能源-经济-环境问题的国内外研究热点对比分析——基于CGE模型的研究视角

梁 伟，张慧颖，朱孔来

（1.天津大学 管理与经济学部，天津 300072;2.济南大学 管理学院，山东济南 250022）

一、引 言

可计算一般均衡模型通常简称为CGE（Computable General Equilibrium Model）模型，是政策模拟领域国际上流行的定量分析工具，其理论基础是Walras的一般均衡理论，与其它早期的宏观经济计量模型不同，CGE模型具有清晰的新古典微观经济结构，同时还能表征微观与宏观变量之间的互动关系，它通过一系列方程——生产方程、收入方程、需求方程、价格方程、进出口方程等来刻画特定的经济系统，而不是对单个部门或经济主体的简单描述，其主要特点表现在能够描述整个经济系统内部各主体间的相互作用，因此可以模拟某一政策变化对社会、经济各方面的直接与间接影响，而且政策的选择可以根据研究的需要进行不同设定。因此CGE模型己成为政策模拟的常用工具，近年来许多发达国家以及发展中国家开始运用该模型对各种政策的实施效果进行模拟分析。鉴于当前能源、环境问题日益突出，本文将对国内外CGE模型在能源环境领域的应用现状进行对比分析，分析国内外研究热点问题的异同，并对未来的研究重点进行展望，以期为国内学者从事相关研究提供有价值的信息。

二、CGE模型的发展

法国经济学家Walras于1874年在其代表作《纯粹经济学要义》（Elements of Pure Economics）中首次提出了一般均衡理论，为20世纪一般均衡理论架构出核心的研究议题，但是一般均衡的存在性一直没有得到证明，直到20世纪50年代，美国学者Arrow、Debreu和 McKenzie完成了该项工作，开创了一般均衡理论研究的新局面。1952年，Arrow、Debreu和McKenzie同时独立证明了一般均衡的存在性，Arrow和Debreu更是凭借在一般均衡理论上的重大贡献分别获得1972和1983年的诺贝尔经济学奖。世界范围内比较公认的第一个CGE模型是Johansen于1960年提出的，Johansen在他的论文中构建了一个多部门增长模型用来分析挪威的资源配置，该模型包含20个成本最小化的产业部门和一个效用最大化的家庭部门，并最终得到对家庭收入弹性的估计以及关于挪威多部门增长的数量结果①。

较之国外，CGE模型在国内的研究应用始于20世纪90年代，早期的CGE模型大多针对我国经济转型和体制改革中的一些典型问题，近年来的研究重点逐步向各领域渗透，发表的相关文献也逐日递增①。国内学者关注的主要领域有能源环境、税制改革、金融、旅游、大事件影响分析、产业结构的变化等。随着中国资源耗竭速度的加快、环境污染问题的日趋严重，以上研究领域中最受关注的无疑是能源环境领域。

三、国内外CGE模型在能源-经济-环境领域的应用

为了便于对国内外的研究进展进行对比分析，本文首先进行了文献梳理，得到目前关注度较高的重点、热点问题，如表1所示。然后按照研究问题侧重点的不同把国内外研究现状分为4个方向分别进行阐述，如表2所示。

表1 国内外CGE模型在能源-经济-环境领域应用的重点、热点问题

表2 研究方向及对应的重点、热点问题

（一）能源环境政策的社会、经济影响分析

目前，大量关于能源环境政策的研究都和温室气体减排相关，节能减排不单单是我国各级政府工作的重中之重，也是众多国家关注的焦点，京都议定书的签订以及哥本哈根会议上各国做出的减排承诺让各国不得不关心节能减排问题，我国承诺到2020年单位GDP的二氧化碳排放将比2005年下降40%至45%。在此背景下，研究减排目标能否实现、如何实现、实现减排目标将付出多大的社会成本便显得尤为重要。

