能源补贴改革对资源效率和环境污染治理影响研究——基于动态CGE模型的分析

徐晓亮，许学芬

(1.南京理工大学经济管理学院，江苏 南京 210096；2.江苏产业集群决策咨询研究基地，江苏 南京 210096；3.南京中医药大学医学院，江苏 南京 210023)

1 引言

根据IMF的报告，2015年全球能源补贴成本约为5.3万亿美元，而我国能源补贴高达2.3万亿美元，是最大的能源补贴国家。能源补贴政策已成为近年来我国资源环境政策调整的重点领域，在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中提出对新能源和节能环保等战略性新兴产业的创新活动进行补贴。由于经济过度依赖能源投入(徐康宁；邵帅等)[1-2]形成了严重环境污染问题和减排压力,世界各国都致力于能源补贴改革，(McKitrick)[3]，如欧洲、中东地区国家、印度等都关注能源补贴对环境外部性的影响(Nicolinia；Mundaca；Acharyaa)[4-6]。因此，我国“十三五”规划提出碳排放总量和强度控制的强制约束性条件。为有效实现碳减排等相关目标，能源补贴政策改革成为生态文明建设和社会可持续发展的必然选择(李红)[7]。

能源政策对我国减排和环境治理具有重要战略意义，但改革会对社会发展产生负面影响，能源补贴政策必须合理有效的调整(魏巍贤)[8]可以采用税制改革进行一系列尝试(何建武等)[9]，而能源补贴改革中采用“市场+政府”等机制相结合，更有利于提高碳减排潜力(张国兴)[10]从政策内涵看，减排实质上是清洁能源占能源消费结构比重问题(Ang)[11]由于能源价格扭曲会刺激资源过度消耗，进一步加剧温室气体排放(Mvers)[12]所以能源补贴政策目的在于降低能源的综合使用成本，并体现能源使用的代际公平。在减排潜力上,我国雾霾等环境污染物减排潜力较大[13]；但以往能源补贴政策在刺激经济的同时，对环境改善的调控作用微乎其微，且历次的补贴方案设计均较少考虑减排和环境福利的因素，这也成为能源补贴政策改革被较多诟病的地方。能源政策使消费主体拥有更多选择性(陈诗一)[14]。由于能源政策涉及到政府承诺问题(Pani)[15]，可能会对落后地区产生紧缩效应，因此能源消费补贴有利于均衡发展，但同时煤炭消费导致过度碳排放(涂正革)[16]，能源价格改革能提高社会福利(郭正权)[17]，有利于环境污染治理(郭正权)[18]；基于此，需进一步推进能源价格改革，提高能源补贴效率(林伯强)[19]。因此，将环境污染纳入经济最优增长路径，有利于进一步剖析可持续发展关键因素(许士春)[20]。

学者们从不同角度分析能源补贴政策作用，但大多数补贴政策研究强调如何为社会计价发展降低成本(Benjamin)[21]，以往研究过度经济发展的影响，面对能源过度消费引发雾霾等一系列严重环境污染问题，近年来通过对能源政策调整来改善能源消费结构的呼声越来越强烈，但研究多集中在补贴与社会经济增速和发展稳定性等关系及其影响上，聚焦于对宏观经济运行趋势分析，因此，需要进一步研究能源补贴政策改革对环境治理影响。在低碳发展和生态文明建设背景下，如何有效的对能源政策进行客观评价是社会低碳转型和可持续发展的重要命题，能源补贴政策对对环境改善的影响究竟如何？特别是不同类型能源补贴政策对经济发展和环境改善的差异性影响需要进一步深入分析和探讨。

可计算一般均衡模型(CGE)是资源环境政策分析的有效工具。本文构建动态CGE模型，结合生态足迹方法，在社会经济、资源和环境整体框架下，扩展能源和环境模块，突出能源补贴政策调整对不同主体和账户的影响，系统分析能源补贴政策场景下不同类型能源补贴率对经济发展、减排和雾霾排放的差异性影响，并提出相关政策建议。

