沈維萍 夏克郁 陳迎
關(guān)鍵詞:碳中和目標(biāo);負(fù)排放技術(shù);N?DSGE模型;生態(tài)價(jià)值;福利效應(yīng)
全球氣候變化已達(dá)“氣候緊急狀態(tài)”,包括中國在內(nèi)的諸多國家和地區(qū)先后宣布碳中和目標(biāo)和凈零排放承諾。在氣候變化減緩和傳統(tǒng)的適應(yīng)措施外,探討運(yùn)用負(fù)排放技術(shù)(也稱碳移除)實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的研究也越來越多。特別是當(dāng)源頭減排達(dá)到門檻值后,需要進(jìn)行碳移除來實(shí)現(xiàn)凈零碳排放乃至凈負(fù)碳排放。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告(AR6),2100年,多種情景下負(fù)排放技術(shù)極大可能成為減排的關(guān)鍵選擇,要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》2℃目標(biāo)乃至更高的目標(biāo),即使多個(gè)關(guān)鍵部門和高碳排放地區(qū)實(shí)現(xiàn)了直接排放大幅減少,在降碳路徑中部署負(fù)排放技術(shù)仍有其必要性。負(fù)排放技術(shù)是指通過人為活動(dòng)將CO2從大氣中清除,并將其持久地存儲(chǔ)在地質(zhì)、陸地、海洋儲(chǔ)層中或產(chǎn)品中,具體技術(shù)方案原理存在很大差異。根據(jù)主要是依托自然還是技術(shù),可將負(fù)排放技術(shù)分為基于自然生態(tài)系統(tǒng)的方案(如造林/再造林、土壤固碳、沿海藍(lán)碳等),基于技術(shù)的方案(如DACCS、增強(qiáng)風(fēng)化、海洋堿化),以及混合型的技術(shù)方案(如BECCS、生物炭、海洋施肥等)[1-5]。近年來,美國、英國、加拿大和瑞士等國家紛紛啟動(dòng)負(fù)排放技術(shù)的研究,相關(guān)研究主要集中在影響模擬、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、成本收益等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性研究[6-30]。但是,從可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)的視角,有關(guān)負(fù)排放技術(shù)所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和福利效應(yīng)缺乏系統(tǒng)、綜合評(píng)估。因此,本研究通過構(gòu)建包含自然生態(tài)系統(tǒng)部門的動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡(N?DSGE)模型,對(duì)負(fù)排放技術(shù)的實(shí)施效應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)估,以期促進(jìn)氣候、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)等可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的協(xié)同。
1文獻(xiàn)綜述
關(guān)于負(fù)排放技術(shù)的綜合評(píng)估,目前最常見的是將其引入綜合評(píng)估模型(IAM)進(jìn)行應(yīng)對(duì)氣候變化策略的評(píng)估或優(yōu)化,主要涉及成本收益分析(CBA)和成本有效性分析(CEA)[7]。具體來看,IAM主要分為政策優(yōu)化模型(POM)和政策評(píng)估模型(PEM)[8],兩種模型都可以用于分析包含負(fù)排放技術(shù)的氣候政策。
政策評(píng)估模型已納入負(fù)排放技術(shù)的相關(guān)假設(shè),但由于技術(shù)相關(guān)知識(shí)的分散,目前絕大多數(shù)IAM情景中只是將負(fù)排放技術(shù)中特定的一種或兩種技術(shù)情景納入評(píng)估[5]。例如,Kriegler等[9]、Luderer等[10]和Azar等[11]將BECCS視為唯一的負(fù)排放技術(shù),有些還包括造林和再造林[12-13],還有研究對(duì)多種負(fù)排放技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估,如DAC和BECCS的組合[14-16],DAC?CCS,BECCS和造林/再造林[17-18]的組合。其中,段宏波等[14]基于中國能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)集成模型(CE3METL),納入BECCS和DAC兩種負(fù)排放技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估。Fuhrman等[17]通過建立全球變化評(píng)估模型(GCAM)評(píng)估了植樹造林、BECCS和DAC3種不同類型的負(fù)排放技術(shù)組合的影響。
