一、引言

自改革开放以来我国经济实现了持续30多年的高速增长, 但也出现了区域间经济发展水平、能源消费水平和环境承载力等领域差距的日益扩大等问题^[1]。我国能源环境和区域发展不平衡问题已引起国内外的广泛关注。造成区域发展不平衡的因素有很多, 除经济基础、资源水平、地理区位之外, 国家的宏观经济政策、地方政府的经济发展模式、经济政策也是重要影响因素^[2-4]。陕西是国家战略能源后续供应基地, 但陕西能源产业起步相对较晚, 经济发展水平较为落后, 如何利用其能源资源禀赋优势, 实现陕西经济的可持续快速发展是陕西区域经济政策研究的重要内容。但随着近年来陕西煤炭石油天然气资源开发规模的扩大, 在陕西经济快速增长的同时, 能源开发区的生态环境也遭受了严重的破坏, 给该地区经济社会的可持续发展带来了不利影响。

从可持续发展理论出发, 能源资源的开发利用可以实现多重目标, 从提高居民生活水平到国家经济发展, 从提升工业化水平到发挥国家战略优势^[5]。但简单的资源开采和输出对经济体系造成的关联带动效应较小, 而且会产生较多的环境污染及生态破坏, 存在严重的负外部性。因此, 以资源开发为主的经济增长模式往往缺乏可持续性。如煤炭大省山西, 由于在煤炭资源开发过程中以“有水快流”为导向^[6], 带来了区域经济的“资源转移效应”与“支出效应”^[7], 使其经济结构状况和经济发展状况恶化, 造成“资源诅咒”局面^[8]。陕西省目前已经形成资源密集型的重工业、高能耗行业发达, 而轻工业、服务业发展相对滞后的产业结构, 同样存在发生“资源诅咒”危机的可能。系统分析能源资源开发利用与经济增长之间的关系, 是制定区域经济可持续发展政策的前提^[9-11]。但由于经济政策影响的复杂性与不确定性, 学术领域对能源经济的可持续发展一直都缺乏系统的认识, 尤其是关于发展中国家区域层面的定量模型研究更是缺乏^{[2, 12, 13]}。因此, 本文在继承以往国家层面可计算一般均衡模型(Computable General Equilibrium, CGE)研究基础之上^[14], 构建一个区域能源CGE模型^[15], 对陕西征收生态环境补偿费的影响效应进行系统分析, 揭示“资源诅咒”产生的原因, 试图为完善我国当前的区域可持续发展政策提供定量的参考。

二、面向可持续发展的双区域能源CGE模型构建

作为能源资源输出大省, 陕西省能源政策的变革将不仅对陕西的能源生产、消费模式产生直接影响和间接影响, 陕西省征收生态环境补偿费也将通过区域间贸易影响国内其他区域的经济发展。为研究陕西省能源政策的可持续发展, 本文需要将可持续发展影响评价纳入一般均衡分析框架^[16-17], 即构建双区域动态能源CGE模型。

(一) 双区域动态能源CGE模型的基本结构

构建CGE模型的目的是将现实经济中错综复杂的动态关联关系采用数值模型进行描述, 模拟陕西省区域内能源政策变动在各个产业、对各个主体造成的冲击效应。本文所需建立的面向可持续发展的能源CGE模型, 针对的是区域能源开发利用对可持续发展的影响评价, 需要将能源政策对可持续性的三个层面(经济、社会、环境)的影响效应在CGE模型中得到体现。本文针对现实研究问题的需要, 构建用于分析区域可持续发展政策影响效应的双区域动态能源CGE模型, 其基本逻辑如下:

首先, 能源资源是经济发展的重要战略物资, 为经济社会的健康发展提供动力支持; 其次, 经济社会的发展需要对各种生产要素(包括能源资源)的开发, 但同时也产生污染物的排放, 并由此造成环境方面的压力。一旦污染物的排放超出环境自身承受能力的临界点, 环境质量就会恶化; 第三, 环境质量的恶化反过来必然影响能源资源的质量、劳动力质量等基础生产要素, 并最终对经济造成一定的负面影响。具体来说, 煤炭、石油、天然气和电力是能源生产部门。居民消费生产部门生产的产品, 同时向生产部门提供劳动力等生产要素。能源部门和其他部门的产品一方面供给生产部门使用, 另一方面供给居民消费。与此同时, 也存在本区域与其他区域的贸易。以上经济社会活动最终影响该区域经济社会的可持续发展指标。

本文所构建的双区域能源CGE模型包含两个经济系统, 表示能源资源富集的陕西省和国内其他省份。在现实中, 两个经济系统有着各自相对独立的生产和需求结构。因此, 在模型中也将分别构建同样独立的模块予以表述, 模型数据库中也将分别构建相对独立的均衡基准数据集。两个经济系统之间存在着商品、服务和生产要素的流动和贸易, 模型中将通过对区域间贸易的模块连接两个经济系统。同样, 两个经济系统均有内部贸易、区域间贸易和国际贸易, 模型中的贸易模块也将对此进行区分, 将各个经济系统的贸易区分为区域内贸易、区域间贸易和国际贸易。

(二) 模型的主要模块 1. 生产模块

本文采用多层嵌套CES生产函数描述商品生产过程中生产要素和中间投入产品之间的替代关系。生产模块包括四层嵌套CES生产函数。在生产模块中假设所有产业的技术均为规模报酬不变, 生产者在价格驱动下以成本最小化为条件做出决策, 生产要素和中间投入之间在CES生产函数中的替代程度取决于替代弹性和基准情景下的份额。和大部分CGE模型假设能源和资本之间的替代弹性为零不同, 本研究根据前人研究发现, 对技术的投资(资本积累)可以带来能源效率的提升, 假设能源要素和资本—土地要素可以相互替代, 替代弹性不为零。这一假定使本文模型可以更好反映技术变迁对能源效率的影响, 以及能源价格波动对经济的影响效应。能源被进一步分解成为各类能源产品的投入。在CES方程中假设不同种类的能源投入之间存在替代性(比如煤炭、石油、水电和天然气之间的相互替代), 能源消费过程中的污染排放是依据各部门能源消费的污染排放因子计算。生产模块总产出的构成包括原始生产要素的增加价值和中间投入品的价值, 原始投入包括土地、资本、煤炭、石油、天然气等, 中间投入品包括劳动力等。

2. 贸易模块

作为国家能源战略重要基地, 陕西省与国内其他地区不仅在能源产业, 还在其他产业均有贸易往来。陕西省的商品调出构成国内其他地区的商品调入, 同样国内其他地区的商品调出构成陕西省的商品调入。同时, 陕西省和国内其他地区均参与了国际贸易, 有着商品的进出口贸易往来。最终, 陕西省的出口与国内其他地区的出口之和构成全国总出口。

为区分陕西省与国内其他地区之间的区域间贸易和国际贸易这两种不同的贸易方式, 在本研究模型中采用嵌套CET函数描述可贸易商品在不同地域市场间销售的替代关系, 采用嵌套的CES函数描述不同地区的商品在被研究省级地区最终消费的组合关系。区域内对阿明顿商品的需求XA, 是对各部门的阿明顿需求之和, 包括:中间需求, 居民、其他国内最终需求账户产生的需求XAmg。阿明顿商品合计在国内和进口商品之间使用嵌套的CES函数分配。国内产品价格经过调整后与生产者价格一致。阿明顿价格PA使用CES对偶价格合计公式定义。

进口商品国内价格(进口商品到岸价格加上关税)和世界价格是一致的(乘以汇率, 经过进口关税调整)(公式1)。进口需求合计使用CES函数在贸易伙伴之间分配(公式2)。进口关税随部门和进口商品产地而改变(公式3)。

