畢清華 范 英 蔡圣華 夏 炎

(中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所能源與環(huán)境政策研究中心，北京100190)

基于CDECGE模型的中國(guó)能源需求情景分析

畢清華 范 英 蔡圣華 夏 炎

(中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所能源與環(huán)境政策研究中心，北京100190)

從我國(guó)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)不同的政策目標(biāo)設(shè)定了3種經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景:基準(zhǔn)情景、強(qiáng)化低碳情景和粗放型情景。分析了3種情景下我國(guó)未來的一次能源需求量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及CO2排放趨勢(shì)，為把握我國(guó)未來的能源安全形勢(shì)、控制溫室氣體排放提供了有效的政策分析工具。研究方法是在Monash模型的基礎(chǔ)上構(gòu)造的我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型(CDECGE)。結(jié)果顯示，按照現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和增長(zhǎng)率預(yù)期，如果沒有額外的政策措施，2020年之前我國(guó)能源需求仍將快速增長(zhǎng)，但在適度的低碳政策引導(dǎo)下，我國(guó)2020年的能源需求將控制在45.52億t標(biāo)煤，CO2排放強(qiáng)度將達(dá)到1.635 t/萬元，相對(duì)2005年下降45%。碳稅作為一種經(jīng)濟(jì)減排政策，會(huì)有效的降低CO2排放，減少化石能源的需求，使經(jīng)濟(jì)向低碳社會(huì)轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)2020年CO2排放強(qiáng)度降低的減排目標(biāo)。因此，為減緩能源需求量的快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，可以從改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)行碳稅政策等方面采取措施，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，從而保障能源供應(yīng)安全和控制溫室氣體排放。

中國(guó)能源經(jīng)濟(jì);動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型;經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景;一次能源需求量;CO2排放強(qiáng)度

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)帶來了能源需求的大量增加，過去10年，我國(guó)的能源消費(fèi)總量由2001年的15.04億t增加到2010年的32.5億t，年均增加8%左右。這樣快速的能源需求增長(zhǎng)趨勢(shì)給我國(guó)的能源供應(yīng)帶來了越來越大的壓力，同時(shí)帶來了溫室氣體排放的急劇增加。未來我國(guó)能源需求總量的增長(zhǎng)趨勢(shì)是否將繼續(xù)，能源結(jié)構(gòu)將如何變化，能源排放什么時(shí)候達(dá)到峰值，關(guān)于這些問題的分析和判斷對(duì)于準(zhǔn)確把握我國(guó)未來的能源安全形勢(shì)、保障能源供應(yīng)安全、控制溫室氣體排放具有重要的意義。而采用合適的研究方法和模型工具對(duì)我國(guó)未來能源需求進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析也就顯得尤其重要。迄今為止，已有大量研究關(guān)注我國(guó)能源需求預(yù)測(cè)問題，其中，能源需求預(yù)測(cè)方法中，傳統(tǒng)的趨勢(shì)回歸預(yù)測(cè)和多因素研究是用的最多的，Crompton［1］等運(yùn)用貝葉斯向量回歸方法預(yù)測(cè)了中國(guó)2004－2010年的能源需求，認(rèn)為未來由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化，能源消費(fèi)的增長(zhǎng)會(huì)逐漸變緩。Zhang Ming［2］等利用偏最小二乘回歸方法預(yù)測(cè)了我國(guó)未來交通部門的能源需求量，認(rèn)為2020年不同情景下交通部門的能源需求將達(dá)到 4.33 億 t－4.68 億 t。孫涵［3］等研究表明，中國(guó)高速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及工業(yè)化和城市化的發(fā)展對(duì)能源需求影響很大，到2020年能源需求將達(dá)到45.3億t。另外，也有些學(xué)者利用回歸模型、時(shí)間序列模型對(duì)中國(guó)能源需求進(jìn)行了趨勢(shì)外推的預(yù)測(cè)［4－7］。而近些年能源需求預(yù)測(cè)的分析方法則聚焦于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)本身規(guī)律的投入產(chǎn)出模型、MARKAL、TIMES、LEAP等宏觀經(jīng)濟(jì)模型，從未來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)情景出發(fā)，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)能源消費(fèi)的各種因素的合理預(yù)期構(gòu)造和分析未來我國(guó)的能源需求。Fan Ying［8］等運(yùn)用投入產(chǎn)出模型對(duì)我國(guó)2020年的能源需求和CO2排放進(jìn)行了分析，認(rèn)為有效的政策工具可以顯著地降低我國(guó)2020年的能源需求。Shan Baoguo［9］等運(yùn)用Leap模型分情景模擬了我國(guó)未來能源需求，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示未來煤炭比重將下降，石油、天然氣和非化石能源比重將上升，2020年能源需求將達(dá)到 48.4 億 t－ 50.7 億 t。Liu Jia［10］等運(yùn)用MARKAL-TIMES模型預(yù)測(cè)了我國(guó)未來2010－2050年的能源需求，結(jié)果顯示中國(guó)能源需求在2020年之前將維持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，然后逐漸下降，2050年基準(zhǔn)情景和政策情景下能源需求分別達(dá)到66億t和62億t。近年來，相關(guān)的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中，CGE模型逐漸成為最常用的應(yīng)用于需求預(yù)測(cè)的分析工具。本文著眼于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力，通過構(gòu)造中國(guó)動(dòng)態(tài)能源經(jīng)濟(jì)可計(jì)算一般均衡模型，根據(jù)不同的政策目標(biāo)設(shè)定了3種不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景:基準(zhǔn)情景、強(qiáng)化低碳情景和粗放型情景，來分析3種情景下我國(guó)未來的一次能源需求量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及CO2排放趨勢(shì)。

