IMED文献 | 碳减排对产业竞争力的影响研究

写在前面

合作应对气候变化、着力解决环境污染，已经成为各国的普遍共识，兼具强烈的政治和公众意愿。中国和世界经济都处于转变增长方式的关键时期，全球能源生产和消费正经历深刻革命，地区与国家高质量发展目标不断明晰，世界范围内低碳技术与气候融资方兴未艾，环境污染和气候治理成效与挑战并存。着眼未来，我们需要统筹好“发展”与“减排”的要求，加强能源、环境、经济的协同治理并实现多方共赢。

探索未来发展路径具有高度的不确定性，协同实现环境与发展的多重目标也错综复杂。在面向未来进行科学决策的过程中，系统分析模型可作为有力的支撑工具。模型模拟研究可以通过对社会-经济-环境复杂系统进行抽象化，运用机理公式、核算方法或优化函数，刻画自然环境系统与能源经济系统、社会系统之间的联动和相互作用，基于情景模拟和定量分析辅助决策者提出适当的科学解决方案和政策建议。

由北京大学环境科学与工程学院能源环境经济与政策研究室(LEEEP)、流域科学实验室(PKUWSL)、环境经济学与政策研究小组（EEPS）、痕量有机污染物控制-全球环境问题对策研究组，以及环境模拟与污染控制国家重点联合实验室等多个团队联合自主开发的IMED模型 (Integrated Model of Energy, Environment and Economy for Sustainable Development，能源-环境-经济可持续发展综合评价模型），是一套适用于中国、区域和全球绿色低碳转型研究的模型体系。这一体系聚焦于模拟社会经济和能源环境系统，主要包括宏观经济模型(IMED|CGE)、能源技术优化模型(IMED|TEC)、系统核算模型(IMED|HIO)和人群健康模型(IMED|HEL)等分析模块。

目前，通过与其他地球环境系统模型的集成耦合，这一模型体系已被运用于中国中长期低碳发展路径与政策、气候变化与空气污染及其减缓政策的健康影响、气候-能源-经济-农业-水耦合联系等主题的分析。本系列推送旨在介绍运用IMED模型、针对经济系统绿色低碳转型中关键问题的分析成果，以期抛砖引玉，并鼓励更多的交叉学科研究。读者可在本公众号“关于我们”→“IMED研究”栏目中浏览IMED模型及研究的更多相关内容。

>>>本期主题<<<

碳减排对产业竞争力的影响探究

气候变化是人类本世纪面临的重大挑战，碳排放则是气候变化问题的根源。为应对全球气候变化，2015年巴黎气候大会达成“在本世纪末实现全球平均温度相比工业革命前上升幅度不超过2℃，并力争将温升控制在1.5℃以内”的共识，中国政府在《中国国家自主贡献》中确定了到2030年的自主行动目标：二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，单位国内生产总值二氧化碳排放（碳强度）比2005年下降60%－65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。同时，在“十三五”规划中，中国政府也提出了2016-2020年间碳强度下降18%的近期目标。

为实现自主贡献承诺和发展规划目标，我国需要自上而下和自下而上结合的碳减排措施与行动，也需要全地区、多产业的协同努力。值得注意的是，碳限额目标以及为实现碳减排而征收的碳税，将给经济体不同产业产生广泛而差异较大的影响，引起产业竞争力变化和新一轮的产业结构调整。部分产业部门，尤其是能源强度高、碳排放密集型产业的竞争力可能受到负面冲击，而另一些产业部门则可能受到正向拉动。

更重要的是，由于地区经济社会发展情况和产业结构均有所不同，因此，同样的碳减排政策对各地区产业部门竞争力和经济产生的影响也不尽相同；地区间不均等的减排政策则更会在为各地区带来异质性的影响。IMED|CGE综合评估模型的省级版本可详细刻画我国30省几十种经济部门的能源消费与产业发展错综复杂的关联，是探究这类碳减排政策影响及其异质性的较理想的分析手段。因此，LEEEP课题组基于IMED|CGE模型，选取了几个有代表性的省市——东北老工业基地辽宁、西南工业重镇重庆和广西、沿海外向型经济为主的上海和天津作为典型案例（图1），系统性地研究了地区间不均等的碳税或碳强度减排目标对不同地区经济发展和部门竞争力的影响。

