CGE模型在农业碳排放权交易中的应用

陈胜涛，朱福兴

（常熟理工学院 经济与管理学院，江苏 苏州 215500）

0 引言

随着碳排放研究的深入，国际社会开始认识到农业生产活动碳减排潜力巨大。2007年的联合国气候变化框架公约大会预计到2030年，农业碳放量最高值为40～60亿吨。随着我国经济总量的快速提升，碳排放量越来越大，对世界气候和国内自然环境的影响不断加大。我国制定了到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年降低40%～45%的承诺。为了完成这个承诺，我国正在大力推进碳交易体系建设，农业碳排放权开发与交易对经济影响将会不断加深。

用CGE模型分析环境政策对经济产生的影响是制定公共政策的有效工具。把环境问题纳入CGE模型主要包括几个类型，包括对产出或中间投入估算污染量，用税收或环境管理引起的价格外生变量变化评估对经济的影响，或者把环境效益带来的消费者效用函数的改变以及污染造成的负面影响货币化，引入到消费者偏好的设定中，又或者是把控制环境问题的成本，以及对生产效率的影响，或者环境控制的技术活动，纳入到模型的生产函数中。把农业碳排放权纳入到CGE模型中也是一种有效的政策分析方法。

1 农业碳排放权概述

根据京都议定书定义，减少农业碳排放是就涉及与农业土壤和土地利用变化和林业类各种温室气体源的排放和各种汇的清除方面的活动，2007年联合国气候变化框架公约第四次评估报告中提出了减少农业温室气体的措施包括改进水稻种植技术和牲畜及粪便管理和氮肥施用技术、农林混作、改进土地管理、减少热带森林的采伐和退化、可持续森林管理、森林恢复和生物能源等。

要实现农业碳排放权开发与交易，需要对农业碳排放有效监测和计量，通过官方指定的第三方机构认证和注册。这要求农业碳排放权开发有稳定的方法学，可以准确计算碳排放的抵消额度，能够减少农业生产过程中碳排放的净增量或者增加对二氧化碳的净清除量。随着方法学的不断发展，农业碳排放权开发项目、种类和开发量在不断增加。目前，开发的农业碳排放权主要有林业、沼气、农业生物质能。我国的农业碳排放权交易市场潜力巨大，随着全国性碳排放权交易市场建立，碳交易市场的发展会促推农业碳排放权交易快速增长。这种快速增加的农业碳排放权，将会对我国农村经济发展和环境带来相应影响。通过CGE模型，综合研究模拟农业碳排放权对农业产出和居民收入的影响，能够从理论上明确农业碳排放权开发对我国农村经济的影响，为政策制定提供决策参考。

2 农业碳排放权在CGE模型中的处理

构建农业碳排放权CGE模型关键是把农业碳排放权纳入到CGE模型中，这涉及到农业碳排放权的划分，农业碳排放权作为生产要素的值，以及农业碳排放权作为中间投入品的计算方法。利用可计算一般均衡的方法，依据我国注册的农业碳排放权开发项目，以及国际上碳排放权组织开发的能够有效注册交易的农业碳排放权种类，把我国农业碳排放权分为三类，即林业、沼气、农业生物质能排放权。以LHR模型为基本结构，建立农业碳排放权CGE模型。根据不同时期农业碳排放权开发量的变化，设定模拟情景，模拟农业碳排放权开发量在不同时期对种植业结构及农民收入分配产生的影响。

2.1 农业碳排放权划分与计算

（1）农业生产中可以减少碳排放的方式非常多，但不是每一种固碳或清除碳方式都能够进行有效监测并能产生农业碳排放权。在我国，农业碳排放权项目主要涉及林业碳抵消、规模化沼气处理、农业生物质发电，这些项目包括国际资金资助和国内单边自主开发。（2）农业碳排放权开发值。公式为：农业碳排放权值＝农业碳排放权开发量×相应的碳排放（抵消）系数×碳交易均价×外汇汇率。其中，沼气碳排放权可以参考新西兰碳排放交易方案中的动物简易碳排放权排放测算方法。林业碳排放权的相关研究很多，可以进行综合测算。农业生物质碳排放权主要是参考农业生物质在自然环境下的碳排放系数来确定。碳交易价格以某一时期的国外或国内碳交易市场均价作为参考。

表1包含农业碳排放权帐户的描述性SAM表

2.2 建立描述性SAM表

包含农业碳排放权的SAM表如表1所示。

在表1中,关键点在于：第一，划分出农业碳排放权帐户。第二，把出口放在活动帐户上，使第二行的商品国内需求和第二列的商品国内供给的平衡。第三，在国内需求中增加了企业购买农业碳排放权需求项。第四，国外对我国碳排放权购买具有极大的不确定性，模型主要估算参与国内碳交易市场的农业碳排放权。