政策優(yōu)化模型一般將負(fù)排放技術(shù)與減緩、適應(yīng)作為策略組合一起納入模型,來求解社會(huì)福利最優(yōu)化問題。目前看,溫室效應(yīng)政策分析模型(PAGE)和氣候問題的不確定性、談判和分配框架模型(FUND)還沒有納入負(fù)排放技術(shù)。由Nordhaus[19]開發(fā)的氣候與經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)綜合模型(DICE)最新版本允許凈負(fù)排放(在2150年之后),暗含某種形式的負(fù)排放技術(shù),但沒有明確說明,而是用單個(gè)成本曲線代表傳統(tǒng)的減緩措施和負(fù)排放技術(shù)。此外,Rickels等[20]將DICE擴(kuò)展為包括負(fù)排放技術(shù)的通用版本,不同負(fù)排放技術(shù)的成本函數(shù)不會(huì)隨時(shí)間變化。Belaia等[7]考慮了減緩與負(fù)排放技術(shù)之間的緊密聯(lián)系來擴(kuò)展DICE,認(rèn)為負(fù)排放只是將減緩曲線延長到超過零排放。
總體來看,已有研究對(duì)負(fù)排放技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)估問題做了大量探索,但這些研究在內(nèi)容和方法上還存在諸多不足之處。
從研究內(nèi)容看,雖然負(fù)排放策略具有正向的氣候效應(yīng),但其實(shí)施不僅需要付出技術(shù)成本,還會(huì)產(chǎn)生一系列復(fù)雜廣泛的外部性,直接或間接地影響可持續(xù)發(fā)展的諸多方面,給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來損害成本,并通過氣候系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指標(biāo)產(chǎn)生間接影響。而且這些影響在IAM中并沒有體現(xiàn),從而導(dǎo)致低估氣候變化的經(jīng)濟(jì)損失和福利損害。IAM中鏈接氣候系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是損害函數(shù),一般用大氣中溫室氣體濃度上升和溫度升高的函數(shù)來衡量氣候變化引起的經(jīng)濟(jì)損失,進(jìn)而評(píng)估CO2排放的社會(huì)成本[8]。但是,氣候變化對(duì)勞動(dòng)力、自然資本存量以及生物多樣性等造成的不利影響,會(huì)直接或間接涉及可持續(xù)發(fā)展的諸多方面,現(xiàn)實(shí)中很難通過實(shí)證研究去估計(jì)完整的氣候損害函數(shù)[7]。因此,傳統(tǒng)的IAM很少考慮氣候變化對(duì)自然資本存量的損害,若考慮自然資本,氣候變化對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響所產(chǎn)生的成本將是長期累積的[21]。因此,對(duì)自然資本以及自然價(jià)值的忽視,導(dǎo)致IAM遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了氣候變化的經(jīng)濟(jì)損失和福利損害。此外,傳統(tǒng)的IAM主要用于減緩氣候變化的評(píng)估,而對(duì)于氣候適應(yīng)的評(píng)估相對(duì)受限。一部分模型選擇忽略適應(yīng)的作用,一部分模型將適應(yīng)隱含地作為氣候損失估計(jì)的一部分,以便于專注研究減緩氣候變化等其他問題[22]。DICE模型中雖然加入了負(fù)排放技術(shù),但沒有考慮大規(guī)模負(fù)排放技術(shù)的損害成本,還忽視了其對(duì)生態(tài)環(huán)境和自然生態(tài)系統(tǒng)的影響。雖然也有研究開始嘗試在綜合評(píng)估模型中引入自然資本[23-24],但總體上IAM在測度氣候變化損害時(shí)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)存在價(jià)值和福祉的重視不夠。尤其是負(fù)排放技術(shù)涉及更多的是對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性的潛在影響,只從傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)評(píng)估并不符合可持續(xù)發(fā)展的自然生態(tài)價(jià)值觀,從而不能給予政策制定者切實(shí)的指導(dǎo)和參考。
從研究方法看,一方面,將負(fù)排放技術(shù)引入IAM,使得求解困難,降低了數(shù)值模擬結(jié)果的可信度;另一方面,現(xiàn)有的氣候政策優(yōu)化研究所運(yùn)用的定性分析模型,雖然可以清楚呈現(xiàn)不同技術(shù)的特性和作用并運(yùn)用情景分析不同策略組合的效果,但無法進(jìn)行數(shù)值模擬和定量評(píng)估。而以往研究表明,宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡(DSGE)模型可以拓展或發(fā)展傳統(tǒng)的氣候變化綜合評(píng)估模型[25-27],包括納入完整的氣候模塊(包括碳循環(huán)和溫度動(dòng)態(tài)變化過程等),引入隨機(jī)持久的沖擊和貝葉斯學(xué)習(xí)過程,對(duì)于貼現(xiàn)率水平、碳匯以及氣候參數(shù)敏感性等不確定性問題也可以進(jìn)行相應(yīng)處理[28-30]。由此,要在結(jié)構(gòu)模型中引入負(fù)排放技術(shù)并評(píng)估其綜合影響,單純運(yùn)用動(dòng)態(tài)一般均衡的IAM或者定性分析模型都很難實(shí)現(xiàn),而動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡(DSGE)模型可以將兩者的優(yōu)勢結(jié)合。