本文主要创新在于：1)将能源政策变量与经济发展和环境质量相联系，将减排和雾霾治理做为能源政策改革的重要目标，从而提高资源环境制度和政策改革内涵；2)构建动态CGE模型，将生态足迹法引入能源补贴政策改革的分析中，通过对资源环境要素分解，更有效的分析能源补贴政策改革的影响；3)以不同类型能源补贴为对象，基于社会核算矩阵进行动态模拟分析，为重大战略资源规划与管理研究，提供新的参考和决策依据。

2 动态CGE模型构建

2.1 动态CGE模型概述

以模块为单元，本文通过各模块之间相互关系，构建生产、需求、价格、能源和环境等核心模型结构。动态CGE模型包含劳动、资本和能源等要素，以及居民、部门和政府等主体；模型包含生产、资源恢复和环境污染治理等活动。采用生态足迹分析法对能源消耗量和环境消耗量进行测度，将能源消费、能源转换矩阵、能源占用土地转换率和生态足迹联系起来，从而同步分析能源消耗和使用以及环境影响。

表1 动态CGE模型的基本结构

2.2 动态CGE模型的模块构成

基本模块包括生产、需求和价格等，扩展模块包括能源和环境模块，如图1所示：

生产模块采用Leontief/CES函数。在多层嵌套的第三层中，能源由煤炭、石油等要素构成，服从CES函数，允许相互之间存在不完全替代弹性；第二层中，资源、资本和劳动之间也服从CES函数，允许相互之间存在不完全替代弹性；中间投入服从CES函数，允许相互之间存在不完全替代弹性；在第一层中，增加值和中间投入构成总产出，服从Leontief函数。

图1 动态CGE模型的模块结构和基本框架

生产模块的主要函数方程包括：

(1-4)

其中，Q为总产出，TVA为总增加值，TIP为总中间投入，E为合成后的能源，L,K,E为劳动、资本和能源，r为中间投入系数，T为能源综合利用水平，E1,E2,…En表示煤炭、石油、天然气和可再生能源等不同类型的能源消耗，α为要素投入替代弹性，π为中间投入替代弹性，λ为能源替代弹性。

在需求模块中，分为居民、部门和政府等主体，其中政府需求包括政府日常运营和采购需求。政府通过对生产、流通以及消费等领域征税增加财政收入，采用政府消费和转移支付等方式促进经济发展。政府需求函数采用LES型，需求采用Stone-Geary效用函数。部门和居民对能源需求函数为CES型。

需求模块的主要函数方程包括：

(5-8)

Gd=(1-Sg)GDP-B

Fd=(1-Sf)(Y+Bf)

Cd=(1-Sc)(w+Bc)

其中，D为总需求，Gd为政府需求，Fd为部门需求，Cd为居民需求，Sg,Sf和Sc分别为政府、部门和居民的储蓄率，GDP为国内生产总值，Y为部门利润，w为居民工资收入，B为能源补贴，Bf为对部门的能源补贴，Bc为对居民的能源补贴。

在价格模块中，价格主要反映能源补贴政策后价格变化情况，能源补贴政策作为外生变量，独立于其他价格和非价格变量。由于影响价格构成因素较为复杂，包括能源、劳动、资金、环境污染和恢复成本和能源补贴等要素。函数方程为：

P=∑(PE+PC+PK+PW+B)

(9)

其中，P为价格，pE为能源价格，PC为劳动价格，PK为资金价格，PW为污染价格，B为能源补贴。

在扩展模块中，能源模块对化石和可再生能源进行嵌套，采用生态足迹分析法(Ecological Footprint，EF)对能源消耗量和环境消耗量测度资源足迹和生态足迹，进行能源模块和环境模块的核算，如图2所示。

图2 生态足迹法下的能源和环境模块的核算过程

通过能源和环境账户将能源禀赋回报从部门利润中分离出，并基于资源环境系统恢复和补偿等进行综合考量。环境恢复指在资源开发和利用后，相应的投入资本和劳动进行保护，使资源能够不断的更新，达到可持续利用的效果。环境补偿指在消费资源类产品时，带来的盈利需要对资源和环境破坏以及国民经济财富的流失做出相应的补偿。

环境账户采用SEEA功能性附属帐户核算环境污染排放和治理情况，函数方程包括：

YE=PEQE-PECOST+B

(10-13)

QCO2=(QE×α-β)×γe×3.67

QSO2=2SSO2FQE(1-NSO2)

