基于CGE模型的国际贸易对中国能源环境的影响...

1、基于CGE模型的国际贸易对中国能源环境的影响评价魏巍贤a 李丕东ba：对外经济贸易大学 北京 100029 b：中国电力财务 北京 100069一、研究背景自从2001年末中国参加WTO以来，国际贸易对中国经济增长的奉献越来越大，中国进出口总额占GDP的比重从2002年的43迅速上升到2006年的64。然而，高能耗高污染产品的大量出口虽然换来了外汇，但却把能源消耗和环境污染留在了国内，使得中国近几年来面临的能源环境压力越来越大。Fredrich Kahrl和David Roland-Holst2021通过分析中国投入产出表和能源投入表，得出2002年以来，净进口所消耗的能源占中国总能源消耗的1

2、522，是2002年以来能源密度不降反升的主要原因的结论。但投入产出分析方法无法全面评价国际贸易变动对宏观经济、能源效率以及污染排放的影响，这必须借助政策评价的标准工具CGE模型来实现。本文所构建的能源环境CGE模型借鉴Jian Xie和Sidney Saltzman2000对污染物减排的处理方式，在模型中引入环境反应机制，不同的地方在于本文更加详细地划分了能源部门。鉴于中国重工业和轻工业的进出口总额占中国全部国际贸易总额的60以上，本文将侧重模拟重工业和轻工业进出口变化对宏观经济、能源效率以及污染排放的影响。二、中国能源环境模型框架本文所构建的模型结构如图1所示。其中，煤炭、石油天然气和电力

3、是经济中的能源生产部门。对于国内生产，各部门生产活动的总投入包括“能源投入、“其它中间投入、“劳动、“资本以及“减排五种，而各部门的产出那么形成国内总产出。这些产出的一局部用于出口，其余的用于供应国内市场。考察贸易数据时，我们通常会碰到双向贸易的问题，也即一种商品同时存在进口和出口。这种现象的一个有效的处理方式是假设不同国家的商品具有不完全替代性，这种假设被称为阿明顿假设。污染物的排放产生于对中间投入消费和最终消费的过程中。最后，为防止重复计算，在对二氧化硫和二氧化碳排放的处理中，我们只计算由一次能源消费产生的气体排放。二氧化碳排放二氧化硫排放废水排放固体废弃物排放进口出口煤炭石油和天然气电力

4、能源投入其它中间投入劳动资本减排国内生产外国阿明顿供应中间投入需求私人消费公共消费资本形成二氧化碳排放；二氧化硫排放废水排放；固体废弃物排放图1 模型结构图模型采用嵌套式的固定替代弹性Constant Elasticity of Substitution, CES函数来描述经济主体的生产行为和效用函数；采用CET函数描述国内产出在国内销售和出口之间的转换。CES函数具有齐次性和替代弹性为常数的特点，大大减少了对生产函数和效用函数的假定条件限制。CES函数还可进行多层嵌套，这些特性增加了CES函数在实际建模中的实用性。由于缺乏各层次替代弹性的数据，简单器件，我们假设生产函数中；，也即总产出函数为

5、里昂惕夫生产函数，各复合品为柯布道格拉斯生产函数；效用函数中，也即各层次嵌套都采用柯布道格拉斯效用函数。具体嵌套层次如图2和图3。总产出增加值复合品资本劳动非能源中间投入复合品能源投入复合品电力复合品非电力能源污染物减排投入复合品产品1,产品n电力1,电力i减排1,减排j图2 生产函数总效用非能源商品非电力能源电力污染物减休闲产品1,产品n电力1,电力i减排1,减排j图3 效用函数三、数据社会核算矩阵Social Accounting Matrix，SAM是可计算一般均衡模型的数据根底。本文以中国2002年42部门的投入产出表为根底，将42个部门合并整理成农业、轻工业、重工业、建筑业、效劳业、

6、煤炭、石油与天然气、燃煤电力、燃油燃气电力、水电、核电、可再生能源电力、二氧化硫减排、污水减排和固体废弃物减排15个部门。假设每个活动生产单一商品，因此，商品账户与活动账户相同。要素账户包括资本账户和劳动账户。机构账户包括家庭账户、企业账户和政府账户。由于本文的主要目的在于模拟各种能源环境政策的节能减排效果，所以没有对家庭和企业进行细分，而是采用代表性家庭和代表性企业来反映家庭行为和企业行为。构建中国能源环境SAM的数据除了来源于2002年投入产出表外，其它相关数据主要来自?中国统计年鉴2003?、?中国金融年鉴2003?、?中国环境年鉴2003?、?国际收支平衡表2003?、?中国能源统计年