图1 基于IMED|CGE模型评估碳减排对产业竞争力的影响

IMED省级两区CGE模型分析产业竞争力影响的机制

CGE模型的假设之一是任何商品的供给量等于其于其需求量。如图2所示，需求是由三个市场中的两种效应通过三项指标决定的，CGE模型中蕴含的这种影响机制是其在经济分析中的独特优势。了解这些影响机制对于理解后续5篇文章中不同产业面临不同碳税或碳强度目标的异质性响应结果极其重要。

三个市场包括当地市场、中国其他地区市场（国内市场）和国际市场。如下列方程所示，三项指标包括当地市场向当地供给（domSup）、向国外市场出口（export）和流入（provex）到国内其他市场（国内市场）。他们之间的关系如公式A(1)所示：

方程A(1)：

另一方面，从需求端来讲，存在以下关系：特定商品的当地消费量（domCons）等于进口量、中国其他地区的流入量（provim）和当地生产量（domSup）之和。

方程A(2)：

两种效应包括价格效应和规模效应。价格效应是指如果某种商品的当地价格增长幅度高于中国其他地区，这种商品在三个市场中的需求量都会下降。从而导致出口量、流出量和当地消费量都下降。反之，会有更多的进口量和中国其他地区的流入量，从而导致当地产出下降。如果上海被分配更高的碳减排目标、上海的碳税率高于中国其他地区或者上海当地产品的碳强度高于中国其他地区就会出现上述这种结果。

除了价格效应外，规模效应也起着重要的作用，且规模效应有时会产生完全不同的影响。假设中国其他地区承担更多的碳减排量，其产品价格就会高于目标省市。如果仅考虑价格效应，目标地区的行业将会受益，因为其商品价格相对低于中国其他地区。然而，由于中国其他地区的经济规模可能受到更高碳成本而受损，导致对目标省市的商品需求也会下降，进而间接伤害到本地区的经济增长，产生的效果与单纯考虑价格效应相反。对本地产业产出的净影响取决于商品的主要市场是在中国的其他地区还是在别处（在当地市场或者国际市场）。在前一种情况下，规模效应通常会超过价格效应，从而使本地产业的产出将会受损。在IMED|CGE省级模型中，没有对世界其他地区的生产消费活动进行详细模拟，亦即全球商品价格是不变的，从而使得价格效应是进口和出口的主要控制因素。

图2  IMED|CGE模型中地区间产业竞争力影响机制

以下5篇为我们在本期推送中甄选的运用IMED|CGE模型分析碳减排政策的产业竞争力影响的已发表成果；需要说明的是，为保证不同省市模拟结果的可对比性，5篇文章在碳税或碳强度目标方面均采用了类似的情景设置框架：

01/ 碳税对中国重庆的产业竞争力的影响

02/  碳减排对中国产业竞争力的影响：以上海为例

03/ 地区间不均等碳税对辽宁省碳排放和产业竞争力的影响

04/ 中国省级不均等碳强度目标经济影响的一般均衡评估：以广西为例

05/  不同碳减排目标的经济影响评估：以天津为例

【全文约7000字，全部读完需约7分钟】

01 - 碳税对中国重庆的产业竞争力的影响

原文题目：Effect of carbon tax on the industrial competitiveness of Chongqing, China

作者: Jiaoyan Xie, Hancheng Dai, Yang Xie, Lixuan Hong

期刊: Energy for Sustainable Development

发表年份: 2018

关键词: 碳税，产业竞争力，碳减排，IMED|CGE模型，中国重庆

文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082618304101

研究内容

本文使用两区域动态可计算一般均衡模型(IMED|CGE)，以西南重镇重庆市为案例，考察地区差异化碳税如何影响当地产业竞争力。本文设置了一个无碳减排目标的基准情景(BaU)和五个碳税情景（表1）；碳税情景中，重庆市和中国其他地区实施碳税政策以实现中国NDC目标，各情景下两区域碳税比例有所差异。

表1  情景设置

注：情景名中P代表重庆，C代表中国其他地区，而数字代表两地区间碳税的比值，如taxC2P4和taxC3P4分别表示中国其他地区的碳税是重庆的2/4和3/4，taxC4P4表示两个地区碳税相等，而taxC6P4 和 taxC8P4 情景表示中国其他地区的碳税率分别是重庆的1.5和2倍。