1.节能减排相关研究

减排成本是国际气候谈判中各国关注和博弈的重点，Böhringer和Helm利用CGE模型对温室气体减排成本的公平分配问题进行了研究，结果表明，虽然发展中国家的减排成本低于发达国家，但是仍应对发展中国家的减排给予充分的补偿，比如给予发展中国家资金和技术上的支持②。国际碳排放交易及清洁发展机制（CDM）是全球范围内推进节能减排的重要举措，Nijkamp等利用GTAP-E模型针对这两项措施对不同国家的减排成本和减排效果进行了研究，并分析了国际气候政策的变化对能源、环境问题的影响③。

华人学者及国内学者针对中国问题也进行了相关研究，对于中国在哥本哈根会议所作出的减排承诺，Dai等运用CGE模型对该承诺在2020年是否能够成功履行以及如何履行进行了详细的分析，重点研究了电力部门，模型把电力部门的发电技术细分为12种，分析结果表明减排目标可以实现，但是会对GDP带来一定的负面影响，对减排贡献最大的是电力部门和制造业④。刘小敏和付加锋利用CGE模型估算了到2020年我国完成减排目标的难易程度，结果显示，产业能源强度下降对完成减排目标帮助很大，而产业结构调整对节能贡献有限，为保证减排目标的顺利实现，应通过技术进步提高能源利用效率⑤。Wang等从技术进步的角度切入研究技术进步对节能减排的促进作用，作者把技术进步作为内生变量，构建了一个动态CGE模型分析了技术因素在节能减排过程中所发挥的作用，结果表明，技术进步可以提高能源效率、降低单位产出的碳密度，还可以减少边际减排成本、增加减排量⑥。

国外有很多学者在研究减排对社会福利的影响，国内学者对该领域的涉猎仍然较少。Boccanfuso等研究了减排的各种直接和间接影响，并对该领域已有研究成果进行了梳理⑦。Peterson等运用一个多区域、多部门的动态CGE模型，分析了到2020年哥本哈根协议对发达国家及主要发展中国家的经济和福利影响⑧。

2.资源税等政策实施效果研究

国内外有众多学者在研究资源税等政策的实施对社会、经济的各种潜在影响，反映了该领域是当前的一个热门研究领域。Fisher和Despotakis的模拟结果表明征收原油开采税或者能源税会使原油的使用量减少，尤其是国内石油开采明显减少，但是原油进口量有所增加⑨。

国内学者在该领域的研究成果颇丰，林伯强和何晓萍的研究表明目前的能源价格没有反映出我国资源的稀缺程度，建议征收资源开采税以反映资源的耗减成本，进而纠正目前能源价格扭曲及能源资源价值低估的问题，并利用CGE模型对油气开采行业征收资源开采税进行了模拟，结果表明，征收20%以下的资源税除了对出口有较大影响外不会对GDP产生严重的负面影响⑩。魏巍贤模拟分析了征收化石能源从价资源税、减少重工业出口退税以及经济结构变动的节能减排效果及其对宏观经济的影响（11）。胡宗义和蔡文彬（12）、王德发（13）等也对资源税的社会经济影响进行了分析。以上研究侧重于资源税的征收对社会经济的影响，还有学者对化石能源补贴政策进行了研究，Liu和Li构建了一个包含污染排放账户（重点是二氧化碳排放账户）的CGE模型，分析了在中国采用不同的化石能源补贴政策对能源消费结构的影响（14）。

3.碳税、碳关税等政策实施效果研究

碳税是指针对二氧化碳排放所征收的税，作为温室气体减排的一项重要税收制度碳税吸引了众多学者的研究目光。不同的碳税政策对于温室气体减排的影响有何不同?Wisse-ma和Dellink分析了在爱尔兰通过征收碳税来减少二氧化碳排放的效果，结果表明，如果要实现相对于1998年排放总量25.8%的减排目标，需要对排放的每吨二氧化碳征收10-15欧元的税费（15）。Bruvoll和Larsen研究了在挪威征收碳税对二氧化碳减排的影响，结果表明虽然单位GDP排放的二氧化碳在减少但是总排放量有所增加（16）。