(1)

(2)

(3)

式中, XMT表示进口需求合计; PM表示进口产品的国内价格; WPM表示世界价格; m表示进口关税; XM表示区域r的进口; w表示区域间替代弹性; PMT表示进口产品合计价格。

国内产品使用一个嵌套的CET函数在各个市场之间进行分配。首先, 生产者在国内市场和出口合计之间分配产品, 接下来, 出口合计在区域之间分配。这个模型允许完全转化(生产者在各个市场之间没有区别)。公式(4)表示国内生产者价格和世界价格(FOB价格, 包含了国内贸易和运输边际系数以及出口税收/补贴)之间的关系。公式(5)和(6)表示CET最优情况, 公式(6)决定了国内供给、国内市场上的供给; 公式(6)决定了出口合计的供给。由于模型允许完全转化, 最优的供给情况由一种价格的情况所取代。公式(7)表示CET集合函数。

(4)

(5)

(6)

(7)

式中, PE表示国内生产者价格; WPE表示世界FOB价格; X表示国内供给; XD^s表示国内市场; XET表示总出口供给; PET表示总出口价格; x表示转换弹性系数。第二层CET分配出口供给于各个出口市场, 公式(8)表示最优分配决策, 公式(9)代表CET合计函数, CET对偶价格公式用来决定出口合计价格。

(8)

(9)

式中, XET表示出口供给合计; z表示转换弹性系数; PET表示出口合计价格。

3. 政府模块

对于能源开发利用而言, 政府可以采用调整和征收资源税、排放税(如碳税、琉税等)获得更多的收入, 同时也可以在环境保护、居民转移支付上形成更多的支出。政府调整政策或者制定实施新政策均会在经济、社会、环境系统中产生显著的影响。为体现政府在区域可持续发展中的引导作用, 需要对政府的收支行为在模型中进行刻画。

(10)

(11)

(12)

(13)

公式(10)定义了全部政府收入(GY), 有10个收入组成部分:资源税、排放税、生产税、销售税、进口关税、出口关税、资本和工资税、企业和个人收入所得税以及世界其他地区的转移支付。公式(11)定义了政府的当前支出(消费)(GEXP.):商品和服务、对居民的转移支付、对世界其他地区的转移支付。政府储蓄(S^g)在公式(12)中定义。实际政府储蓄(RS^g)在公式(13)中定义, 它在标准闭合中是外生变量, 所以将实际决定居民税收的水平。

4. 可持续发展影响指标模块

这一模块不是CGE模型的必备模块, 由于本研究模型的重点在于分析能源资源开发对区域经济和区域外经济体的综合影响效应。因此, 在本研究双区域动态能源CGE模型中, 不仅包括了标准CGE模型所能提供的经济增长影响和收入分配模块、消费模块对居民收入分配和消费支出的影响, 还进一步测算对社会公平和生态环境的影响。为更清晰地说明不同政策的影响结果, 本研究在这一模块中专门将可持续发展影响指标纳入模型, 以更好刻画不同政策情景的影响效应。公式(14)给出了实际GDP增长率。同样, 公式(15)定义了污染排放量, 最后公式(16)给出了不同收入水平的城乡居民收入增长速率。

(14)

(15)

(16)

本文构建的双区域、动态、能源环境CGE包含两个经济系统, 陕西省和国内其他省区有着相对独立的生产、需求、收入分配和污染排放结构。每个经济系统包括42个部门、6类居民和4种生产要素和2种劳动力类型。两个区域的经济系统通过区域间贸易进行关联, 每个区域内还有区域内贸易和国际贸易。在分析能源资源开发利用等经济活动的综合影响效应时, 模型对税收和投资行为的准确描述将可以清晰地表示从政策变量到可持续发展指标(主要是经济和环境指标)的整个影响路径。可持续发展领域的一系列政策, 如排放权、污染税、贸易政策等, 可以在该模型框架中得到体现。