3 农业碳排放权CGE模型基准均衡数据集

3.1 投入产出表部门划分

为了研究农业碳排放权对农业产出的影响，将投入产出表中农业部门细化为水稻，小麦，玉米，大豆、蔬菜及水果，油脂作物，糖料，棉花，其他种植业9个部门。三类农业碳排放权划分，是从电力部门中分出农业生物质能，林业碳排放权包括林业和木材及竹材采运业，生物气碳排放权包括畜牧业。为了观察其他部门受到的影响，将剩余部门分为渔业，农、林、牧、渔服务业，食品加工业，饮料和烟草制品业，化工业，制造业，电、热力及水生产和供应业，炼焦、燃气和石油加工业，交通运输、仓储及邮电通讯业，贸易、餐饮、住宿业，金融业，建筑和房地产业，其他社会服务业。包括3个农业碳排放权部门，总共划分为26个部门。假定一个部门只生产一种商品。将居民划分为城镇居民与农村居民。

3.2 中间投入消耗

为了研究农业产出情况，需要对农业部门细分出的9个部门农产品中间使用量和消耗系数进行计算。具体的计算方法为：首先，将投入产出延长表中的农业部门分出种植业，畜牧业和林业，确定9类农产品的产值。根据农业调查统计的单位农产品产值中的投入消耗结构，计算出单位农产品中的各种消耗品与产值比例，然后将这个比例乘以产值，得出该种农产品消耗的各种产品值，然后将消耗的各种产品值归入到重新划分的26个部门。其次，将农产品产出减去中间投入，计算出增加值，然后按照增加值结构，分劈生产要素、税收等中间投入。其他部门商品中间投入消耗可以直接从国家统计局数据中获得。

三种农业碳排放权部门是虚拟的，因此要将中间投入从原传统生产部门分离出来。农业碳排放权是由国内企业购买，表现在国内企业支出，增加的是农村居民的收入。国内购买农业碳排放权的企业是受碳排放权约束的企业，为了完成碳排放指标而购买碳排放权进行碳抵消。

农业碳排放权作为虚拟中间投入，需要确定中间投入方程。

设生产部门和商品分别为Ao和Co集,农业碳排放权部门和商品分别为As和Cs集，所有部门和商品为A集和C集。

对作为中间投入品的i部门产品的需求应把生产部门和农业碳排放权部门的投入加总。

当i为生产部门时，中间投入使用商品j的量为：

当i为农业碳排放权部门时,中间投入使用商品j的量为：

其中，QINTij为部门i对j商品的使用量；QINTAij为部门i中间投入总量；aij为中间投入部分的投入产出直接消耗系数，要根据投入产出表部门重新划分后，对原有的投入产出系数进行合并或分拆；Si为部门i开发的农业碳排放权总量；PSi为部门i的农业碳排放权价格。

3.3 研究对象的引入

农业碳排放权开发量与林业种植量、牲畜养殖数、农业生物质的利用变化相关。根据对我国农业碳排放权开发量变化的估算，量化到林业、养殖业、生物质利用变化，把农业碳排放权投入和非农业碳排放权部门中间投入的合成导致总产出变化。由于劳动、资本、土地生产要素的固有弹性结构，一定时期内总产出的需求稳定，总产出变化与总需求稳定之间存在不均衡，为了达到新均衡，会导致国内其他商品产出与价格发生变化。由于农业碳排放权开发属于农业部门，农业部门中的种植业以及养殖业，受到农业碳排放权开发的影响更为显著。因此，利用CGE模型的均衡协调功能，可以分析碳排放权开发量对种植业产生的影响。用公式表示为：

生产函数：

成本最小化一阶条件：

价格关系：

又由于，国内排放企业受到碳排放权约束，必须购买碳排放权抵消过量排放，国内需求为：

等式左边QQj为国内供应的商品，等式右边为国内需求。这里，国内需求增加了企业通过碳排放权交易市场对农业碳排放权购买项QENTs的支出（见表1）。因此，国内对商品供应的需求增加，即QQj＞QQoj。

由于，国内供应QQj等于国内生产国内销售商品QDCj和进口商品QMj之和，其供应函数为：

这里，就存在两种假定：

第一种：农业碳排放权开发投入，如果价格的弹性较大，没有改变国内生产QDCj，即国内产量保持稳定。由于农业碳排放权开发导致国内供应QQj＞QQoj，那么就需要增加商品进口QMj。

第二种：农业碳排放权的开发投入，如果价格的弹性较小，增加了国内生产QDCj。这种情况导致商品国内供应QDCj增加，减少进口QMj。

农业碳排放权是在农业生产过程中产生，主要影响农业类商品投入和需求，需求变化主要会对农业生产和加工制造产生影响。

其中，§i为CES函数参数；δi为CES份额参数；ρi为CES函数幂；§j为Arminton函数参数 ；δj为Arminton函数参数；ρj为Arminton函数幂；QQj为国内商品供应；QHjh为居民对j部门消费需求；QENTs为企业购买农业碳排放权支出；QINVj为企业投资；QGj为政府对j部门消费；QQoj为原有政策下的国内供应量。QDCj为国内生产国内销售的商品量；QMj为进口的商品量；PDCj为国内生产国内销售商品价格；PMj为进口的商品价格。

