关键词：制造业；减排潜力；最优减排路径
为积极应对气候变化，我国政府先后提出了一系列碳减排目标和措施。2009年11月，国务院常务会议决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。2014年11月，中国政府在中美气候变化联合声明中宣布，计划于2030年左右达到碳排放峰值且将努力早日达峰。为将低碳发展的理念落到实处，深圳市在一系列重要文件中对相关目标要求做了部署。《深圳市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出，“十二五”期间单位GDP二氧化碳排放量下降21%。2015年9月，深圳市政府在《中美气候领导宣言》中宣布，力争于2022年达到碳排放峰值。
制造业既是深圳的工业支柱，也是深圳碳排放的重要来源。2013年，深圳规模以上工业产值为2.31万亿元人民币，其中制造业产值占比为94.4%。深圳市2013年社会总能耗为6 206万吨标准煤，单位GDP能耗为0.428吨标准煤/万元（2010年可比价）。其中，制造业能耗约占总能耗的三分之一，故研究深圳市制造业节能减排潜力及成本对深圳市实现碳排放峰值目标具有重要意义。
目前对于节能减排技术的减排潜力的研究则多集中于发电行业、水泥行业、钢铁行业等子行业，在研究制造业减排潜力时多以结构减排为主。本文将以深圳市制造业为研究对象，分析制造业节能减排技术的减排潜力和投资成本，并探索深圳市制造业节能减排路径。
一、 深圳市制造业碳排放现状与节能减排技术
1. 深圳市制造业碳排放现状。根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》（发改办气候〔2011〕1041号）以及《深圳市统计年鉴2011》计算，2010年深圳市制造业碳排放总量为3 102.8万tCO2。其中，通信设备、计算机及其他电子设备制造业（以下简称“通信电子行业”）、电气机械及器材制造业（以下简称“电气机械业”）和塑料制品业的碳排放占比较大，三者合计超过制造业排放总量的50%（见表1）。各行业的间接排放（因使用电力而引起的碳排放）占制造业总排放的76%以上，化石能源直接排放占比较少。由于上述三个行业约占制造业2010年增加值总量的70%，因此本研究对通信电子行业、电气机械业、塑料制品业进行了专门的调研，以便摸清主要行业的用能和碳排放设施。
本研究对深圳市500家制造业企业进行了调研，掌握了这些企业2010年主要耗能设施、用能结构、节能减排工作以及近期的减排计划等信息。调研样本企业的碳排放量分别占通信电子行业、电气机械业和塑料制品业排放量的9.5%、9.6%和17.0%。由于调研结果表明，电力间接碳排放约占这三个行业碳排放量的90%，各行业的主要耗电设施中生产设施占60%以上，照明设施和温控设施也占一定的比例，故对这三类设施的节能改造是深圳市制造业企业碳减排工作的重点。生产设施因为子行业工艺流程的不同，生产设施差异较大，且各企业采用的设备型号也不尽相同，对于这类特殊设施的减排主要以企业自主更换设备和生产线为主，本研究只对部分通用生产设施（如注塑机、各类机床等）的技术改造进行研究。
2. 深圳市制造业主要节能减排技术。由于传统高耗能行业（如钢铁行业、建材行业和化工行业等）占深圳碳排放总量的比重较小，而通信电子行业、电气机械业、塑料制品业等行业的排放占一半以上，故本文主要筛选出这三个行业的节能减排技术57项。这57项技术主要来源于两个渠道。一是《国家重点节能低碳推广目录》、《国家重点行业清洁生产技术导向目录》、《工业领域节能减排电子信息应用技术导向目录》及《国家重点推广的电机节能先进技术目录》等国家部委的减排技术目录。
二、 深圳市制造业碳减排路径研究
1. 研究方法。在进行区域行业节能减排潜力分析时，会面临几十种或更多节能减排技术的选择。本文利用搜集的技术数据和企业信息，计算技术的最大减排潜力和投资额，在此基础上采用最优化的方法对节能减排技术进行优化求解，探究深圳市制造业节能减排的最优路径。
（1）节能减排技术的减排潜力和投资额的计算方法。在某一特定年份，假设某项技术在其对应的设施基础上达到最大推广程度时，较基准情景（即技术推广水平维持2010年水平的情景）减少的二氧化碳排放量。节能减排技术的减排潜力计算公式如式1所示。
式1中，ei为第i 项技术在全部待改造设施上的最大减排量，eei为第i 项技术对应的待改造设施的碳排放量，ai 为采用第 项技术时的减排率或节能率，常用百分数表示，表示采用某技术进行改造时较基准情景能够获得的节能或减排比例。设施的碳排放量的计算如式2所示，fuelij为第i 项技术对应的待改造设施消耗的第j 种能源量，yj为第j 种能源的碳排放因子。依据2020年和2030年的制造业的发展情况分别计算2020年和2030年各项技术的最大减排潜力。
对应的投资额以各项技术典型项目规模的投资额为基础，扩大到目标年的设备规模即得目标年份深圳市制造业各项技术的投资额ci。
（2）最优化节能减排路径模型的建立。根据技术对应设施的不同将所有技术分为温控技术、照明技术、通用机械技术、控制管理技术、注塑机技术、数控机床技术、燃烧加热技术、锅炉技术、运输技术、专用技术等10类技术，研究将以这十类技术为研究对象，假定各类技术推广率一致，构建最优化线性规划模型。研究将各类技术在未来生产过程中进行改造的推广率作为决策变量，以达到一定的减排潜力为主要约束条件，并以约束条件下能够达到的最小投资额为目标函数进行建模，以此得到各类技术选择的最优化办法，见式3。
式中，Ek代表第k类技术的最大减排潜力值，Ck代表第k类技术的达到最大减排时对应的投资额，Xk代表第k类技术的推广率。
2. 数据来源与参数设定。本研究采用企业调研和资料收集的方法搜集研究所需数据。深圳市节能减排技术投资额、维护成本、减排率或节能率、节能收益、产值收益、节省原料收益、技术设备的使用年限等信息主要来自《国家重点节能低碳推广目录》等资料信息，各项技术当年推广程度、对应待改造设备的能耗和碳排放量数据则来源于深圳市制造业的调研数据。
文中所用能源碳排放因子根据公式：碳排放因子=平均低位发热量×单位热值含碳量×碳氧化率×106×44/12进行计算，平均低位发热量来源于《中国能源统计年鉴2010》，单位热值含碳量和碳氧化率分别来源于《省级温室气体清单编制指南》表1.5和表1.7。电力排放因子依据深圳2010年耗电情况实算，取0.627 5tCO2/MWh。
《深圳市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出“十二五”期间单位GDP二氧化碳排放量下降21%的目标。本研究假设“十三五”时期深圳市制造业单位增加值碳排放下降目标仍为21%，并假设在2021年～2025年和2026年～2030年间制造业增加值碳排放量下降目标均为20%，此情景下，2020年深圳市制造业单位增加值碳排放量较2010年下降37.6%，2030年深圳市制造业单位增加值碳排放量较2010年下降60.1%。结合对深圳市经济和能源的预测，可以得出目标情景下深圳市制造业2020年和2030年的碳排放量分别为3 415万吨CO2和3 289万吨CO2。
3. 数据结果分析。
（1）节能减排技术2020年和2030年最大减排潜力及投资额。经计算，2020年深圳市制造业57项节能减排技术的最大减排潜力2 267.3万吨CO2，其对应投资额为459.7亿元；2030年深圳市制造业57项节能减排技术的最大减排潜力共计2 891.3万吨CO2，其对应投资额为582.6亿元。依据各项技术对应的设施将各项技术进行划分，各类技术的最大减排潜力和投资额如表2所示。
控制管理类技术的减排潜力最大，占总减排潜力的30%；注塑机技术、温控技术和通用机械技术的2030年最大减排潜力其次，分半占总减排潜力的17%、16%和16%；燃烧加热技术的减排潜力、专用技术、照明设施、锅炉技术、数控机床技术和运输技术的减排潜力占比相对较小。
（2）深圳市制造业最优减排路径。利用Matlab软件进行最优化求解，解得各类节能减排技术在减排量目标约束下，达到投资成本最小的最优解，分别解得2020年和2030年各类节能减排技术的最优推广率如图3所示。2020年将注塑机技术、锅炉技术、燃烧加热技术、专用技术、数控机床技术、照明技术等六项技术推广至100%，并将控制管理技术推广到12.6%时，即可达到2020年深圳市制造业碳减排目标，且此时投资成本最小。此时，上述节能减排技术2020年的碳减排量为941.3万吨CO2，对应投资额为145.7亿元。2030年需将注塑机技术、锅炉技术、燃烧加热技术、专用技术、数控机床技术、照明技术和控制管理技术等七项技术推广至100%，并将通用机械技术推广到52.5%时，即可达到2030年深圳市制造业碳减排目标，且此时投资成本最小。此时，上述节能减排技术2020年的碳减排量为2 207.1万吨CO2，对应投资额为400.5亿元。
三、 结论与建议
本研究从深圳市制造业企业入手，选取了能够落实到具体企业的重点节能减排技术为企业碳减排提供参考，从技术的角度分析深圳市制造业的碳减排潜力。研究给出的节能减排技术在未来的发展中将有巨大的碳减排潜力，累计得出所选57项节能减排技术2030年最大减排潜力将达2 891.3万吨二氧化碳。从制造业节能减排技术的单位减排成本来看，许多节能减排技术不但能减少企业碳排放量，同时还能给企业带来一定的经济效益。
深圳市制造业企业可结合企业自身设备特点筛选节能减排技术手段，并结合技术所需成本和单位减排成本等因素考虑节能减排技术的确定，以实现企业自身的碳减排。由深圳市制造业碳减排优化路径来看，制造业企业可优先选择注塑机技术、锅炉技术、燃烧加热技术、专用技术、数控机床技术、照明技术等，此类技术一般减排量相对大，投资成本相对较低，适合企业在资金不充裕的情况下使用较少的资金进行碳减排。此外，企业在采用既有节能减排技术进行改造的同时，还可以自发探索新的节能减排技术，并予以推广。
在企业自愿减排的同时，政府也应当采取相关政策手段，促进各生产单位积极自主的减排。深圳市碳排放权交易市场已于2013年6月18日启动，对深圳市部分制造业企业和大型公共建筑碳排放进行约束，这即是政府的一项重大举措。政府在推广节能减排技术手段中也可以通过企业座谈交流或者政策发文的形式，促进企业学习相关节能减排技术手段，强化节能减排意识。同时，政府还可以采取一定的激励政策，对于深圳市制造业优化路径中需要优先推广的节能减排技术，政府应予以宣传和激励，并对于企业自愿减排取得良好效果的给与奖励；对于某些成本投入较大的技术手段，如控制管理技术，这类技术一般需要的前期投资较大，在企业中不容易较快推广，政府需要给与一定的补贴，促进企业顺利的完成节能减排技术改造。
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重点项目：深圳市环境科研项目（项目号：4403012012000227）。
关键词： 碳减排； 全球碳减排方案； 中国节能减排； 低碳经济
中图分类号： X16； X51 文献标识码： A 文章编号： 1009-055X（2011）05-0001-06
收稿日期： 2011-01-13
作者简介： 卞家涛（1983－）， 男， 博士研究生， 研究方向为能源金融、 金融机构管理。
余珊萍（1949－）， 女， 教授， 博士生导师， 研究方向为国际金融、 金融机构管理。
一、 引 言
哥本哈根气候大会后， 碳减排问题再次引起国际社会的高度重视和广泛关注。其中， 全球碳减排方案（或碳排放权分配方案）由于关系到各国的发展权益和发展空间， 成为关注的焦点。同时， 中国作为世界上最大的发展中国家和CO2排放大国， 今后的长期排放数量及排放路径被全球广泛关注， 面临的国内外压力与日俱增， 未来的经济发展也受到严峻的挑战。
因此， 对全球碳减排方案和中国碳减排相关研究进行系统性的文献梳理， 以厘清研究脉络和进展、 明确未来研究方向， 对于公平的确立“后京都时代”的全球碳减排格局， 更好地维护我国的权益， 高效实施节能减排、 发展低碳经济具有重要的理论意义和现实必要性。
二、 全球碳减排方案述评
鉴于全球气候变化给人类带来的灾难和危害， 减少碳排放已逐渐成为世界各国的共识， 但由于涉及经济代价、 发展权益和发展空间， 一个覆盖世界各国的碳减排方案始终没有达成， 争论的核心是“如何界定或分配各国的碳排放权”， 对此有很多不同的方案。
（一）主要国际组织、 国外学者提出的碳减排方案
