4.4 低碳经济增长模型

由于气候变化影响具有很大的不确定性，定量研究温室气体减排带来的经济社会损失也具有相当大的难度。故气候变化领域的大量研究都集中在减排成本估算以及减排政策、路径的选择上。而CO2是最主要的温室气体，化石燃料的生产和利用是CO2最重要的排放来源。近20多年来，国际上针对研究CO2减排技术，开发出大量的减排评价模型，用来研究在全球、区域、国家范围内对经济领域或者部门的影响。

4.4.1 低碳经济分析模型简介

减缓CO2排放所产生的宏观经济代价，一般是随着CO2浓度水平的目标提高而上升，即，如果稳定CO2浓度的目标要求越高，则成本越大。与碳减排模型类似，低碳经济综合评价模型本质上也是一种环境—经济模型。而低碳经济综合评价模型必须在保持一定经济发展速度和满足基本人文发展需求下所能达到的低碳水平及其支付的成本。目前国际上使用的CO2减排成本估计模型主要有以下几类。

1．投入-产出（I-O）模型

I-O模型是利用几组联立方程组将经济部门间的复杂关系表示出来，以总需求作为已知，并为如何满足该需求提供了相当详细的部门信息，适用于分析采取某种行动后对各部门的影响结果。为了将I-O模型应用于环境政策分析，需要对传统的I-O模型进行扩展，包括经济活动和环境之间的关系。环境因素的加入增加了I-O模型对数据的要求，而数据的不准确性可能导致模型结果的偏差。另外，I-O模型的假设前提为生产函数是规模收益不变的，I-O系数是固定的，也就是说，在各种燃料之间以及燃料和其他投入之间不能相互替代；而且最终需求也是外生给定的。这样在一定程度上扭曲了非线性的现实世界。因而，I-O模型比较适合于短期分析，而不适合于做长期分析。

2．宏观经济模型

宏观经济模型也称凯恩斯模型，是根据新古典增长理论建立起来的非线性宏观经济模型，描述了在各部门中的投资和消费模式，并且重点强调了与温室气体减排政策有关的短期动态性。均衡机制的实现是通过数量的调整，而不是价格，利用时间序列数据通过计量经济技术估计模型参数。在模型中，生产函数大都是用包含资本、劳动和各部门能源需求的嵌套式不变替代弹性函数（CES函数）表示。这类模型比较适合于中短期温室气体减排政策对经济的影响，是需求驱动型的模型。目前，MACRO模型大都与自下而上模型连接使用，如MARKAL-MACRO模型、MESSAGE-MACRO模型等。

3．环境库兹涅茨曲线

库兹涅茨曲线（Kuznets Curve）又称倒U曲线（Inverted U Curve）、库兹涅茨倒U字形曲线假说，于1955年由美国经济学家、诺贝尔奖获得者西蒙·史密斯·库兹涅茨提出，是描述收入分配状况随经济发展过程而变化的曲线，是发展经济学中重要的概念。1991年，美国经济学家Grossman和Krueger针对北美自由贸易区谈判中，美国人担心自由贸易恶化墨西哥环境并影响美国本土环境的问题，首次实证研究了环境质量与人均收入之间的关系，指出了污染与人均收入间的关系为“污染在低收入水平上随人均GDP增加而上升，高收入水平上随GDP增长而下降”。1993年，Panayotou借用1955年库兹涅茨界定的人均收入与收入不均等之间的倒U形曲线，首次将这种环境质量与人均收入间的关系称为环境库兹涅茨曲线（EKC）。EKC实质是用来分析人均收入水平与分配公平程度之间关系的一种学说。研究表明，收入不均现象随着经济增长先升后降，呈现倒U形曲线关系。当一个国家经济发展水平较低的时候，环境污染的程度较轻，但是随着人均收入的增加，环境污染由低趋高，环境恶化程度随经济的增长而加剧；当经济发展达到一定水平后，也就是说，到达某个临界点或称“拐点”以后，随着人均收入的进一步增加，环境污染又由高趋低，其环境污染的程度逐渐减缓，环境质量逐渐得到改善。环境库兹涅茨曲线提出后，环境质量与收入间关系的理论探讨不断深入，丰富了对EKC的理论解释。研究表明，在收入提高的过程中，随着产业结构向信息化和服务业的演变、清洁技术的应用、环保需求的加强、环境规制的实施以及市场机制的作用等，环境质量先下降然后逐步改善，呈倒U型。

4.4.2 低碳库兹涅茨曲线

EKC来源于描述经济增长与收入分配关系的理论假设，描述了收入不平等（以基尼系数测量）与经济总量（以人均收入测量）是一种倒U形的活动关系。20世纪70年代以来，这一假设被用于描述经济增长与环境的关系，以说明为什么在经济增长过程中会产生环境问题，以及环境破坏对经济增长的制约。

