技术进步和税收在区域大气污染治理中的作用
2016-11-16魏巍贤马喜立李鹏陈意
魏巍贤 马喜立 李鹏 陈意
摘要 频繁且大面积的雾霾天气不仅严重影响了人们的身心健康和正常的生产生活，而且已成为社会各界广泛关注的重大问题，因此雾霾治理已成为当务之急。为了从经济学视角为雾霾治理决策提供理论支持，本文首先将全国分为东北、京津、北部、东部、南部、中部、西北和西南八大区域，进而建立了中国动态多区域可计算一般均衡模型，用以研究技术进步（能源利用效率和能源清洁技术）和税收（二氧化硫税）在大气污染治理中的作用及其对区域经济发展的影响。在数据方面，本文综合使用了2015年发布的GTAP9.0数据库和最新的区域间投入产出表数据。在情景设置方面，本文对直至2030年中国经济、社会的发展趋势进行了基准情景设定，同时设定了2000元/t和5000元/t的硫税情景、能效提高情景、清洁技术进步情景，以及包含三者的综合情景。研究发现：①征收5000元/t的硫税能够使全国总体和绝大部分区域的PM2.5浓度在2030年达到空气质量二级标准，但会给经济增长带来一定的负面影响；②改进能源清洁技术进一步巩固了治理大气污染的政策效果；③提高能源利用效率对空气污染的影响较小，但配合其他政策使用时能有效地降低对宏观经济的负面影响。根据研究结论，本文提出了相关的政策建议：首先，加强大气污染相关法制建设，只有完善的法制基础才能保障污染治理政策的有效实施；其次，适时提高排污税税率，并分地区、分行业制定不同的排污标准和税收标准；再次，加速发展科学技术，大幅提高与治理大气污染有关的科研投入；最后，区域间应建立生态补偿机制，并加强联防联控工作。
关键词 动态多区域CGE模型；大气污染；技术进步
中图分类号 F124.1 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）05-0001-11 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.05.001
雾霾在现代城市发展中已经成为一个不可忽视的环境问题和发展障碍。2014年中国对161个地级以上城市开展空气质量新标准监测。监测结果显示，161个城市中仅16个城市空气质量达标，占9.9%。分区域来看，2014年京津冀13个地级市PM2.5年均浓度为93μg/m3，仅张家口市达标；长三角25个地级市PM2，年均浓度为60μg/m3，仅舟山市达标；珠三角9个地级市PM2.5年均浓度为42μg/m3，仅3个城市达标。可见当前我国的大气污染问题依然非常严峻。雾霾的来源主要是各种大气污染物，包括直接燃烧化石能源产生的废气和一些建筑工地的扬尘。形成中国大面积雾霾的原因大致有三个。一是经济总量持续增长，需要消耗大量能源支撑经济增长，从而产生了大气污染问题。二是排放标准过低，监管部门对燃煤设备的脱硝脱硫及废气排放的标准设置过低，从而打消了企业升级更新清洁设备的积极性。三是生态环境系统自净功能丧失。实际上，各种工业大气污染都是点源污染，在自然生态环境系统功能完整时，大量的大气污染物都被各种水体和森林系统所吸收、消纳。但是，随着中国工业化、城镇化进程的快速发展，各种自然生态环境系统被严重破坏。与雾霾问题类似，气候变暖、二氧化碳排放也是中国近些年来高度重视的问题。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在向世界各国建议的温室气体减排措施与方式中提出：如果采取一揽子政策手段限制或减少温室气体排放，将使国家对气候变化的响应更为有效。事实上，雾霾问题与碳排放问题是高度相关的，二者的直接原因都是燃烧化石能源。本文使用动态多区域CGE模型分析经济手段和技术手段治理大气污染的效果，及其对碳减排、经济发展等变量的影响。本文的后续部分安排如下：第一部分为文献综述，梳理了前人的相关研究成果；第二部分介绍了以税收手段和科技手段治理大气污染的机理；第三部分为模型的框架设计及数据处理；第四部分为基准情景和模拟情景设置；第五部分为模拟结果分析；第六部分为本文的结论和政策建议。