曾静静、 曲建升和张志强（2009）通过研究主要国际组织、 国家、 研究机构和一些学者所提出的温室气体减排情景方案后， 得出：温度升高的控制目标总体以2℃为主， 即到21世纪末， 将大气温度控制在不高于工业革命前2℃的范围内； 一般都倾向于在2050年将大气温室气体浓度控制在450×10-6～550×10-6 CO2e（二氧化碳当量）的范围内， 但各个方案中有关具体的减排责任分配、 减排措施和减排量分歧仍然较大。［1］IPCC（政府间气候变化专门委员会）（2007）提出《公约》中的40个附件Ⅰ国家， 2020年在1990年的基础上减排25%―40%， 到2050年则要减排80%-95%；对非附件Ⅰ国家（主要是发展中国家）中的拉美、 中东、 东亚以及“亚洲中央计划国家”， 2020年要在“照常情景”（BAU）水平上大幅减排（可理解为大幅度放慢CO2排放的增长速率， 但排放总量还可增加）， 到2050年所有非附件Ⅰ国家都要在BAU水平上大幅减排。 ［2］UNDP（联合国开发计划署）（2007）提出全球CO2排放在2020年达到峰值， 2050年在1990年的基础上减少50%， 发达国家应在2012―2015年达到峰值， 2020年在1990年基础上减排30%， 到2050年则减排80%；发展中国家在2020年达到峰值， 到2050年则要比1990年减排20%。［3］OECD（经济合作和发展组织）（2008）提出以2000年为基准年， 2030年全球应减排3%， 其中OECD国家减排18%， 金砖四国排放可增加13%， 其他国家增长7%；到2050年全球减排41%， 其中OECD国家减排55%， 金砖四国减排34%， 其他国家减排25%。［4］GCI（英国全球公共资源研究所）（2004）提出了“紧缩趋同”方案, 设想发达国家与发展中国家从现实出发,逐步向人均排放目标趋同， 发达国家的人均排放量逐渐下降， 而发展中国家的人均排放量逐渐上升， 到目标年都趋同于统一的目标值， 实现全球人均排放量相等。［5］Stern（2008）提出到2050年， 全球温室气体排放量至少应该在1990年水平上减少50%， 即2050年排放量应该减少为每年不到20 Gt CO2e， 以后进一步降到每年不到10 GtCO2e。到2050年全球人均排放量应该控制在2tCO2e左右， 发达国家应该立即采取行动， 到2050年至少减排80%；多数发展中国家到2020年应该承诺具有约束力的减排目标。［6］Srensen（2008）提出在2100年比2000年升温1.5℃目标下， 对2000－2100 年期间不同排放主体的排放空间直接作了分配， 同时为各国匹配了明确的年人均排放额度。根据“人均未来趋同”（即当前排放高者逐渐减排， 低者可逐渐增高）的分配原则， 到2100年左右时， 达到不同国家人均排放相同。［7］Browne和 Butler（2007）提出创建一个国际碳基金组织（ICF）来解决减排问题。ICF的首要任务是设定减排量， 将碳浓度保持在参与国一致同意的上限水平之下， 然后通过政治磋商来分配减排目标比例， 以反映目前人均收入和排放水平的变化。［8］（二）国内学者关于上述方案的评价
丁仲礼、 段晓男、 葛全胜等（2009）认为IPCC、 UNDP和OECD等方案不但没有考虑历史上（1900－2005年）发达国家的人均累计排放量已是发展中国家7.54 倍的事实， 而且还为发达国家设计了比发展中国家大2.3倍以上的人均未来排放权， 这将大大剥夺发展中国家的发展权益。并指出IPCC 等方案违背了国际关系中的公平正义原则， 也违背了“共同但有区别的责任”原则， 因此没有资格作为今后国际气候变化谈判的参考。当前发达国家倡导的从确定全球及各国减排比例出发， 构建全球控制大气CO2浓度的责任体系的做法， 实质上掩盖了发达国家与发展中国家在历史排放和当前人均排放上的巨大差异， 并最终将剥夺发展中国家应得的发展权； 认为以人均累计排放为指标、 从分配排放权出发， 构建全球控制大气CO2浓度的责任体系， 最符合公平正义原则。［9］潘家华、 陈迎（2009）认为GCI提出的“紧缩趋同”方案， 从公平角度看, 默认了历史、 现实以及未来相当长时期内实现趋同过程中的不公平， 对仍处于工业化发展进程中的发展中国家的排放空间构成严重制约。［10］吴静、 王铮（2009）采用MICES系统对Stern方案进行模拟， 得出Stern方案虽然能明显控制全球气候变暖， 但不论从经济发展的角度还是从人均排放的角度来看， 均牺牲了较多发展中国家的利益， 在世界上制造了新的不公平。认为Srensen方案的设置较为激进， 在实施上存在技术困难。［11］黄卫平、 宋晓恒（2010）对Browne & Butler提出创建ICF的提议给予了肯定， 但认为ICF必须以全球合作为基础， 实行一国一票制（基金以消费基数形成认缴义务）， 并主张ICF初始资金的认缴必须考虑历史因素， 不能根据各国的经济规模来确定， 即初始资金发达国家承担50%， 剩下的50%再由世界各国根据各自的消费基数认缴。［12］国务院发展研究中心课题组（2009）发现： 在温室气体排放权分配方案方面， 有些缺乏内在一致的理论依据， 有些则充满实用主义和主观价值判断。这些方案或多或少都有一个共同特点， 就是有意无意地忽视发展中国家的权益。［13］（三）中国学者提出的碳减排方案
陈文颖、 吴宗鑫和何建坤（2005）提出了“两个趋同”的分配方法：一个趋同是 2100 年各国的人均排放趋同（或不高于2100年的人均排放趋同值）， 另一个趋同是1990 年到趋同年（2100年）的累积人均排放趋同。趋同的1990－2100年的累积人均排放以及2100年的人均排放趋同值将根据温室气体浓度控制在不同的水平这一目标来确定。并认为：在这种分配模式下， 发展中国家可以获得较多的发展空间， 其人均排放在某一时期将超过发达国家从而将经济发展到较高水平后开始承担减排义务， 这是发展中国家实现工业化和现代化、 建立完善的基础设施体系、 提高国民生活水平、 实现可持续发展所必需的。［14］丁仲礼、 段晓男、 葛全胜等（2009b）根据人均累积排放相等原则， 通过计算各国的排放配额和剩余的排放空间， 将世界各国或地区分为四大类：已形成排放赤字国家、 排放总量需降低国家或地区、 排放增速需降低国家或地区、 可保持目前排放增速国家。［15］樊刚、 苏铭和曹静（2010）基于长期的、 动态的视角， 提出根据最终消费来衡量各国碳排放责任的理论， 并根据最终消费与碳减排责任的关系， 通过计算两个情景下1950－2005年世界各国累积消费排放量， 发现中国约有14%－33%的国内实际排放是由别国消费所致， 建议以1850年以来的（人均）累积消费排放作为国际公平分担减排责任与义务的重要指标。［16］潘家华、 陈迎（2009）设计了一个同时考虑了公平和可持续性的碳预算方案， 即以气候安全的允许排放量为全球碳预算总量， 设为刚性约束， 可以确保碳预算方案的可持续性；将有限的全球碳预算总额以人均方式初始分配到每个地球村民， 满足基本需求， 可以确保碳预算方案的公平性。碳预算方案涉及初始分配、 调整、 转移支付、 市场、 资金机制， 以及报告、 核查和遵约机制等， 建立了一个满足全球长期目标、 公平体现各国差异的人均累积排放权标准。［10］国务院发展研究中心课题组（2009）假定T0代表工业革命时期， T1代表当前， T2代表未来某一时点（如2050年）。首先， 根据目前大气层中温室气体总的累计留存量以及人均相等的原则， 界定T0―T1期间各国的排放权。各国排放权与实际排放之差， 即为其排放账户余额， 从而为每个国家建立起“国家排放账户”。并将超排国家模糊不清的“历史责任”明确转化为其国家排放账户的赤字， 欠排国家的排放账户余额则表现为排放盈余。其次， 科学设定T1―T2 期间未来全球排放总额度， 并根据人均相等的原则分配各国排放权。每个国家在T1―T2期间新分配的排放额度， 加上T0―T1期间的排放账户余额， 即为该国到T2时点时的总排放额度。方案既保留了《京都议定书》的优点， 又克服了其覆盖范围小、 发展中国家缺乏激励， 以及减排效果差等缺点。是一个具有理论依据且能很好维护发展中国家正当权益的“后京都时代”公平减排方案。［13］通过对碳减排方案的回顾， 我们可以发现：我国学者提出的碳减排方案基本上都是基于考虑历史责任的人均累积排放相等的分配原则。在此原则上形成的方案， 与其他国家尤其是发达国家提出的碳减排方案相比， 充分体现了“共同但有区别的责任”原则和“可持续发展”原则， 维护了发展中国家的权益， 具有公平性、 正义性、 合理性。
在今后的国际气候问题谈判中， 我们可以将我国学者提出的方案作为谈判的重要依据和参考。同时， 要加大对外宣传力度， 使国外相关主体能够逐步了解、 认同我国学者提出的碳减排方案， 以便在“后京都时代”碳排放权分配中最大程度地维护我国的正当权益。
三、 中国碳减排相关研究进展
中国作为CO2排放大国， 面临的国内外压力与挑战与日俱增， 深入剖析影响中国碳排放的因素， 积极寻找减排途径与对策， 既是中国顺应世界发展潮流的需要， 又是高效实施节能减排、 加速发展低碳经济， 实现可持续发展的内在要求。
（一）影响中国碳排放的因素与碳减排对策
王锋、 吴丽华和杨超（2010）研究发现： 1995－2007年间， 中国CO2排放量年均增长12.4%的主要正向驱动因素为人均GDP、 交通工具数量、 人口总量、 经济结构、 家庭平均年收入， 其平均贡献分别为15.82%、 4.93%、 1.28%、 1.14%和1.11%， 负向驱动因素为生产部门能源强度、 交通工具平均运输线路长度、 居民生活能源强度， 其平均贡献分别为－8.12%、 －3.29%和－1.42%， 提出通过降低生产部门的能源强度来实现碳减排。［17］
王群伟、 周鹏和周德群（2010）对我国28个省区市1996－2007年CO2的排放情况、 区域差异和影响因素进行了实证研究， 结果表明：我国CO2排放绩效主要因技术进步而不断提高， 平均改善率为3.25%， 累计改善为40.86%；在区域层面， CO2排放绩效有所差异， 东部最高， 东北和中部稍低， 西部较为落后， 但差异性有下降趋势， CO2排放绩效存在收敛性； 全国范围内， 经济发展水平和产业结构高级化程度具有显著的正面影响， 能源强度和所有制结构则抑制了CO2排放绩效的进一步提高。作者建议： 既要注重科技创新， 又要大力加强管理创新、 制度创新和提高人员素质， 以更有效地控制CO2排放； 针对区域CO2排放绩效的差异性， 可加强节能减排技术、 制度安排等方面的交流和扩散； 把经济发展、 产业结构调整和降低能耗结合起来， 并考虑所有制的变动， 以这些因素的综合效果作为改善CO2排放绩效的重要举措。［18］陈劭锋、 刘扬、 邹秀萍等（2010）通过IPAT方程理论和实证分析表明， 在技术进步驱动下， CO2排放随着时间的演变依次遵循三个“倒U型”曲线规律， 即碳排放强度倒U型曲线、 人均碳排放量倒U型曲线和碳排放总量倒U型曲线。依据该规律将碳排放演化过程划分为碳排放强度高峰前阶段、 碳排放强度高峰到人均碳排放量高峰阶段、 人均碳排放量高峰到碳排放总量高峰阶段以及碳排放总量稳定下降阶段等四个阶段， 发现在不同演化阶段下， 碳排放的主导驱动力存在明显差异， 依次为： 碳密集型技术进步驱动、 经济增长驱动、 碳减排技术进步驱动、 碳减排技术进步将占绝对主导。并指出： 碳排放三个倒U型曲线演变规律意味着应对气候变化不能脱离基本发展阶段， 必须循序渐进地加以推进。由于发展阶段不同、 起点和基础不同， 发达国家应以人均和总量减排指标为重点， 而发展中国家包括中国的减排行动则应以提高碳生产率或降低碳排放强度为目标导向。提出中国可通过调整经济结构； 大力发展低碳能源或可再生能源， 优化能源结构；加大技术创新力度； 加强国际合作， 积极争取发达国家的技术转让和资金支持等途径来减缓碳排放增长态势。［19］除了上述文献在研究影响中国碳排放的因素之后， 提出的针对性碳减排对策， 学者们又从以下几方面提出了一些碳减排的途径。
魏涛远、 格罗姆斯洛德（2002）研究发现： 征收碳税将使中国经济状况恶化， 但CO2的排放量将有所下降。从长远看， 征收碳税的负面影响将会不断弱化。［20］高鹏飞、 陈文颖（2002）研究也得出： 征收碳税将会导致较大的国内生产总值损失。［21］不过， 王金南、 严刚、 姜克隽等（2009）认为征收碳税是积极应对气候变化和促进节能减排的有效政策工具。征收低税率的国家碳税是一种可行的选择， 低税率的碳税方案对中国的经济影响极为有限， 但对减缓CO2排放增长具有明显的刺激效果。［22］周小川（2007）指出金融系统应始终高度重视节能减排的金融服务工作， 要从强化金融机构在环保和节能减排方面的社会责任意识和风险防范意识、 建立有效的信息机制、 对与环境承载能力相适应的生产能力配置给予市场和政策方面的支持、 理顺价格发挥市场基础作用等角度入手， 运用金融市场鼓励和引导产业结构优化升级和经济增长方式的转变。［23］梁猛（2009）提出通过转变资金的使用方式， 将直接投资于节能减排项目的资金转变为项目的坏账准备；完善配套的运行机制、 建立二级市场； 发挥保理工具在节能减排融资方面的独特作用等途径来加强金融对节能减排的支持力度。［24］彭江波、 郭琪（2010）认为金融具有的资金、 市场、 信用等禀赋优势可以通过引导社会资金流向、 创造金融工具完善风险管理机制、 创造流转交易市场、 改变微观主体资信等级等途径支持节能减排市场化工具的创新与应用， 从而助推节能减排产业的发展。［25］潘家华、 郑艳（2008）认为减排可以通过以下途径实现： 可再生能源的开发及利用； 充分利用各种市场机制： 进一步拓展CDM的范围和规模， 发挥其在引进国外资金、 技术方面的积极作用； 通过设立一种作为个人消费性排放标准的碳预算， 对于超过标准的碳排放征收累进的碳税， 对于低于碳预算的消费者进行适当补贴， 从而约束奢侈浪费性碳排放；在积极自主研发的同时， 也可以尽可能地利用发达国家成本较低、 更具适用性的一些成熟技术推动减排。［26］陈晓进（2006）提出： 在近期， 通过节能降耗， 尤其是大幅降低建筑能耗和提高工业用能的效率， 能有效地减少CO2排放； 在中期， 发展和利用CO2捕集和封存技术， 是我国减排温室气体的最佳途径之一； 在远期， 调整能源结构， 用低碳燃料或者无碳能源替代煤炭， 是减少我国温室气体排放的最终途经。［27］（二）碳减排与中国能源结构、 产业结构和工业增长