基于以上分析,本研究提出運(yùn)用生態(tài)價(jià)值理論改進(jìn)綜合評(píng)估模型(IAM),構(gòu)建包含自然生態(tài)系統(tǒng)部門和拓展型生產(chǎn)、效用函數(shù)的N?DSGE模型,在整個(gè)氣候系統(tǒng)-自然生態(tài)系統(tǒng)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中評(píng)估負(fù)排放技術(shù)的影響。
2機(jī)制分析與模型構(gòu)建
在氣候系統(tǒng)-自然生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,負(fù)排放技術(shù)的實(shí)施將通過兩個(gè)途徑影響綜合福利(圖1)。第一,負(fù)排放技術(shù)增加了應(yīng)對(duì)氣候變化的相應(yīng)成本,從而影響產(chǎn)出,并通過影響消費(fèi)來影響整體社會(huì)福利。第二,實(shí)施負(fù)排放技術(shù),將減少CO2存量,降低CO2濃度,減少溫度升高帶來的整體損害成本,而損害成本變化則通過預(yù)算約束(即生產(chǎn)渠道)影響產(chǎn)出和消費(fèi)影響福利。另外,負(fù)排放技術(shù)作用于CO2的同時(shí)會(huì)直接或間接影響自然生態(tài)系統(tǒng)的其他功能(正向負(fù)向均有),直接影響整體社會(huì)福利,同時(shí)通過影響自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量影響產(chǎn)出(即生產(chǎn)渠道)和消費(fèi)進(jìn)而影響綜合福利。
基于此,本研究以諾德豪斯開發(fā)的氣候-經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)估模型DICE?2016R2版本為基礎(chǔ),結(jié)合包含負(fù)排放技術(shù)的數(shù)理分析模型和數(shù)值模型,對(duì)DICE的生產(chǎn)函數(shù)、效用函數(shù)以及損害函數(shù)等設(shè)定進(jìn)行了拓展,并納入自然生態(tài)系統(tǒng)部門來鏈接氣候和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),構(gòu)建包含自然生態(tài)系統(tǒng)(N)部門的N?DSGE模型。模型主體包括代表性家庭、企業(yè)部門、自然生態(tài)系統(tǒng)部門和政府部門,其基本邏輯結(jié)構(gòu)為:代表性家庭提供勞動(dòng),購買用于消費(fèi)的商品,并享受自然生態(tài)系統(tǒng)提供的公共外部環(huán)境;企業(yè)在自然生態(tài)系統(tǒng)提供的穩(wěn)定環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn),并向政府交稅;自然生態(tài)系統(tǒng)部門包含氣候系統(tǒng),其主要組成要素CO2、溫度的變化以及負(fù)排放技術(shù)產(chǎn)生的損害影響著自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量;政府向企業(yè)征稅并將稅收的一部分用于自然生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù),同時(shí)給居民提供轉(zhuǎn)移支付。
2.1代表性家庭
模型中假設(shè)存在代表性家庭,家庭部門既是最終消費(fèi)者,也是勞動(dòng)的供給方。家庭部門的目標(biāo)是通過選擇商品消費(fèi)、勞動(dòng)供給以及高質(zhì)量的公共生活和生存環(huán)境,從而實(shí)現(xiàn)一生效用最大化。基于此,本研究構(gòu)建拓展型效用函數(shù),見公式(1)。除了納入DICE模型效用函數(shù)所包含的消費(fèi)和勞動(dòng)要素外,還將消費(fèi)者從自然生態(tài)系統(tǒng)獲得的外部公共環(huán)境的質(zhì)量納入效用函數(shù)。
其中:ESt表示家庭居民在t時(shí)期享受到的公共外部環(huán)境質(zhì)量;ξ為常數(shù),衡量人們對(duì)未來公共外部環(huán)境效用的偏好程度;E0表示期望算子。β表示貼現(xiàn)因子,Ct表示家庭部門的商品消費(fèi),η為家庭居民的消費(fèi)慣性系數(shù),Ct-Ct-1體現(xiàn)除慣性之外的新增消費(fèi)對(duì)效用的影響;Lt表示家庭居民在t時(shí)期的勞動(dòng)供給量,ψ為常數(shù)。θL表示Frisch勞動(dòng)供給彈性的倒數(shù)[31]。
2.2企業(yè)
在DICE生產(chǎn)函數(shù)設(shè)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展,仍假設(shè)生產(chǎn)函數(shù)為柯布-道格拉斯形式,并在其中納入自然生態(tài)系統(tǒng)要素,見公式(2)。自然生態(tài)系統(tǒng)通過其自身的勞動(dòng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和更新來保持自身的存在性、質(zhì)量和功能的完整性、穩(wěn)定性。此外,自然生態(tài)系統(tǒng)在不同類型生產(chǎn)活動(dòng)中的生產(chǎn)性貢獻(xiàn)并不完全相同,而是在更依賴自然資源和穩(wěn)定自然環(huán)境的生產(chǎn)中作用更大。參考郭長林[32]關(guān)于公共資本投資基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生生產(chǎn)性這一問題的設(shè)定,引入了自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)ESt這一內(nèi)生變量,體現(xiàn)其生產(chǎn)價(jià)值。Kt為傳統(tǒng)的資本要素投入,資本積累方程與DICE中的設(shè)定一致;Lt為勞動(dòng)要素投入;At為全要素生產(chǎn)率(TFP),一般用來衡量綜合技術(shù)水平,遵循AR(1)過程。