1 文献综述
最近几年，随着雾霾现象的频繁出现，研究大气污染问题的文献日益增多，这些文献大致可分为四类。第一类文献主要研究经济增长对大气环境带来的影响。该类研究可追溯至环境库兹涅兹曲线理论，该理论认为环境污染问题首先随着人民收入的提高而恶化。在到达某一拐点后，提高收入将改善环境。直观地讲，在库兹涅兹曲线的右侧，经济增长有助于治理环境污染。因此，发展中国家在经济增长的目的下，过度地破坏环境，超出了生态系统的环境容量。事实上这种“先污染，后治理”的思路支撑着中国过去30年的高速增长，同时也导致了环境的过度恶化。从理论上讲，中国的粗放型经济增长与西方的“牛仔经济”的观点很相似。在这样的经济下，人类似乎生活在取之不尽、用之不竭、污之不染的环境中，对自己潇洒行为的后果自然不用关心。然而，这样做有可能会导致灾难性的后果。Song et al认为如果环境过度恶化，环境改善的拐点可能永远不会来临，此时环境污染是不可恢复的。因此，“牛仔经济”的理论是不恰当的，或者说它已经不适合当今时代的实际情况。相比之下，Boulding提出的“宇宙飞船经济”理论更适合当前中国的经济、环境状况，该理论后来演变成为可持续发展理论。中国目前正处于经济转型的关键阶段，若想顺利走向和谐社会，政府必须采取相应的措施治理环境污染，尤其是大气污染。
第二类文献是围绕大气污染对健康的影响程度展开的。Lozano et al测算了由PM2.5浓度过高导致相关疾病或过早死亡的人数。该研究表明，2010年中国至少120万人由于PM2.5浓度过高而过早死亡，平均每人早死大约2.1年。Namdeo LIH以伦敦利兹地区为例，研究了大气污染与社会福利、人类健康之间的关系。研究结果表明，空气污染、社会福利和居民健康三者密切相关。作者设定了3个收费情景并利用模型模拟出NO2、苯、PM10、CO、丁二烯浓度，将NO2的浓度与福利指数和健康作关联分析。分析结果显示，空气污染与福利指数有关，提高该地区道路用户收费可以减少空气污染，提高低收入人群福利可以减少社会差异性。此外，也有一些学者利用可计算一般均衡（Computable General Equilibrium，CGE）模型研究大气污染对健康造成的影响。
第三类文献主要研究政府的各类政策对大气污染程度的影响。Chen et al发现中国以淮河为界区分室内是否安装暖气，这种政策差别导致了淮河北岸空气中的悬浮颗粒物浓度比南岸高55%，并由此造成了北岸居民的平均寿命比南岸低5.52年。Bollen et al研究了当地政府制定大气污染治理政策对减缓气候变暖的协同效益，该研究认为治理大气污染的政策和全球变暖的政策相互作用，互相影响。Chen et al使用CGE模型测算了中国私家车政策对大气污染的影响程度和作用路径。
第四类文献研究大气污染对经济增长的反馈作用。该类文献认为污染物不仅是生产的副产品，从某种程度上讲它也是一种生产过程的投入品。在现实经济中，大气污染一方面导致疾病、过早死亡，因此减少了劳动力的投入；另一方面会增加因雾霾而患病的医疗支出。因此，大气污染会降低经济总量，制约经济增长。同时，也有学者发现治理大气污染的同时，国家经济会从高耗能的第二产业逐渐转型成低耗能的第三产业。该理论在中国、印度和OECD国家均得到了验证。这些文献大多是使用计量经济模型展开的，另外一些学者借助CGE模型研究大气污染对经济的反馈作用。