其中，YE为能源收益，pE为能源价格，QE为能源消费量，PECOST为能源成本，B为能源补贴规模，QCO2为CO2排放量，α为单位资源含碳量，β为固碳量，γe为氧化率，QSO2为SO2排放量，F为能源中硫转化成SO2转化率，SSO2为能源硫含量，NSO2为脱硫效率。

在雾霾治理方面，分别以PM2.5、PM10作为雾霾治理的关键核心指标，其函数方程为:

(14-16)

其中，PPM2.5(e)为PM2.5总排放量，QPPM2.5(e)为标准煤计算产生PM2.5的煤炭消费量，EcPPM2.5(e)为能源消费PM2.5系数，QPPM10(e)为PM10总排放量，QEPM10(e)为标准煤折算PM10能源消费量，EcPPM10(e)为能源消费PM10的系数，V(e)为含碳能源消费总额，P(e)为能源价格，C(e)为含碳能源转化为标准煤系数，tCO2为从价税，TqCO2(e)为从量税。

均衡模块包括资本、能源和产品等市场出清，资本市场采用凯恩斯闭合规则，资本市场出清要求存量资本等于资本投入与折旧之和。能源市场通过能源供需变化达到市场均衡；产品市场生产和需求均衡实现市场出清。能源投入产出达到均衡，能源补偿和恢复等于同时期资源的投入，同时能源的投入也等于资源的产出。产品市场出清指能源供需达平衡的状态；而对能源需求来自于政府、部门和居民等，部门能源需求一般做为生产中的中间投入能源需求，而政府和居民需求则体现为能源最终需求。

2.3 基础数据、变量选择和关键参数的确定

模型以社会核算矩阵作为基础数据。模型基础数据建立在《中国投入产出表》(2012)，编制所需的资源环境SAM表。社会核算矩阵账户包括：1)产品账户；账户行中包括中间投入总产出、环境恢复总产出和环境治理总产出。总产出根据统计数据直接获得，中间投入的总产出根据《中国投入产出表》得到。环境恢复总产出和环境治理总产出采用余量处理方法。将年污染治理的运行费用作为污染治理总产出的基数。考虑环境治理乘数效用，将环境治理投入转化成经济总产出。2)活动账户；在生产活动的行中，对应于产品账户、居民账户、部门账户和政府账户的分别为总产出、劳动总额、利润总额和税收总额；资源恢复活动和环境治理互动的行中对应于要素账户和政府账户分别为投入和资源补偿，根据资源补偿投入和总产出资料。在账户列中，生产活动、资源恢复活动和环境治理活动分别对应要素投入产出总额、资源恢复投入产出总额和污染投入产出总额。3)要素账户；在要素账户行中，存在劳动、资本和能源等子账户，用于生产活动、能源恢复和环境污染治理，分别等于工资、利润和资源投入值。要素账户行中，分别表现为个人所得说、部门所得税等相关支出。4)居民账户；在居民账户中分为城镇居民和农村居民两种。居民账户行表示居民收入，主要包括工资和资源补偿；居民账户列表示居民消费。5)部门账户；账户行表示部门扣除支出后净利润，包括利润和补贴。部门账户列表示部门总支出，包括劳动支出、资本支出和资源消费支出。6)政府账户；政府账户行中包括各种政府税收收入。在政府账户列中是财政支出，主要包括公共事业、转移支付与政策性补贴等。7)储蓄账户；在储蓄账户行中为居民、部门和政府总储蓄额，在储蓄账户列中为居民、部门和政府总投资额。

通过《中国投入产出表》得到资源直接消耗系数，将能源消耗折算成标准煤后进行单位含硫系数处理，累加得到CO2和SO2总排放量。通过Bayesian和GME法得到生产函数弹性参数；能源和环境函数弹性采用GME法。

2.4 闭合规则和模型动态化

在求解所需外生变量的确定及参数值，变量选择和模型衔接的选择，消除模型的过多识别问题。根据模型的要求，采用的闭合规则是凯恩斯闭合规则(Keynes closure)，本文放弃了劳动力市场与商品市场同时达到均衡的约束条件，将能源补贴定义为外生变量，国外储蓄定义为内生变量，通过调整收入和储蓄实现市场出清。