林伯强、 蒋竺均（2009）利用传统的环境库兹涅茨模型模拟得出， 中国CO2库兹涅茨曲线的理论拐点对应的人均收入是37170元， 即2020年。但实证预测表明， 拐点到2040年还没有出现， 分析了影响中国人均CO2排放的主要因素后发现， 除了人均收入外， 能源强度， 产业结构和能源消费结构都对CO2排放有显著影响， 特别是工业能源强度。提出降低中国CO2排放增长的关键是， 通过提高能源效率来降低能源强度， 建立透明的价格形成机制， 引导能源的合理消费和提高效率。［28］林伯强、 姚昕和刘希颖（2010）从供给和需求双侧管理来满足能源需求的角度， 将CO2排放作为满足能源需求的一个约束。通过模型得到反映节能和碳排放约束下的最优能源结构， 并通过CGE模型对能源结构变化的宏观经济影响进行了研究， 研究表明： 中国的经济发展阶段、 城市化进程以及煤炭的资源和价格优势， 决定了中国目前重工化的产业结构和以煤为主的能源结构。所以， 现阶段通过改变能源结构减排的空间不大， 应该通过提高能源效率等途径来节能减排。［29］张友国（2010）研究得出： 1987年至2007年经济发展方式的变化使中国的GDP碳排放强度下降了66.02%。指出： 大力发展第三产业和扶持高新技术产业、 限制高耗能产业发展的产业政策、 投资政策、 贸易政策等政策措施有利于优化产业结构并降低碳排放强度。建议进一步加大投入， 通过引进、 消化和吸收国际先进技术、 国际合作开发和自主创新等方式提高整个生产部门的能源利用技术。［30］张雷、 黄园淅、 李艳梅等（2010）研究发现： 东部地区的碳排放始终在全国占据着主导地位； 中部地区碳排放在全国的比重表现出稳中有降的态势； 西部地区比重虽较小， 但基本保持着上升趋势。通过分析中国碳排放区域格局变化的原因发现： 产业结构的演进决定着一次能源消费的基本空间格局， 地区产业结构多元化程度越成熟， 其一次能源消费的增速越减缓； 缓慢的一次能源消费结构变化是导致难以降低地区碳排放增长的关键原因。提出： 积极引导第三产业的发展， 加快产业结构的演进速率； 推行现代能源矿种的资源国际化进程， 最大限度地改善地区、 特别是东部沿海地区的一次能源供应结构； 加大对非常规一次能源开发利用的研发力度。［31］陈诗一（2009）把能源消耗和CO2排放作为与传统要素资本和劳动并列的投入要素引入超越对数生产函数来估算中国工业分行业的生产率， 并进行绿色增长核算。研究发现， 改革开发以来中国工业总体上已经实现了以技术驱动为特征的集约型增长方式转变， 能源和资本是技术进步以外主要驱动中国工业增长的源泉， 劳动和排放增长贡献较低， 甚至为负。指出为了最终实现中国工业的完全可持续发展， 必须进一步提高节能减排技术。［32］陈诗一（2010）设计了一个基于方向性距离函数的动态行为分析模型对中国工业从2009－2049年节能减排的损失和收益进行了模拟， 认为“工业总产值年均增长6%， 通过均匀降低二氧化碳排放的年均增长率， 使得二氧化碳排放在2039年达到最高峰， 其后继续均匀减排至2049年的－1%的减排率”是通向中国未来双赢发展的最优节能减排路径。在此路径下， 节能减排尽管在初期会造成一定的损失， 但从长期来看， 不仅会实现提高环境质量的既定目标， 而且能够同时提高产出和生产率， 最终实现中国工业未来40年的双赢发展。［33］通过对中国碳减排相关研究的回顾， 我们可以发现：影响中国碳排放的因素很多， 学者们从不同角度提出了针对性的对策建议。这启示我们： 在制定我国碳减排目标时， 需要综合考虑产业结构、 能源结构、 能源利用效率、 技术水平、 发展阶段、 地区发展等具体因素， 从战略高度系统性地实施碳减排行动， 大力发展低碳经济， 努力实现保护气候和可持续发展的双赢。
四、 展望与结语
综上所述， 在文献回顾和梳理的基础上， 结合我国碳减排面临的问题， 我们认为要注重以下几方面的研究： （1）加强定量估算以增强全球碳减排方案科学性和可操作性方面的研究； （2）以人民币为碳交易结算货币， 争取碳定价权和推进人民币国际化进程方面的研究； （3）碳减排的市场机制和政策效应方面的研究； （4）碳减排与碳政治的关系研究。
何建坤、 陈文颖、 滕飞等（2009）为我国当前碳减排行动指明了方向， 即要统筹国内国际两个大局， 在对外要努力争取合理排放空间的同时， 对内要把应对气候变化、 减缓碳排放作为国家的一项重要战略， 统一认识， 提前部署。推进技术创新， 发展低碳能源技术， 提高能源效率， 优化能源结构， 转变经济发展方式和社会消费方式， 走低碳发展的道路， 是我国协调经济发展和保护气候之间的根本途径。［34］
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Review and Forecast of Carbon Emission Reduction
BIAN Jia-tao, YU Shan-ping
（School of Economics and Management, Southeast University, Nanjing 211189, Jiangsu, China）
摘要： 我国碳排放区域格局与区域经济发展的关系已引起学者关注，并取得了部分研究成果。在人均碳排放原则与2020年各省的碳排放配额预测数据基础上，根据我国区域经济发展不均衡和碳排放量不均等的现实，国家应在区域间建立碳强度减排机制和碳减排项目合作机制。这不仅有利于缩小东、中、西三大区域间的差距，实现公平目的，还能更迅速有效地实现我国碳强度减排目标。
中图分类号： F127文献标志码： A 文章编号： 1009－4474(2012)02－0017－05
一、引言
研究表明，在工业化进程中，经济发展和碳排放呈正相关关系，因为能源尤其是矿物能源消费作为社会经济发展的重要动力，对碳排放的增加起着决定性作用。在整个20世纪，全球二氧化碳的排放总量增长了十倍以上，而同期世界能源的消费总量增加了十六倍，其中，矿物能源消费每年向大气排放的二氧化碳约为6.0~6.5PgC，占大气碳排放总量的70%左右〔1〕。因此，我国降低碳强度的实质就是实现经济发展和碳排放的脱钩，使碳强度的增长速度低于经济发展速度。
为此，许多学者进行了深入研究：如通过构建各种模型分析我国碳排放区域格局的变化，揭示了产业结构、区域经济结构和一次能源消费结构对碳排放和碳强度的重要影响〔2～5〕；通过对我国东中西部地区碳排放量的测算和各地区能源效率的比较研究，揭示了三大区域碳排放之间存在的差异和成因〔6～12〕；还有学者分别从定性和定量角度提出了针对西部地区的减少碳排放的建议〔13～16〕。
这些学者虽然运用不同方法从不同角度剖析了我国三大区域之间的碳排放差异和成因，但是很少涉及三大区域碳排放配额的具体分配及碳强度减排目标的实施路径。由于历史遗留原因，我国区域经济发展不均衡，西部地区在国民经济地域分工中长期扮演着原材料和初级产品生产者角色，产业发展主要依赖于能源的开采和输出，处于产业链的底端，这使西部地区发展成为资源型经济，导致碳排放强度高于全国平均水平。如何协调区域之间的关系，选择适合中国的碳强度减排实施路径就成为实现碳强度减排目标的关键。
本文基于上述研究成果，以人均排放原则为指导，期望通过建立碳排放配额制度和项目合作机制来推动我国东中西部区域的减排协作，最终实现碳强度减排目标。
二、基于人均排放原则的我国碳排放配额分配
人均碳排放是指一国在单位时间内，通常是一年或者一个核算期，总人口平均的二氧化碳排放量，它体现了对一国在当前经济发展过程中产生的碳排放量的人均分担。碳排放权本身具有的人权和财产权的双重属性为人均碳排放分配提供了依据和可操作性〔1〕。
我国政府在2009年哥本哈根会议上作出碳强度减排承诺：到2020年单位GDP碳排放比2005年减少40%～45%。考虑到我国东中西部区域发展不平衡的现实，为了能够快速有效地实现该减排承诺，本文利用刘钦普依据自变量和因变量交替移动预测法建立的区域人口预测时空回归模型对我国各省人口发展的预测数据〔17〕，以人均碳排放为原则，对基年与2020年各省的碳排放配额进行了计算和预测。
1．我国2005年的碳强度
根据国家统计局数据，我国2005年的碳排放总量为5558.5百万吨，GDP为2054880百万美元〔18〕，据此得到我国2005年的碳强度（C2005）为27.1吨/万美元。
2.我国2020年的碳强度
按照我国政府承诺的40%～45%的碳强度减排指标，可知2020年碳强度（C2020）为，
0.55C2005≤C2020≤0.6C2005。
代入C2005=27.1，得，
14.91≤C2020≤16.26（吨/万美元）。
即2020年碳强度下限为14.91吨/万美元，上限为16.26吨/万美元。
3.我国2020年的碳排放总量
假设从2005年到2020年，我国GDP保持年增率8%不变，基于2005年的GDP数据，可以得出2020年的GDP约为6518427百万美元。
由于碳排放总量等于碳强度与GDP的乘积，即：T2020=C2020×GDP2020，则可知2020年我国碳排放总量为9719百万吨～10599百万吨。
4.我国2020年的人均碳排放量
按照人均碳排放原则，我国2020年的人均碳排放量（H2020）为T2020/P2020，依据刘钦普对我国2020年的人口数量预测量〔17〕，即P2020=144690.3（万人），可预测我国2020年的人均碳排放量约为6.72吨～7.33吨。
5．我国2020年全国及各省的碳排放配额
S2020i=H2020×P2020i,i=1,…,31。
其中，S2020i为i省2020年获得的碳排放配额；P2020i为i省2020年的预测人口数。由此，可得到如表1所示的各省直辖市碳排放配额数据。
从表1可以看出，随着我国人口的增加，碳排放量也在增加，我国2005年的人均碳排放量为433吨，而到2020年将可能增至733吨。这恰好说明我国正处于工业化发展阶段，伴随着经济的不断发展，不可避免地要增加碳排放量。根据世界银行的报告，目前世界年人均碳排放量为43吨，而我国2005年的人均碳排放量与世界人均水平基本持平。如果继续按照目前的碳排放水平发展下去，在不久的将来，我国人均碳排放将大大超过国际人均水平。届时，我国提出的人均累积碳排放低的理由将不再有立足之地，中国将站在全球应对气候变化的风口浪尖，成为国际社会的焦点。因此，我国有必要加大政策实施力度，将碳强度减排的相对目标约束转化为碳排放配额的硬性目标约束，并借鉴国际碳交易市场经验，结合我国区域发展实际，在中国实行碳排放配额和碳减排项目合作的双轨制。
三、我国碳强度减排的制度安排
根据我国经济发展水平和区域经济演变的特征，可以将我国大陆区域划分为东、中、西三大区域。根据谭丹、黄贤金的研究成果，2005年我国东部地区的碳排放总量是中部地区的1.8倍，是西部地区的2.22倍〔6〕，已经大大超过了我国的人均碳排放水平。并且按照目前的经济发展速度，如果没有较大的政策变化，到2020年，我国东中西部碳排放总量的比值还可能继续扩大。因此，有必要探索不同的碳强度减排机制以实现东中西部地区的相对均衡发展，即将表1中2020年的碳配额转化为碳排放配额的强制性目标，对西部地区暂不纳入强制碳排放配额制度中，对东部和中部地区分别施行强度不同的碳排放配额制度。同时，应配之以碳减排项目合作机制以实现三大区域的协调发展。
（一）实施碳排放配额制度
我国东部沿海地区经过20多年的高速发展，已步入工业化后期，经济发展水平大大高于全国平均水平。但是，东部区域的经济发展是以能源消耗和环境恶化为代价的，长久以来没有代价地多排或超标碳排放实际上压缩了西部经济不发达地区的未来经济发展空间，依据污染者付费原则，东部地区应该为自己的多排或超排行为付费。因此，我国东部发达地区和一些碳排放量较多的中部地区省份（如山西）应该根据人均排放原则，实施严格的碳排放总量控制制度，将表1所示的2020年的碳排放配额下限作为本区域的总量控制目标，并结合本地区实际将配额量化到具体的企业排放源。
2005年，我国中部地区的碳排放总量居于三大区域的中间位置。按照目前的碳排放趋势，到2020年，我国中部地区的绝大部分省份的碳排放总量将与表1中的碳排放配额持平。因此，除个别省区外，可以对中部省区制定中等强度的减排控制目标，将国家规定的碳强度减排目标的下限40%（即表1中所示的碳排放配额上限）作为其减排目标，对本辖区内企业的排放量增速实施严格控制战略，以提高本区域的产业竞争力。
西部地区是我国重要的能源战略基地，最终可开采资源量为711亿吨标煤，约占全国总量的57%；其中煤炭、石油、天然气最终可开采资源量和水能技术可开发资源量分别为429亿吨、44亿吨、8万亿立方米和15678亿千瓦时，占全国总量的579%、336%、587%和706%，人均能源资源是全国平均水平的2倍〔13〕；且新能源和可再生能源主要集中在西部地区，这将使西部地区成为碳排放配额的主要输出区。考虑到西部地区经济发展缓慢的现状和未来广阔的发展空间，可以对其暂时不设具体的碳强度减排目标，将按照人均排放原则确定的碳排放配额作为当地政府引进项目和企业的参照基准，以承接我国东部高碳排放企业的转移，加速实现工业化，从而推动当地经济发展和改善当地居民的生活。
（二）建立碳减排项目合作机制
1.碳减排项目合作机制的缘起
碳减排项目合作机制主要源于国际公约《京都议定书》（以下简称《议定书》）的缔结。为了缓解和应对全球气候变化为人类带来的负面影响，《议定书》不仅明确了发达国家应当承担主要责任，而且首次为发达国家缔约方订立了量化的温室气体减排目标。但是，由于发达国家的工业化已经完成，技术和设备先进，减排空间较小，减排成本高昂，为了降低此类国家的履约成本和有效实现公约目的，《议定书》确立了三个灵活机制：排放贸易机制（ET）、联合履行机制（JI）和清洁发展机制（CDM）。其中，JI和CDM属于碳减排项目合作机制，是指通过发达国家之间（JI）或者发达国家和发展中国家之间（CDM）的合作，将通过实施温室气体减排项目获取的碳排放信用作为履约客体的碳排放贸易机制。其中，CDM是发达国家和发展中国家之间的碳减排项目合作机制，发达国家通过为发展中国家提供资金和技术的方式与发展中国家合作实施碳减排项目，不仅可以降低其减排成本，而且有利于提高发展中国家的气候适应能力。因此，CDM产生伊始就成为全球碳交易市场的追逐对象，并成为我国参与国际碳市场的主要方式，如中国CDM规模约为2.2亿吨，占CDM市场的40%〔19〕。
2.东中西部区域碳减排项目合作机制
这种通过明晰气候资源产权、进行碳排放配额分配的成功实践为我国的碳减排项目合作机制的建立提供了借鉴。碳减排项目合作机制得以成功实施的一个根本前提就是项目实施主体之间的减排成本各异，并在某些方面具有一定的互补性。与东中部区域相比，我国西部区域所占国土面积较大，近年来受国家政策驱动，经济发展步伐加快，但是由于地理位置偏远、基础设施不完善、技术落后，能源利用效率不到0.6（东部约为0.76，中部为074）〔7〕，对外吸纳能力较弱，总体上仍然属于资源型经济；而东中部区域尤其是东部区域具有丰厚的资金和先进技术。这种由经济发展水平差异造成的各省区碳强度减排成本的区别和资金技术上的互补性为建立碳减排项目合作机制提供了可能性。对于出现碳排放配额赤字的东中部地区的排放源，为了避免承担巨额罚款，可以通过购买碳排放配额或者进行碳减排项目合作的方式从西部地区获取碳排放信用以缓解其碳减排压力。
