《巴黎协定》背景下国际低碳技术转移的碳减排研究

顾高翔，王 铮

(1. 华东师范大学 人口研究所，上海 200241；2. 中国科学院 科技政策与管理科学研究所，北京 100190；3. 华东师范大学 地理信息科学教育部重点实验室，上海 200241)

一、引言

低碳技术的研发和应用被广泛认为是各国，尤其是发展中国家降低碳排放量和碳强度的关键途径[1-3]。《巴黎协定》以“国家自主贡献(NDC，nationally determined contribution)”形式确定了各国中短期内减排目标。已有大量发展中国家将获得低碳技术支持和合作作为“条件减排”项写入其自主贡献文件中。印度甚至提议将低碳技术转为全球公共品，以替代当前市场驱动的技术转移机制。因此，在《巴黎协定》框架下研究低碳技术国际转移的气候保护和碳减排效果，具有重要的现实意义。

当前学术界对于低碳技术转移的研究主要集中在探讨专利、知识产权等制度性因素以及相关政策措施的影响方面[4]，但其着重于对低碳技术转移的概念、种类、过程及其影响因素进行分析，未涉及技术转移所带来的碳减排量的测算，无法就其减排和升温控制效果进行评价。对低碳技术转移的减排效果和气候影响的评价涉及技术投入、研发、采纳、扩散等一系列技术转型过程的分析和建模，以及技术进步与经济、环境、政策等要素之间的互动，是一个跨学科的气候-经济复杂问题，适合采用集成评估模型(IAM，integrated assessment model)。已有许多IAM包含了技术创新、扩散、采纳机制，但仍存在不足[5-6]。

以AIM[7]、C-GEM[8]、EPPA[9-10]为代表的能源技术模型普遍使用自主能源效率，以提高参数反映低碳技术的自然扩散[11]，但其只能反映宏观层面上低碳技术扩散带来的减排效应。Kypreos在MERGE模型中以“干中学”和“搜索学习”方式降低已有技术的研发投入，通过市场激励手段提高低碳技术的市场占有率[12]，WITCH模型也采用了近似的方法[13]。这一方式只能刻画统计意义上的技术扩散带来的成本下降，缺乏微观机制。Hübler等在REMIND模型基础上设计了一个内生技术进步模块，但其扩散机制仍较为宏观，难以对低碳技术转移进行政策性分析[6]。总体而言，构建在宏观经济模型之上的IAM由于模型简化需要而无法表达微观层面上的技术发展和采纳过程，而自底向上的IAM由于宏观经济系统的不足而缺乏内生技术进步机制。

针对这一问题，本研究采用宏观经济模型与微观技术转移机制结合的方法，以CIECIA模型为基础，引入一个基于个体模仿的技术转移扩散机制，构建CIECIA-TD模型。CIECIA以一个多国多部门一般均衡模型作为经济核心，刻画了全球经济一般均衡条件下国家/部门间的经济联系[14-15]。改进后的CIECIA-TD以国家/部门为技术转移单位，在部门层面实现了低碳技术转移扩散的微观机制。

本文使用CIECIA-TD模型，针对技术转移过程中存在的障碍，分情景模拟了不同技术共享程度和技术学习能力下低碳技术转移的碳减排和全球升温控制效果，评价了美国政府退出《巴黎协定》对全球低碳技术转移可能带来的负面影响，对技术转移背景下中国在未来不同阶段的研发投资策略和国际减排合作立场提出了政策性建议。

二、技术转移模型

CIECIA-TD以研发加速度s和转移阈值W刻画部门间的技术转移的障碍。这是由于技术接收方在获得技术转移之后，对新技术的学习、理解和采纳仍然需要花费时间和成本，同时专利制度的存在也会在一定程度上阻碍了技术的扩散速度[3]。在Kennedy和Basu的基础上[18]，本文将其归纳为制度性障碍，即知识产权和专利保护制度，和知识-投资障碍，即技术接收者知识储备和投资较低导致模仿学习能力不足。其中研发加速度体现技术学习者对先进技术的学习吸收能力，代表技术转移的知识-投资障碍；技术转移阈值体现技术转移过程中专利技术的共享程度，代表技术转移的制度性障碍。

受篇幅限制，本文主要介绍CIECIA的技术转移模块，其余经济、气候、投资和技术进步模块详见顾高翔和王铮[14]、Wang等[15]。

(一)技术搜索

在技术搜索阶段，各国各部门从全球范围内其他国家/集团中寻找一组低碳技术转移源，作为自己潜在的学习对象。筛选的条件分为技术水平和经济发展水平两部分，每个部门只能从其他国家/集团的本部门引进技术，若一个部门已经拥有全球范围内最高的过程技术水平，则只能作为技术提供者。

