碳排放约束和家庭消费支出模式。然而，很少有研究研究税收、排放交易计划（ETS）和混合政策的不同影响。本文希望对这一主题提出新的观点，中国的碳税和ETS被纳入一个CGE模式。通过控制外生变量，模拟了代表不同策略的各种场景，最后从仿真结果得出结论。
为了回答哪一个是大减排政策中最有效的气候变化战略，本研究的目的如下：
１、为了回答中国的二氧化碳减排政策将如何影响二氧化碳排放，宏观经济和能源消耗，建立一个专门的碳排放减排政策（CERP）模式；
2、了解哪个是气候变化最有效的策略：碳税，排放交易或中国的混合政策；
3、提出全球气候变化减缓战略。
2数据
2010年数据用于校准模型的外生变量，这意味2010年是基准年。 社会会计矩阵（SAM）的所有数据来自2010年中国41个行业的贸易、消费、产品、中间投入、税收和投资等中国投入产出表，还有“中国统计年鉴”和世界投入产出数据库。根据产出值和能源消耗量，将41个行业投入产出表重新分类为12个部门，最终形成SAM。SAM采用SG-RAS方法进行平衡。根据中国投入产出协会和国家局分析，前15个行业的煤炭，石油，天然气和电力消费分别占社会支出总额的85％，100％，84％和60％ 的统计数据。
这个模型中生产和消费行业的缩写和描述
前15个行业的能源消耗占国内能源消费总量的81％。 本文仅研究经济活动产生的二氧化碳排放量，不论人类，动物，植物和微生物的呼吸程度如何，也不论死亡动植物分解的排放物如何。因此，我们可以利用能源消耗来计算二氧化碳排放量。
一次能源（煤，石油和天然气）的二氧化碳排放因子符合2006年IPCC报告。我们假设每个部门的能源消耗等于购买量，这意味着没有能源库存。为了防止重复计算，本文仅将一次能源计算为二氧化碳排放量。
3基本型号和二氧化碳排放量
CERP主要包括生产模块，贸易模块，环境模块和收入支出模块四个模块。模型的一般框架如下图所示（图略）。
3.1生产模块
在本模块中，我们将介绍六因素组合公式，将单因素输入统一输出。生产模块的框架可以在图1（图略）中说明。该模型假设每个扇区只产生除了ELC和O_G之外的一个产品。 ELC或O_G的产品是分别由化石，风能，水，核能，太阳能或油气分解的复合产品，分别具有恒定的变换弹性（CET）功能。该模式还包括劳动力，资本和能源三种因素。它不像其他研究中的一个简单的七层生产巢：本文假设劳动力（L），资本（K）和能量（E）构成资本劳动能量组成，通过使用（L / K）/ E遵循两种固定弹性的替代（CES）功能，使其为复合六层生产巢。本文将排放成本（ETS成本和碳税）纳入生产成本，并与VAE形成替代关系。
CERP模型中的生产模块框（图略）。
在生产模块中，CERP假设每个部门分别生产非联合生产，但考虑了12个生产的交互式替代。 商品的产出是Leontief生产功能之后的资本 - 劳动能量复合因子和中间投入的组成。 能源投入与增值投入之间有替代；选择劳动力或机械设备，资本投入和劳动投入以及能源投入和劳动投入之间有替代。
能源投入分为电力和非电力，非电力由煤和非固体能组成，非固体是油气组成，均为CES功能。电力输出必须伴随着非电能消耗，使得电力和化石燃料之间的替代弹性小于化石燃料的替代弹性。
3.2收入支出模块
居民，政府，国内企业和外国企业构成了这个模块，这是四个经济体的主要经济过程模拟。 居民的行为是由效用最大化决定的，他们通过劳动获得收入，并在购买，直接征税和储蓄上花钱。企业的行为是通过寻求最大的利益决定的，通过销售商品，支付工资，从其他部门购买中间商品，向政府转交间接税来获得收入。政府通过直接税，间接税和关税来获得收入，以支持政府支出和转移支付。外国公司购买在国内生产的商品，出售在国外生产的商品。
3.3贸易模式
居民消费是根据科布 - 道格拉斯的生产函数确定的。国内消费，国内生产，国外生产和国外消费都通过以下两种方式进行转换。一种是取代进口货物和国内商品：国内供应的每个行业的阿尔明顿商品由进口和国内商品组成，经过CES功能。商品用于消费，投资和中间投入。另一个是出口和国内销售的转换：在贸易模块中，国内产出分为两部分：一种是出口，另一种则是阿明顿商品的一部分。我们假设生产者根据目标市场的特点定制商品，将其商品以一定的百分比提供给国内市场和国际市场。我们使用CET函数来描述该过程。经过本地平衡解决后，可以获得出口商品和国内供应的供应功能。
3.4环境模块
3.4.1碳税