迄今为止，大部分有关大气污染的研究文献是基于计量经济模型展开分析的，而使用CGE模型分析大气污染问题的文献相对较少。CGE模型在时间维度上可区分为静态模型和动态模型，在地理维度上可区分为全国模型和多区域模型。目前大多CGE模型建立在静态或全国基础上，较少有学者采用多区域动态模型。娄峰使用多区域动态CGE模拟分析了不同碳税税率及税收收入分配方式对二氧化碳减排量、二氧化碳排放强度边际变化率、部门产出及其价格、经济发展、社会福利等变量的影响。吴力波等构建了中国多区域动态一般均衡模型，模拟分析了各省市的边际CO2减排成本曲线，并就其对温室气体的碳排放权交易与碳税政策的选择进行了研究。然而这些文献都是围绕碳税展开研究的，使用多区域动态CGE模型研究硫税、科技进步对经济和环境影响的文献尚不多见。本文建立了动态多区域CGE模型，用以模拟研究治理大气污染的若干政策的作用及影响。
2 技术进步及税收治理大气污染机理分析
环境税理论源于庇古税，庇古税是由福利经济学家庇古所提出的控制环境污染这种负外部性行为的一种经济手段。庇古指出，依靠自由竞争是不可能直接达到社会福利最大化的，所以应该由政府采取适当的经济手段，在外部性为负时征收税赋，在外部性为正时给予补贴，以实现外部效应的内生化。但在环境税的实践中，没有哪个国家的直接环境税税率是按照外部性成本确定的，而是根据污染治理成本来确定，以高于平均治理成本为宜，也就是根据国家所确定的削减污染物排放量标准来设计税率，如果税率低于污染的平均治理费用，那么污染企业宁愿缴税也不愿治理污染，会出现花钱买排污权的现象。在环境保护领域“谁污染，谁付费”的政策就是庇古税理论的直接应用。
二氧化硫税是环境税的一种，政府可以根据S02的排放量或根据产生SO2的燃料中的含硫量进行征税，前者称为直接环境税，后者称为间接环境税。直接二氧化硫税的课征，对生产者产生较强的刺激信号，即只要二氧化硫排放量增加，税负就会增加。而对消费者来说，对生产企业的课税会使货物价格上涨，如对电厂课征二氧化硫税会使电价上升，这样就使需求下降，消费者就会选择替代品，如用煤气、太阳能等代替电力。这两种影响都会促使生产者采取措施，企业可能通过采取污染控制措施，如安装脱硫装置减少二氧化硫的排放量。另外，企业还可能会降低产量，将其降低到社会所要求的最优产量从而减少二氧化硫排放量。
间接二氧化硫税依据燃料中的含硫量课税，燃料的含硫量越高，税负越重。这一刺激信号使生产者通过选择含硫量较低的燃料，促使企业燃料结构发生变化，也就是由高硫燃料向低硫燃料转变，但这种课税方式未考虑企业治污的能动性。只要使用含硫燃料就要纳税，不管其最终是否造成环境污染，这显然是不公平的。但这种征收方式执行起来相对比较简单，政府可以对安装高效除污除尘设备的企业进行补贴。间接二氧化硫税对消费者产生的影响同样是征税使货物价格上涨，需求减少或寻求替代品，这种作用通过市场机制反作用于生产者，迫使生产者减少供应量。
挪威在1970年开始征收硫税，征收方式为间接式，即按燃料中的含硫量征收。例如对含硫量高于0.05%的柴油征收0.07克朗/L的SO2税。同时，对采取清洁措施或投资降低S02排量的企业进行税收返还甚至补贴政策。1972年，美国开始征收硫税，税率则根据不同地区的SO2浓度征收。具体而言，在二氧化硫浓度低于一级标准的地区，税率为15美元/磅；介于一级和二级标准之间的地区，税率为10美元/磅；达到二级标准的地区免征二氧化硫税。美国的二氧化硫计税方式因排放源而不同。对于大型工业企业、发电厂，按排放量征收，政府需要定期对该类企业进行跟踪监测；对于小企业或居民，则直接根据燃料中的含硫量确定税率。法国于1985年开始根据二氧化硫的排放量对排放源征收大气污染附加税，即直接式征税。征收对象为热值大于5万kW的锅炉，税率为130法郎/t。法国将二氧化硫税对企业安装减排措施进行不同，并且资助监测设备的开发和利用。瑞典于1991年开始征收间接二氧化硫税，目标是将二氧化硫排放量在1980年的基础上降低80%。瑞典根据各类燃料的含硫量确定相应的税率，这些燃料包括燃油、煤炭、焦炭等。对煤炭中所含的每千克硫征收30瑞典克朗的税；对含硫量高于0.1%的燃油征收27克朗/m3的硫税；含硫量低于0.1%的燃料则免征二氧化硫税。与其他国家类似，瑞典也对采取措施减少SO2排放的企业进行减税或补贴。瑞典的税收和补贴政策使SO2的减排计划提前了几年实现。