在实施碳减排项目合作机制时，由于实施主体都是我国企业，这对减少国际CDM市场上出现的投机现象和技术转移障碍有所缓解，但受地方利益的驱动，不排除东部和中部区域为了实现其碳强度减排目标，将重污染行业转移至西部，导致西部地区的碳排放强度进一步升高的情况；也不排除西部区域为了短期经济利益盲目引进重污染项目的可能性。因此，在碳减排项目合作和产业引进时，西部地区必须从长远考虑，要高度重视技术在碳减排项目合作机制中的重要作用，如从技术结构相似度的角度〔20〕，探寻最合适的东部省份，选择可以充分发挥本地区资源优势和提高自我建设能力的技术和产业，实现碳强度的降低。
东部地区发展快的一个重要因素就是东部地区在推动科技进步过程中大力发展高新技术及产业。从国内外科技发展史看，谁掌握了高科技，谁就能更快发展。我国西部地区的陕西、四川等省份有较好的发展高新技术的条件和环境，可以有选择、有重点地发展诸如电子信息、新材料、新能源等方面的先进技术。通过与东中部地区合作实施碳减排项目的形式，由东中部地区企业输入资金和先进技术提高其能源利用效率，加快新能源和可再生能源的开发速度，推动产业结构的优化；通过出售碳排放配额获得的资金还可以用于改善当地的基础设施与社会保障体系建设，加速西部地区的发展速度，缩短与东中部地区的差距。此外，国家可以建立全国性的碳排放配额交易市场，利用市场机制，扩大交易范围，增加交易产品种类，对市场参与主体形成更大的激励，达到经济发展与环境容量相协调、公平与效率并重的目的。
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Key words： carbon tax；cap-and-trade；a hybrid policy of cap-and-trade and carbon tax；game model
中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0001-04
0 引言
随着国际环保法规如：《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》等制约日益严格以及消费者的环保意识逐渐增强，世界各国越来越重视减少温室气体的排放。中国积极推行基于市场机制的碳减排政策，并承诺在2020年之前将中国的碳排放量降低40%～45%。近年来，国内外学者提出了许多不同的碳减排机制，如碳交易机制[1]、碳税机制[2]、以及碳交易与碳税两者相结合的复合机制[3]等，这些机制在不同程度上降低了温室气体的排放。为了实现2020年的碳减排目标，中国正通过在天津、北京和上海等多个省市建立碳交易所来推进省级碳交易试点。同时，国家财政部门曾多次表示要研究征收碳税的相关事宜。在环境保护和巨大的碳减排压力下，我国的减排政策究竟是选择碳交易还是碳税，抑或是碳交易与碳税两者相结合的复合政策，是一个亟需解决的科学问题。
文献[4]和文献[5]认为在完全竞争、完全信息以及零交易费用的条件下，碳交易和碳税机制具有等效性，两者可以相互替代，只要将价格或者排放上限确定在边际减排成本与边际减排收相等处即可。但现实市场环境具有不确定性，很难满足完全竞争、完全信息和零交易成本的假设，两种减排机制的政策效果并不相同。近年来关于碳交易和碳税的选择问题，学术界各执己见。部分文献支持应采取碳交易政策来降低温室气体的排放[6-9]。他们认为：①碳税虽然可以保持碳价格稳定，但是它不能确保既定的减排目标的实现，而碳交易机制通过确定碳排放总量提高了环境效益，碳交易优于碳排放税；②碳交易机制为减排提供了时间上的灵活性可以降低企业碳减排成本，受到了企业的青睐和决策者的支持；③从长远来看，碳排放权的交易价格相对稳定；④在碳交易机制中，碳排放权按照拍卖方式进行分配，一方面，拍卖方式可减轻广大消费者面临的能源价格上涨的压力，另一方面拍卖带来的经济收入可被用于降低其他扭曲性税费，促进低碳经济发展。部分文献认为碳税机制有优势[10-13]，他们认为：①碳税比碳交易更简洁更容易管理，即使在征收碳税过程中不可避免会遇到一些阻力，随着对全球变暖问题认识逐步深化，阻力也将会日趋降低；②碳税可以提供相对稳定的价格信号，反映减排现状，促使企业优化资源配置，减少排放；③在既定碳减排目标下，碳税所需管理成本与经济成本最低，碳税优于碳交易；④碳税的税收收入如果用于补贴企业提高减排技术和其他扭曲性税收，不但会有效减少碳排放，而且有利于国家财政的增收。还有部分文献认为根据减排目标需要和两种减排机制的适用性，在不同时间和地区使用不同的减排策略或者采取碳交易与碳税相结合的复合政策可以更有有效地控制温室气体的排放。刘小川，汪曾涛[3]认为在近期内应以采用碳交易为主再逐步向以碳税为主体的减排机制过渡；袁永娜，周晟吕等[17]认为将碳交易和碳税结合的复合政策可以克服碳交易过于灵活和碳税过于死板的特点；石敏俊，袁永娜等[15]将碳交易和碳税结合起来考虑，通过政策模拟手段，比较分析碳交易、碳税以及两者相结合的复合政策在减排效率、减排成本和经济影响等方面的的优劣，认为复合政策减排策略减排成本适中，不但可以确保既定减排目标的实现，而且可以使较为分散的排放源承担一定的减排义务，降低减排机制覆盖行业的减排压力，是较好的减排政策。
目前，碳交易与碳税相结合的复合政策大有成为潮流之势。在我国，在碳减排机制的选择上学术界和政府相关部门存在着分歧，以往文献的研究多集中在碳交易和碳税概念和定性的探讨[5，15-16]，或从减排成本、减排效果以及经济影响角度比较其优劣[17]。本文考虑碳交易政策和碳税政策的属性，设计了单一碳交易、单一碳税以及碳交易与碳税相结合的复合政策的不同情景。通过构建政府与两个具有竞争关系制造业在三种不同政策下的三阶段博弈模型，逆向求解，比较分析了在单一碳交易政策、单一碳税政策和碳交易与碳税相结合的复合政策下社会总福利水平、产品的定价策略、制造企业的市场份额及利润，为政府碳减排政策的制定以及企业自身的发展规划决策提供了理论依据。
1 问题描述与模型假设
1.1 问题描述
本文以政府和双寡头市场下的两个具有竞争关系的代表性制造业企业为研究主体，其中制造企业1采用常规生产方式生产普通产品，制造企业2采用低碳生产方式生产低碳产品，两制造企业的生产能力足够大，可以满足市场需求。制造企业生产的产品碳排放会造成环境污染，为解决此外部性问题，政府首先根据国家总体减排规划和以往碳排放情况以及社会总福利水平对市场上两家企业选取合理的碳减排规制政策，并制定该行业征收碳税水平或碳交易排放权和单位产量碳排放配权的市场价格；两家制造企业针对政府实施的碳减排规制政策，以自身利益最大化为根本目标来确定各自最合理的减排研发技术和生产技术来降低碳排放并获取利润；两家制造企业在充分考虑其之间的竞争关系、各自生产的产品低碳水平的差异性、消费者对低碳产品的偏好程度等因素以及自身利润最大化确定各自产品的最优定价和最优产量。
1.2 模型假设
为简化模型，本文作如下假设：
①在双寡头市场下，有两家具有竞争关系的制造企业，分别为：制造商1和制造商2，两家制造企业生产并在市场上销售同质产品，两种产品可相互替代，具有互补性和共存性，消费者根据自身偏好选择产品。设制造商1生产普通产品，制造商2生产低碳产品，各自的生产成本和销售价格分别为cj和pj其中j=1，2，本文假设三种减排策略下普通产品和低碳产品的生产成本相同。
②市场容量为N，为简化计算，取N=1。并记制造商1生产的普通产品和制造商2生产的低碳产品的市场需求量分别为q1和q2，并有q1+q2=1
③用T表示低碳技术水平服从均匀分布，制造商1生产的普通产品的低碳技术水平为T0，制造商2生产的低碳产品的低碳技术水平为T2，政府规定企业不被征收碳税或在碳排放权之内的低碳技术水平为Tl，则有T0
④设产品每提高一个单位的低碳技术水平，消费者愿意支付的费用为k，当满足条件p2=p1+k（T-T0）时，消费者选择购买普通产品或低碳产品是无差异的。
⑤制造商2生产低碳产品，由于低碳技术水平的提高节省了部分原材料和能源使得生产的边际成本下降，设为？浊（T2-T0），其中？浊为成本降低率。
⑥由于生产低碳产品，制造商2需要投入一定低碳技术研发成本R。根据文献[18]可设投入的研发成本正比于减排率的二次方，设？着2为低碳产品的单位产品减排率，则低碳产品的低碳技术研发成本R=■？茁？着■■（？茁为研发成本系数）。
⑦在单一碳交易（T）规制下，政府初始分配的单位产品的碳配额为g，折算为单位产品的碳减排率即？着0（0？燮？着0？燮？着20）（仅考虑单周期，可认为碳交易价格不变）。
⑧在单一碳税（S）规制下，普通产品的单位碳排放量为e，政府规定对碳排放征收的碳税税率为t（元/吨CO2）。
⑨在碳交易与碳税相结合（TS）的复合政策下，政府初始分配的单位产品的碳配额与单一碳交易规制下相同，但碳交易价格为■（仅考虑单周期，可认为碳交易价格不变）；政府规定对碳排放征收的碳税税率为■（元/吨CO2）。
⑩消费者在购买制造商1生产的普通产品和购买制造商2生产的低碳产品时获得的效用分别记作U■■和U■■，两个制造企业的利润记作？装■■和？装■■。政府的最优目标是使社会总福利最高。故可用社会总福利表示政府的收益函数，即政府的收益？装■■=社会总福利=消费者效用U■■+制造企业的利润？装■■+政府对企业征收的碳税[19-20]，其中i=T，S，TS；j=1，2。
2 三种碳减排政府规制策略博弈模型的建立与求解
两家制造企业产品的产量能够满足市场的需求。三种碳减排规制政策下，市场对低碳产品的需求量为q■■，且q■■=1-q■■，则制造商1和制造商2的需求函数为：
q■■=N×■■dT=1-■，（N=1）（1）
q■■=1-q■■=■（2）
消费者购买制造商1生产的普通产品获得的效用为：
maxU■■=■■dT=■（3）
消费者购买制造商2生产的低碳产品获得的效用为：
maxU■■=■■dT=■-p■■+■（4）
2.1 单一碳交易策略（T）
制造商1的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=（p■■-c■）q■■-e（1-？着■）q■■？滓（5）
制造商2的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=[p■■-c■+？浊（T■-T■）]q■■-■？茁？着■■+e（？着2-？着0）q■■？滓（6）
此时，政府的具体收益函数可表示为：
max？装■■=maxU■■+maxU■■+max？装■■+max？装■■（7）
2.2 单一碳税策略（S）
制造商1的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=（p■■-c■）q■■-eq■■t（8）
制造商2的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=p■■-c■+？浊（T■-T■）q■■-■？茁？着■■-e（1-？着■）q■■t
（9）
此时，政府的具体收益函数可表示为：
max？装■■=maxU■■+maxU■■+max？装■■+max？装■■+eq■■t+e（1-？着■）q■■t（10）
2.3 碳交易与碳交税相结合的复合策略（TS）
制造商1的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=（p■■-c■）q■■-■eq■■-■e（1-？着■）q■■（11）
制造商2的利润最大化博弈模型为：
max？装■■=[p■■-c■+？浊（T■-T■）]q■■-■？茁？着■■-■e（？着■-？着■）q■■
（12）
此时，政府的具体收益函数可表示为：
max？装■■=maxU■■+maxU■■+max？装■■+max？装■■+■eq■■+■e（1-？着■）q■■（13）
根据以上公式分别求得各碳减排规制的最优策略和最优利润列于表1中。
3 三种碳减排政府规制策略博弈模型的比较
3.1 命题1三种减排策略下，■>0或■>0。
命题1表明在三种减排策略下，政府制定的碳税税率或碳交易价格越大，普通产品和低碳产品的价格均会增加。
3.2 命题2 三种碳减排策略相比
①当0■时，普通产品的价格大小关系为p■■
②当0■时，低碳产品的价格大小关系为p■■
命题2中①说明在生产成本相同的前提条件下，若？着2，？着0给定，政府制定的碳交易价格和税率符合0■）， 即政府制定碳税税率较高（碳交易价格较高），此时，碳税（碳交易）规制下普通产品的价格最高，碳交易（碳税）规制下普通产品的价格最低，碳交易与碳税相结合复合的政策，普通产品的价格处于二者之间；命题2中②说明低碳产品在三种策略下的价格规律与普通产品相似。不同的是，当■？燮■（■？叟■），即0
将三种碳减排机制下的最优价格带入需求函数得普通产品和低碳产品的最优市场需求量如表1所示。
3.3 命题3 三种碳减排策略相比
①当0■时，普通产品需求量的大小关系为q■■>q■■>q■■。
②当0■时，在减排机制下低碳产品需求量的大小关系为q■■
命题3说明在生产成本相同的前提条件下，若？着■，？着■给定，政府制定的碳交易价格和税率符合0■），即政府制定碳税税率较高（碳交易价格较高），此时，碳税（碳交易）机制下普通产品的市场份额较低，低碳产品的市场份额较高；碳交易（碳税）机制下普通产品的市场份额较高，低碳产品的市场份额较低；在碳交易与碳税相结合的复合政策下，普通产品和低碳产品的市场份额处于二者之间。
3.4 命题4 三种碳减排策略相比
当0■时，生产普通产品的制造商1和生产低碳产品的制造商2的最优利润大小关系分别为？装■■>？装■■>？装■■，？装■■