三、模型基础数据和相关参数的确定

全面一致的数据集是本文双区域能源CGE模型运行和进行能源政策影响效应分析的前提。根据可持续发展影响分析的需要, 本文数据集不仅需要包含全面、均衡的经济运行数据, 还需要包括能源实物生产、消费量和主要污染物排放量数据。因此, 本文扩展编制了实物-价值型能源社会核算矩阵(Energy Social Accounting Matrix), 将能源实物消耗量纳入经济分析框架, 为能源CGE模型提供参数的基础。

(一) 双区域能源社会核算矩阵的编制

能源社会核算矩阵和传统标准社会核算矩阵的区别在于将能源资源作为生产要素在能源社会核算矩阵中单独列出, 从而科学刻画经济发展过程中的能源资源消耗和这一过程中的污染排放。此外, 本文的模型为双区域模型, 在能源社会核算矩阵中还将对陕西省和国内其他地区的地区间贸易和国际贸易加以区分。最后, 本文研究重点为陕西省的能源经济可持续发展问题, 因此有必要将中央政府和地方政府进行区分。这一做法首先是因为陕西省地方政府和中央政府之间存在着国税和地税两级税收征收体制; 其次, 地方政府和中央政府的经常项目支出和投资也有着显著的差异; 再次, 陕西省可以在能源资源开发利用过程中实施特定的地方能源政策。因此, 有必要在陕西省能源社会核算矩阵中将陕西地方政府与中央政府采用两个细分的外生账户加以区分。

本文采用自上而下法编制能源社会核算矩阵。第一步将编制一个详细的宏观能源社会核算矩阵。第二步根据投入产出表的42个部门划分将宏观能源社会核算矩阵进行细化。最后对社会核算矩阵进行平衡处理。在陕西省和全国2007年能源社会核算矩阵的编制过程中, 在自上而下法中的数据收集要求是以国家统计局和陕西省统计局公开发布的投入产出表、能源统计年鉴、经济普查数据、财政年鉴、税收年鉴等统计数据为准, 在上述公开数据不足以满足能源社会核算的数据要求时, 使用城乡居民收支调查、海关统计数据、铁道部运输统计等内部数据。为满足能源社会核算矩阵行和与列和相等的平衡要求, 少量数据可以根据统计原则进行估算, 或者采用公开数据作为控制数将部分数据作为行余量或列余量进行处理。最后采用Cross-Entropy(交叉熵)法进行平衡处理。

(二) 能源可计算一般均衡模型参数标定

将能源可计算一般均衡模型运用于实际能源政策对可持续发展影响的评价分析, 首先需要确定各模块方程中的比例参数、替代弹性等参数值, 并对模型变量赋以初始值。可计算一般均衡模型的参数标定方法已有较多研究, 通常是采用社会核算矩阵中的数据直接确定各个模块方程中的比例参数, 但各类弹性系数等参数无法直接采用社会核算矩阵中的数据确定, 多需要根据已有相关研究获得。本文也采用这一方法, 直接根据本文编制的能源社会核算矩阵确定各类比例参数, 根据前人研究确定弹性系数。

四、模型的模拟分析 (一) 陕西省区域生态环境补偿费情景设计

对于我国西部各资源大省, 能源开发区往往是生态环境极为脆弱的地区。陕西省每年能源资源开采造成的水土流失等的经济损失就近30亿元, 而能源资源加工和利用过程中造成的环境污染更是难以测算。根据“谁开发谁保护、谁破坏谁恢复、谁污染谁治理”的原则^①, 陕西地方政府亟需实施征收生态环境补偿费, 落实生态恢复和污染治理的主体责任, 确保资源富集区经济效益、环境效益和社会效益的统一。区域生态环境补偿费是由省和自治区政府, 对经济主体的资源开发利用行为带来的生态环境负外部性进行征费, 并将征收的费用进行投资或转移支付, 以使生态环境承载力的下降在一定范围之内而且保证这一下降是可逆的。区域生态环境补偿费征收的目标, 就是使资源输出区域在开发能源资源推动经济发展的同时, 允许资源消耗和生态环境承载力下降在低于经济增长幅度的范围之内, 不损害后代持续发展的生态环境服务能力。