从二氧化硫税的减排效果来看，上述国家的政策均起到了良好的作用效果，达到甚至超过预期减排水平。具体说来，瑞典1991年开征硫税，当年SO2排量为10万t，而2011年下降至2.68万t；法国1985年开征二氧化硫税，当年排量为149万t，2013年下降至21.88万t。美国和挪威的二氧化硫排放量则分别从1990年的2094万t和5.23万t分别下降至2013年的453.8万t和1.7万t。
事实上中国也在实行排污征税制度，中国自2003年7月1日起，开始对SO2排放收费，2003年收费标准为210元/t，2005年上调至630元/t。2014年底，国家发改委、财政部和环境保护部颁发了《关于调整排污费征收标准等有关问题的通知》，规定二氧化硫排污费征收标准调整至不低于每污染当量1.2元，折合1263元/t。
在科学技术方面，与大气污染相关的科技主要有两类，一方面是脱硫、脱硝、除尘等能源清洁技术，尤其是煤炭清洁技术；另一方面是能源利用效率。在能源清洁技术方面，可通过以下措施改善大气环境：加快火电、钢铁、水泥等重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设；要求燃煤电厂必须安装脱硫设施，加快燃煤机组低氮燃烧技术改造和烟气脱硝设施建设；政府强制实施钢铁烧结烟气脱硫脱硝，有色金属行业冶炼烟气中二氧化硫含量高的冶炼设施安装硫回收装置；大幅提高焦化行业炼焦炉荒煤气硫化氢脱除效率；针对水泥行业实施新型干法窑降氮脱硝，实施烟气脱硫改造；大力发展洁净煤技术。推广先进的型煤生产应用技术，提高炼焦精煤、高炉喷吹用煤产品质量；研究推广超临界发电、整体煤气化联合循环（IGCC）、大型循环流化床等高效、清洁发电技术，进一步降低污染排放。
在能源利用效率方面，随着能源问题与环境问题的日益突出，能源效率越来越受到国际社会的重视。Andrew把能源效率称为“第五类能源”，以突出能源效率在节能中的重要作用。能效提高的内涵丰富，其对能源系统的影响不仅仅体现在能源应用技术方面，而且体现在能源作为生产要素投入经济系统到经济产出的全过程之中。比如运输技术的改进可以降低能源运输过程的损耗、先进设备的引进可以减少生产过程中的能源损耗、管理制度的优化可以高效配置资源从而以等量投入获得更多的产出或者以更少的要素投入获得等量产出。因此，提高能源利用效率是治理大气污染过程中必不可少的一类措施。
3 模型结构及数据
建立了我国动态多区域CGE模型，用以研究科学技术（能源效率和能源清洁技术）进步和税收（二氧化硫税）在大气污染治理中的作用及其对区域经济发展的影响。该模型是在ORANI-G模型的基础上发展和完善而来的，其中包括修改了生产模块、增加了污染排放模块、增加了环境税模块，并将模型进行了动态化处理。该模型包含生产、消费、国际贸易、政府收支、污染物排放、环境税等多个模块。为节约篇幅，这里仅介绍本文在原模型基础上的完善、创新部分。
3.1 生产
为准确地计算消费化石能源所产生的污染气体排放量，将生产结构设计为3层嵌套结构。顶层生产需要投入三类要素，中间投入、增加值和化石能源。三者之间通过列昂惕夫函数复合而成，其中化石能源部分的方程如式（1）所示，增加值和中间投入部分的关系与此类似，不再赘述。假设所有行业均处于完全竞争的市场环境，因此投入品的价值量等于产出品的价值量，即顶层的价格关系式如式（2）所示。