1 研究方法

1.1 基本模型

本文所建模型的基礎(chǔ)架構(gòu)是源自澳大利亞Monash大學(xué)開發(fā)的Monash模型［11］。Monash模型為動(dòng)態(tài)一般均衡模型，主要是在“社會(huì)核算矩陣”的基礎(chǔ)上，通過定量分析整個(gè)經(jīng)濟(jì)內(nèi)部的生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)系，計(jì)算政策沖擊對(duì)國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)的影響。近年來，該模型更被廣泛地應(yīng)用于政策分析中，成為研究能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)問題時(shí)有力的分析工具。其主要內(nèi)容包括方程組體系、數(shù)據(jù)庫(kù)以及閉合條件，運(yùn)行環(huán)境為GEMPACK軟件。

相比傳統(tǒng)的CGE模型，Monash模型主要有以下特點(diǎn)，第一，模型的生產(chǎn)要素生產(chǎn)方程中有技術(shù)變動(dòng)參數(shù)，這些技術(shù)參數(shù)用來探討要素使用的技術(shù)進(jìn)步對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)及部門資本形成的影響;而在消費(fèi)方面，此參數(shù)用來描述偏好的改變。第二，模型在處理動(dòng)態(tài)投資決策行為時(shí)，將資本存量的增長(zhǎng)率與投資及預(yù)期報(bào)酬率建立關(guān)聯(lián)，通過預(yù)期資本回報(bào)率的高低影響投資者的投資意愿，進(jìn)一步影響產(chǎn)業(yè)資本存量積累的結(jié)果。第三，模型中假設(shè)勞動(dòng)力在部門之間的流動(dòng)與部門之間的相對(duì)工資率及相對(duì)就業(yè)狀況相聯(lián)系，即工資的調(diào)整并不需要當(dāng)期出清勞動(dòng)力市場(chǎng)，而是采用一種更合理的假設(shè)，使得模型進(jìn)行外生沖擊時(shí)，工資當(dāng)期變動(dòng)導(dǎo)致的勞動(dòng)力市場(chǎng)供求關(guān)系的失衡，將逐步調(diào)整而不是立即調(diào)整，最后通過工資的逐步變動(dòng)而吸收沖擊對(duì)勞動(dòng)力失衡的影響。

模型主要包括了3種投入要素(勞動(dòng)、資本、土地)和六個(gè)經(jīng)濟(jì)主體(企業(yè)、居民、政府、投資、出口、庫(kù)存)，方程體系主要有生產(chǎn)者對(duì)中間產(chǎn)品投入和基本要素投入的需求方程、居民消費(fèi)方程、進(jìn)出口貿(mào)易方程、政府支出方程、商品市場(chǎng)和要素市場(chǎng)出清方程、宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方程和價(jià)格指標(biāo)方程。

1.2 Monash模型主要方程

1.2.1 生產(chǎn)及需求模塊

Monash模型生產(chǎn)函數(shù)中，包括模型的生產(chǎn)和投入結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)投入方面，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的同種產(chǎn)品按照CES函數(shù)組合成復(fù)合產(chǎn)品，資本、勞動(dòng)和土地也按照CES函數(shù)組合成基本要素，然后企業(yè)把所有產(chǎn)品、基本要素以及其它成本再按照Leontief生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。在產(chǎn)出方面，每個(gè)產(chǎn)品按照CET函數(shù)分為國(guó)內(nèi)消費(fèi)和出口。