(1)

(二)技术选择

在搜索得到可行技术转移源后，技术学习者从中选择一个作为学习对象。CIECIA-TD采用技术追赶作用和惯性依赖作用，以Wilson空间相互作用力的形式来刻画各国各部门与其搜索得到的可行源技术之间的吸引力[16]。

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(3)

(4)

部门间的技术吸引力强度从技术差距和合作倾向上为各部门选择技术学习对象提供了决策的概率基础。

(三)技术学习

确定学习对象后，技术学习者将在转移阈值范围内获得研发加速度，加速完成这一部分的研发；而在转移阈值以外，受到专利保护制度的约束，技术学习者必须独立完成研发工作。因此，CIECIA的技术冲击方程可改写为：

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三、低碳技术转移情景

基于CIECIA-TD，针对技术转移过程中的制度性障碍和知识-投资障碍，本文通过调整技术扩散模型中的研发加速度s和技术转移阈值W，设计了六种技术转移扩散情景，其参数设置见表1。在文献[16]中，研发加速度和技术转移阈值的取值分别为2和0.2，代表了一般情况下经济个体之间技术的扩散和转移速度。六种情景中其他参数设置与基准情景一致。受篇幅限制，CIECIA的基准情景和校验结果详见文献[14]和[15]。由于技术进步和转移扩散过程中随机性的存在，本文所有情景均模拟了200次，所有分析都基于200次模拟的统计结果。

表1 六种情景的参数设置

表2显示了六种情景下到2100年的全球地表升温幅度。基准情景下，2100年全球地表较工业化前水平的升温幅度约为3.20°C。可以看到，随着研发加速度的提高和技术转移阈值的下降，全球地表升温显著下降。在情景6下，当研发加速度提高到4倍，且低碳技术完全共享时，全球到2100年的地表升温幅度下降到1.74°C左右，满足2°C升温控制的“哥本哈根目标”。

截至2017年11月波恩气候大会前，已有165

表2 六种情景下到2100年全球地表温度较工业化前水平上升幅度(°C)

份INDC(intended nationally determined contribution)提交至UNFCCC，涵盖了全球超过190个国家/地区，目前已有177个国家/地区将其INDC转化为第一份NDC文件。各国的INDC/NDC中短期减排目标形式多样，主要分为碳排放量减排和碳强度减排两种，基准年主要有1990年、2005年和基准情景同期，目标年大致从2025年到2035年。本文将未正式提交NDC国家的INDC目标作为其NDC目标，参考Gu和Wang的方法[21]，将其他发达国家、高发展国家、中发展国家和低发展国家的目标年统一为2030年，减排方式统一为碳排放量减排，各国家/集团的NDC目标见表3。

表3显示了六种情景下各国在NDC目标年(除美国为2025年外，其余各国均为2030年)较各基准年的碳排放和碳排放强度下降率。中国和印度在情景1下即完成了NDC碳强度下降目标，其碳强度较2005年分别下降了69.28%和48.93%，其中中国的碳排放高峰提前到2031年；情景1下日本到2030年的碳排放量较2005年下降37.13%，也实现了NDC目标；情景4下美国和其他发达国家在其NDC目标年的碳排放量较2005年分别减少了30.68%和33.38%，达到NDC减排要求；欧盟和俄罗斯也可在情景4下完成NDC减排任务；而高、中、低发展国家只有在情景6下才能实现NDC减排目标。除情景1外，中国在其余各情景下的碳排放高峰均在2030年以后，满足《中美气候变化联合声明》和《中国国家自主贡献》中对碳排放高峰的要求。

表3 各国NDC目标以及六种情景下各国NDC目标年碳排放较基准情景和各基准年平均下降率(%)

图1显示了六种情景下各国2016-2100年累积碳排放较基准情景的下降率。随着研发加速度的提高和技术转移阈值的下降，各国的累积碳减排率显著上升。比较发达国家和发展中国家的碳排放对研发加速度提高和技术转移阈值下降的反应可以看到，欧美等发达国家对技术转移阈值下降更为敏感，美国在情景1、3和5下的碳减排率均小于5%，而实现技术完全共享后，其碳减排率得到显著提高。在情景6下，发达国家和发展中国家的碳减排率差距很小，这表明发达国家之间的技术交流对其长期碳减排有明显的促进作用。与之相反，印度和低发展国家对于研发加速度的提高更加敏感，从情景2到情景3，情景4到情景5，当研发加速度和技术转移阈值都提升时，印度和低发展国家的碳减排率仍然能够保持上升趋势。