（1）
（2）
在第二层，中间投入品i由国内和进口两部分通过恒替代函数（Constant ElasticiIy of Substitution，CES）复合而成；增加值由劳动、资本和土地通过CES函数复合而成；化石能源由煤炭、石油和天然气通过CES函数复合而成，其函数关系式由式（3）表达。第二层其他部分及第三层的CES函数表达式与此类似，不再赘述。
（3）
3.2 污染物排放
由于空气中的大部分污染物是由消费化石能源造成的，因此计算SO2排放量时假设它全部来源于煤炭、石油和天然气的消耗。在计算某行业的二氧化硫排放量时，借鉴间接二氧化硫税模式，即根据化石能源的含硫量计算其排量，然后根据各行业的清洁技术水平调整其排量。如式（4）所示，某行业的SO2排放量由各类化石能源的投入数量乘以相应的SO2排放系数再除以该行业的能源清洁技术参数而得。
（4）
其中：EMj，SO2为j行业的SO2排放量；EMFcoal、EMFoil和EMFgas分别为煤炭、石油和天然气的SO2排放因子，该参数与行业无关，因此无下标j；CLj为j行业的能源清洁技术类参数。
3.3 动态递归
本文的动态递归机制以资本存量作为连接相邻两期的重要变量，并综合考虑了行业长期增长趋势，行业预期投资收益率、实际投资回报率等因素。具体而言，t+1期的资本存量由t期资本存量扣除折旧部分再加上新投资部分构成式（5）；新投资部分由管理者根据该行业下一期增长率的需要进行决策见式（6）；而该增长率与长期增长趋势和预期回报率有关（式（7）-（8））；决策者对t+1期的预期毛回报率会根据t期的实际毛回报率在t期预期的基础上进行相应调整见式（9），其中毛回报率等于资本的租金除以相应的资本成本见式（10）。
Kj，t+1=Ij，t+（1-Depj）Kj，t （5）
其中：Kj，t和Kj，t+1为j行业的资本存量；Ij，t为j行业的投资量；Depj为j行业的折旧率，本文假设该参数不随时间改变。下标t和t+1分别表示第t期和第t+1期，下文不再赘述。
Gj，t=Ij，t/Kj，t （6）
其中：Gj，t为实际的下一期的毛增长率，Gj，trend为j行业的长期毛增长率趋势值。
Gj，t=Q×Gj，trend×Mαj，t/（Q-1+Mαj，t） （7）
Mj，t=Ej，t/Rnormal，j，t （8）
其中：Ej，t为预期的下一期毛收益率，Rnormal，j，t为j行业正常的毛收益率。
Ej，t=（1-b）Ej，t+bRj，t （9）
Rj，t=PKj，t/COj，t （10）
其中：Rj，t为实际的毛收益率；PKj为j行业的资本租金价格；COEj，t为j行业新资本的成本。
3.4 模型闭合
采用凯恩斯闭合规则，外生变量包括SO2税税率、实际工资、能源效率、能源清洁技术类参数等。其余均为内生变量，例如就业量、能源价格、国民生产总值等。
3.5 数据来源及处理
国家层面的数据来源于GTAP9.0（Global TradeAnalysis Project）数据库，该数据库是普渡大学2015年6月发布的以2011年为基期的数据库，为目前可获得的最新投入产出表数据。为简化模型、突出研究重点，将GTAP数据库中的部门合并成煤炭、石油、天然气、电力、农业、轻工业、重工业、运输业、其他服务业9个部门。
在区域数据方面，并无官方部门负责编制此类数据表，本文只能参考各位学者的研究成果。张亚雄等制作的2007年区域间投入产出表，是截至目前为止最新的相关资料。本文使用了该数据并参照该区域表将全国省份合并为8个区域：东北区域（黑龙江、吉林和辽宁），京津区域（北京和天津），北部沿海区域（河北和山东），东部沿海区域（江苏、上海和浙江），南部沿海区域（福建、广东和海南），中部区域（山西、河南、安徽、湖北、湖南和江西），西北区域（内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海和新疆），西南区域（四川、重庆、广西、云南、贵州和西藏）。