和国外学者相比，国内学者对碳税的研究兴趣远远高于国外学者，20世纪90年代末已有学者研究碳税的征收对减排的影响，郑玉歆和樊明太研究了征收碳税以实现二氧化碳减排对中国GDP的影响，分别对减少5%、10%和20%的二氧化碳排放的情形进行模拟，同时还区分了减排的短期成本与长期成本以及减排的宏观结果、部门结果和地区结果（17）。朱永彬通过引入高、中、低3种税率同时辅以生产性碳税、消费性碳税两种碳税形式，研究了不同情境下碳税政策的减排效果及其对宏观经济和各产业部门的影响，结果表明:碳税的征收能够有效降低对于高碳含量能源产品的需求，但是也会导致能源密集行业劳动需求降低，居民收入下降（18）。王灿分析了实施碳税政策对GDP、能源价格等的影响，结果表明，减排政策有助于能源效率的提高，但是也会对就业和经济增长造成负面影响，当减排0～40%时，GDP损失率在0～3.9%之间（19）。贺菊煌等把生产税区分为产值税、增值税、碳税三部分，利用一个静态CGE模型分析了征收碳税对国民经济各方面的影响，模拟发现，在征收碳税的同时对各部门同比例削减产值税和增值税，则碳税对GDP的影响很小（20）。

国内学者除了对碳税表现出浓厚的兴趣以外，对碳关税的研究也投入了很高的热情。碳关税政策作为一项边界调节机制，其目的是弥补因二氧化碳减排对进口国生产的碳密集型产品的国际竞争力所造成的损失（21）。朱永彬和王铮对其他国家针对中国的可能的碳关税政策进行了研究，结果表明，其他国家如果针对我国出口产品征收碳关税将对我国能源、钢铁冶炼等部门的出口产生很大的负面影响，进而导致GDP及进出口总量都有不同程度的降低，最终发现碳关税的减排效率很低（22）。黄媛红和沈可挺利用CGE模型测算了对我国出口的工业品征收碳关税的潜在影响（21）。

4.碳泄漏、能源环境政策的跨境效应

国内学者对碳税、碳关税表现出了浓厚的兴趣，国外学者的关注点则有所差异，除了前面提到的研究方向，国外学者关注较多的方向还有减排政策导致的碳泄漏问题以及环境政策的跨境效应等。Babiker运用多区域CGE模型对发达国家能源密集型产业的国际转移进行研究，结果表明:能源密集型产业将远离OECD国家，最终导致碳泄漏率高达130%，表明发达国家的节能减排政策迫使能源密集型产业转移到中低收入国家，最终导致全球排放出更多的温室气体（23）。Bruvoll和Faehn分析了挪威环境政策的跨境效应，从而解释了一个发达国家良好的生态环境在多大程度上得益于他国污染的增加（24）。

（二）能源效率相关研究

能源效率是指能源在开发、加工、转换、利用等各个过程的效率。面对能源短缺、能源价格上升，能源效率的提高被认为是减少能源消耗、保证能源安全、减少环境污染的有效措施，能源效率的提高是否真的可以实现上述目标?能源效率的提升是否会对能源消费总量产生影响?早在1865年英国的Jevons就注意到这个问题，当时，Jevons发现在James Watt发明了蒸汽机后英国的煤炭消费量急剧上升，这是最早的关于回弹效应（Rebound Effect）的探讨。

已有研究表明，能源效率的提升在中长期会产生回弹效应，但是从宏观经济层面来讲，目前仍缺少对回弹效应内在作用机理进行分析的严密理论框架。Dimitropoulos分别应用新古典经济模型、CGE模型和混合宏观经济模型研究了宏观层面的回弹效应，结果表明从中长期来看我们不应忽视宏观层面的回弹效应（25）。

能源效率的提高对环境质量会带来哪些影响?Hanley等对该问题进行了研究，结果表明:能源效率的提高会增加能源的消费量，但是单位GDP排放的二氧化碳减少，这是因为能源效率的提高会带来能源价格下降，能源价格下降带来的输出效应、替代效应和收入效应等反过来刺激了能源需求，带来所谓的“回弹效应”和“逆火效应（Backfire Effect）”，最终会加重环境的负担（26）。对于回弹效应我们应该辩证的看待，并不是说政府不能出台政策鼓励进行技术创新进而提高能源效率，而是要出台组合政策，在提高能源效率的基础上限制能源消费总量的增加。