命题4说明在生产成本相同的前提条件下，若？着■，？着■给定，政府制定的碳交易价格和税率符合0■），即政府制定碳税税率较高（碳交易价格较高），此时，碳税（碳交易）规制下制造商1获得的利润最少，制造商2获得的利润最大，碳税税率远高于碳交易价格时，普通产品与低碳产品之间的竞争趋近于低碳产品垄断情形；碳交易（碳税）规制下制造商1的利润最大，制造商2的利润最小，碳交易价格远高于碳税税率时，普通产品与低碳产品之间的竞争趋近于普通产品垄断情形；碳交易与碳税相结合的复合政策，制造商1和制造商2的利润处于二者之间，不会形成垄断。
3.5 命题5三种碳减排策略相比
①当0■时，在减排机制下社会总福利的大小关系为？装■■
命题5 说明在生产成本相同的前提条件下，若？着■，？着■给定，政府制定的碳交易价格和税率符合0■），即政府制定碳税税率较高（碳交易价格较高），此时，碳税（碳交易）减排机制下，社会福利最大，碳交易（碳税）减排机制下社会福利最小。这是因为，当政府制定的碳税税率高于（低于）碳交易价格，碳交易（碳税）带来的经济收入影响小，碳税（碳交易）带来的收入不但可以用于补贴企业提高减排技术和其他扭曲性税收，有效减少碳排放，促进低碳经济的发展，而且有利于国家财政的增收。将以上命题结论汇总列于表1。
4 结论与讨论
本文考虑同一市场中在三种不同减排政策下不同产品的竞争，基于单一碳交易、单一碳税以及碳交易与碳税相结合的复合政策特点，构建了政府与企业间在不同减排机制中的三阶段博弈模型，对比分析了在三种减排政策下的社会总福利水平、产品的定价策略、制造企业的市场份额及利润，分析表明在？着2和？着0一定的情况下，三种减排政策下的社会总福利水平、产品的定价策略、制造企业的市场份额及利润受碳交易价格？滓和碳税税率t取值影响：
①在三种减排策略下，普通和低碳产品的价格与政府制定的碳税税率和碳交易价格相关，会随碳税税率或碳交易价格增大而增加；
②政府制定碳税税率较高时，在碳税减排政策下社会福利较大，低碳商品的价格较高，市场份额较大，生产低碳商品的制造商获得的利润较大；碳交易减排机制下社会福利较小，低碳商品的价格较低，市场份额较小，生产低碳商品制造商获得的利润较小。
③政府制定碳交易价格较高时，碳税减排政策下社会福利较小，低碳商品的价格较低，所占市场份额较小，生产低碳商品的制造商获得的利润较小；碳交易减排机制下社会福利较大，低碳商品的价格较高，市场份额较大，生产低碳商品制造商获得的利润较大。
1引言
碳交易是《京都议定书》为促进全球温室气体减排，以国际协议作为依据的温室气体排减量交易。在6种被要求减排的温室气体中，二氧化碳(CO2)为最大宗，这种交易以每吨CO2当量为计算单位，所以通称为碳交易，其交易市场被称为碳市场(CarbonMarket)。Leiby和Rubin［1］提到全球碳交易的三种机制为:联合履行机制(JointImple-mentation，JI)、清洁发展机制(CleanDevelopmentMechanism，CDM)和排放交易机制(EmissionsTrading，ET)。Nordhaus和Yang［2］在对经济增长与气候间相互关系的研究中指出，温室气体排放的经济问题主要表现为具有外在性，而解决温室气体外在性问题的途径主要包括碳税、碳交易以及管制措施。Benjaafar等［3］认为，减少碳排放政策有四种:排放总量限制、碳税、限额交易以及限额补偿。Liu等［4］提到碳配额分配的四种方法:追朔方法、基于产出的方法、生产绩效标准方法和拍卖。Lee等［5］指出碳税作为一种价格机制成为减排的主要工具，得到了广泛的应用，但并不是每个行业减排都可以用单一征收碳税来达到减排目的，而是要结合其它工具。Alberola和Chevallier［6］基于霍特林分析，研究发现欧盟碳配额津贴价并不能充分反映减排成本。这些研究主要集中在碳减排政策层面，政策的实施固然能够降低碳排放，但是Eshel［7］通过对交易权分配使用情况的监管发现，交易权的使用通常会产生低效率。换句话说，碳减排政策实施的结果必然导致企业产出的降低，破坏和抑制经济发展。
但是在这三种碳排放交易机制中，美国参与的CDM项目的市场规模已经从2006年的58亿美元降到2010年的15亿美元，Lee等［8］对这种现象进行了解释:一方面是发达国家投资者受到减排项目认证的波动给自己带来越来越高的经营风险;另一方面则是发展中国家缺乏减排项目认证，这就必然使得发达国家投资者利用资本和技术优势对发展中国家CDM项目进行投资，以便谋取超额收益。Emma和Helene［9］指出中国目前主要参与CDM交易。Kang和Park［10］认为CDM项目有助于发达国家从成本收益方面减排和发展中国家的可持续发展。Klepper［11］认为排放交易机制和清洁发展机制需要在后京都议定书时挥作用，并且探讨了发展中国家实施清洁发展机制的激励机制。国内关于碳减排方面文献也较多，如羊志洪等［12］探讨了CDM下，中国碳交易市场的构建。付丽苹和刘爱东［13］建立了政府与高碳企业间的委托—模型，分析政府征收碳税激励高碳企业实施CO2减排的激励契约。结果表明，政府设计科学合理的碳税税率可实现高碳行业CO2排放总量控制，增强高碳企业实施CO2减排的内在动力，激发其积极主动向低碳企业转型。李莉［14］分析了企业关联交易行为与政府管制的关系。宋之杰和孙其龙［15］构建了研发补贴与污染排放税收下的企业研发模型。檀勤良等［16］在企业的产品需求为随机变量的条件下，分别建立了强制减排机制和税费机制下的企业生产优化模型。杨亚琴等［17］建立了企业在强制减排机制下的生产优化模型，结果表明企业存在超额排放的动机。王双英等［18］通过分析国际石油价格对世界碳交易市场的影响，发现随着国际油价上升，世界二级CDM市场的交易量显著增加，而一级CDM和联合履约JI市场将受到一定冲击，发达国家更倾向于内部碳交易，而减少与发展中国家的合作。这一点也间接验证了Lee等［5］的结论。基于以上文献分析，国外学者的研究主要集中在配额分配、排放交易、交易效率等方面，并且指出中国目前主要参与CDM交易。而国内学者的研究主要侧重于碳交易市场构建、政府的管制激励措施以及企业减排生产优化等方面，缺乏国外投资者对国内CDM项目投资方面的研究。因此，本文以碳排放企业新上减排项目，需要投资者的投资为出发点，考虑到企业和投资者之间存在信息不对称，构建了一个信号博弈模型，旨在研究在信息不对称和排放总量限制下，企业以自身收益的一定比例来换取投资者对本企业进行减排投资的行为。研究假定获得投资主要是用来降低单位产品碳排放强度。对企业来讲，通过获得减排项目投资将能够降低企业单位产品碳排放强度，达到减排目标，赢得良好社会声誉;而对投资者来讲，投资该项目，既实现了企业降低碳排放强度的目标，同时，也获得了超过这部分资金投资到其它地方机会收益的超额收益。双方如何确定投资比例，以及通过投资降低单位产品碳排放强度的程度是本研究的核心问题。
2问题描述及模型建立
企业以自身利益的一定比例吸引投资者投资减排项目［19］，在排放总量限定的情况下，通过投资者投资降低单位产品碳排放强度的同时，也提高了产出，是当下企业的追求。由于受到企业规模、能力的限制，以及减排要求，碳排放企业需要刻意隐瞒一些信息，目的是为了获得投资者的投资。因此投资者往往很难真实把握企业生产经营、收益、财务负债以及道德等方面的真实情况，只能在企业提供信息基础上，对该项目的投资做出合理判断。在这种信息不对称情境下，本文把企业分为高收益和低收益两种类型，并且仅仅知道企业属于高收益还是低收益企业的概率，探讨投资者在哪种情境下投资最有利。如果投资者判断准确，即对高收益企业进行该减排项目的投资，高收益企业收益，投资者也获得高收益的一定比例。如果判断不准确，即对低收益企业进行该减排项目的投资，低收益企业和投资者均收益，但是，与将这些资金投入高收益企业所得的收益相比，损失不少收益，并且还要承担更大的风险，势必无法实现帕累托最优。因此，在明确知道该企业属于高收益企业或低收益企业概率的前提下，如果企业以出资比例多少换取投资方的投资，那么，减排项目投资成功与否，主要与企业出资比例有关。通过合理确定这个比例，使得投资者向高收益企业投资获得较高收益，而向低收益企业投资获得较低收益的同时规避风险，同时也促进碳排放企业实现了相应的减排目标，达到共赢局面。本文研究的碳排放企业是以自身收益的一定比例提供给投资者，以换取投资者对该项目的投资。运用信号博弈模型，将高收益企业和低收益企业区分开来，以便投资者对高收益企业进行项目的投资决策，提高投资者的收益，同时，拒绝对低收益企业进行投资，降低投资者的投资风险。该信号博弈模型的具体假设如下:(1)博弈的参与方为碳排放企业和投资者(G)，假定二者都是以追求自身收益最大化为目标的理性人，并且都是风险中性。(2)碳排放企业实际收益有高低两种类型，假设企业知道本身是高收益企业还是低收益企业，企业收益仅与产量呈线性关系，高收益企业的收益用π=mQ1表示，低收益企业的收益用π=mQ2表示。并且Q1＞Q2，Q1、Q2分别表示高收益企业和低收益企业的产量，m为产品的市场价格，假定m为一常数。(3)假设实施该减排项目带来的收益为R。(4)假设单位产品的碳排放强度为K。结合假设(2)，当为高收益企业时，生产Q1数量该产品的碳排量即为KQ1，同理，生产Q2数量该产品的碳排量为KQ2。(5)为了便于计算，假设两种收益的企业生产成本和固定成本均为0。(6)企业(信号发出方)知道π，并且愿意以S比例的收益去换取投资者的投资。(7)投资者(信号接收方)看到S，但是并不知道π是高还是低，然后决定是接受还是拒绝投资。(8)假设投资者拒绝，则由于投资者未投资，投资者把资金投到其它地方，收益率为r，那么投资者收益为I(1+r);如果投资者接受投资，则投资者收益为S(π+r)。其中I为投资金额，结合假设(2)则可得I/m为该投资所带来的产量增量ΔQ，投资后该企业的产量为Q'。信号传递博弈的过程:企业(信号发出方)的类型只有两种，投资者(信号接受方)的策略也只有两种。假定0＜S＜1，文献［3］研究表明，当排放限制明显低于不受约束排量(超过15%)的情况下，实施投资能够降低成本。由于q是投资者判断该企业为高收益的概率，那么上述结论表明当投资者相信该企业为高收益概率较大时，会倾向于接受较低的S，而当投资者不相信该企业为高收益概率，即当q较小时，投资者会倾向于接受较高的S。因此，在这个混同完美贝叶斯均衡中，企业将采取措施使投资者相信有高收益而付出代价，例如提高经营业务的透明度，及时公布年报和企业情况，树立良好的企业形象等等。这个代价有时候很可能会超出从该项目投资中所获得的收益而迫使企业放弃该项目。这一点，从对q趋向于1的分析可以得出。相反，低收益企业只要给予足够的S，就能获得投资者的投资。由于信息的不对称性，同时也为了确保投资者的投资能够得到相应的S比例的收益，必然要求高收益企业和低收益企业的分离，实现分离均衡。这个分离均衡显然不满足最优帕累托均衡，因为高收益企业得到投资的概率小于低收益企业得到投资的概率，而只能选择放弃这个项目;而低收益企业由于得到投资，提高了投资者投资该项目的风险。这个结论也可以用来解释当前一些业绩不好的企业新上项目造成投资者无法收回预期收益以及银行的一些坏账问题，而高收益企业却无法得到投资。但是却能够给当前减排的大目标提供一个用企业收益来换取投资者投资的思路。假定实施减排项目不区分企业收益类型，以下部分利用上面的结论来讨论如何实现减排目标问题。企业实施该项目是通过获得投资I来提高产量，同时降低单位产品的碳排放强度。假定未投资时，无论高收益企业还是低收益企业碳排放强度均为K，通过该投资I，在总碳排量不变的情况下，企业单位产品的碳排放强度降低为K'，同时企业产品产量提高到Q'，即KQ=K'Q'。说明一点，该企业受到监管部门减排的要求而实施该项目，导致企业的碳排放总量不能超过未实施该项目时的碳排量KQ，即K'Q'≤KQ，而受到市场供求关系影响，Q'往往达不到，为了便于计算，在这里，取等号，即有K'Q'=KQ。
3结论与启示
关键词：国际碳减排合作；南北方国家；公平原则
中图分类号：D815.9；F113.3 文献标识码：A 文章编号：0438-0460(2012)01-0109-09
一、引言
在最近几次世界气候会议中，发达国家和发展中国家之间的立场存在很大的分歧。美国、欧盟、日本等发达经济体认为中国、印度等主要发展中国家已经成为碳排放大国，因此应该承担减排义务，否则全球减排无法取得成功。而发展中国家则认为发达国家对气候变化负有历史和现实责任且减排能力较强，因此发达国家应该率先减排，并向发展中国家提供减排资金和技术援助。由此可见，南北方国家立场冲突的关键在于如何看待减排的公平性问题。发展中国家强调减排合作的公平性原则，而发达国家则强调减排成本和效率，有意淡化、忽视发展中国家提出的公平性诉求。分歧背后实际上是两大阵营之间的利益冲突：发展中国家的公平性诉求与其当前经济发展需要相吻合，并且在道德上站得住脚，发达国家的抵制则是因为公平性意味着发达国家需要承担大部分的减排成本，有损其经济利益。南北方国家在减排合作中的这种立场冲突导致国际气候谈判步履艰难、屡陷僵局。2009年哥本哈根世界气候变化大会的目标是商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，并就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议，但由于各国家阵营之间的立场分歧，会议最终只是达成没有法律约束力的《哥本哈根协议》。2010年坎昆气候大会上，各方意见分歧仍然很大，会议最终也未取得突破性进展。
与水污染、土壤污染等区域性环境问题不同，碳排放对气候的影响是全球性的。不管碳排放产生于哪个国家，都会产生相同的环境效应。因此，如果只有部分国家参与减排，势必会存在较严重的“搭便车”(free tiding)现象，将很难解决气候变化问题。因为非减排国家增加的碳排放量可能超过减排国家的减排量，从而使全球碳排放总量仍然继续上升。而且这种不对称的减排政策还会通过碳密集型产品的国际贸易、能源密集型产业的国际转移和化石能源价格波动导致“碳泄漏”(carbon leakage)问题，进一步削弱减排的有效性(IPCC，2007)。因此，解决气候变化问题需要发达国家和发展中国家进行密切合作，共同行动。但是，南北方国家积极合作并不意味着它们相同地分配减排责任，而应该充分考虑碳减排合作的公平性问题。因为南北方国家在气候变化的历史和现实责任、经济发展阶段、减排能力等方面存在巨大差异，若不充分考虑南方国家的公平性诉求，很难让其积极参与国际减排合作。但反过来，过于严苛和缺乏灵活性的减排公平性原则也容易遭到发达国家反对，导致合作的失败。因此，全球碳减排目标的实现有赖于南北方国家公平性立场的进一步协调和相应减排合作框架的合理设计。