研究发现

碳税的实施在降低一次能源消耗和碳强度的同时，也会增加重庆市企业的生产成本，对经济带来负面冲击。与BaU情景相比，实施碳税后的C2P4、C3P4、C6P4和C8P4情景下，重庆市2030年一次能源消费量分别减少39.04%、34.88%、31.70%和27.94%，碳排放强度分别降低31.06%、28.34%、26.38%和23.95%，地区生产总值则分别下降1.54%、1.63%、2.01%和2.49%。

由于贸易在重庆市经济中有较为重要的地位，且重庆市商品大量出口于中国其他地区而非国际市场，因此对重庆市而言，碳税的“规模效应”大于“价格效应”，当中国其他地区承担的碳税相对升高时，由于出口需求降低，重庆市GDP反而下降。到2030年，与公平碳税的C4P4情景相比，重庆市的GDP在中国承担较低碳税的C2P4和C3P4情景下将分别高出0.22%和0.13%，在C6P4和C8P4情景下则分别低0.25%和0.74%。

差异化碳税政策将对各产业的竞争力产生异质性影响，与C4P4情景相比，在中国承担较低碳税的C2P4情景下，2030年重庆市农业、纺织、食品生产、金属产品、运输设备、机械、电子制造业等部门的竞争力将提升，产业产出分别增加1.16%、2.13%、0.97%、0.32%、1.14%、0.26%、0.55%和0.77%；而采煤、造纸、化工、非金属、金属冶炼、发电等行业的竞争力将相对降低，产业产出分别下降11.79%、1.50%、3.45%、3.59%、5.83%和15.84%。

图3  不同情景下2030年（a）受益部门和（b）受损部门相比C4P4情景的宏观指标变化

02-碳减排对中国产业竞争力的影响：以上海为例

原文题目：The effects of carbon reduction on sectoral competitiveness in China: A case of Shanghai

作者：Xu Tian, Hancheng Dai, Yong Geng, Zhen Huang, Toshihiko Masui, Tsuyoshi Fujita

期刊：Applied Energy

发表年份：2017

关键词：碳减排，产业竞争力，碳税，可计算一般均衡模型，上海

文章链接：  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261917304221

研究内容

本文使用两区域动态可计算一般均衡模型IMED|CGE，研究差异化碳税对上海产业竞争力的影响。研究设置了基准情景(BaU)和五种碳税情景，不同的碳税情景中，上海和中国其他地区均实施碳税政策以使中国实现NDC目标，但碳税相对高低不同（表2）。

表2 情景设置

注：情景名中的两个数字代表中国其他地区与上海市的碳税比值，如tax24和tax34分别表示中国其他地区的碳税是上海的2/4和3/4，tax44表示两个地区碳税相等，而tax54 和 tax64 情景表示中国其他地区的碳税分别是上海的1.25和1.5倍。

研究发现

碳税政策将显著降低上海市能源消耗和碳排放，但也当地经济增长造成一定的负面影响。相比BaU情景，在tax24、tax34、tax44、tax54和tax64情景下，2030年上海市一次能源消耗分别下降21.68%、21.05%、20.39%、19.72%和19.04%，碳排放分别下降25.96%、25.27%、24.60%、23.96%和23.37%，同时GDP分别下降1.08%、1.12%、1.17%、1.22%和1.28%。

由于省际贸易的影响，当中国其他地区碳税升高时，上海市GDP下降。与公平碳税的tax44情景相比，2030年上海市GDP在tax24和tax34情景下分别高出0.09%和0.05%，在tax54和tax64情景下则分别更低0.05%和0.11%。这表明，当中国其他地区由于更高的碳税而产品需求降低时，也会通过省际贸易对上海经济产生负面影响。

上海市不同产业的产出和竞争力受到不均等碳税的影响不尽相同。与tax44情景相比，2030年tax24情景下上海市农业、纺织、运输设备和电子行业将进一步受益，产出分别增加2.02%、1.47%、1.08%和3.05%；而食品生产、石油化工、非金属、金属冶炼、金属产品、机械、其他制造业、发电、水路和航空行业的竞争力将有所下降，产出分别减少2.02%、0.87%、0.03%、2.39%、0.88%、0.30%、0.01%、0.14%、3.93%、1.96%和2.08%。