消費(fèi)模塊中，假設(shè)政府消費(fèi)外生，政府需求按照總支出的固定份額確定。而居民效用函數(shù)為Klein-Rubin效用函數(shù)，允許商品之間的不完全替代，居民在預(yù)算約束下追求效用最大化，得到居民需求方程為線性支出函數(shù)方程。居民消費(fèi)與居民可支配收入有關(guān)，而居民可支配收入由工資、資本收益以及政府的轉(zhuǎn)移支付和補(bǔ)貼等組成。

1.2.2 進(jìn)出口模塊

貿(mào)易方面，分為進(jìn)口供給和出口需求。進(jìn)口產(chǎn)品和同類國(guó)產(chǎn)品之間滿足Armington假設(shè)，即本地產(chǎn)品與進(jìn)口品滿足不完全替代關(guān)系，以CES函數(shù)表示。Monash模型采用小國(guó)假設(shè)，進(jìn)口品的世界平均價(jià)格外生，進(jìn)口量完全由國(guó)內(nèi)需求和貿(mào)易平衡狀況所確定。

而出口需求模塊假設(shè)出口需求用固定價(jià)格彈性的向下傾斜曲線描述，其中，對(duì)中國(guó)只供給世界市場(chǎng)很小額的商品而言，出口需求的固定彈性可為無窮大，即中國(guó)出口的變動(dòng)不足以影響世界供給，使得世界市場(chǎng)有所變化。對(duì)中國(guó)的大宗出口商品而言，出口需求固定彈性有限，即有:

其中，PEi為出口價(jià)格，Ei為出口量，σ4i為出口需求的固定價(jià)格彈性，phi為名義匯率;FQi、FP分別代表按美元計(jì)算的出口數(shù)量的轉(zhuǎn)移變量和世界平均價(jià)格的轉(zhuǎn)移變量，用以反映由這兩類因素引起的出口需求變動(dòng)。因此，出口品的價(jià)格由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)成本、出口鼓勵(lì)政策和匯率波動(dòng)內(nèi)生決定。

1.2.3 模型動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)

Monash模型在處理動(dòng)態(tài)投資決策行為時(shí)，將資本存量的增長(zhǎng)率與投資及預(yù)期報(bào)酬率關(guān)聯(lián)，通過預(yù)期資本回報(bào)率的高低影響投資者的投資意愿，進(jìn)一步影響產(chǎn)業(yè)資本存量積累的結(jié)果。下面為模型中資本積累動(dòng)態(tài)化方程:

靜態(tài)預(yù)期的投資回報(bào)率方程:及下期資本價(jià)格、通貨膨脹率、利率決定，資本供給是通過將資本增長(zhǎng)率作為資本預(yù)期收益率的函數(shù)而實(shí)現(xiàn)的，資本積累則通過投資扣除折舊實(shí)現(xiàn)，以確保資本供給。而資本的需求是由各部門的邊際收益決定的，資本供給與資本需求相互作用最終達(dá)到新的均衡，進(jìn)而得到下期的資本。模型通過資本積累的遞歸動(dòng)態(tài)，將不同年度的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)了模型的動(dòng)態(tài)化。

1.3 模型修改及擴(kuò)展

針對(duì)我國(guó)的能源需求問題，我們?cè)谝延蠱onash模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修改和擴(kuò)展，構(gòu)建了符合我國(guó)實(shí)際的中國(guó)動(dòng)態(tài)能源CGE模型(China Dynamic Energy Computable General Equilibrium，簡(jiǎn)稱CDECGE模型)，主要擴(kuò)展包括對(duì)能源使用的嵌套生產(chǎn)函數(shù)的修改、加入了CO2排放模塊、引入了碳稅政策等。

1.3.1 CDECGE 的能源替代設(shè)計(jì)

在Monash模型中，各部門中間投入及生產(chǎn)要素按Leontief生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，能源之間以及能源與要素之間不能相互替代，這是不符合實(shí)際的。因此，我們對(duì)生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行了修改，把煤、石油、天然氣、成品油、焦炭、燃?xì)饬N化石能源產(chǎn)品按照CES組合成化石能源束，化石能源和電力產(chǎn)品按照CES函數(shù)組合成能源束，能源束和初級(jí)要素也按照CES函數(shù)組成能源要素束，最后能源要素束和非能源產(chǎn)品之間滿足Leontief生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，這樣能源之間以及能源要素之間就實(shí)現(xiàn)了相互替代。