查冬兰和周德群对能源效率和回弹效应的关系进行了研究，模拟了不同能源的能源效率提高4%对能源消费的影响，结果表明，煤炭、石油和电力的加权平均能源效率回弹效应分别为32.17%、33.06%和32.28%，说明能源效率的回弹效应在我国显著存在（27）。

（三）能源价格、能源强度、能源消费结构相关研究

国外早在20世纪80年代已有学者在利用CGE模型研究能源价格、能源强度和能源消费结构之间的关系，研究能源价格的变动对能源消费结构以及社会、经济的影响。Bergman研究了改变能源价格对能源消费以及部门产出的影响，研究结果表明从长期来看能源消费模式会发生很大变化，同时不会对经济产生大的负面影响（28）。Despotakis和Fisher以加利福尼亚州为研究对象研究了石油价格的变化对该州能源消费结构的影响（29）。

能源消耗量剧增、能源供应日趋紧张，诸如此类的问题促使国内学者思考是否能通过提高能源价格的方式限制能源的消耗。林伯强和牟敦国研究了能源价格变化对宏观经济的影响，结果表明，能源价格上涨除了会导致中国经济的紧缩外，还将推动产业结构的变化，对多数产业而言，相同比例的价格上涨，煤炭的紧缩作用是石油紧缩作用的2-3倍，目前中国的经济体系在能源价格上涨面前相当脆弱（30）。

原鹏飞和吴吉林模拟分析了能源价格上涨情景下我国能源消费量、能源消费结构和经济增长的关系，发现能源行业受能源价格上涨的负面冲击最大，整体来看，能源价格上涨对GDP、出口、就业等产生负面影响，对进口有促进作用，同时能够促进产业结构优化并降低能源强度（31）。冯泰文等分析了技术进步对中国能源强度的调节效应，引入技术进步作为调节变量，研究了能源价格、产业结构和能源结构对能源强度影响的调节效应，结果表明，能源价格的提高以及能源结构的调整并没有显著降低能源强度，而产业结构的优化升级则显著降低了能源强度，这再次佐证了我国大力发展战略性新兴产业的重要性，不但能促使产业结构的优化升级，同时还可以显著降低我国的能源强度，控制环境质量（32）。

（四）水资源问题

水危机已经严重制约了人类的可持续发展，相比国内，国外有很多学者在利用CGE模型研究水资源问题。常用的影响水资源分配的方法有两种，一是给水资源定价，二是对其征税。但是，在国际贸易的大背景下征收水资源税所带来的经济影响很难界定，这是因为国际市场上常见的农产品、食品、纺织品等在生产过程中都需要消耗大量水资源，水资源的价值已经内生于这些商品之中，要对其经济影响进行定量分析必须把国际贸易的因素考虑进去，CGE模型恰好适于分析这类问题。Berrittella等把水资源作为生产要素构建了一个多国、多部门的CGE模型，分析不同的水税政策对社会、经济的影响，结果表明:对农业用水进行征税所带来的经济和社会福利影响较其它行业更为显著，通过国际贸易的传导作用，不征收水税的国家也会受到其它征收水税国家的影响（33）。此外，Calzadilla等以GTAP 6.0的数据为基础构建了GTAP-W模型，模型把全球分为16个区域22个部门，对水资源危机、水资源可持续利用两种情形下农业产量、用水总量、农产品价格及社会福利的变化做了研究（34）。