这主要是由于发达国家本身具有较高的知识储备、过程技术水平和自主研发能力，使得由技术转移阈值表示的制度性障碍对其技术升级的阻碍作用较大，因而当低碳技术完全共享时，发达国家凭借其较高的自主研发能力在很短的时间内完成技术学习，迅速降低碳排放；而发展中国家受制于较低的知识储备和自主研发能力，对新技术的学习周期较长，因此知识-资本障碍成为阻碍其进一步通过技术转移提高过程技术水平的主要原因。

中国在六种情景下的碳减排变化大致介于俄罗斯和高发展国家之间，但其在模拟过程中碳减排率的变化却呈现不同的趋势。比较表3和图1，六种情景下中国2030年的碳减排率呈现持续上升的趋势，与印度和低发展国家相似，但其在情景3和5下的累积碳减排率却分别低于情景2和4，累积减排变化趋势更接近发达国家。因此，在未来中短期内，中国对先进低碳技术的学习将主要受到自身知识储备和研发能力不足的制约；而随着中国经济实力的进一步增强和研发能力的不断提高，由转移阈值代表的专利和知识产权保护等制度性因素将成为中国进一步通过引进和学习先进技术降低碳排放的主要障碍。因此，进一步加大研发投资力度是中国在短期内利用技术转移实现碳减排目标的重点。

此外，尽管情景6下各发展中国家的累积碳减排率在80%左右，但是在NDC目标年附近，其减排率不超过70%，尤其是高发展和低发展国家的减排率不足40%，低于欧盟和日本等发达国家。这反映了技术转移扩散的减排作用更多地体现在中长期，单纯依靠技术转移实现所有国家/集团的NDC中短期减排目标具有较大的难度。

图1 六种情景下各国2016-2100年累积碳排放量较基准情景下降率(%)，柱状图表示模拟结果的均值，误差线表示95%置信区间

四、美国退出《巴黎协定》对低碳技术转移影响分析

2017年6月1日，美国总统特朗普以“损害美国经济”为由宣布退出《巴黎协定》，给国际气候保护和合作减排前景蒙上阴影。由于《京都议定书》将在2020年后到期，这一决定严重损害了全球气候合作，可能引发不良示范效应，带来其他国家延迟减排或不履行减排承诺的连锁反应，甚至可能导致《巴黎协定》失效。同时，逆全球化思潮和贸易保护主义在全球范围内特别是主要发达国家中的逐渐兴起，也为国际技术转移与合作交流带来极大的不确定性。本文在情景3的基础上，通过调整技术转移阈值，设计了三种情景，就美国退出《巴黎协定》对低碳技术转移的碳减排影响进行研究：

情景7：美国自2020年开始终止其他国家/集团之间的技术转移关系；

情景8：在情景7的基础上，从2020年起将日本、欧盟和其他发达国家与其他国家/集团间的技术转移阈值提高到0.5；

情景9：在情景7的基础上，从2020年起将所有国家/集团间的技术转移阈值提高到0.5，其中日本、欧盟和其他发达国家与其他国家/集团间的技术转移阈值提高到1。

三种情景中其他的参数设置与情景3一致，其中情景7仅考虑美国退出《巴黎协定》，终止与其他国家的低碳技术交流，情景8和9考虑美国退出《巴黎协定》可能对其他各国参与全球合作减排造成连锁的负面影响，使其对低碳技术支持和共享的态度发生转变，从而带来更严格的知识产权和专利保护制度。

表4显示了三种情景下2100年全球地表较工业化前升温幅度。随着美国退出《巴黎协定》，不再为其他国家/集团提供技术支持，情景7下全球到2100年的地表升温幅度较情景3上升了约0.05°C；而由此可能带来的各国提高技术转移的制度性障碍的连锁效应，更使得全球地表升温幅度在情景8和9下分别达到2.94和3.06°C左右，可见美国退出《巴黎协定》及其产生的负面影响可能对低碳技术转移下的全球升温控制造成巨大的冲击。

表4 三种情景下到2100年全球地表温度较工业化前水平上升幅度(°C)