图4  相比tax44情景，2030年其他情景下（a）受益部门和（b）受损部门的宏观指标变化

03-  地区间不均等碳税对辽宁省碳排放和产业竞争力的影响

【ESI前1%高被引文章】

原文题目：Exploring the impacts of regional unbalanced carbon tax on CO2 emissions and industrial competitiveness in Liaoning province of China

作者：Zhaoling Li, Hancheng Dai, Lu Sun, Yang Xie, Zhu Liu, Peng Wang, Helmut Yabar

期刊：Energy Policy

发表年份：2018

关键词：碳税，国家自主贡献（INDCs），可计算一般均衡模型，中国辽宁

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421517307218

研究内容

本文使用两区域可计算一般均衡模型IMED|CGE，研究了地区差异化碳税对中国辽宁省CO2排放和产业竞争力的影响。研究针对辽宁和中国其他地区的碳税差异设置了基准情景(BaU)和九种碳税情景（表3）。

表3  情景设置及不同情景下的碳税值（美元/吨）

注：情景名中P代表辽宁，C代表中国其他地区，数字代表两地区间碳税的比值，如taxC2P4和taxC3P4分别表示中国其他地区的碳税是辽宁省的2/4和3/4，taxC4P4表示两个地区碳税相等，taxC5P4则表示中国其他地区的碳税是辽宁省的1.25倍。

研究结果

碳税政策有助于降低辽宁省的能源消耗和碳排放量。碳税可成为减少煤炭消费的有效政策工具，且效果与辽宁省相对税率正相关；例如，2030年辽宁省煤炭消耗在taxC2P4情景和taxC8P4情景分别减少33.89%和27.42%。在碳排放方面，相比BaU情景，辽宁省2030年碳排放在均等碳税情景（taxC4P4）下可降低29.96%；相较于能源消费量，不同的碳税情景所对应的碳减排差异更不明显。

区域间不均等碳税将通过价格效应和规模效应影响辽宁省GDP和工业产出。在GDP方面，当中国其他地区将碳税从taxC2P4增加到taxC5P4时，辽宁省2030年GDP在价格效应主导下由9373亿美元增加至9414美元，但taxC8P4情景下由于规模效应下降至9385亿美元。在工业产出方面，中国其他地区的高碳税将增强工业在辽宁省的相对竞争力，从taxC2P4情景到taxC8P4情景，工业产出在辽宁省产值中的占比将从46.37%增长至47.18%。

不均等碳税对辽宁省各部门的产出和竞争力影响不一。到2030年，与taxC4P4情景相比，在中国其他地区承担更低碳税的taxC2P4和taxC3P4情景下，辽宁省的农业、运输、机械、电子、其他制造业和铁路行业将有所获益，受损行业是采矿、纺织、造纸、石油等能源密集型行业的竞争力将受到更大的负面冲击。

图5  相比taxC4P4情景，2030年其他情景下（a）受益部门和（b）受损部门的宏观指标变化

 04-中国省级不均衡碳强度目标经济影响的一般均衡评估：以广西为例

原文题目：A general equilibrium assessment of economic impacts of provincial unbalanced carbon intensity targets in China

作者：Zhixiong Weng, Hancheng Dai, Zhongyu Ma, Yang Xie, Peng Wang

期刊：Resources, Conservation & Recycling

发表年份: 2018

关键词：气候变化，经济影响，价格效应，规模效应，IMED模型

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344918300326

研究内容

本研究利用两地区IMED|CGE模型分析了广西与中国其他地区在有差异的碳强度目标下的经济影响。本文设置了8八个情景，包括一个没有碳强度约束的基准情景（BaU）和七个碳强度约束情景。具体的情景设置如表4。

表4 情景设置

注：情景名中P代表广西，C代表中国其他地区，而数字代表与2005相比2030年的碳强度减少的比例。差异化的碳减排目标代表广西省和中国其他地区的不同的碳减排责任。

研究结果

研究发现，严格的碳强度目标能够有效减少碳排放。P75C65情景下，2030年广西省总碳排放量与BaU情景相比，减少6973万吨，其中食品生产是最大的碳排放源（8522万吨），占广西总排放量的25.89%，其次是金属冶炼行业，排放量约为7585万吨。