7、鉴2003?等统计资料。由于数据来源不同，加上可能存在的统计误差，所编制的能源环境SAM初始表并不平衡。对于账户不平衡的问题，本文采用跨熵方法Cross-Entrophy Method，CEM对SAM进行平衡。平衡后的中国能源环境SAM是一个40×40的大矩阵，鉴于篇幅有限，这里不给出具体的SAM表，而是给出一张如表1所示的2002年中国社会核算矩阵简表。表1 2002年中国社会核算矩阵简表活动商品劳动资本家庭企业活动2,836,150,303商品1,933,094,119522,821,036劳动589,846,634资本445,006,218家庭589,846,63444,687

8、,637企业281,330,723政府177,250,2087,183,81811,875,44430,311,420排污费864,348出口退税资本帐户114,569,448253,749,288国外265,558,363118,987,858合计3,146,061,5263,108,892,484589,846,634445,006,218649,265,928284,060,709表1 2002年中国社会核算矩阵简表续政府排污费出口退税资本帐户国外合计活动11,270,000298,641,2233,146,061,526商品185,828,708467,148,6213,108,892

9、,484劳动589,846,634资本445,006,218家庭3,707,30411,024,353649,265,928企业2,729,986284,060,709政府864,348227,485,238排污费864,348出口退税11,270,00011,270,000资本帐户23,949,24074,880,645467,148,621国外384,546,221合计227,485,238864,34811,270,000467,148,621384,546,221四、实证结果基于前面描述的中国能源环境CGE模型，我们模拟了重工业和轻工业进出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响。

10、一出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响表2 重工业出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响重工业出口增加-10重工业出口增加-5重工业出口增加5重工业出口增加10重工业出口增加15GDP%)-0.54 -0.28 0.29 0.60 0.92 居民福利%-0.07 -0.04 0.04 0.07 0.11 单位GDP能耗(%)-0.10 -0.05 0.05 0.09 0.12 二氧化硫排放(%)-0.58 -0.29 0.31 0.63 0.95 二氧化碳排放(%)-0.63 -0.32 0.34 0.69 1.04 废水排放(%)-0.29 -0.15 0.16 0.34

11、0.52 固体废弃物排放(%)-0.60 -0.31 0.32 0.64 0.98 就业(%) -0.05 0.05 0.10 0.15 表3 轻工业出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响退税率降低20退税率降低40退税率降低60退税率降低80退税率降低100GDP%)-0.34 -0.18 0.19 0.40 0.62 居民福利%-0.08 -0.04 0.04 0.08 0.13 单位GDP能耗(%)0.27 0.14 -0.15 -0.30 -0.45 二氧化硫排放(%)-0.12 -0.06 0.07 0.15 0.24 二氧化碳排放(%)-0.07 -0.04 0.04 0.

12、09 0.15 废水排放(%)-0.45 -0.24 0.26 0.54 0.85 固体废弃物排放(%)-0.04 0.02 0.02 0.03 0.04 就业(%)-0.24 -0.12 0.12 0.25 0.38 表2和表3分别给出了重工业和轻工业出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响情况。理论上，重工业和轻工业出口的下降都将对经济增长、家庭福利和就业产生负面影响，然而，由于出口需求下降导致的产出下降也将使得能源需求和污染物排放同时下降，反之亦然。对采用单位GDP能耗来衡量的能源效率，其变化那么取决于能源消耗变化幅度与GDP变化幅度两者之间的大小，当能源消耗增加的幅度大于GDP增

13、加的幅度，或能源消耗下降的幅度小于GDP下降的幅度，那么单位GDP能耗上升，反之那么下降。从表2可以看出，当重工业出口增加10时，GDP将增加0.6%，居民福利将增加0.07%，就业上升0.1%，单位GDP能耗将提高0.09%，二氧化硫排放将上升0.63%，二氧化碳排放将上升0.69%，废水排放将上升0.34%，固体废弃物排放将上升0.64%。同样，从表3可以看出，当轻工业出口数量增加10时，GDP将增加0.4%，居民福利将增加0.08%，就业将上升0.25%，单位GDP能耗将下降0.3%，二氧化硫排放将上升0.15%，二氧化碳排放将上升0.09%，废水排放将上升0.54%，固体废弃物排放将上