①  1990年国务院《关于进一步加强环境保护工作的决议》

陕西省的生态环境补偿费应根据污染排放者在能源资源开发、利用行为中所产生的污染物排放量或导致的环境破坏程度进行征费。在具体的实施过程中, 需要环境保护部门对有关企业的污染物排放进行准确计量, 并对环境损失的经济价值进行评估。由于生态价值难以采用货币来进行估算。因此, 实践中多采用通过设置合理、适度的征费标准来解决这一问题。考虑到我国大气污染排放以煤烟型污染为主, 陕西主要的能源资源输出也是煤炭, 因此假设对煤炭行业按煤炭产品价格征收2%、5%和10%的生态环境补偿费。通过和基准情景的对比, 模拟分析这一政策在陕西省内和国内其他地区对GDP增长、就业、区域间贸易、进出口贸易、产业结构变动和污染排放等指标的影响。

(二) 模拟分析结果

假设陕西省在2012年开始征收煤炭行业的生态环境补偿费, 费率分别按煤炭产品价格的2%、5%和10%征收。相对于没有生态环境补偿费的基准情景, 在2%的煤炭生态环境补偿费情景下, 陕西省GDP所受冲击效应最小, 在2012年, 陕西省GDP增长率降低0.18%左右, 导致当年GDP增长率为11.82%。在10%的煤炭生态环境补偿费情景下, 陕西省所受冲击效应最大, 2012年陕西省GDP增长率降低2%, 而且对GDP增长率的消极影响将持续至2030年。在5%的煤炭行业生态环境补偿费情景下, 2012年陕西省GDP增长率减小约0.87%, 但由于生态环境补偿费鼓励节能与技术进步, 随着税收“双重红利”效应的显现和产业结构优化升级, 在这一情景下到2025年将促进GDP增长率相对基准情景不仅没有损失反而能提高约0.3%, 到2030年则可以提高0.9%(表 1)。

2010年, 陕西省煤炭生产总量为2.6亿吨标准煤, 占全国煤炭生产总量的11.4%。同年陕西省内煤炭消费约为9千万吨标准煤。陕西省调往外地的煤炭为1.7亿吨标准煤, 约占全国其他地区煤炭消费量(21.6亿吨标准煤)的8%。因此, 陕西省煤炭产品价格的增长对全国其他地区GDP增长的影响相对较小。在2%的费率情景下, 全国其他地区的GDP增长相对基准情景基本没有变化; 在5%的费率情景下, 2012年全国其他地区GDP增长相对基准情景的降低小于万分之一; 到10%的费率情景下, 2012年全国其他地区的GDP增长相对基准情景降低小于千分之二。

对煤炭行业征收生态环境补偿费将提高煤炭产品价格, 由此不仅可以改变陕西省的GDP增长速度(相对基准情景), 还将改变不同产业的GDP增长速度, 即三次产业结构格局。由于煤炭产品价格的上涨在短期内(2012—2015)导致陕西省高能耗、资源密集型行业的投资增长相对于基准情景下降, 使能源强度较高的第二产业增长速度减缓。而对生态环境保护的投资增长, 将促使农业(主要为林业)和服务业产出的增长, 导致第一产业和第三产业增长加速。同时, 工业增速的减缓将减少城镇居民收入的增长额度, 收入的约束和产品价格的普遍增长也将导致城镇居民消费支出的减少。环保投入的增加, 将有利于农业劳动力和服务业劳动力收入的增加, 收入的增长和物价上涨的综合效应, 对于农村居民消费支出而言, 将导致农村居民消费略有增长。此外, 由于陕西煤炭价格增长导致陕西省内物价水平的整体增长, 将促使陕西省产品向全国其他地区输出和出口量的减少, 同时也将吸引全国其他地区产品输入和进口产品的增加。