二、国际碳减排合作的公平维度
(一)历史排放与代际公平
当前的气候变化源于历史上人类排放的温室气体在大气中不断地累积，而工业革命以来发达国家的生产消费活动是温室气体历史排放的主要来源。Grabler和Fujii(1991)研究表明，自1800年以来大气累积的二氧化碳中，有85.9％来自发达国家的生产消费活动。
基于以上事实，大部分发展中国家和众多学者都认为，发达国家必须为其历史排放负责，承担主要的减排责任。例如，学者Shue(1999)指出，发达国家的工业生产活动以及相伴随的生活方式对地球气候造成了破坏，让所有国家都承担了这种环境成本，但是发达国家却是其收益的主要获得者。根据公平原则，发达国家应该充分地承担气候变化的责任以纠正发达国家和发展中国家之间在收益分配上的失衡。Neumayer(2000)则认为，“污染者付费”原则要求发达国家承担历史排放责任，以确保让污染者而不是污染的受害者付费。该学者还认为，每个人不管生于何时何地，都应该平等地享有全球气候资源，忽视历史排放责任等于优待发达国家过往排放者而歧视发展中国家当前和未来的排放者。此外，还有学者从“跨代搭便车行为”(transgenerational free-riding)的角度指出了当前发达国家承担历史排放责任的合理性(Gosseriers，2004)。发达国家的当代人从他们祖辈的历史排放中获得收益，而没有付出相应的成本，发展中国家却为此遭受损害，因此发达国家的当代人是“跨代搭便车者”，发展中国家有权向发达国家要求相应的补偿，并无须考虑后者对其祖辈的历史排放有无道德上的责任。
但是，一些学者对历史排放责任的观点提出质疑(例如Traxler，2002；Caney，2005；Posner，2008)。归纳起来，这些质疑的观点包括：第一，历史排放者对温室气体排放的环境效应并不知情。第二，历史排放者已经死亡，追究历史排放只会让没有过错的当代人承担责任，而不是让实际排放者负责。第三，发展中国家也享受了部分工业革命的成果，如更好的医疗和技术等。最后，质疑者认为历史排放原则不具有政治可行性，因为发达国家不太可能接受包含历史排放责任的气候协议。其实，仔细分析一下可知，以上几点质疑并不能成为忽略历史排放责任的充分理由，而只是说明现实中发达国家历史排放责任可能需要作出适当的调整和修正。首先，正如当前普遍的法律原则，对排放后果的“无知”只是说明排放者没有道德上的过错，但不意味着他们不需要为排放造成的损失承担经济责任。第二，即使发达国家的当代人不是实际排放者，但从历史排放中获得诸多收益，这体现在当前他们比发展中国家高得多的生活水平上。第三，虽然发达国家的一些科技、经济成果确实也使发展中国家获益，但发达国家无疑是主要受益者。最后，发达国家对历史排放责任的排斥其实只是反映当前发达国家还不愿意充分考虑发展中国家提出的减排公平性诉求而已。
(二)人均排放与代内公平
与公平原则密切相关的第二个核心问题是，不同国家尤其是发达国家与发展中国家在人均排放上存在巨大差异，造成代内不公平。以2007年为例，美国的人均二氧化碳排放为19.1吨，日本人均为9.9吨，而中国和印度人均排放分别仅为4.95吨和1.43吨。
学者Singer(2002)指出，地球大气对温室气体的吸收与净化能力为全人类共同拥有，不管在哪个国家，每个人都应该拥有相同的排放权。而值得注意的是，在当前必须控制排放总量的情况下，人均排放权平等不但要考虑当代人之间的平等，而且要考虑各代人之间的平等，即必须与历史排放责任相
结合(Neumayer，2000)。因此，如果发达国家的历史排放超出其应得的排放量，则发达国家当代人的人均排放权应该相应减少，或为其超额历史排放付费。由于大部分发展中国家人均排放低，人均排放权原则可能获得发展中国家的广泛支持。Baer(2002)认为，这有助于在全球建立一个大规模、高效的碳排放权交易市场，从而有效降低全球减排成本。
当然，人均排放权公平性的实现也可能存在一些问题。例如，一些学者认为，基于相同人均排放权的气候协议一般会把排放额度分配给各国政府，而考虑到很多国家的政治现实，这很难保证相同人均排放权的最终真正实现(Beckerman and Pasek，1995)。同时，由于资源、技术的原因，一些穷国人均排放也很高，相同人均排放权原则可能加剧其经济困难。此外，根据人均排放权原则进行排放额度分配，一国人口越多往往获得的排放额越大，这可能会激励人口的扩张。不过，通过合理设计排放权分配机制，上述问题是能够避免或减轻的。此外，Posner和Sunstein(2009)指出实行相同人均排放权的政治困难，因为该原则要求高人均排放的发达国家向发展中国家购买排放额度，造成大量的资金转移，这种国际收入分配效应很可能使该原则遭到发达国家的反对。
(三)减排能力与收入差异
各国经济发展水平不同，应对气候变化问题的能力也存在很大的差异。发达国家无论是在资金还是技术上都领先于发展中国家，其率先减排不但较为容易，也比较公平。因此，根据减排能力确定各国减排责任的原则，也即“支付能力”原则(ability to pay principle)也受到很多学者的推崇。不过，大部分学者在讨论减排能力时往往不是考虑各国之间整体减排能力的差异，而是落实到个人减排能力差异。个人收入水映了其减排的支付能力，收入水平越高的个人需要承担的减排责任越大，而低于某一收入水平的个人则无需支付减排成本，这一原则适用于所有国家，因为每个国家都存在穷人和富人(Baer et a1.，2008)。
学者Shue(1993)认为，支付能力原则体现了基本的公平要求，因为贫穷国家碳排放的上升往往是为了满足其基本生活需要，这种排放属于“生存性排放”，而富裕国家的碳排放往往是过度消费带来的“奢侈性排放”。因此，为了维持某些人的奢侈性排放而限制其他人满足其基本需求所需排放的任何做法都是难以容忍的不公平。此外，有意思的是，一些学者如Risse(2008)、Caney(2005)虽然反对历史排放责任，但支持根据“支付能力”原则分配减排责任。他们认为，最可行的减排方案是让那些最有能力这样做的国家对生产进行调整，而“能力”体现在各国的人均财富拥有量上。但他们也指出，让富人承担减排责任的合理性不是因为他们有义务，而是因为他们更容易做到。不过，仅仅注重减排“能力”而忽视“责任”实际上是软化了发达国家的减排约束。因为强调“能力”就把发达国家的减排责任变成一种国际道义行为，就像发达国家对发展中国家的经济援助一样，其结果比强调“责任”更具有灵活性和不确定性，并且可能是有条件的，这从发达国家对发展中国家的经济援助现状可见一斑。
(四)贸易的碳排放转移与消费者责任
在经济全球化的背景下，出口成为中国等众多发展中国家经济发展的重要引擎，但出口产品的生产也成为碳排放的重要来源。例如，中国大约有三分之一的二氧化碳排放产生于出口产品的生产(Weber et a1.，2008)。中国对美国、日本、德国等大部分发达国家同时存在大额的商品贸易顺差和“碳贸易顺差”，即中国出口在国内造成的碳排放高于进口在国外造成的碳排放，因此对外贸易增加了国内碳排放(Pan et a1.，2008)。事实上，这种现象在很多发展中国家都存在。据估算，仅2004年全球贸易中隐含的二氧化碳排放占当年全球总排放的23％，这些碳排放主要源于中国等新兴经济体对发达国家消费者的出口，而大部分发达国家都是碳净进口国，造成发达国家消费而发展中国家污染的问题(Davis and Caldeira，2010)。
因此，国际贸易具有国际碳排放转移效应，这对各国碳排放具有重要的影响。对于大部分发达国家，贸易不但满足其国内日益膨胀的消费需求，而且还把消费所需的资源消耗、碳排放转移至发展中国家。因此，贸易的碳排放转移效应对南北方国家碳减排具有重要的公平含义。学者Rise(2007)认为这种现象体现了南北方国家之间生态上的不平等交换。因此不少学者提出，公平起见，在考虑各国的碳排放时，有必要考虑贸易产生的碳排放转移，让进口国消费者承担部分减排责任(Ferng，2003：Pan et a1.，2008)。在2009年哥本哈根世界气候大会上，我国政府也指出，工业化国家将大量碳排放“外包”给了中国等发展中国家，后者实际上替西方消费者进行着大量碳密集型的生产制造，因此发达国家消费者应该对产品制造过程中产生的碳排放负责。但在当前多边减排框架下，一个国家的碳排放是根据该国的生产活动所产生的碳排放来核算的，因此出口生产导致的碳排放由出口国(生产国)负责，而不是消费国负责，即这种以“生产原则”来测算一国碳排放的做法完全忽视了贸易碳排放转移带来的不公平性。很多学者已经指出，后京都全球减排合作框架有必要改变这种情况，采用“消费原则”或“生产原则”和“消费原则”的某种加权方式来评估一国碳排放和相应的减排责任，从而避免或减轻碳排放转移效应产生的不公平问题(Peters，2008；Munksgaard and Pedersen，2001)。
(五)气候谈判中的程序公平
国际碳减排合作另外一个重要的公平维度是气候谈判的程序公平(procedural justice)问题。程序公平的核心就是要保证气候变化问题的利益相关者能够公平参与碳减排决策制定与规划过程，谈判中各方的利益都能够得以体现(Paavola and Adger，2006)。程序公平对于其他公平维度的实现具有重要的影响。不公平的气候谈判过程很可能使一些国家或团体的利益被忽视，从而产生不公平的气候协议。
虽然程序公平很重要，但现实中很多因素往往导致程序公平难以充分实现。对于气候变化问题，实现程序公平的一个重要障碍就是各个国家和团体之间往往存在很大的“背景性不平等”(back―ground inequality)。例如，贫困国家往往是气候变化的主要受害者；发达国家在应对气候变化上处于优势地位，发展中国家则缺乏资源和能力；发达国家的经济发展水平较高，能源依赖度降低，而发展中国家还需要增加排放来解决贫困问题。这些不平等对各国气候谈判能力、政策空间和执行能力等都具有重要的影响，最终影响程序公平。Albin(2003)形象地指出，由权力非常不平等的各方参与全球公共物品盼谈判，谈判的过程和结果很可能只是各方不平等权力的“镜像”。因此，在气候谈判前，有必要纠正各国源于经济发展水平、谈判能力、人才以及其他资源可获得性等方面的不平等性，同时有必要让更多的非政府组织参与谈判过程。
事实上，为了保证程序公平，《联合国气候变化框架公约》做了很多努力，例如规定缔约方会议只有在不低于三分之二的成员方出席时才能够进行决策，并采取“一个缔约方，一个投票权”原则。公约还为发展中国家参与气候谈判提供援助，帮助其进行能力建设(capacity building)以减少其参与谈判的障碍，并允许一些非政府组织以观察员的身份参与气候会议。尽管如此，现实中南北方国家在参与气候谈判时仍然存在诸多不平等问题。Kandlikar和Sagar(1999)指出，虽然有关气候变化问题的研究进展非常迅速，但是大部分的研究来自于工业国家，研究重点往往集中于工业国家直接相关的问题；相反，发展中国家的研究人员和资金支持则非常缺乏，导致南北方国家在气候问题研究能力上的巨大差距，并反过来影响国际气候政策的制定。实际上，发展中国家在气候问题研究、气候制度谈判等方面能力的缺乏也是其各种公平诉求在气候谈判中经常被忽视的重要原因之一(Sagar and Banuri，1999)。由此可见，程序公平也是发展中国家利益在国际碳减排合作中得以充分体现的重要保证。
三、为何要重视发展中国家的公平性诉求
上述五个公平维度是发展中国家在国际减排合作中提出的主要公平性诉求，但是现实中发达国家对这些诉求往往反应冷淡，认为它们不切实际。很多情况下，发达国家反对以上公平性诉求的理由只是其拖延、逃避应有减排责任的借口而已。因为发达国家非常清楚，满足发展中国家的公平性要求，意味着发达国家要承担大部分减排成本，有损其经济利益。最近发达国家还一直试图利用其他手段向发展中国家施压，设法让发展中国家接受不公平的减排义务。例如，在最近的哥本哈根气候会议和坎昆气候会议等国际谈判中，发达国家总是千方百计模糊“共同但有区别的责任”原则，并且以资金为筹码对发展中国家提出种种限制。另外，美国、欧盟等发达经济体还试图通过“碳关税”等贸易政策对中国、印度等主要发展中国家施压。
当前发达国家可能或已经采取的单边行动提醒我们去思考一个基本的问题：撇开减排公平性问题的考虑，而仅仅通过某些奖惩机制真的能使各国尤其是发展中国家积极合作吗?实际上，已有不少经济学者在不考虑前文阐述的各种公平维度下进行这方面的探索。他们假设各国像理性经济人一样行动，当合作的经济收益大于成本时，合作就会产生。但由于大气具有公共物品性质，减排收益具有非排他性，因此每个国家都存在“搭便车”激励。减排成本越高，搭便车激励越强。Carraro和Moriconi(1997)基于博弈模型的理论分析发现，搭便车激励的存在使得所有国家都参与的减排合作协议几乎不可能存在。