14、升0.03%。从两者的比照可以看出，同样比例的出口变动，重工业对GDP增长的奉献要高于轻工业，但重工业所带来的污染物排放也大于轻工业，除了废水排放。另外，由于轻工业多数属于劳动密集型产业，其对就业的奉献就要大于重工业。在单位GDP能耗上，重工业出口的增加将导致单位GDP能耗微弱上升，其原因在于能源消耗增加的幅度大于GDP增加的幅度，但这种增加幅度几乎可以忽略不计。而轻工业出口的增加将导致单位GDP能耗小幅下降，其原因在于能耗增加的幅度小于GDP增加的幅度。二进口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响表4 重工业进口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响重工业出口增加-10重工业出口增加

15、-5重工业出口增加5重工业出口增加10重工业出口增加15GDP%)0.61 0.30 -0.29 -0.57 -0.84 居民福利%0.10 0.05 -0.05 -0.10 -0.15 单位GDP能耗(%)-0.03 -0.01 0.01 0.02 0.02 二氧化硫排放(%)0.53 0.26 -0.26 -0.51 -0.75 二氧化碳排放(%)0.58 0.28 -0.28 -0.55 -0.81 废水排放(%)0.25 0.12 -0.11 -0.22 -0.32 固体废弃物排放(%)0.48 0.24 -0.23 -0.46 -0.69 就业(%)0.16 0.08 -0.08 -

16、0.15 -0.23 表5 轻工业进口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响退税率降低20退税率降低40退税率降低60退税率降低80退税率降低100GDP%)0.11 0.05 -0.05 -0.11 -0.16 居民福利%0.03 0.01 -0.01 -0.03 -0.04 单位GDP能耗(%)-0.08 -0.04 0.04 0.08 0.12 二氧化硫排放(%)0.04 0.02 -0.02 -0.04 -0.06 二氧化碳排放(%)0.03 0.01 -0.01 -0.03 -0.04 废水排放(%)0.13 0.06 -0.06 -0.12 -0.18 固体废弃物排放(%)0.

17、00 0.00 0.00 0.00 0.00 就业(%)0.09 0.04 -0.04 -0.09 -0.13 表4和表5分别给出了重工业和轻工业进口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响情况。理论上讲，随着进口数量的增加，进口产品对国内产品的替代效应将越大，从而导致国内产品的产出下降，进而GDP、居民福利和就业都将下降。但能源消费和污染物排放也将随着国内产出的下降而下降。具体到单位GDP能耗的改变，与前面分析相同，其变化那么取决于GDP变化率与能源消耗变化率之间的大小。从表4可以看出，当重工业进口增加10时，GDP下降0.57%，社会福利下降0.1%，就业下降0.15%，单位GDP能耗增

18、加0.02%，二氧化硫排放下降0.51%，二氧化碳排放下降0.55%，废水排放下降0.22%，固体废弃物排放下降0.46%。同样，从表5可以看出，轻工业进口增加10时，GDP下降0.11%，社会福利下降0.03%，就业下降0.09%，单位GDP能耗增加0.08%，二氧化硫排放下降0.04%，二氧化碳排放下降0.03%，废水排放下降0.12%，固体废弃物排放不变。两者比照可以看出，增加重工业进口导致的GDP、社会福利和就业的下降幅度要高于轻工业，各种污染物排放的下降幅度也较大。单位GDP能耗根本不变，说明能源消耗的变化幅度与GDP的变化幅度相差不大。五、主要结论基于本文构建的中国能源环境CGE模型，我们模拟了中国重工业和轻工业进出口变动对宏观经济、能源效率和污染物排放的影响。主要结论如下：第一，对于同样比例的出口变动，重工业对GDP增长的奉献要高于轻工业，但重工业所带来的污染物排放也大于轻工业，除了废水排放。另外，由于轻工业多数属于劳动密集型产业，其对就业的奉献就要大于重工业。在单位GDP能耗上，重工业出口的增加将导致单位