2.3自然生態(tài)系統(tǒng)
自然生態(tài)系統(tǒng)部門的變量主要有自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、損害方程和CO2存量。其中,自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)ESt的積累方程見公式(4)。
其中:τs表示社會(huì)總產(chǎn)出的一定比例,自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)作為純公共物品需要政府專門支出其稅收的一部分來進(jìn)行維護(hù)。δES表示t-1期自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)的損耗程度,包括正常情況下自然生態(tài)系統(tǒng)自然退化和人為干擾造成的退化(不包括氣候系統(tǒng))。Dt表示由氣候系統(tǒng)因素引起的自然生態(tài)系統(tǒng)變化以及負(fù)排放技術(shù)帶來的自然生態(tài)系統(tǒng)變化。由于納入了自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)ESt這一變量來鏈接氣候和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),且自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量(存量)參與到了生產(chǎn)中,所以損害函數(shù)與DICE的設(shè)定不同,直接刻畫自然生態(tài)系統(tǒng)受到的損害,見公式(5)。
其中:Dt包括自然生態(tài)系統(tǒng)受到的由氣候系統(tǒng)引起的兩部分影響。一是溫度和CO2存量直接和間接影響自然生態(tài)系統(tǒng)。二是負(fù)排放技術(shù)對(duì)氣候系統(tǒng)和整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響。具體來看,氣候系統(tǒng)的溫度和CO2存量的損害設(shè)定參考Moreno?Cruz等[33]的做法,Dt與溫度Tt和CO2存量St直接相關(guān),即自然生態(tài)系統(tǒng)受到氣候系統(tǒng)的影響既包括溫度變化的影響,也包括CO2存量變化的影響(如海洋酸化)。根據(jù)DSGE的思想進(jìn)行設(shè)定,用Tt偏離溫度穩(wěn)態(tài)T(不產(chǎn)生損害的適宜溫度區(qū)間)的程度來刻畫溫度變化對(duì)Dt的影響,CO2存量變化對(duì)Dt的影響也是如此。負(fù)排放技術(shù)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的外部性則用移除CO2的強(qiáng)度μt偏離減排穩(wěn)態(tài)(減排強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定的最大限度區(qū)間)μ的程度來刻畫,參數(shù)?μ表示相應(yīng)的影響程度。
將CO2存量St積累方程設(shè)定為公(6)。參考Belaia等[7]的設(shè)定,當(dāng)μt小于1時(shí),代表減排;而當(dāng)μt大于1時(shí),Et變?yōu)樨?fù)值,從而使St下降,由此刻畫出負(fù)排放技術(shù)的特性和效果。其中,Et為CO2流量,表達(dá)式參照DICE模型進(jìn)行設(shè)定。δS為CO2的自然消耗程度,σ為總出的CO2排放強(qiáng)度。
2.4政府
政府部門行為的表達(dá)見公式(8)
該設(shè)定中,政府部門的行為主要由三部分構(gòu)成,即從企業(yè)征稅,向家庭部門進(jìn)行轉(zhuǎn)移支付和維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)基本功能而進(jìn)行轉(zhuǎn)移支付。其中:τ表示政府部門從企業(yè)得到的總稅收比率,F(xiàn)t表示政府給家庭部門的轉(zhuǎn)移支付,τs表示政府專門用于自然生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)的支出水平。
2.5一般均衡
一般均衡要求最終品市場、中間品市場、勞動(dòng)力市場和資本市場同時(shí)出清[31]。模型涉及最終品市場的勞動(dòng)力市場出清即可,得到的均衡條件可表示為公式(9)。其中,It為投資。
3參數(shù)校準(zhǔn)
模型涉及的家庭部門、企業(yè)部門以及自然生態(tài)系統(tǒng)部門的參數(shù)均采用中國宏觀經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)或參考相關(guān)研究進(jìn)行適用性選擇(表1)。家庭部門中,在貼現(xiàn)因子的基礎(chǔ)上,增加未來公共外部環(huán)境效用的偏好系數(shù)ξ并設(shè)置為大于1且小于φ,以體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理論對(duì)子孫后代福祉的重視。企業(yè)部門中,自然生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)性程度γ沒有對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)或估計(jì),存在很大的爭議性。