在CDECGE模型中，生產(chǎn)函數(shù)由4層嵌套構(gòu)成，在生產(chǎn)行為中引入能源投入及要素之間的替代關(guān)系，具體的部門生產(chǎn)函數(shù)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 中國(guó)動(dòng)態(tài)能源CGE模型(CDECGE)生產(chǎn)函數(shù)Fig.1 The production function of CDECGE model

其中，PQj為第j部門復(fù)合產(chǎn)品的價(jià)格，PKLEi為第i生產(chǎn)部門的增加值－能源合成品投入價(jià)格，Zi為部門j的產(chǎn)出，X1，i為生產(chǎn)產(chǎn)品j所使用的非能源商品i，KLEi為生產(chǎn)第j種商品所需要的要素 － 能源投入組合，α1，i，αne，i，αKLEi為技術(shù)變量。生產(chǎn)者在給定技術(shù)條件約束下，選擇合適的投入品組合，滿足零利潤(rùn)條件。

第二層嵌套:在生產(chǎn)函數(shù)結(jié)構(gòu)圖的第二層，要素束和“化石能源－電力束”作為中間投入滿足CES生產(chǎn)函數(shù)。

第一層嵌套:在生產(chǎn)函數(shù)結(jié)構(gòu)圖的最頂層，非能源產(chǎn)品中間投入、其他成本和“能源－要素束”滿足Leontief生產(chǎn)函數(shù)。

其中，PVAi為第i生產(chǎn)部門增加值合成價(jià)格，PEnergyi為第i生產(chǎn)部門的能源合成品投入價(jià)格，Energyi為生產(chǎn)產(chǎn)品i所使用的能源復(fù)合品，VAi為生產(chǎn)第i種商品所需要的要素投入組合，AKLE，i為技術(shù)變量，αenergy，i為份額參數(shù)，ρEVA，i為能源與增加值之間的替代參數(shù)。

第三層嵌套:在生產(chǎn)函數(shù)結(jié)構(gòu)圖的第三層，資本、勞動(dòng)、土地滿足CES函數(shù)生成要素束，“化石能源－電力束”滿足CES函數(shù)生成化石能源－電力束。

其中，Wi為第i生產(chǎn)部門的工資率，Ri為第i生產(chǎn)部門的資本價(jià)格，Li為生產(chǎn)產(chǎn)品i所使用的勞動(dòng)投入，Ki為生產(chǎn)第i種商品所需要的資本投入，F(xiàn)ossili為生產(chǎn)產(chǎn)品i所使用的化石能源投入，Xelec，i為生產(chǎn)產(chǎn)品i所使用的電力產(chǎn)品投入，AVA，i，Aenergy，i為技術(shù)變量，αL，i，αfossil，i為份額參數(shù)，ρVA，i為增加值之間的替代參數(shù)，ρen，i為化石能源之間的替代參數(shù)。

第四層嵌套:在生產(chǎn)函數(shù)結(jié)構(gòu)圖的底層，煤、原油、天然氣、成品油、煉焦產(chǎn)品及燃?xì)饬N化石能源產(chǎn)品滿足CES投入函數(shù)生成“化石能源－電力束”。

其中，PQf為六種化石能源產(chǎn)品中間投入價(jià)格，Xf，i為第i生產(chǎn)部門的化石能源投入價(jià)格，AFossil，i為技術(shù)變量，αf，i為份額參數(shù)，ρfo，i為化石能源之間的替代參數(shù)。

模型中投入品間的替代彈性大小決定了各投入品間的互相替代的難易程度，從而決定了各種政策或外部沖擊對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響程度。我們?cè)谠O(shè)定生產(chǎn)函數(shù)投入品間替代彈性值時(shí)參考了 GTAP － E［12］，GREEN 模 型［13］，Global2100［14］，Kemfert［15］，張中祥［16］等已有的研究，本模型中綜合了中國(guó)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)對(duì)能源、要素及化石能源之間替代彈性等進(jìn)行了以下設(shè)置，詳見表1。