从长期经济发展角度分析(2020—2030), 随着能源利用效率的提高和技术进步, 投资增长将逐步恢复并由于经济增长提速超过基准情景下的投资增长率(表 1)。模型中, 煤炭价格上涨带来生产价格指数增长已经由技术进步、中间产品替代等效应减缓, 产业结构优化升级对经济增长的促进效应显现。这一阶段, 陕西省吸引投资将有明显增长, 城镇居民和农村居民收入增加, 居民消费支出增加。能源效率的提高和产业结构合理化将促进陕西省的产品输出和出口增长。

由于基准情景中已经考虑了政府节能减排政策对污染减排的作用, 煤炭行业生态环境补偿费的征收将在这一基础上促使污染排放进一步减少。同时, 由于产业结构的优化和技术的升级作用, 从长期角度分析, 生态环境补偿费的减排效应更为显著。模型模拟结果显示, 2015年, 征收5%煤炭生态环境补偿费可以使陕西省二氧化硫减排增长0.75%。到2030年则可以增长近1%。相对于全国其他地区的污染减排, 陕西省的污染减排幅度则更为显著(图 1)。

五、结论与展望

本文构建了双区域能源可计算一般均衡模型, 分析和比较了陕西省设置不同费率生态环境补偿费对陕西区域可持续发展的影响。基于可持续发展的理论和可持续性影响评价的研究成果, 本文构建了包括能源实物消耗量的双区域能源CGE模型, 并通过编制能源社会核算矩阵确定了关键参数, 模拟分析征收生态环境补偿费在陕西省内和国内其他地区对GDP增长、就业、区域间贸易、进出口贸易、产业结构变动和污染排放等指标的影响。通过实证分析得到以下结论:

首先, 基于双区域CGE模型, 本文假设陕西省对煤炭行业按煤炭产品价格征收2%、5%和10%的生态环境补偿费。通过和基准情景的对比, 测算不同的生态环境补偿费费率下陕西能源资源开发对区域经济、社会、环境可持续发展的影响。结果表明, 征收5%的煤炭生态环境补偿费在短期内造成的GDP损失较为有限, 对环保、技术服务等产业的投资额度相对较大, 因而产业结构优化效应将在较短的时期内显现, 并促使GDP增长超过基准情景; 同样, 对经济的长期可持续发展作用较为显著。这说明合理的生态环境补偿费将促进陕西经济发展避免“资源诅咒”局面, 推动陕西经济长期可持续发展, 并且可以在一定程度上缩小陕西和全国其他地区的发展差距。

其次, 能源利用效率的提高和技术进步一方面减少污染物的排放; 另一方面, 煤炭价格上涨导致企业加大技术研发力度, 寻找中间替代品等, 有利于产业结构的优化和升级。这也说明生态补偿费的征收在一定程度上起到了环境规制的作用。

第三, 政府减排政策的作用不可小觑, 而且相对于全国其他地区的污染减排, 陕西省的污染减排幅度则更为显著。这主要是由于陕西省的资源禀赋结构造成的。作为全国主要的煤炭和石化产品基地, 陕西经济社会发展的“高碳”特征突出。长期来看, 市场减排机制具有显著的优点, 但从短期来看, 政府仍需在减排中发挥主导作用, 包括减排规划与减排机制的制定、监督, 对清洁能源技术的补贴与扶持等。

最后, 本文模型对今后评价能源、环境、经济政策等的综合影响效应具有方法参考借鉴意义, 并对我国地方乃至中央政府政策制定和实施提供了一个强有力的分析工具。研究结果为进一步认清我国资源富集欠发达地区“资源诅咒”局面形成的动因和完善我国当前的区域可持续发展政策提供了定量的参考依据。