本文通过引入不同类型能源补贴率实现模型动态化，能源总收入由能源价格和能源总量决定，价格受补贴率影响，能源总量为本期存量和上期恢复量获得。能源补贴政策动态化方程为：

YE=∑(YEt-1+YERt)(1+RB)T

(14)

其中，YE为能源收入总额，YEt-1为上一期能源恢复量，YERt为本期能源存量和恢复量，T为能源开采利用程度，RB为不同类型能源补贴率，t为本期时间，t-1为上一期时间。

3 模拟结果分析

3.1 能源补贴政策初始场景设定

1)基础场景设定。在基准经济系统设定上，通过2003-2012年经济发展关键指标等刻画能源补贴政策前后宏观经济系统运行，具体情况如表2所示。在环境系统基准设定上，选用废水、废气和工业固体废物等作为环境系统的初始值，通过年均污染物增长分析环境状况(见表3)。对应于《中国投入产出表》的部门，本文将生态生产性空间分为土地、水域、居民及工矿和建筑用地等类型，以2012年的数据为基础，计算资源消耗量,得到表4-5。

表2 2003-2012年经济发展状况

表3 2003-2012年主要污染物排放状况

表4 生态生产型土地使用及人口和经济状况

表5 2012年能源消耗和利用情况

2)能源补贴政策初始场景设定

本文采用能源补贴差价法得出能源补贴区间，并设计不同类型能源补贴率(如表6所示)。基期为2012年，模拟期为2020-2030年，以2年为一个模拟时间段，采用GAMS软件进行模拟分析。

表6 不同类型能源补贴政策场景设计

3.2 能源补贴政策影响的模拟分析

1)对宏观经济和产业发展的影响

能源补贴政策会对宏观经济产生一系列冲击，能源补贴后GDP和总产出等会有不同程度上升，尤其是在煤炭和石油等化石能源补贴政策下，经济增长会有较大幅度的提高，但能源补贴政策影响将逐步下降(如表7所示)。

表7 不同类型能源补贴政策对GDP的影响

由于我国相关产业对能源依赖程度较高，能源补贴政策会提高社会总产出(如表8所示)。

从产业层面看，能源补贴政策对产业总产出产生明显的激励作用，补贴力度越大，对产业总产出刺激效应越明显(见表9)。

除农业和环保产业外，其他产业总产出水平上升幅度较明显，其中收益最大的为能源、工业、开采和运输业等，由于能源需求刚性较大，这使得相关总产出水平大幅上升，能源产业大多是位于经济产业的上游，直接受能源补贴政策影响。从补贴政策效果的差异性看，煤炭和石油等化石能源补贴对产业总产出水平影响较大，原因在于传统化石能源在经济增长的能源消费中仍占主导地位，补贴政策使能源使用成本下降，从而导致总产出水平上升。

能源补贴政策将直接影响能源价格变化，补贴率对不同类型的能源价格影响的差异性较大，由于化石能源在我国能源体系中的重要地位，煤炭，石油和天然气的价格构成中补贴占到10%以上，其中，石油补贴占到石油价格构成的25%作用；而对可再生能源补贴相对较低，对可再生能源价格的影响较小(具体如表10所示)。

本文采用能源消费价格指数和居民消费价格指数，反映价格体系变化，能源补贴率调整后数值变化趋势如图3-4所示，可以看到，能源消费价格指数(ECPI)开始逐步下降，居民消费价格(CPI)相对格稳定。由于补贴是能源价格体系中的重要构成部分，补贴政策会降低能源使用成本，导致能源价格下降，并使不同类型能源间的替代弹性发生变化，影响能源需求供给关系变化，以煤炭为例(如表11所示)。

表8 能源补贴政策对总产出的影响情况

表9 能源补贴政策对不同产业总产出影响(2030)

表10 不同能源价格的补贴构成比例(2030)

图3 能源补贴政策对能源消费价格指数的影响

图4 能源补贴政策对居民消费价格指数的影响

煤炭补贴政策使劳动和资本对能源的替代弹性逐步下降，这意味着能源补贴政策使能源在在要素体系中的作用更加重要。能源补贴政策使能源替代弹性变化(如表12所示)，不同类型化石能源替代弹性变化不大，而化石和可再生能源替代关系随着补贴力度加大而逐步增加，补贴率对二者替代关系影响较大，即存在正向关系。当对化石能源进行补贴时，煤炭比例基本相同，石油和天然气比例略有波动；当对可再生能源补贴时，可再生能源补贴消费有较大的提高，对能源结构改善的影响最明显。