在基準(zhǔn)情景中參照汪勇等[31]和郭長林[32]對(duì)政府支出(用于公共基礎(chǔ)設(shè)施)產(chǎn)出彈性進(jìn)行設(shè)定。負(fù)排放技術(shù)的成本系數(shù)θ1和邊際成本參數(shù)θ2參考Belaia等[7]的取值。自然生態(tài)系統(tǒng)部門中,總產(chǎn)出的CO2排放強(qiáng)度系數(shù)σ通過穩(wěn)態(tài)公式E=σ(1-μ)Y進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)中國的氣候目標(biāo)(到2030年,中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放將比2005年下降65%以上),假設(shè)μ的穩(wěn)態(tài)值為0.65,由此得到CO2排放強(qiáng)度系數(shù)σ的穩(wěn)態(tài)值。自然生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)的支出水平τs,參考潘家華[35]提出的“將國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%或5%作為生態(tài)修復(fù)專項(xiàng)資金”,英國學(xué)者斯特恩(Stern)研究提出的“需要拿出1%~5%的GDP用以保護(hù)氣候”,以及“到2020年中國環(huán)保投資占GDP的比例不低于3.5%”,同時(shí)考慮適應(yīng)氣候變化的資金投入,設(shè)置為5%。對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)存量的基礎(chǔ)損耗程度δES,當(dāng)沒有Dt中包含的損害時(shí),自然生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)因人類生存所需的基本消費(fèi)和生產(chǎn)活動(dòng)或自然因素而產(chǎn)生相應(yīng)的損耗,如固定資產(chǎn)一樣會(huì)折舊,但這個(gè)比例相對(duì)于整體存量來說非常小,參照資本折舊率進(jìn)行設(shè)定。此外,對(duì)于無法直接估計(jì)或校準(zhǔn)的參數(shù),如自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)性程度γ、負(fù)排放技術(shù)損害程度系數(shù)Φμ,將在基準(zhǔn)設(shè)定基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的敏感性分析。
4評(píng)估方案設(shè)計(jì)與脈沖結(jié)果分析
中國要實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo),需要2050年后進(jìn)一步全方位加大減排力度,推進(jìn)零排放或負(fù)排放技術(shù)突破,加強(qiáng)碳匯吸收和負(fù)排放技術(shù)應(yīng)用。評(píng)估方案不僅考慮負(fù)排放技術(shù)實(shí)施對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要指標(biāo)以及綜合社會(huì)福利的影響,而且進(jìn)一步探討負(fù)排放技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度增加至系統(tǒng)達(dá)到凈零碳排放和凈負(fù)碳排放狀態(tài)時(shí)的綜合效應(yīng)。此外,通過敏感性分析,探討負(fù)排放技術(shù)實(shí)施效應(yīng)與傳統(tǒng)減排、碳排放峰值以及自然生態(tài)系統(tǒng)自然碳匯能力之間的潛在關(guān)系,以期為中國提供一定的參考和啟示。具體數(shù)值模擬思路和方案見表2。
4.1基準(zhǔn)情景結(jié)果分析
首先模擬了在穩(wěn)態(tài)(傳統(tǒng)減排措施的最大減排潛力達(dá)到65%,且未實(shí)施負(fù)排放技術(shù))基礎(chǔ)上實(shí)施1%的負(fù)排放技術(shù)對(duì)CO2存量、溫度、損害成本、自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、產(chǎn)出、投資和當(dāng)期效用等變量的影響。負(fù)排放技術(shù)的沖擊通過給予外生變量μt沖擊,遵循μt=(1-ρμ)μ+ρμμt-1+εut(實(shí)施一個(gè)百分點(diǎn)的負(fù)排放技術(shù)即εμ的值增加1%)。結(jié)果如圖2所示,適當(dāng)實(shí)施負(fù)排放技術(shù),在產(chǎn)生正向的氣候效應(yīng)之外,還有利于提高自然生態(tài)系統(tǒng)的整體福祉,也能更好地滿足人們對(duì)安全、穩(wěn)定、美麗、清潔的自然生存環(huán)境的需求,提高社會(huì)整體福祉。而經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的產(chǎn)出、消費(fèi)和投資雖然開始會(huì)下降,但逐漸會(huì)因自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的改善而獲益,實(shí)現(xiàn)人與自然生態(tài)系統(tǒng)和諧的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)增長。
4.2不同技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度情景的數(shù)值結(jié)果分析