水资源短缺问题是中国面临的一项巨大挑战，中国人均水资源占有量只有2300立方米，是世界人均水资源占有量的25%，在地域上分布也不合理，加之在城市化和工业化进程中所造成的各种水体污染日益严重。但是，和国外的研究工作相比，国内学者利用CGE模型对水资源问题的研究不论是研究的广度还是深度都还有很大的提升空间。海河流域最近20年来生态环境恶化严重，夏军和黄浩以海河流域为研究对象，把水资源作为生产要素引入生产函数中，在扩展的投入产出表中整合了水污染处理部门，分析了水资源、水污染治理部门与其他经济部门之间的投入产出关系，利用CGE模型分析了水污染治理对经济的影响，结果表明，尽管GDP有所减少，但绿色GDP呈增长趋势（35）。水价改革是解决日趋紧张的水资源问题的重要解决途径之一，严冬和周建中以北京市为例模拟分析了水价改革的效果，结果表明，在水价变动幅度一定的前提下，水价弹性对水价改革效果有较大影响，提高水价的节水效果明显，但也要考虑某些部门的承受能力（36）。

此外，也有学者对CGE模型在气候变化等能源环境中的应用做了综述性的研究。王丽着重对CGE模型在减排的社会成本、社会收益、环境政策模拟和设计等方面的研究现状进行了梳理，探讨了碳税、技术进步以及减排成本在CGE模型中的数学表述（37）。庞军和邹骥对CGE模型在环境经济研究中的应用进行了深入的探索，对典型应用进行了评述并归纳了CGE模型在环境经济研究中的特点（38）。

四、结论与应用展望

由于国内外学者关心的现实问题不同，所以在利用CGE模型进行研究的过程中也表现出了研究方向上的差异。除了上述研究方向，以下对下一步可能的研究方向做简要分析:

1.环境质量的变化对社会、经济系统的影响

随着统计数据的完善，可以考虑把环境经济学、生态经济学及可持续发展的思想融入CGE模型，利用环境价值评估、生态价值评估以及环境核算的经典方法，建立起环境质量变化与社会福利之间的函数关系（38），进而对环境质量变化带来的各种影响进行深入研究。

2.国际贸易对环境系统的影响分析

国际贸易对环境系统的影响在前面论述水资源问题的时候已经有所涉及，除此之外，人们比较关注的问题是国际贸易是否会导致全球环境质量的进一步恶化?国际贸易对碳泄漏以及温室气体减排效果有哪些影响?对于这些问题的研究，国外学者的研究工作要比国内的研究深入得多，GTAP和GTAP-E模型已被广泛应用于分析国际贸易对环境的影响，国际贸易对于我国环境系统的影响是值得我国学者进行研究和探讨的一个方向。

3.模型技术上的创新

时间是决定经济发展和生态演变的重要变量，任何一项政策的模拟都必须考虑时间变量在模型中起到的作用，因此，跨期、动态一般均衡模型将是研究的一个重点。而当前能源-经济-环境框架下的CGE模型大都是静态模型，只能比较静态分析政策变化前后对社会、经济的影响，不能动态分析政策的改变对未来每年的影响，所以，建立真正的动态CGE模型分析经济-能源-环境问题将会大大提高模拟结果的准确性。

①高颖:《中国资源-经济-环境综合核算框架下CGE模型建模与应用》，北京:北京大学博士学位论文，2006年，第7页。

②Böhringer C，Helm C.On the fair division of greenhouse gas abatement cost.Resource and Energy Economics.2008，30（2）:260-276.

③Nijkamp P，Wang S，Kremers H.Modeling the impacts of international climate change policies in a CGE context:The use of the GTAP-E model.Economic Modelling.2005，22（6）:955-974.

④Dai H，Masui T，Matsuoka Y et al.Assessment of China's climate commitment and non-fossil energy plan towards 2020 using hybrid AIM/CGE model.Energy Policy.2011，39（5）:2875-2887.

⑤刘小敏，付加锋:《基于CGE模型的2020年中国碳排放强度目标分析》，《资源科学》，2011年第4期，第634-639页。

⑥Wang K，Wang C，Chen J.Analysis of the economic impact of different Chinese climate policy options based on a CGE model incorporating endogenous technological change.Energy Policy.2009，37（8）:2930-2940.