关于具体的税收方式，碳税是针对企业按照化石能源而不是消费者使用的，这与国际惯例不一致（国家发改委，2010年）。 但是，企业会将增加的成本转移给消费者，这不会将碳税的性质改变为消费税。 因此，我们假设所有碳税收入都将退回给消费者。
碳税被视为外生变量。 本文假设每个行业的碳税税率是相同和固定的。 碳税可以由表达：（Math Processing Error]Taxi=sum;p_enchi;co2,p_enENEi,p_enPTAX) 下标p_en是主要能源部门或其产物。出租车代表第一部门的碳税。chi;co2，笔代表以上分析的一次能量笔的二氧化碳排放因子。ENEi，笔是第i部门的能源笔消费。PTAX是二氧化碳排放单位价格（碳税率）。
3.4.2排放交易方案
在这个模块中，与化石能源消耗相关的二氧化碳排放量被认为是一个因素。该因素通过交易排放权进入要素市场。关于二氧化碳排放量的分配和免费配置比例，在CERP中，我们遵循EU-ETS（二期）碳排放交易市场的做法。在分配碳权时，利用历史分配方法。
本CGE模型假设完整信息和完整竞争，因此二氧化碳排放权交易价格等于平衡状态下二氧化碳排放的拍卖价格。 政府的所有ETS收入都通过转账支付给消费者。 在这个模型中，我们认为，过度排放的行业将以碳交易价格的三倍罚款，即碳排放权不一定等于ETS行业的二氧化碳排放。 环境政策块可以用等式（等式略）。
EMi代表行业总排放量i。 COALi，OILi和GASi分别代表第i部门的煤，油和天然气投入。gamma;coal，gamma;oil和gamma;gas分别是三个一次能源的二氧化碳排放因子。 ei的下标表示ETS下的行业。VAEei是部门ei的增值能源组成。FVAEEA代表行业ei的最终VAE。 pt是排放交易价格。CI是中国的二氧化碳排放强度。LABi CAPi代表行业i的附加价值。 fpr代表自由碳权配置的比例。FPei是行业ei免费支付碳权，而LMei是部门ei的初始二氧化碳排放权。
对于二氧化碳排放权分配，本CGE模型考虑了碳强度。 排放权利按去年的碳强度和碳强度每年降低的系数计算。 见方程式（6）(公式略)
其中，LMei，t和LMei，t-1分别代表了本期和上期的第行二氧化碳排放权。VAei，t和VAei，t-1分别表示本期和最后一期的行业i的附加值。omega;表示部门ei中年度二氧化碳减排的系数。
3.5模型关闭和市场清算
这种模式考虑了三个关闭原则：政府预算平衡，外贸平衡和投资余额。对于第一个平衡，我们认为消费和储蓄是内生的，税收减去消费和转移支付等于政府预算平衡的节省。对于外贸平衡，该模式采用外汇储蓄外生原则，汇率为内生性。对于投资余额，该模式遵循新古典关闭原则，假设所有储蓄转为投资，总投资等于内部总储蓄;因此该模式是节能驾驶。
CERP在这里考虑了两个市场清算条件，一个是Armington复合商品的市场，另一个是要素市场。对于市场清算，我们假设所有的阿明顿复合商品都用于居民和政府，投资和中间产品的消费。另一个市场清算条件是要素市场：该模式假设因素市场在外部冲击下可以实现充分的调整。劳动力和资本的总供给是外生性的，各部门之间的配置根据各部门的利润最大化自动调整。这意味着所有行业的总体要素要素等于外部总供给因子。
3.6模型动力学
CGE模型本身是一个静态模型，它完全有能力分析基准年政策的影响。但是当涉及到跨期分析时，模型的准确性不及我们的想象，因为外生变量和参数通过基准年校准得到，而不同时期的外生变量和参数的实际值不同。使用基年的外生变量有一定的偏差，通过估计变化的外生参数对模型的长期稳定性有负面影响，随着时间间隔的增加，模型的精度将随着时间的推移而减小。为了避免对模型动力学的长期分析不足，本文从2010年到2030年进行了模拟，而不是较长的时间段。
CGE模型可以归类为递归动态模型。外部总资本存量取决于去年的总资本投资（或储蓄）和总资本存量。如何将投资分配到12个行业，然后构建明年每个行业的内生资本贬值，都是在解决这个一般均衡时由部门利润最大化决定的。从而，今年一个部门的储蓄不等于在下一年投资这个行业的资本，这是一个新的建模思路。上述设计方法的灵感来自Wei et al。 （2014年）。劳动力的增长由动态假定的人口增长率决定。自主能源效率改善（AEEI）的校准可用于控制能源需求。设定年度AEEI改进率，中间输入系数随着改进率的变化而定。技术进步被认为是CES生产中调整后的效率参数，也可以视为全要素生产率。
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