進(jìn)一步考慮將μt在穩(wěn)態(tài)值(μ=0.65)基礎(chǔ)上提高到0.8、1.0和1.2三個(gè)情景,分別對(duì)應(yīng)的實(shí)際CO2總減排效果為凈正碳排放、凈零碳排放(碳中和)和凈負(fù)碳排放,考察三個(gè)不同強(qiáng)度的負(fù)排放技術(shù)實(shí)施力度對(duì)CO2存量、溫度、損害成本、自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、產(chǎn)出、投資和當(dāng)期效用等變量的影響。結(jié)果如圖3所示,負(fù)排放技術(shù)的實(shí)施強(qiáng)度不同所產(chǎn)生的綜合效應(yīng)差異很大。一方面,負(fù)排放技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度越大,氣候效應(yīng)越好,但經(jīng)濟(jì)效應(yīng)越差。雖然自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提高,但由于技術(shù)成本導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)下降使當(dāng)期效用下降。另一方面,由于負(fù)排放技術(shù)的負(fù)外部性,凈負(fù)碳排放的氣候效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)要優(yōu)于凈零碳排放。雖然凈負(fù)碳排放所需的技術(shù)成本更高,但最終的綜合效用影響優(yōu)于凈零碳排放。
4.3敏感性分析
自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出彈性的敏感性分析。創(chuàng)新性地將自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量要素引入生產(chǎn)函數(shù),但其生產(chǎn)性程度存在較大的不確定性和爭議,取值大小可能對(duì)數(shù)值結(jié)果產(chǎn)生較大影響,而可參考的已有研究也十分有限。鑒于此,為了使數(shù)值模擬結(jié)果更具有穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性,進(jìn)一步考慮三種情況(0<γ<0.1、γ=0.1和γ>0.1),進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果顯示,γ的不同取值不影響各變量變化的方向,只是數(shù)值上有變化。
負(fù)排放技術(shù)損害程度的敏感性和異質(zhì)性分析。負(fù)排放技術(shù)的損害系數(shù)Φμ可能受到負(fù)排放技術(shù)實(shí)施規(guī)模和具體技術(shù)選擇以及實(shí)施方式的影響,具有很大的不確定性。在負(fù)排放技術(shù)基準(zhǔn)情景的基礎(chǔ)上,考慮Φμ取值分別為0.1、0.6和1的三種情況,進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果顯示,不同取值不影響各變量整體變化的方向,只是數(shù)值上有變化。進(jìn)一步,若不考慮具體技術(shù)成本的異質(zhì)性,三種情景的結(jié)果可分別對(duì)應(yīng)單獨(dú)實(shí)施損害程度不同的具體負(fù)排放技術(shù)使μt增加1%所產(chǎn)生的綜合效應(yīng),Φμ取值0.1、0.6和1分別對(duì)應(yīng)損害程度相對(duì)最小的NbS類負(fù)排放技術(shù)、CCS相關(guān)的BECCS和DACCS類技術(shù),以及海洋施肥等損害程度相對(duì)較大的負(fù)排放技術(shù)。結(jié)果表明,僅實(shí)施NbS類負(fù)排放技術(shù)雖然氣候效應(yīng)有限,但產(chǎn)生的損害成本最小,產(chǎn)出、消費(fèi)、投資和勞動(dòng)在期初的下降幅度也最?。粌H實(shí)施CCS相關(guān)的負(fù)排放技術(shù),氣候效應(yīng)明顯優(yōu)于NbS類負(fù)排放技術(shù),但損害成本更大,產(chǎn)出、消費(fèi)、投資和勞動(dòng)在期初的下降幅度也大;僅實(shí)施海洋施肥等損害程度相對(duì)較大的負(fù)排放技術(shù),氣候效應(yīng)最佳,但損害成本也最大,產(chǎn)出、消費(fèi)、投資和勞動(dòng)在期初的下降幅度也最大。
CO2存量自然消耗程度的敏感性分析。CO2存量的自然消耗程度δS鮮有文獻(xiàn)資料依據(jù),也難校準(zhǔn)。根據(jù)自然碳匯吸收CO2的年度核算數(shù)據(jù),僅能得到CO2的自然消耗程度,如全球碳預(yù)算數(shù)據(jù)庫(GlobalCarbonBudget,GCB)披露的“陸地和海洋的碳匯吸收排放到大氣中一半以上的CO2(2020年為54%)”。雖然自然對(duì)CO2的消耗比例如此之高,但自然陸地碳匯的年際變化可能非常大,且自然陸地碳匯的絕對(duì)量相對(duì)于CO2存量來說依然很小。鑒于此,首先參照資本折舊率的選取方式將CO2存量的自然消耗程度δS設(shè)定為2%,然后在基準(zhǔn)情景基礎(chǔ)上將其數(shù)值調(diào)整為5%,進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果表明,一方面基準(zhǔn)情景結(jié)果的基本結(jié)論不受CO2存量自然消耗程度這一參數(shù)的影響;另一方面,自然的不受人工干預(yù)影響的碳匯水平越高,再實(shí)施負(fù)排放技術(shù)產(chǎn)生的氣候、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)、福利效應(yīng)均越佳。由此,即使實(shí)施負(fù)排放技術(shù),也要繼續(xù)加強(qiáng)適應(yīng)氣候變化、NbS等措施對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和維護(hù),盡可能加強(qiáng)其自然碳匯能力。