表1 CDECGE模型中主要替代彈性的設(shè)置Tab.1 Elasticity of substitution in the CDECGE Model

因?yàn)樘娲鷱椥韵喈?dāng)重要，其取值又有很大的不確定性，所以本文后面將對(duì)替代彈性進(jìn)行敏感性分析。

1.3.2 CDECGE 的碳稅模塊

在CDECGE中，特別增加了碳稅稅收方程，對(duì)生產(chǎn)部門生產(chǎn)產(chǎn)品、居民消費(fèi)環(huán)節(jié)使用能源產(chǎn)品時(shí)排放的CO2征收碳稅;模型不僅對(duì)化石能源消費(fèi)征收碳稅，還對(duì)水泥在生產(chǎn)過程中的工藝CO2排放征收碳稅。其中煤炭、天然氣、成品油使用環(huán)節(jié)(中間投入與居民消費(fèi))所排放的CO2以消費(fèi)稅形式征收碳稅，對(duì)水泥工藝過程排放征收的碳稅以生產(chǎn)稅形式征收。碳稅政策的實(shí)施，直接會(huì)引起生產(chǎn)部門生產(chǎn)時(shí)購(gòu)買的能源產(chǎn)品價(jià)格提高，進(jìn)一步影響以能源作為中間投入的部門產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，從而減少能源產(chǎn)品使用，達(dá)到節(jié)能減排效果。

以下為模型中能源產(chǎn)品在生產(chǎn)環(huán)節(jié)或消費(fèi)環(huán)節(jié)的價(jià)格方程:

另外，對(duì)水泥工藝CO2排放征收碳稅則以生產(chǎn)稅的形式加到模型里。其中水泥生產(chǎn)過程中使用化石燃料的排放，放到前面的能源燃燒排放中去考慮。我們首先根據(jù)CO2排放征收的碳稅稅率轉(zhuǎn)化為按照水泥生產(chǎn)的價(jià)值量征收的碳稅稅率(從價(jià)稅率)，再以生產(chǎn)稅形式引入到水泥行業(yè)生產(chǎn)成本中。

其中Tc為對(duì)水泥生產(chǎn)過程中的碳稅從價(jià)稅率，C為碳稅從量稅率(每元/t)，Qc為水泥生產(chǎn)過程CO2排放，Vce為水泥的生產(chǎn)成本。

1.3.3 CDECGE 的碳稅中性設(shè)計(jì)

根據(jù)稅收中性原則，為保持政府收入總額不變，模型中將所有碳稅收入以減少所得稅的形式全部返還給居民。

修改后的CDECGE模型是一個(gè)包含了能源碳排放和水泥生產(chǎn)排放的動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型。在歷史模擬的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)因素，可以對(duì)未來的能源需求及相關(guān)變量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

1.4 數(shù)據(jù)來源及部門劃分

本研究以2002年投入產(chǎn)出表為基準(zhǔn)年，2002－2010年是歷史仿真階段，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，2011－2020年是預(yù)測(cè)階段。歷史校準(zhǔn)時(shí)期投資、消費(fèi)、進(jìn)出口、人口、就業(yè)、匯率、GDP價(jià)格指數(shù)數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2011》［17］;分品種的能源生產(chǎn)量、進(jìn)口量、出口量、居民消費(fèi)量來自2002年到2011年的中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒［18］，各種一次能源的排放因子來源于IPCC報(bào)告;未來基準(zhǔn)情景下我國(guó)的就業(yè)、人口數(shù)據(jù)來源于UNDP［19］報(bào)告。

產(chǎn)業(yè)部門劃分參考了投入產(chǎn)出表中的部門劃分，分為138個(gè)產(chǎn)業(yè)部門，其中包括7個(gè)能源生產(chǎn)部門:煤炭開采和洗選業(yè)，石油開采業(yè)，天然氣開采業(yè)，石油及核燃料加工業(yè)，煉焦業(yè)，電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。

表2給出了2002－2010年歷史仿真階段我國(guó)GDP年增長(zhǎng)率、能源消費(fèi)增長(zhǎng)率的擬合結(jié)果，我們與歷史階段實(shí)際GDP增長(zhǎng)率、實(shí)際能源消費(fèi)增長(zhǎng)率相對(duì)比，可以看出歷史仿真結(jié)果與歷年來我國(guó)GDP、能源消費(fèi)量實(shí)際的增長(zhǎng)率是比較吻合的。

表2 2002－2010年GDP和能源消費(fèi)增速模擬結(jié)果和實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.2 Contrast between the results of historical simulation and actual value from 2002 to 2010 %

2 情景設(shè)定

從影響能源需求的主要驅(qū)動(dòng)因素出發(fā)，并依據(jù)目前已有的主要規(guī)劃和中長(zhǎng)期目標(biāo)，以及關(guān)于未來經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)的分析，設(shè)置了3種不同的發(fā)展情景:基準(zhǔn)情景、強(qiáng)化低碳經(jīng)濟(jì)情景、粗放型經(jīng)濟(jì)情景。