4 农业碳排放权CGE模型的预测应用

4.1 动态CGE模型建立

建立动态农业碳排放权CGE模型，进行情景模拟，需要建立基准农业碳排放权CGE模型和基本线，设定基期年，依据部门划分，做出基期SAM表和相关的外生变量、参数数据。在政策不变的情况下，递推出后期经济变化。其次，将后期农业碳排放权开发量放入模型，模拟投入变动后，分期的种植业、养殖业和食品加工制造业结构以及农村居民收入和福利分配的变化。最后，调整三类农业碳排放权开发量的比例变化，模拟投入变动后，观察分期的种植业、养殖业和食品加工制造业价格和产量变化，以及农村居民收入和福利分配的变化。

4.2 对粮食产量影响

农业碳排放权的开发不是一个孤立的事件，它涉及到农业发展的各方面。农业最重要的是粮食生产，因此，农业碳排放权开发对农业特别是粮食生产造成何种影响，是开发农业碳排放权需要考虑的一个重要问题。利用CGE模型的均衡功能，能够分析农业碳排放权开发量对粮食生产的影响。

农业碳排放权是在农业生产过程中产生，主要影响农业类商品投入和需求，进口QMj变化可能主要体现在农产品进口量。通过模型研究农业碳排放权开发量以及不同农业碳排放权开发比例变化，能够确定农业碳排放权开发对粮食生产和进口的影响。

农业碳排放权开发投入，如果价格的弹性较大，没有改变国内生产QDCj，即国内产量保持稳定。由于农业碳排放权开发导致国内供应QQj＞QQoj，那么就需要增加商品进口QMj。

农业碳排放权的开发投入，如果价格的弹性较小，增加了国内生产QDCj。这种情况导致商品国内供应QDCj增加，减少进口QMj。

4.3 对农民福利和储蓄影响

农业碳排放权交易能够为农村居民增加收入。收入和福利的增加对不同居民群体中是不一样的，在模型中需要把居民分为城镇居民和农村居民，然后把城镇和农村居民各分为五组，即低收入组、中等偏下收入组、中等收入组、中等偏上收入组、高收入组，针对不同收入组的影响进行分析。居民福利变化的主要方程为：

福利等价性变化量方程：

[1]郑玉歆,樊明太.中国CGE模型及政策分析[M].北京：社会科学出版社，1999.

福利补偿性变化量方程：

其中，EV为等价性变化量；CV为补偿性变化量；e(P，u)为支出函数；U(QH)为居民效用函数；P0为初始状况下，商品价格向量；QH0为初始状况下，居民对商品的消费需求向量；P为农业碳排放权投入后，商品价格向量；QH为农业碳排放权投入后，居民对商品的消费需求向量。上述方程要区分农村居民效用函数和城镇居民效用函数。

农民储蓄影响方程：

其中，HSAV为居民储蓄；apc为平均消费倾向；YDISH为居民可支配收入变化。

5 结论

本文利用CGE模型的均衡功能，在标准CGE模型基础上引入农业碳排放权，构建了含有农业碳排放权的CGE模型方程，能够观察农业碳排放权交易对我国农村经济发展的影响，主要是对农村居民收入、储蓄以及粮食生产的影响。农业碳排放权交易，在实现农业环境保护，提升农产品品质的同时，也会挑战传统农业生产方式，制约粗放式农业生产。建立含有农业碳排放权的模型工具，模拟调整农业碳排放权开发供给率变化，调整可控政策变量，得出农业碳排放权开发的合理规模和比例，为实现环境保护与农业产出以及农村居民福利变化的平衡发展，制定合理的农业碳减排政策提供了分析工具。

参考文献：

[2]黄季焜,李宁辉.中国农业政策分析和预测模型——CAPSiM[J].南京农业大学学报：社会科学版，2003，(2).

[3]黄德林，李喜明，鞠劭芃.气候变化对中国粮食生产、消费及经济增长的影响研究——基于中国农业一般均衡模型[J].中国农学通报，2016，32(20).

[4]刘亦文，胡宗义.农业温室气体减排对中国农村经济影响研究——基于CGE模型的农业部门生产环节征收碳税的分析[J].中国软科学，2015，(9).

[5]施正屏，徐逢桂.台湾碳税财政支付移转至农业部门之最适策略——基于可计算一般均衡模型（CGE）的运用[J].台湾农业探索，2012，(4).

[6]朱立志，谢杰，钱志明等.全球变暖、人口增加对世界农业贸易的影响[J].农业经济问题，2008，29(2).