在这种情况下，不少学者认为可以通过某些激励措施来解决搭便车问题(Barrett，1994；Kemfert，2004；Tian and Whalley，2010)。例如，利用配额、关税等惩罚性措施对搭便车者进行制裁，降低搭便车的收益，或者是通过资金、技术转移等“胡萝卜”政策来提高合作的收益，再或者是以上“大棒”和“胡萝卜”政策的组合。这或许也是美国、欧盟等发达经济体试图采用碳关税政策的理论依据。然而即使理论上可能成立，以上奖惩机制的现实可行性也非常值得怀疑。首先，发达国家为了让发展中国家合作而采取的贸易限制措施很可能受到后者的强烈抵制和报复，最终不但未能促进合作，还可能引起贸易战，并且WTO规则也可能对这类贸易措施进行限制。其次，若忽视历史排放等公平性问题，即使采用资金和技术转移等激励措施，其转移力度也会显著低于考虑公平因素的情形，很可能无法有效提高发展中国家的减排能力和补偿其减排成本，最终使发展中国家不能积极合作。所以，任何忽视公平问题的碳减排合作机制都会受到发展中国家的强烈反对，导致国际减排合作的失败。正如Brown(2003)指出的，除非我们对气候变化问题中涉及的伦理、正义、公平等问题进行明确的分析，否则解决该问题的任何方案都不大可能被众多国家所接受。实际上，《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》能被发展中国家广泛支持，就是其“共同而有区别责任”原则充分体现了发展中国家的公平性诉求。当然，当前该原则的具体内涵有必要拓展，除了考虑历史和现实责任、减排能力差异等因素，还要考虑贸易对碳排放的影响。可以预见，后京都国际碳减排合作机制中涉及的公平性问题将更加突出，也将更加复杂。而发达国家充分重视公平因素，对于国际气候谈判取得突破无疑是至关重要的。
四、南北方国家的立场协调问题
为了实现全球减排目标，后京都国际碳减排合作必须找到相应机制来充分协调南北方国家公平性立场，最终使二者都能积极主动地参与碳减排。事实上，近年来国内外的一些学者已经开始提出不同的后京都国际碳减排合作方案，这些方案大都体现了某种公平性要求。Bodansky等(2004)对截至2004年的各种方案进行了归纳和总结。之后，又有学者提出了各种新的方案，其中代表性的方案如“共同但有区别的趋同”方案(Hohne et a1.，2006)、“温室发展权”方案(Baer et aI.，2008)，以及国内学者潘家华、陈迎(2009)提出基于人文发展理念的碳预算方案等。这些方案都考虑了历史排放责任、减排能力以及人均排放差异等因素，因此不同程度上体现了发展中国家的公平性诉求。当然，很难说这些方案能否被各国普遍接受。因为各种不同的减排责任分配方案往往只是反映研究者对于公平性的不同看法，而并非代表被普遍接受的公平标准。
一国之内，相同或相似的法律和道德规范可以使个人和企业对“公平”达成基本的共识。但在国与国之间，各国对公平的看法往往存在差异，并且公平观念常常因国家利益的影响而产生扭曲。在不存在超世界政府和全球道德标准的情况下，对一个国家的道德或法律约束往往很弱甚至是缺失的。在这种情况下，即使发达国家在伦理道德上认同发展中国家提出的公平标准，但如果这种公平诉求将导致其国家利益较大的损失，也意味着这种道德认同在政治上却是不可行的，最终发达国家很可能拒绝接受这种公平性要求。美国不顾国际舆论压力而退出《京都议定书》的做法就是最好的例证。因此，更为现实的问题是：如何设计一个在伦理上被普遍认同且在政治上可行的公平减排方案?正如Muller(1999)所指出的，我们需要寻找的是一个既能够被普遍认为足够公平又可以接受的解决方案。很多学者指出，“正义”(justice)，包括分配正义(distributive justiee)和矫正正义(corrective justice)将在未来气候谈判中发挥重要的作用，因为它们有助于解决气候变化问题中的各种公平性问题(Grasso，2007)。但是学者们同样没有给出一个能够被普遍接受并且具有较强约束力“国际正义”标准。更为重要的是，在存在国家利益的情况下，正义尺度本身也很难解决问题，因为要考虑政治可行性。另外，正义和政治二者是相互影响和制约的，但是对于国际正义与政治如何相互作用，目前还很少进行深入的讨论，而这或许是回答上述问题的关键。
在普遍具有约束力的国际正义缺失的情况下，学者们提出的各种合作方案的可行性最终很大程度上取决于国际气候谈判中各国或国家集团之间的讨价还价过程。而这种讨价还价很可能只是裸的国家利益博弈，并无多少正义可言。当前国际减排合作面临的主要困难正源于此。一方面，发展中国家坚决维护其发展权利，从公平的角度要求发达国家率先减排，承担主要减排责任。而发达国家同样出于国家利益考虑，对发展中国家提出公平诉求反应冷淡，甚至抵制，转而强调发展中国家履行减排义务的必要性，对其提出一些不切实际的减排要求。
在缺乏超政府的情况下，南北方国家在减排问题上的利益冲突短时期内很难解决，但是解决气候变化问题的时间却非常紧迫。因此，成功应对气候变化挑战或许需要南北方都保持一定的灵活性，并作出适当的让步，使减排公平性和政治可行性达到某种平衡。如果双方都不愿作出让步，当前的谈判僵局将很难取得突破，一个有效的、能被广泛参与的国际减排合作机制将难以形成。而多边减排合作失败的结果可能有两种：一是继续拖延时间，最终可能导致我们未能及时、有效地稳定大气温室气体水平而遭受气候变化带来的各种环境灾难，而发展中国家尤其是贫穷国家将首当其冲遭受损失；另一种可能是，一些国家或国家集团另起炉灶，进行区域性减排合作或单边减排。对于后者，由于只有部分国家进行自愿性质的减排，同样很难保证全球减排目标的实现；同时，区域性或单边减排安排有可能导致减排区域或国家对未履行减排义务的国家采取配额或关税等惩罚措施，从而引起国际政治与经济冲突。可见，这两种结果对于人类的可持续发展和国际政治经济环境的稳定都极为不利，应尽量予以避免。
五、结语
国际碳减排合作的一个核心问题是如何公平地分配各国的减排责任。减排公平性涉及到历史排放、人均排放、减排能力、贸易的碳排放转移、气候谈判程序等诸多的方面，充分考虑这些公平性问题是使发展中国家积极参与国际减排合作的关键。因为忽视公平性意味着牺牲发展中国家的经济发展空间，这是发展中国家难以接受的。反过来，严苛而缺乏灵活性的公平要求往往意味着发达国家必须让渡较大的国家利益，从而遭致发达国家的抵制。所以，后京都的国际碳减排合作成功的关键就是充分协调南北方国家在减排公平性上的立场。近年来，国内外很多学者一直致力于这种协调问题的研究，并提出各种后京都时代国际碳减排合作方案，这些研究对于促进南北立场协调具有重要的作用。
笔者认为，当前亟待进一步深入研究的问题包括以下几个方面：
首先，在公平性讨论中，各种不同的公平维度之间如何建立联系并融入具体的减排合作方案还有待进一步深入探索。目前已有研究主要强调发达国家的历史排放责任和不公平的人均排放，而近年来国际贸易产生的碳排放转移对减排公平性的影响也日益凸显。如何综合考虑这些公平维度，并形成合理、清晰、可操作的国际碳减排责任分配方案，是一个值得研究的重大课题。
我国钢铁行业碳排放量约为全国碳排放总量的15％。因此完成钢铁行业碳减排目标是实现我国碳减排总量目标的重要环节。研究为求解未来钢铁行业的碳排放总量与碳减排潜力，提出一种基于技术进步与碳减排外部性的情景仿真模型。在不同的技术进步与碳减排外部性情境下，模型综合考虑节能减排技术对行业/地区碳排放的影响，设计锁定、成长和促进三种碳减排情景。最后采用该模型对重庆市钢铁行业的碳排放总量，碳减排潜力与节能技改投资成本变化进行了情景仿真分析与评价。研究表明，为更好地实现行业的碳减排目标，在现有的节能减排政策环境下，重庆市钢铁行业，需要进一步加强对节能减排技术的推广；加大技术推广投资，用于更多的节能减排技术的研发与推广，加快节能减排技术扩散速度，增强行业碳减排成效；有选择性的进行投入与推广，提高资金的利用效率，以有限的资金实现行业／地区碳减排成效的最大化。
关键词 钢铁行业;碳排放;技术扩散;情景设计;低碳示范城市
中图分类号 X32 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）03-0077-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.03.013
钢铁行业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业，同时也是能源消耗和大气污染物排放的大户，是我国实行节能减排的重点行业。钢铁工业以碳冶金为基础，在国际钢铁工业中，生产过程的CO2排放量占全球总量的5%-6%。中国因处在工业化、城镇化的中期，钢铁产销量大，钢铁工业的碳排放约为全国总排放量的15%［1］ 。因此完成钢铁行业碳减排目标是实现我国碳减排总量目标的重要环节。
目前研究碳减排潜力和总量的综合分析评价方法主要分三类，一类是基于能源消费结构调整的情景分析，如文献［2］认为能源消费强度和能源消费结构是影响区域碳排放量的重要因素。通过对东北地区能源消费强度及结构进行统计分析，得出其碳排放量。一类是基于产业结构调整的情景分析。如文献［3］通过分析认为我国传统贸易方式是加工业，这种生产方式带来的是“高投入、高消耗、高排放及低附加值”，其经济、社会及环境效益低于“低投入、低消耗、低污染、高附加值及高效率”的服务行业。文献［4］通过对比服务业与工业的碳排放强度，认为我国城市的工业比重过高，提高服务业在国民经济中的比重是降低碳排放强度的有效手段。第三类是基于行业结构调整的情景分析。如文献［5］在研究水泥行业的低碳技术成效上，使用各项措施（包括水泥生产工艺的改变和多种节能技术使用）对二氧化碳减排效果及减排成本进行推演。
本文在上述文献基础上，提出一种基于技术替代和碳减排外部性的碳减排情景仿真分析模型。研究设计三种碳减排情景，即：锁定情景、成长情景与促进情景，研究节能减排技术在不同的技术扩散情景下对行业/地区碳排放的影响。模型在对钢铁需求量的预测上，使用多曲线趋势模型进行拟合。最后以重庆市钢铁行业作为情景分析案例，对模型的可行性和有效性进行验证。
1 基于全生命周期的碳排放计算方法
1.1 钢铁行业碳排放计算
钢铁行业碳排放受活动水平（行业产品产量）和排放因子（单位产品的碳排放量）制约。本文基于时间序列对钢铁行业活动水平的影响与节能减排技术扩散对排放因子的影响，提出一种适于技术扩散的碳排放计量方法。
设置基准年，得到基准年行业碳排放因子和技术使用比例，预测特定年行业产品产量和技术使用比率。通过特定年行业活动水平、基准年的排放因子及因技术替代所造成的碳减排量，得到特定年的碳排放总量。
ECO2＝f0×Pt-E′CO2
E′CO2=P′t×St×F′-P′0×S0×F′
其中，ECO2为特定年行业碳排放总量，f0为基准年行业产品碳排放因子，Pt为特定年行业产品生产总量，E′CO2为特定年使用节能减排技术的碳减排量，P′0为基准年行业相关产品产量，P′t为特定年行业相关产品产量，St为特定年节能技术在行业中的比例，S0为基准年节能技术在行业中的比例，F′为使用节能技术造成的单位产品减排量。
1.2 基于全生命周期的碳减排外部性计算
设钢铁行业生产流程中共有z种产品，其中包含碳减排外部性的单位商品价格：
p0,t=(1+α)tp0q0,t+p0,0
p1,t=(1+α)tp0q1,t+p1,0
…
pz,t=(1+α)tp0qz,t+pz,0
其中，α为发展低碳经济所带来的外部收益的变化率。由于各个商品的碳排放对于社会来说，其单位收益是相同的。p0为期初碳减排外部性价格，qz,t为第z种产品的单位碳排放量。
2 钢铁行业碳减排情景设计
2.1 钢铁行业碳减排途径
综合文献［6-8］对钢铁行业节能减排策略的研究，钢铁行业减排主要有四种途径：①加强行业/企业内部管理：完善能源监管机构，监管生产过程中节能减排工作的执行情况，督促在生产环节中节能减排工作落实。②优化产业结构：淘汰落后生产线及生产工艺，提升钢铁生产水平。推进行业联合重组，使生产更加集中化和现代化。③调整企业用能结构：使钢铁生产由“铁-转炉-钢”的生产工艺向“废钢-电炉-钢”的生产工艺转变，降低煤炭的使用。④推进节能技术创新及节能技术使用：加大对节能减排技术的投资，推动行业节能技术研发、引进与推广，从生产源头落实节能减排。
在钢铁行业节能技术的推广中，均提到我国二次能源利用率较低，应提高在钢铁生产中二次能源的利用，主要涉及在钢铁生产中对余热、余能及余压的利用。文献［9］提到我国大多数钢铁企业的余热余能回收利用率在30-50%，与日本92%有较大差距，因此二次能源的有效回收利用的潜力很大。
本文参考文献［10］所提及的主流节能减排技术，综合考虑钢铁生产工艺中工序耗能比例。选取节能减排技术进行情景仿真分析，模拟其在不同技术扩散情景下对行业/地区碳排放的影响。
2.2 钢铁行业生产工序能耗对比
钢铁生产中各生产工序的能耗对比，可以为节能技术的选取提供依据。文献［3］给出2005年国内大中型钢铁企业吨钢可比能耗情况，图1是各工序在2005年的能耗比例。其中高炉炼铁工序平均能耗为457 kgce/t钢，占所有生产工序的53%。并且我国高炉炼铁工序与国外同水平生产工序相比，具有54.3 kgce/t钢的差异。轧钢工序由于板带比低和加工深度不足,工序能耗比国外低很多,两者不具有可比性。当不考虑国内外轧钢系统加工深度、成材率和工序能耗方面的差异，我国吨钢可比能耗高于国外64.4 kgce。考虑国内外轧钢系统的差异并取国内轧钢工序与国外相同水平，我国吨钢可比能耗高于国外112.0 kgce。
2.3 节能减排技术选取
在国内钢铁生产工艺的主流节能减排技术中，选取适用于高炉炼铁及整个生产流程的节能减排技术进行情景分析。
(1)低热值高炉煤气燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）。燃气轮机燃烧做功（发电），排出的烟气通过余热锅炉产生蒸汽而做功（发电）。2007年我国生铁产量达到46 944.63万t，高炉煤气产生量为6 000亿m3，高炉煤气散放量达到614亿m3，散放率为10.2%，平均每吨铁散放130.79m3的高炉煤气［11］。2010年国内CCPP技术推广比例达到10%。此技术典型项目建设投资额56 200万元，单位节能量1 kWh/m3高炉煤气，项目节能量达到9.4亿kWh/年，平均每万元节能6.76 tce。
(2)干式TRT技术（高炉炉顶余压余热发电技术）以能量回收透平装置为基础，利用高炉炉顶煤气的余压余热，把煤气导入透平膨胀机，驱动发电机发电。到2010年我国高炉使用TRT技术利用高炉炉顶余压余热进行发电达到100%，干式TRT 达到60%，且使用干式TRT技术每吨铁将节能50 kwh，约0.02 tce［12］。工业和信息化部在钢铁企业干式TRT发电技术推广实施方案中提到，到2011年底，重点大中型钢铁企业1 000立方米以上高炉配置率将提高到70%，2014年将达到100%。