傳統(tǒng)減排水平最大潛力值的敏感性分析。考慮到2030年后甚至2050年后中國的減排水平都需要進(jìn)一步提升,將傳統(tǒng)減排峰值穩(wěn)態(tài)在65%的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。一方面,說明了基準(zhǔn)情景結(jié)果的穩(wěn)健性。另一方面,傳統(tǒng)減排水平達(dá)到的最大值越高,再實(shí)施負(fù)排放技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和福利效應(yīng)則越好。可見,傳統(tǒng)減排仍然是應(yīng)對(duì)氣候變化最重要且根本的措施,影響著包含負(fù)排放策略在內(nèi)的氣候策略組合的整體效果。此外,傳統(tǒng)減排并不能進(jìn)一步減少CO2存量。所以,如何以及何時(shí)在傳統(tǒng)減排基礎(chǔ)上納入負(fù)排放策略,納入何種負(fù)排放技術(shù)以達(dá)到更佳的氣候效應(yīng),且兼顧生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效應(yīng),是一個(gè)值得進(jìn)一步深入探討的問題。
貼現(xiàn)因子的敏感性分析。在氣候變化的成本收益評(píng)估中,貼現(xiàn)率的選擇一直存在爭議(諾德豪斯在DICE模型中選擇5.5%左右的市場貼現(xiàn)率,以斯特恩為代表的倫理派經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為在氣候政策分析中應(yīng)使用社會(huì)貼現(xiàn)率,2006年《斯特恩報(bào)告》采用1.4%的貼現(xiàn)率),不同取值影響著評(píng)估的結(jié)果和政策指向[45]。而從可持續(xù)發(fā)展代際公平的視角,不僅要重視當(dāng)下生態(tài)環(huán)境的價(jià)值,還要考慮子孫后代享受穩(wěn)定、高質(zhì)量生態(tài)環(huán)境的能力和需求,對(duì)商品的消費(fèi)也是如此?;诖耍诨鶞?zhǔn)情景基礎(chǔ)上,根據(jù)社會(huì)貼現(xiàn)率(參考《斯特恩報(bào)告》選擇1.4%)將貼現(xiàn)因子取值提高到0.99,進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果表明,貼現(xiàn)因子的不同取值不影響各變量變化的方向,對(duì)基準(zhǔn)情景結(jié)果影響較小,證明了基準(zhǔn)情景評(píng)估結(jié)果的穩(wěn)健性。
4.4福利分析
規(guī)范經(jīng)濟(jì)學(xué)的福利分析一般包括消費(fèi)者勞動(dòng)/閑暇的選擇和跨期消費(fèi)的決策。本研究的負(fù)排放技術(shù)涉及對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性的廣泛影響,不僅直接影響人們的生存和生活環(huán)境,還會(huì)通過影響經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)來影響社會(huì)福利。因此,借鑒郭長林[32]和Yu[46]的研究思路,社會(huì)福利函數(shù)采用條件福利函數(shù)形式,將整個(gè)社會(huì)的總福利擴(kuò)充為由居民福利和自然生態(tài)系統(tǒng)福利構(gòu)成,具體形式見公式(10)。其中:βt表示貼現(xiàn)因子,ξ表示對(duì)未來自然生態(tài)系統(tǒng)福利的偏好或重視程度。最終社會(huì)總福利的變化由各期效用變化值折現(xiàn)后加總而來(表3)。
基準(zhǔn)情景下的社會(huì)總福利具體值為2.3097。當(dāng)負(fù)排放技術(shù)的實(shí)施強(qiáng)度分別增加到15%(減排水平達(dá)到80%的凈正碳排放狀態(tài))、35%(減排水平達(dá)到100%的凈零碳排放狀態(tài))和55%(相當(dāng)于達(dá)到凈負(fù)碳排放狀態(tài)),社會(huì)總福利明顯下降。由此,負(fù)排放技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度的增加明顯削弱社會(huì)總福利,且相比從凈正碳排放過渡到凈零碳排放階段,從凈零碳排放到凈負(fù)碳排放狀態(tài),負(fù)排放技術(shù)對(duì)社會(huì)總福利的削弱強(qiáng)度有所增加。在基準(zhǔn)情景的基礎(chǔ)上,負(fù)排放技術(shù)的損害系數(shù)?μ和自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出彈性γ的敏感性分析表明,負(fù)排放技術(shù)實(shí)施對(duì)社會(huì)總福利影響的分析結(jié)果是穩(wěn)健的。
5結(jié)論和政策啟示
通過構(gòu)建包含自然生態(tài)系統(tǒng)部門的N?DSGE模型,利用中國的宏觀經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇或校準(zhǔn),數(shù)值模擬了負(fù)排放技術(shù)對(duì)整個(gè)氣候系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要變量的影響,考察了不同情景下負(fù)排放技術(shù)的綜合效應(yīng)。主要結(jié)論如下:
(1)在傳統(tǒng)減排措施達(dá)到最大減排潛力后實(shí)施負(fù)排放技術(shù),在產(chǎn)生正向的氣候效應(yīng)之外,還有利于提高自然生態(tài)系統(tǒng)福祉以及社會(huì)整體福祉。
(2)負(fù)排放技術(shù)可以幫助中國實(shí)現(xiàn)凈零碳排放乃至凈負(fù)碳排放,且負(fù)排放技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度越大,氣候效應(yīng)越好,但經(jīng)濟(jì)效應(yīng)越差。在傳統(tǒng)減排措施達(dá)到最大減排潛力后實(shí)施負(fù)排放技術(shù)到凈負(fù)碳排放狀態(tài),所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)要優(yōu)于凈零碳排放狀態(tài),但凈負(fù)碳排放所需的技術(shù)成本更高。
(3)負(fù)排放技術(shù)實(shí)施強(qiáng)度的增加明顯削弱社會(huì)綜合福利,且由凈零碳排放狀態(tài)到凈負(fù)碳排放狀態(tài)這一階段負(fù)排放技術(shù)削弱福利的強(qiáng)度會(huì)增加。
負(fù)排放技術(shù)作為能源革命和應(yīng)對(duì)氣候變化的未來技術(shù)儲(chǔ)備,關(guān)乎生態(tài)安全。在“雙碳”目標(biāo)導(dǎo)向下,中國應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展理念和習(xí)近平生態(tài)文明思想為指導(dǎo),高度重視負(fù)排放技術(shù)研發(fā),精心部署負(fù)排放技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。對(duì)此,提出如下建議:
第一,精心部署負(fù)排放技術(shù)在碳中和目標(biāo)中的路線圖。一方面,負(fù)排放技術(shù)可以用于實(shí)現(xiàn)凈零碳排放乃至凈負(fù)碳排放,但其具體部署涉及氣候、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)多目標(biāo)的權(quán)衡。若以氣候效應(yīng)為目標(biāo),應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用負(fù)排放技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳中和后繼續(xù)加大強(qiáng)度以達(dá)到凈負(fù)碳排放。但也不能忽略負(fù)排放技術(shù)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可能的負(fù)面影響。要謹(jǐn)慎擴(kuò)大實(shí)施規(guī)模和實(shí)施強(qiáng)度,在可持續(xù)發(fā)展大框架下開展負(fù)排放技術(shù)綜合影響專題評(píng)估,加強(qiáng)負(fù)排放技術(shù)實(shí)施、部署的治理,盡可能避免和最小化其負(fù)面影響。另一方面,負(fù)排放技術(shù)的部署效果會(huì)受到傳統(tǒng)減排水平和自然碳匯能力的影響,部署負(fù)排放技術(shù)也不能放松傳統(tǒng)減排的努力,而且應(yīng)努力以更低的峰值實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。此外,要加強(qiáng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和維護(hù)(補(bǔ)償),不能破壞其自然碳匯能力,要嚴(yán)格進(jìn)行國土空間規(guī)劃和用途的管控,有效維持并增強(qiáng)森林、草原、濕地、海洋、土壤、凍土的固碳作用,提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量。
第二,對(duì)不同負(fù)排放技術(shù)采取差異化發(fā)展策略。不同的負(fù)排放技術(shù)發(fā)展程度、成本收益和外部影響都有差異?;谧匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)的負(fù)排放技術(shù)損害程度相對(duì)最小,而技術(shù)型負(fù)排放技術(shù)損害程度更大,對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性的潛在威脅更大。在碳中和目標(biāo)下,越來越多企業(yè)投入資金研發(fā)DAC技術(shù),用來抵消無法用其他方法削減的排放量。中國要加緊尋求商業(yè)合作,積極進(jìn)行研發(fā)部署。對(duì)于沿?!八{(lán)碳”、陸地碳去除與封存等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)也應(yīng)增加重視,增加其負(fù)排放容量,降低成本,減少負(fù)面影響。特別是大規(guī)模BECCS涉及土地和水資源的利用,需要尋求國際合作解決方案。
第三,推動(dòng)構(gòu)建聯(lián)合國框架下負(fù)排放技術(shù)的治理機(jī)制。加強(qiáng)負(fù)排放技術(shù)國際治理相關(guān)研究,在聯(lián)合國框架下推動(dòng)構(gòu)建負(fù)排放策略的多平臺(tái)協(xié)同治理機(jī)制,堅(jiān)持多邊主義治理邏輯,推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。