差异化碳减排目标对碳价、人均GDP和福利损失产生重要影响。对于碳价，以P65C75情景为例，2030年中国其他地区的碳价为124.04美元/吨，与P65C65情景相比，增加了55.8美元/吨；对于广西省，碳价将从P65C65情景下的29.88美元/吨增加至49.38美元/吨（增幅为19.5美元/吨）。对于人均GDP而言，当广西和中国其他地区的减排目标低于P65C65时，人均GDP都会增加；而当中国其他地区实施更严格的碳强度目标时，2025年和2030年，其人均GDP将会分别下降0.22%和0.61%。至于福利损失，在广西省的减排目标为65%并且保持不变，中国其他地区的碳强度目标由65%增加至75%时，2025年和2030年，中国其他地区福利损失分别为0.52%和1.35%。

同时，差异化碳减排目标还会对工业产出和竞争力产生重要影响。从P55C65情景到P75C65情景，广西省农业、纺织业、其他制造业和供水行业的产出将会增加，其中2030年农业的产出由1116.2亿美元上升为1131.2亿美元。

图6  相比P65C65情景，2030年其他情景下（a）受益部门和（b）受损部门的宏观指标变化

 05-差异化碳减排目标的经济影响评估：以天津为例

原文题目：Assessment of economic impacts of differentiated carbon reduction targets: A case study in Tianjin of China

作者：Yu Qi, Hancheng Dai, Yong Geng, Yang Xie

期刊：Journal of Cleaner Production

发表年份：2018

关键词：可计算一般均衡模型，不同碳减排目标，经济影响，中国天津

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652618304025

研究内容

本研究以中国天津市为例，采用两区域IMED|CGE模型，分析了差异化碳减排目标的经济影响。研究设置八个情景，包括一个无碳约束的基准情景（BaU）和七个碳约束情景。具体的情景设置以及不同情景下2005至2030年的碳强度减少目标如表5所示。

表5  情景设置

注：情景名中P代表天津市，C代表中国其他地区，而数字代表与2005相比2030年的碳强度减少的比例。差异化的碳减排目标表示天津市和中国其他地区的不同的碳减排责任。

研究结果

碳约束将对天津市的宏观经济和碳排放产生重要影响。与BaU情景相比，2030年P55C65、P60C65、P75C65、P65C55、P65C60、P65C65和 P65C75情景下天津市的GDP将会分别下降0.07%、0.16%、0.58%、0.37%、0.32%、0.27%和0.21%。BaU情景下，相比2012年，2030年天津市的碳强度仅降低14.87%；而在P65C65情景下，天津市的碳强度降幅将达到39.43%，中国其他地区为29.41%；P75C65情景下，天津市的碳强度降幅最大，为44.77%。

同时，差异化的减排目标，即碳配额的分配，也将显著影响碳价和宏观经济。对于碳价而言，当天津市碳强度高于中国其他地区时（即P75C65情景），2030年天津市的碳价为88.79美元/吨；而在P55C65情景下，天津市的碳配额相对较多，碳价将降低至40.78美元/吨。对于GDP而言，在P55C65和P60C65情景下，当天津市承担较少的碳减排义务时，2030年GDP将会分别提高0.21%和0.11%；相反，在P75C65情景下，2030年天津的GDP将损失0.31%。

碳减排也会对工业产出和工业竞争力产生重要影响，产出受到碳减排影响较大的部门包括：煤炭开采、天然气制造、金属冶炼等行业。具体来说，与P65C65情景相比，P55C65情景下煤炭开采部门产出增幅最多，为15.03%；而在P75C65情景下，煤炭开采部门产出降幅最大，为14.84%。对于产业竞争力，与P65C65情景相比，当天津市和中国其他地区承担更多的碳减排责任时，产出增长率将会降低，甚至为负。如图7所示，与P65C65情景相比，P60C65情景下天津市金属冶炼行业的产出将增加1.78%，P55C65情景下增加3.45%，P65C75情景下增加3.72%。

图7 相比P65C65情景，2030年其他情景下（a）受益部门和（b）受损部门的宏观指标变化

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编辑：陆潘涛 任明 马腾 吴雅珍

排版：胡卉然 刘晓瑞

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