1．环境库兹涅茨曲线基本概念

EKC揭示出环境质量开始随着收入增加而退化，收入水平上升到一定程度后随收入增加而改善，GDP增长与环境污染动态关联，即环境质量与收入为倒U型关系。在环境库兹涅茨曲线中，一般将经济增长与环境污染的变化分为3个阶段：①经济起飞阶段，表现为经济高速增长和环境剧烈破坏；②转折拐点，表现为经济高速增长，环境污染达到峰值后开始下降；③低环境污染与经济稳定增长阶段，相当于经济可持续发展阶段。

在此，可假设柯布-道格拉斯生产函数为

Y=F（K, L, E）

即

Y（产出或经济增长）=F（资本投入；劳动力；环境因素）

此生产函数的反函数就是库兹涅茨曲线。由库兹涅茨曲线假设，在第一阶段，环境破坏开始加剧，库兹涅茨曲线的斜率大于零，故它的倒数也大于零；在第二阶段，随着环境治理技术逐渐成熟，环境状况开始好转，库兹涅茨曲线的斜率小于零，故它的倒数也小于零；在第三阶段，整个经济体基本达到环境污染与经济发展脱钩，经济发展不再以污染环境为代价，库兹涅茨曲线的斜率趋向于零，故它的倒数趋向于无穷大。

因此，传统环境库兹涅茨曲线是一个以市场经济原理为基础的模型，假定市场会对环境污染问题做出自动调节，则无须政府制定政策特别是与环境保护相关的干预措施。然而，统筹情况下，没有政府的政策干预，从第一阶段到第三阶段的路程会被延长，从而影响未来的经济增长走势。

多国的经济发展案例表明，大规模的环境破坏主要来自高速经济增长、大量的能源消耗以及政府以发展有限的经济政策。因此，不能消极地等待通过市场机制渐进地引导一个经济体到达EKC的第三阶段，而需要寻求一种新的可持续发展的方法，以帮助这些经济体走出高增长、高污染、高排放的困境，走一条低消耗、低污染、低排放、高效率的增长之路。

2．低碳库兹涅茨曲线

在利用库兹涅茨曲线分析经济问题的过程中，假设没有环境和低碳技术的条件下，则重点在于分析环境污染需要付出的代价，以及高碳经济对经济增长潜力的影响；假设有环境和低碳技术的支撑，则主要分析经济可持续增长的可能性与发展潜力。这种有正向环境影响的EKC，即低碳库兹涅茨曲线。

分析经济发展也有多种增长模型。例如，没有考虑技术进步的增长模型；有技术进步的增长模型；有环境制约但没有技术进步的增长模型；有环境制约同时有技术进步的增长模型等。传统的EKC还存在一定的局限。

（1）倒U形EKC仅是一般化环境—收入关系的一种，不足以说明环境质量与收入水平间的全部关系。EKC更多地反映地区性和短期性的环境影响，而非全球性的长期影响。

（2） EKC的概念不能适用于所有的环境指标，如土地使用的变化、生物多样性的丧失等。

（3）环境退化是多种因素导致的，不同阶段的环境退化与经济增长有着不同的关系，发展中国家的环境退化与人口压力、自然资源的过度开发、非密集生产方式、低生产率等有关，发达国家的环境退化更多地与过度消费有关。

（4）经济增长与环境改善可以并行，其前提条件是在收入水平提高的同时，实施有效的环境政策。

针对EKC的局限性以及经济发展的可持续性，有必要寻求一种新的EKC，以建立一种新的经济增长模型。可以考虑在EKC中增加正向的一个环境治理技术因素和技术革新因素，形成有环境制约同时有技术进步的低碳经济增长模型。

假设环境保护技术可以带来持续发展的结果。基于这一假定，可以将柯布—道格拉斯生产函数改写成

Y=F（K, L, E, T E）

即

Y（产出或经济增长）=F（资本投入；劳动力；环境因素；环境保护技术因素）

因为环境保护技术对GDP的贡献是正的，环境技术减轻了环境负荷，使得dE>0或者dE→0，则或者。此时，库兹涅茨曲线的斜率或者，即库兹涅茨曲线趋于下降或者稳定。

这说明，一个经济体可以平缓地经历第一阶段，尽快达到曲线的第二、第三阶段，实现理想的、可持续的发展。低碳库兹涅茨曲线说明，要实现环境因素制约下的低碳经济增长，必须是一种保持合理而不超过环境负荷的高速增长。