3.6 参数来源
使用的大部分弹性参数，例如各商品的国内与进口之间的替代弹性、劳动与资本之间的替代弹性等资料来源于GTAP9数据库。其他参数均来自国内外公开发表的研究文献或相关数据库。其中，三种化石能源之间的替代弹性参照Fahn；折旧率参考Bao et al等；直至2030年中国的人口预测值参考联合国社会与经济部入口处发布的《世界人口展望：2011》。
4 情景设置
4.1 基准情景
在一套CGE模型分析中，设置基准情景（Business asUsual，BAU）是必不可少的一步。基准情景是评价各类模拟政策工具对环境和经济带来影响方向及大小的参考情景。目前已经有众多学者对中国未来几十年的经济、人口、科技等各方面的发展做了相关预测研究。从时间迁移的角度来看，目前的经济发展速度和形态及产业结构等特征是由过去的社会形态与政策共同作用形成的。类似地，当今社会经济形态和各项政策措施之间的相互作用也决定了未来的经济社会发展模式和趋势。因此，本文的基准情景是指不采取治理污染的相关政策手段时中国经济未来几十年发展的自然状态。
在GDP增长率方面，经历了几十年的高速增长之后，中国经济进入了中高速增长时期。2015年前3个季度的GDP同比增长率别为7%、7%和6.9%。根据中国目前的发展阶段和发达国家的实际发展经验，预期中国未来几十年还会保持相对稳健的经济增长。本文借鉴中国科学院可持续发展战略研究组对GDP增长率进行设定，具体为2016-2020年7%，2021-2025年6%，2026-2030年5%。
目前我国正通过调整产业结构和提高能源使用效率，努力实现以降低总体能耗强度为主的节能目标。能源效率，是指能源利用中发挥作用的与实际消耗的能源量之比。其中能源效率政策强调提高高能耗产业的能源效率水平。在能源利用效率的数值设定方面，本文在综合参考娄峰和魏巍贤等的基础上进行设定，具体数值为2016-2020年，年度增长2.5%；2021-2030年，年度增长1.5%。
近十多年来，中国逐渐重视环境保护、节能减排，大量使用脱硫、脱硝设备使我国的能源清洁水平大幅度提高。以单位标准煤的二氧化硫排放量为例，2002年中国能源消费总量为15.94亿t标准煤，S02总排放量为1926.6万t，平均每标吨能源释放12.09 kgSO2；2014年能源消费总量为42.6亿t标准煤，SO2总排放量为1974.4万t，平均每标吨能源释放4.63kgSO2；若以单位能源释放二氧化硫的倒数作为清洁技术水平的代表性参数，该数值在12年间复合增长率高达8.3%。预期该参数的高速增长时期已经过去，将来会逐步走向中速、低速增长时代，因此将清洁技术进步的速度设定为：2016-2020年，年度增长7%；2021-2030年，年度增长5%。
4.2 模拟情景
国务院颁发的《大气污染防治行动计划》对中国治理大气污染制定了详细的政策措施，这些措施大致可分为三类。第一类为行政法规类，例如修订高耗能、高污染和资源性行业准入条件；加快淘汰落后产能；坚决停建产能严重过剩行业违规在建项目。第二类为科技进步类，此类政策又可分为能源清洁类与能源效率类。前者例如，加强脱硫、脱硝、高效除尘、挥发性有机物控制、柴油机（车）排放净化、环境监测，以及新能源汽车、智能电网等方面的技术研发，推进技术成果转化应用。后者例如，提高能源使用效率，新建高耗能项目单位产品（产值）能耗要达到国内先进水平，用能设备达到一级能效标准。第三类为经济类，例如加大排污费征收力度，做到应收尽收。适时提高排污收费标准，将挥发性有机物纳入排污费征收范围。