表11 煤炭能源补贴政策对不同要素替代弹性的影响

表12 不同能源间的替代弹性变化情况(2030年)

2)对能源价格和能源消费结构的影响

3)对能源消费和主要污染物排放的影响

能源补贴政策使单位GDP能耗和能源消耗总量上升的同时，能源利用效率和人均能源盈余/赤字恢复收益均会下降(见表13)。

表13 不同类型能源补贴政策场景下的环境变化情况(2030年)

化石能源补贴政策后单位GDP能耗、能源利用效率和能源消耗总量恶化趋势更加明显，此时单位GDP能耗和能源消耗总量将上升，能源利用效率和人均能源盈余/赤字将进一步下降，能源补贴政策对能源消耗产生较大的负面效应；当对可再生能源进行补贴时，污染物指标变化较明显(如表14所示)。

表14 能源补贴政策对主要污染物排放的影响(2030)

由于不同类型的能源补贴率差异，主要污染物排放也存在差异，增幅由大到小依次为废气、废水和工业固体废物排放量，但化石能源大补贴对主要污染物排放总量增长影响较大，而煤炭补贴对废气排放的影响最大。由于能源补贴对能源使用和消费产生重大影响，补贴率越高主要污染物排放增长幅度越大。

由于社会经济、资源和环境系统存在联动关系，补贴政策加剧了能源消费，加快主要污染物排放，以煤炭补贴为例，模拟能源补贴政策对主要污染物排放影响的趋势(如表15所示)。从长期看，能源补贴政策对废水和工业固体废物排放量影响相对较小,而SO2和CO2排放量呈现上升趋势；其原因可能在于补贴政策改变不同要素间替代关系，不利于减少CO2和SO2排放。

表15 煤炭补贴对主要污染物排放的影响

受能源补贴政策的影响，不同产业的主要污染物排放量都会有不同程度上升，其中，开采业、工业、交通和能源业等产业碳排放上升幅度最高，农业和环境等产业碳排放略有下降；再生能源补贴政策对产业碳排放影响更明显(如表16所示)。

能源政策补贴政策实施后，雾霾排放量均有不同程度上升，但不同类型能源补贴率对雾霾排放的影响差异较大。当对化石能源补贴时，PM2.5和PM10排放量上升较明显，且随时间变化上升幅度更大；当对可再生能源补贴时，PM2.5、PM10排放量也会上升，但上升幅度明显低于对化石能源补贴政策(如表17所示)。

表16 能源补贴政策对不同产业碳排放影响(2030)

表17 不同类型能源补贴政策对PM2.5和PM10排放增速的影响

从2020到2030年，能源补贴政策对雾霾排放产生明显刺激作用，但对可再生能源补贴时，PM2.5、PM10排放量上升相对较低，这也从另一方面验证可再生能源对环境改善积极作用。

4 结语

本文研究发现：能源补贴政策有利于经济增长，但不同类型的能源补贴影响差异性较大，特别是煤炭补贴对经济增长的刺激效果最明显，但会形成能源过度消费和环境污染问题，不利于能源利用效率提高；而对可再生能源补贴时，能有效改善环境系统，对主要污染物和雾霾排放更加明显。

因此，本文提出以下政策建议：(1)对不同能源补贴率进行区域差异化设定和选择区间，由于不同类型能源补贴税政策影响差异较大，能源补贴税区间选择必须符合区域资源禀赋和社会经济发展程度，提高方案针对性和可操作性；(2)将核能和风能等纳入到能源补贴范畴，并进一步明确其补贴形式和标准，从而构建更加完整和有效的能源补贴政策体系；(3)注重能源补贴政策组合型和配套性，将雾霾的新型污染物纳入到环境改善的综合考量中，通过不同能源补贴政策组合调节社会经济和资源环境系统的协同发展；(4)在国家战略性和前沿性进一步提高能源补贴政策的定位，短期内以化石能源补贴为主，长期而言，应将社会发展转型与能源补贴政策相联系，逐步加大可再生能源补贴，使能源政策能更好发挥调节资源节约和环境福利等方面政策效应。