基準(zhǔn)情景:以政府已經(jīng)出臺(tái)的2020年CO2排放強(qiáng)度比2005年降低40%的減排目標(biāo)為基準(zhǔn)，我們對(duì)未來能源的使用效率、全要素生產(chǎn)率，以及能源產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)，同時(shí)設(shè)計(jì)了不同的化石能源之間的替代彈性。

強(qiáng)化低碳情景:此情景以2020年 CO2排放強(qiáng)度比2005年降低45%為政策目標(biāo)，在基準(zhǔn)情景基礎(chǔ)上以碳稅作為政策工具，從2012年開始實(shí)行統(tǒng)一碳稅稅率，通過化石能源價(jià)格的上升，造成物價(jià)的上漲、能源需求的下降。通過嘗試不同的碳稅稅率，發(fā)現(xiàn)對(duì)CO2排放征收55元/t的碳稅，并把稅收以居民所得稅減免形式返還給居民，能夠?qū)崿F(xiàn)2020年CO2排放強(qiáng)度比2005年降低45%新的減排目標(biāo)。

粗放型情景:假設(shè)在基準(zhǔn)情景的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)展方式未能有效轉(zhuǎn)變，二次產(chǎn)業(yè)占比仍然較高。我們主要是在基準(zhǔn)情景的基礎(chǔ)上通過改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、高耗能部門產(chǎn)出等驅(qū)動(dòng)型因素，來重點(diǎn)分析其變化時(shí)對(duì)我國(guó)未來能源需求及CO2排放的影響，而其中影響能源需求的能源效率、技術(shù)進(jìn)步、人口等驅(qū)動(dòng)性因素相對(duì)基準(zhǔn)情景都維持不變。

3 中國(guó)能源需求情景分析

3.1 基準(zhǔn)情景預(yù)測(cè)

基準(zhǔn)情景下，未來我國(guó)總投資、國(guó)內(nèi)需求、進(jìn)口都保持較平穩(wěn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，出口需求增速有逐年下降趨勢(shì)。2011－2015年GDP保持了年均7%的增速，2016－2020年增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸放緩，GDP年均增速為6%，基準(zhǔn)情景下2020年全國(guó)GDP將達(dá)到54.78萬億元(2002年價(jià)格，下同)。

2020年我國(guó)一次能源需求量將達(dá)到47.9億t，化石能源CO2排放量為97.8億t，煤、原油、天然氣、一次電力占比將分別為 59.9%，19.1%，9.7% 和 11.3% ，需求量分別達(dá)到40.2 億 t、6.4 億 t、3 500.8 億 m3和 5.41 億 t。結(jié)果(見圖2，3)顯示隨著我國(guó)煤炭需求增長(zhǎng)趨勢(shì)的逐漸放緩，石油和天然氣作為替代能源，需求量及能源占比會(huì)逐年增加。同時(shí)，CO2排放強(qiáng)度、能源強(qiáng)度將逐年下降，2020年CO2排放強(qiáng)度為1.785 t/萬元、能源強(qiáng)度為0.875 t/萬元，CO2排放強(qiáng)度相對(duì) 2005年下降40%，能源強(qiáng)度下降36.86%。隨著能源利用技術(shù)的提高和清潔能源比重逐漸上升，單位能源之CO2排放量會(huì)逐年減少，未來CO2排放強(qiáng)度下降幅度會(huì)比能源強(qiáng)度下降幅度大。

3.2 基準(zhǔn)情景下敏感性分析

圖2 基準(zhǔn)情景下的能源需求量及CO2排放預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.2 Energy demand and CO2emission in the baseline scenario

圖3 基準(zhǔn)情景下的能源強(qiáng)度與CO2排放強(qiáng)度Fig.3 Energy intensity and CO2emissions intensity in the baseline scenario

考慮到模型中外生參數(shù)的設(shè)定對(duì)于模擬結(jié)果和模型穩(wěn)定性的影響較大，我們對(duì)生產(chǎn)函數(shù)中投入品間的替代彈性參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，主要包括“資本－勞動(dòng)力－土地”之間替代彈性在基準(zhǔn)情景基礎(chǔ)上增加20%和減少20%，“能源－要素”之間替代彈性增加20%和減少20%，“化石能源”之間替代彈性增加20%和減少20%。表3給出了以上替代參數(shù)變動(dòng)后模擬結(jié)果的影響分析。

從表3可以看出，未來一次能源需求量和CO2變化結(jié)果并未出現(xiàn)較大的差異性，相比“資本－勞動(dòng)－土地”之間的替代彈性，“能源－要素”和“化石能源”的替代彈性對(duì)CO2排放和能源消費(fèi)量的影響更大。