随着美国退出《巴黎协定》及各国提高低碳技术转移阈值，模拟过程中全球低碳技术转移次数急剧下降。其中情景9下全球低碳技术转移次数不到情景3下的三分之一，来自发达国家的技术转移占比从超过70%下降到不足40%，对各国的碳排放产生显著影响(图2)。对发达国家而言，美国退出《巴黎协定》本身对其通过低碳技术转移降低碳排放的冲击更大，情景7下，日本的碳排放较情景3上升了15%，欧盟和其他发达国家也在5%以上，而其在情景8和情景9下的碳排放变化率几乎一致；对发展中国家而言，由美国退出可能引起的《巴黎协定》框架崩溃以及其他各国对专利制度的进一步加强对其碳减排的影响更大，情景7下，印度的碳排放较情景3上升不足5%，而在情景9下，其碳排放较情景3上升了35%以上。

图2 三种情景下各国2016-2100年累积碳排放量较情景3变化率(%)，柱状图表示模拟结果的均值，误差线表示95%置信区间

这主要是由于发达国家间的技术差距较小，当其技术转移阈值提高到0.5时，发达国家之间就几乎不存在可行的技术转移源，因此进一步提高技术转移阈值对其碳减排的影响微乎其微；而发展中国家本身技术较发达国家差距较大，因此其碳排放量会随着转移阈值的上升稳定提高。此外，技术转移阈值的变化使得各国的技术转移过程具有更大的不确定性，从而使得三种情景的模拟结果误差范围较大。

三种情景下，尽管中国到2030年的碳排放强度下降率均高于65%，但其碳排放高峰都出现在2030年后，无法满足《中美气候变化联合声明》和《中国国家自主贡献》中的相关要求。

五、总结与讨论

本文对气候-经济集成评估模型CIECIA进行了改进和扩展，引入自下而上的过程技术转移扩散机制，构建了CIECIA-TD模型，以技术转移阈值和研发加速度表示专利制度下先进技术在全球范围内的共享程度(制度性障碍)和技术学习者在技术转移过程中对先进技术的学习能力(知识-投资障碍)。在模型的基础上，本文分析了不同强度的制度性障碍和知识-投资障碍下，低碳技术转移的碳减排和升温控制效果，以及对各国实现NDC减排目标的有效性，并就美国退出《巴黎协定》对国际低碳技术转移的影响进行了评价，得到以下结论。

1.低碳技术转移具有显著的碳减排和升温控制效果，在技术完全共享的情况下，2倍的研发加速度即可使大部分国家/集团的累积减排率达到40%以上，并将2100年的地表升温降至较工业化前水平提高2.5℃以下；而在极端的4倍研发加速度的情况下，仅凭借技术转移就可以使各国的累积减排率达到60%以上，而全球2100年地表升温也被控制在2°C以下，可见技术转移具有极大的减排潜力。

2. 发达国家本身具有很高的研发学习能力和过程技术水平，可以在短时间内完成阈值许可范围内的技术学习，因此技术转移阈值代表的专利和知识产权保护制度是其进一步减排的主要障碍；而中低发展中国家的知识资本存量较低，研发学习能力较弱，导致其在阈值许可范围内的学习过程仍然较为缓慢，因此研发加速度代表的知识-资本障碍对其碳减排的影响更加明显。

3. 美国退出《巴黎协定》破坏国际气候合作环境，其可能带来的连锁反应对低碳技术的国际转移产生极大的负面影响。对发达国家而言，美国退出《巴黎协定》对其通过技术转移降低碳排放产生巨大的直接影响，而对发展中国家而言，由美国退出可能带来的针对先进低碳技术转移的制度性障碍的提高对其碳减排的影响更大。中国在美国退出《巴黎协定》情景下的碳排放高峰均出现在2030年后，无法实现NDC碳高峰目标。

4. 尽管制度性障碍的消除对于中国利用低碳技术转移降低碳排放具有重要意义，中国的碳减排在未来中短期内仍将主要受制于知识储备和研发学习能力。因此，短期内中国应该加大技术的研发投入，提高知识储备和学习能力，更高效地引进学习国外的先进技术。同时，中国也应该更加积极地参与国际气候保护和碳减排合作谈判，倡导实现全球性先进低碳技术的共享机制，力争创造出更好的技术支持和知识共享环境，努力降低制度性障碍对技术转移的影响，为未来通过技术转移进一步降低碳排放打下制度性基础。

本文构建的CIECIA-TD模型的核心是一个多国多部门的一般均衡模型，其数据来源依赖于投入产出表，因此尽管设计整合了微观视角下的技术扩散机制，其低碳技术仍然是从宏观层面上的工艺技术水平抽象而来，并未细化到单个专利技术层面，无法刻画特定的碳减排技术的研发和转移扩散。此外，本文的技术呈现渐进的进步趋势，因而同样无法表现突破性或革命性的碳减排技术的出现和传播，这些有待我们下一步的工作来实现。