⑦Boccanfuso D，Estache A，Savard L.Intra-Country Distributional Impact of Policies to Fight Climate Change:A Survey.Journal of Development Studies.2011，47（1）:97-117.

⑧Peterson EB，Schleich J，Duscha V.Environmental and economic effects of the Copenhagen pledges and more ambitious emission reduction targets.Energy Policy.2011，39（6）:3697-3708.

⑨Fisher AC，Despotakis KA.Energy taxes and economic performance:A regional general equilibrium analysis.Energy Economics.1989，11（2）:153-157.

⑩林伯强，何晓萍:《中国油气资源耗减成本及政策选择的宏观经济影响》，《经济研究》，2008年第5期，第94-104页。

（11）魏巍贤:《基于CGE模型的中国能源环境政策分析》，《统计研究》，2009年第7期，第3-12页。

（12）胡宗义，蔡文彬:《能源税征收对能源强度影响的CGE研究》，《湖南大学学报（社会科学版）》，2007年第5期，第57-61页。

（13）王德发:《能源税征收的劳动替代效应实证研究——基于上海市2002年大气污染的CGE模型的试算》，《财经研究》，2006年第2期，第98-105页。

（14）Liu W，Li H.Improving energy consumption structure:A comprehensive assessment of fossil energy subsidies reform in China.Energy Policy.2011，39（7）:4134-4143.

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（16）Bruvoll A，Larsen BM.Greenhouse gas emissions in Norway:do carbon taxes work?.Energy Policy.2004，32（4）:493-505.

（17）郑玉歆，樊明太:《中国CGE模型及政策分析》，北京:社会科学文献出版社，1999年版。

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（19）王灿，陈吉宁，邹骥:《基于CGE模型的CO_2减排对中国经济的影响》，《清华大学学报 （自然科学版）》，2005年第12期，第1621-1624页。

（20）贺菊煌，沈可挺，徐篙龄:《碳税与二氧化碳减排的CGE模型》，《数量经济技术经济研究》，2002年第10期，第39-47页。

（21）黄媛红，沈可挺:《基于CGE模型的碳关税对中国工业品出口影响评估》，《中国人口·资源与环境》，2009年第19期，第202-206页。

（22）朱永彬，王铮:《碳关税对我国经济影响评价》，《中国软科学》，2010年第12期，第36-42页。

（23）Babiker MH.Climate change policy，market structure，and carbon leakage.Journal of International Economics.2005，65（2）:421-445.

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（28）Bergman L.Energy Policy Modeling:A survey of general equilibrium approaches.Journal of Policy Modeling.1988，10（3）:377-399.

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（30）林伯强，牟敦国:《能源价格对宏观经济的影响——基于可计算一般均衡（CGE）的分析》，《经济研究》，2008年第11期，第88-101页。

（31）原鹏飞，吴吉林:《能源价格上涨情景下能源消费与经济波动的综合特征》，《统计研究》，2011年第09期，第57-65页。

（32）冯泰文，孙林岩，何哲:《技术进步对中国能源强度调节效应的实证研究》，《科学学研究》，2008年第5期，第988-993页。

（33）Berrittella M，Rehdanz K，Roson R et al.The Economic Impact of Water Taxes:A Computable General Equilibrium A-nalysis with an International Data Set.SSRN eLibrary.2006.

（34）Calzadilla A，Rehdanz K，Tol RSJ.The economic impact of more sustainable water use in agriculture:A computable general equilibrium analysis.Journal of Hydrology.2010，384（3-4）:292-305.

（35）夏军，黄浩:《海河流域水污染及水资源短缺对经济发展的影响》，《资源科学》，2006年第2期，第2-7页。

（36）严冬，周建中:《水价改革及其相关因素的一般均衡分析》，《水利学报》，2010年第10期，第1220-1227页。

（37）王丽:《气候变化问题研究中的一般均衡模型》，《中国人口.资源与环境》，2010年第7期，第38-41页。

（38）庞军，邹骥:《可计算一般均衡模型在环境经济研究中的应用与展望》，《环境保护》，2005年第1期，第49-53页。