表3 相對(duì)于基準(zhǔn)情景的敏感性分析Tab.3 Sensitivity analysis Relative to the baseline scenario%

3.3 強(qiáng)化低碳情景分析

強(qiáng)化低碳情景下，2012年到2020年對(duì)化石能源排放征收統(tǒng)一碳稅，稅率設(shè)為55元/tCO2。短期內(nèi)，2012年GDP增速由基準(zhǔn)情景下的7%下降到5.58%，但長(zhǎng)期看實(shí)際GDP的下降幅度會(huì)逐漸放緩。這是由于長(zhǎng)期來看，GDP的負(fù)面影響主要是由資本存量降低引起的。征收碳稅，能源投入成本上升，引起產(chǎn)品產(chǎn)出價(jià)格的上升，影響部門的產(chǎn)出，進(jìn)而引起部門資本存量降低，GDP會(huì)有一定的下降，但長(zhǎng)期來說隨著勞動(dòng)力的逐步調(diào)整及資本回報(bào)率的上升，實(shí)際GDP相對(duì)基準(zhǔn)情景的下降幅度逐漸放緩。

圖4所示，碳稅作為一種減排工具，可以通過提高化石能源成本來減少化石能源需求和CO2碳排放，在統(tǒng)一碳稅稅率下，2020年我國(guó)一次能源需求量將達(dá)到45.52億t，化石能源CO2排放量為89.43億t，相對(duì)基準(zhǔn)情景分別降低2.41億t和8.36億tCO2。而且由于模型中化石能源與電力之間替代關(guān)系，會(huì)進(jìn)一步提升一次電力的需求，改變未來能源結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型。同時(shí)，強(qiáng)化低碳情景下，2020年我國(guó)煤、原油、天然氣和一次電力的能源結(jié)構(gòu)占比將為57.35%，19.77%，9.52% 和 13.36%，需求量分別達(dá)到 36.55 億 t、6.30 億 t、3 257.75億 m3和6.08億 t。而由圖5可以看到，2020年CO2排放強(qiáng)度將達(dá)到1.635 t/萬元，相對(duì) 2005年下降45%;2020年能源強(qiáng)度為0.832 t/萬元，相對(duì)2005年能源強(qiáng)度降低40%。

圖4 強(qiáng)化低碳情景下能源需求及CO2排放結(jié)果Fig.4 Energy demand and CO2emission in the enhanced low-carbon scenario

圖5 強(qiáng)化低碳情景下能源強(qiáng)度與CO2排放強(qiáng)度Fig.5 Energy intensity and CO2emissions intensity in the enhanced low-carbon scenario

3.4 粗放型情景分析

粗放型經(jīng)濟(jì)情景下，高耗能部門沒有得到有效控制，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型沒有到位，2020年前經(jīng)濟(jì)增速仍保持在高位，2012－2015年 GDP年均增速為8.5%，2016－2020年GDP年均增速為7.5%，2020年全國(guó)GDP將達(dá)到62.14萬億元。

圖6 粗放型經(jīng)濟(jì)情景下能源需求及CO2排放結(jié)果Fig.6 Energy demand and CO2emission in the extensive economic growth scenario

圖7 粗放型情景下能源強(qiáng)度與CO2排放強(qiáng)度Fig.7 Energy intensity and CO2emissions intensity in the extensive economic growth scenario

如圖6、圖7所示，粗放型經(jīng)濟(jì)情景下，由于二次產(chǎn)業(yè)短期內(nèi)占比較大，且高耗能部門比重下降緩慢，清潔能源比重增長(zhǎng)緩慢，使得化石能源需求增長(zhǎng)較快，未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型較慢。我國(guó)未來能源需求及CO2排放量維持了較快的增長(zhǎng)速度，到2020年一次能源需求量和化石能源CO2排放量將達(dá)到56.62億 t和 120.62億 t，且2020年煤、原油、天然氣、一次電力的能源結(jié)構(gòu)占比將為62.23%，20.21%，9.39% 和 8.17%，需求量分別達(dá)到 49.32 億 t，8.10億 t，3 998.67 億 m3和4.63 億 t。2020 年 CO2排放強(qiáng)度將達(dá)到1.941 t/萬元，相對(duì)2005年CO2排放強(qiáng)度降低35.39%;能源強(qiáng)度為 0.911 t/萬元，相對(duì) 2005 年降低34.46%。

4結(jié)論

本文通過構(gòu)造我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)可計(jì)算一般均衡模型CDECGE，從影響能源需求的主要驅(qū)動(dòng)因素和減排政策工具出發(fā)，分析了不同政策目標(biāo)情景下我國(guó)未來的能源需求、能源結(jié)構(gòu)及CO2排放趨勢(shì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及政策取向?qū)τ谖磥砟茉葱枨缶哂酗@著影響，在基準(zhǔn)、強(qiáng)化低碳、粗放型情景下，2020年我國(guó)未來一次能源需求量分別為 47.9 億 t，45.52 億 t，56.62 億 t，而粗放型經(jīng)濟(jì)下，經(jīng)濟(jì)的快速擴(kuò)張拉動(dòng)了能源的旺盛需求。碳稅作為一種有效的減排手段，可以有效地降低CO2排放，減少化石能源需求，從而降低CO2排放強(qiáng)度和能源強(qiáng)度，使經(jīng)濟(jì)向低碳社會(huì)轉(zhuǎn)型。強(qiáng)化低碳情景可以看出，統(tǒng)一征收碳稅55元/t，我國(guó)未來的能源需求和CO2排放可以大幅下降，2020年相對(duì)基準(zhǔn)情景分別降低2.41億t和8.36億t CO2。并實(shí)現(xiàn)2020年CO2排放強(qiáng)度相對(duì)2005年下降45%的減排目標(biāo);強(qiáng)化低碳情景下，化石能源與電力之間替代拉動(dòng)了一次電力的需求，改變了未來能源結(jié)構(gòu)，使得2020年一次電力占比從基準(zhǔn)情景的11.3%上升為13.36%，而粗放型經(jīng)濟(jì)下，2020年一次電力占比為8.17%，能源結(jié)構(gòu)變化較大。

因此，為減緩能源需求量的快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，可以從提高能效、改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、施行碳稅政策等方面采取措施，從而有效應(yīng)對(duì)我國(guó)越發(fā)嚴(yán)峻的能源安全形勢(shì)，保障能源供應(yīng)安全和控制溫室氣體排放。

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Analysis of China’s Primary Energy Demand Scenarios Based on the CDECGE Model

BI Qing-hua FAN Ying CAI Sheng-hua XIA Yan
(Center for Energy and Environmental Policy Research，Institute of Policy and Management，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China)

In response to China’s future economic and social development goals，this paper explored three economic development scenarios:the baseline scenario，the enhanced，low-carbon scenario，and the extensive economic growth scenario.The paper analysed China’s primary energy demand，CO2emissions trends，and energy consumption structure under different policies，and the model can be an effective policy tool for analysing China’s future energy security situation and controlling China’s greenhouse gas emissions.A dynamic energy computable general equilibrium(CGE)model，which was based on the Monash model，was used to evaluate China’s energy economy(CDECGE Model).The investigation results show that due to the current economic growth patterns and the economic growth rate，without new policy measures.However，under appropriate low-carbon policies，the primary energy demand will be decreased to 4.55 billion tons of standard coal equivalents，and the emissions in 2020 will be 1.635 metric tons of carbon dioxide per ten thousand Yuan，decreasing emissions by 45%from the 2005 emissions level.The conclusions show that a carbon tax will reduce the demand for fossil fuels and decrease carbon dioxide emissions，transform China to a low-carbon society and achieve the carbon dioxide emissions reduction target by 2020.Therefore，many energy related policies can be adopted，such as improving the industrial structure and implementing a carbon tax policy，to slow the rapid growth of energy demand，optimise the energy structure，promote restructuring of economy，and achieve objectives of emissions reduction.These policies can help to protect the security of the energy supply and control greenhouse gas emissions.

China’s energy economy;dynamic computable general equilibrium model;economic development scenarios;primary energy demand;carbon dioxide emissions intensity

F062.1

A

1002－2104(2013)01－0041－08

10.3969/j.issn.1002－2104.2013.01.006

2012－08－26

畢清華，博士生，主要研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)學(xué)、可計(jì)算一般均衡模型。

范英，研究員，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)學(xué)、能源金融、氣候變化政策等。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向全球資源的石油資源經(jīng)濟(jì)安全管理理論與實(shí)證研究”(編號(hào):71133005)，“能源－環(huán)境－經(jīng)濟(jì)復(fù)雜系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)理論方法與應(yīng)用”(編號(hào):70825001)，“我國(guó)統(tǒng)一碳市場(chǎng)建立的條件、機(jī)制設(shè)計(jì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)分析”(編號(hào):71210005)。

(編輯:李 琪)