(3)高炉鼓风除湿技术采用冷凝法除湿，入热风炉的空隙采用脱湿技术工艺，将进入鼓风机之前的湿空气先行预冷，接着将预冷后的湿空气通过表冷器冷却，使其温度降低到空气含湿量对应的饱和温度以下，湿空气中的多余饱和量的水分凝结析出，空气中的含水量降低。我国2009年高炉鼓风除湿技术推广比例
(4)高压变频调速技术采用单元串联多电平技术或者IGBT元件直接串联高压变频器等技术，实现变频调速系统的高输出功率（功率因素>0.95），同时消除对电网谐波的污染。对中高压、大功率风机、水泵的节电降耗作用明显，平均节电率在30%以上［13］。 2010年技术推广比例为15%，预测其在2015年推广比例将达到50%，单位节能0.086 kgce/kWh，到2020年能达到100%。
2.4 钢铁行业减排情境设计
选取典型节能减排技术，设置不同情景，模拟在相同技术扩散情景下使用不同节能减排技术对行业及区域碳排放影响，以及不同碳排放情景下的投资变化情况。并比较不同情景下，不同节能减排技术对行业/地区碳排放和投资的影响。基于此，提出通过技术路径建立低碳示范城市中，行业中优先发展的技术及优先发展的技术组合的建议。
研究设置了三种情景，①锁定情景：模拟在特定年份，节能减排技术扩散比例和基准年行业内比例相同。②成长情景：模拟在特定年份，节能减排技术扩散比例在现有的政策环境和市场环境下的扩散情况。③促进情景：模拟在特定年份，政府加强对节能减排技术的推广，使得技术扩散程度增强的情况。图2为情景仿真模拟路线图。
3 重庆市钢铁行业碳减排情景分析评价
3.1 重庆市钢铁行业产量预测
产量预测可以采用数学模型法、弹性系数法，消费系数法、定性消费法、非线性动态系统的递归神经网络预测法等方法［14-16］。
研究选取重庆市近17年的钢材生产量实际数据，采用SPSS，进行多种模型拟合，得出各模型在曲线拟合时的拟合优度、显著性检验值p值及各模型的参数估计值。通过对各模型的拟合优度和显著性检验值的比较，选取下式（三次曲线产量预测模型）进行产量预测，表1为相关产品的预测值。
Y=127.541-4.712x+0.586x2+0.09x3
其中，Y为预测值，x为时间序列。
3.2 重庆市碳减排情景设计
以重庆市钢铁行业作为情景仿真分析对象,使用产品作为行业碳排放的活动水平,参考选取的节能减排技术在全国的技术扩散情况作为碳排放因子的影响因素，以此来判断重庆市钢铁行业应用节能减排技术,在不同的技术扩散情境下行业/地区的碳排放变化情况。技术扩散比例选取的因素，将参考已知年份技术扩散比例，采用平均年增长率对特定年份的技术扩散比例预测。重庆市钢铁行业，不同节能减排在不同的情境设计中的结果如表2。
3.3 重庆市钢铁行业碳减排情景分析评价
相同情境下，不同的技术对行业/地区的碳排放影响不同。不同情境下，相同技术对行业/地区的碳排放影响也不同。通过情景仿真得出在相同情境下，不同技术的碳减排效果与不同情景下，相同技术的碳减排效果。图3为各技术在不同情景下的碳减排潜力分析结果。
锁定情景：
在这种情景下，因为高压变频调速技术、CCPP、干式TRT技术和高炉鼓风除湿技术的应用比例分别达到
5%、0、28%和1%，总体只能达到0.83%的碳减排效果，重庆市节能技改投资成本将为3.6亿元。
成长情景：38.11亿元节能技改总投资，在2020年，四种技术的使用比例将分别达到100%、30%、60%和20%。碳减排效果将达到184.02万t，相对锁定情景多减排169.24万t，节能减排比例将达到9.6%，节能减排效果显著。不过并不能达到20%的减排目标，建议重庆市进行财政补贴或政策规定，进一步推广这几种节能减排技术，或者加大对其他节能减排技术的推广。
促进情景：在现有政策环境中，进一步通过宏观调控，提高技能技改投资额度(3.77亿元)，加速技术扩散速度。各节能减排技术分别在成长情景的基础上多减排0万t、9.85万t、8.75万t和1.74万t，合计20.29万t。节能减排比例也增加到11.53%，增加1.98个百分点。CCPP和干式TRT技术在强化情境下，减排效果更加显著，应实行政策推广。而高压变频调速技术的政策强化效果为0，建议维持现有技术扩散政策，优先强化其他节能技术的扩散。
4 结论与发展
通过三种情景仿真，对钢铁行业节能减排技术进行仿真分析，研究各技术对行业／地区的碳
排放影响及节能技改投资成本变化趋势。以重庆市钢铁行业为案例，验证模型的有效性。分析认
为：重庆市在现有的政策环境下，应进一步加强节能技术的研发与推广；有选择性的进行技术投
资，提高资金利用效率。
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Simulation Analysis and Evaluation on Carbon Reduction Scenarios in Steel Industry
LIU Zhen1，2 PU Gangqing1 SHI Yuren1 YAN Jianming1 HU Jian1
(1. School of Industry and Business Administration of Chongqing University of Technology, Chongqing 400054，China;
2. Energy Environmental and Economic Research Institute of Tsinghua University, Beijing 100084,China)
Abstract
In China, carbon emissions from iron and steel industry account for 15% of the national total.
Therefore, to reduce carbon emission from steel industry is the key to completing the national carbon emission
reduction targets. A simulation model of carbon emission reduction was proposed based on technological
progress and environmental externality. In different technological progress and production externality
scenarios, the model takes into considerations the affect of energysaving technology on sector/regional carbon reduction emissions.
Three carbon emission reduction scenarios were designed, namely: locking scenarios, growth
scenarios and promotion scenarios. Finally, the model was used for in simulation analysis and evaluation and
evaluation on the carbon reduction emission potential of iron and steel industry in Chongqing. Based on the
conclusion, in order to achieve the carbon emission reduction targets in iron and steel industry, ①under the
current policy environment of carbon emission reduction, energysaving technology should be
developed and applied in iron and steel industry of Chongqing; ②the investment in R&D of energysaving
technologies and the diffusion should be enhanced, and the effect of carbon emission reduction be
strengthened; ③right technologies should be selected for investment and promotion, utilization efficiency of
investment be improved and the effect of carbon emission reduction be maximized with limited investment.
Key words steel industry; carbon emissions; technology diffusion; scene design; lowcarbon model city
收稿日期：2011-11-10
关键词 边际减排成本；方向距离函数；影子价格；减排空间
中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）10-0086-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.10.011
“十二五”期间，我国已批准北京市、天津市、上海市、重庆市、广东省、湖北省、深圳市7省市开展碳排放权交易试点，并计划于“十三五”期间实现覆盖全国31个省市自治区的碳排放交易体系。推行碳排放权交易已经成为国家经济体制和生态文明体制改革的重要任务之一。以市场手段配置碳减排配额，能有效减少碳排放总量，促进企业绿色技术创新，节约规制成本，激励企业参与减排行动，以更加有效的方式实现绿色低碳发展。
我国正处在向低碳社会转型的重要阶段，然而各地区的经济发展方式、技术水平、产业结构、资源禀赋、能源消费结构等不同，决定其碳减排代价或成本存在巨大差异，因此客观合理地评估碳减排的宏观成本与区域差异，有利于协调各地区经济发展与环境污染之间的关系，促进区域性环境协同治理体系的发展，也可以为企业参与碳交易提供政策依据。本研究以全国30个省市为例，首先，通过建立方向性距离函数，计算非期望产出与期望产出的边际转化率；其次，根据期望产出的r格，估算碳排放的影子价格；最后，用影子价格来衡量碳边际减排成本，并进一步分析碳减排成本差异的时空演化特征与其影响因素。
1文献回顾
二氧化碳排放一般是伴随生产或生活过程而产生，如火力发电企业在发电的同时，不可避免地产生二氧化碳、二氧化硫与氮氧化物等副产品。二氧化碳排放通常具有排放跨界性、危害全局性、经济上难以捕获与封存等特点，决定了碳排放的负外部成本很难测算。边际减排成本是指在一定生产技术水平下，减排主体每减少一单位碳排放带来的产出减少量或投入增加量。边际减排成本是企业的内部减排成本，因而边际减排成本及曲线可以帮助企业确定适当的减排技术与策略，也有助于环境管理部门评价区域、行业或企业碳排放的减排潜力、绩效与成本等。
利用经济模型估算非期望产出的影子价格，通常是指污染物或温室气体等副产品的虚拟价格或隐含价格，即边际减排成本。在传统的生产函数下，仅有一种产出（期望产出），因而更多的产出意味着更多的利润或福利。如果生产函数包含期望产出与非期望产出，当产出同时增减时，而非期望产出没有市场价格信息，此时社会福利很难测算。在多投入、多产出的生产效率模型下，利用距离函数与收入函数的对偶关系，估算两种产出的边际转换率，推倒出非期望产出的影子价格。
影子价格模型按照污染物作为投入还是产出，可分为投入距离函数与产出距离函数。投入距离函数利用成本最小化推导影子价格，而产出距离函数则利用收益最大化推导影子价格。环境经济理论一般认为，环境污染物是生产过程的副产品，而不应当作为投入要素，因此近年来产出距离函数在实证研究中得到广泛应用。产出距离函数按照函数形式不同又可以分为三种类型：谢泼德距离函数（Shephard）、双曲线距离函数、方向距离函数。谢泼德距离函数假定期望产出与非期望产出同时增加或缩减；方向距离函数非对称地处理期望产出与非期望产出，在缩减非期望产出的同时，增加期望产出；虽然双曲线距离函数也能非对称地处理期望与非期望产出，但它采用乘法形式，并不能完全分离出两种产出的内在关联性。
在估计方法上，现有的研究可分为三类：非参数数据包络法（DEA）、参数随机前沿法（SFA）与参数线性规划法（IJP）。非参数DEA法利用投入产出组合构建生产前沿并形成分段效率前沿面，其优点是不需要指定距离函数的具体参数形式，但该方法不能确保距离函数处处可微，因而有时难以计算影子价格。另外，利用DEA法估算影子价格受样本的奇异值影响较大，估计结果可能为负值等缺陷。参数SFA法利用计量模型估算距离函数，能够考察随机冲击和技术非效率因素对环境产出前沿的影响，也可以确保距离函数处处可微分，但是计量模型不能事先设定生产技术的约束条件，因此影子价格是否满足相关约束条件需事后评估。参数LP法继承了SFA方法的优点，并且可以更为灵活地设定约束条件求解影子价格，因此得到广泛应用。
在实证研究上，早期的研究主要集中在估算大气中的二氧化硫、氮化物或水污染物的影子价格，近年来随着气候变化问题成为关注的热点，越来越多的学者利用影子价格方法估计二氧化碳的边际减排成本。涂正革利用非参数方法估算了省际工业二氧化硫的影子价格，研究发现二氧化硫的影子价格取决于排放水平和生产率水平。袁鹏等利用采用二次型方向性距离函数对地级市工业部门的废水、二氧化硫和烟尘等三种污染物的影子价格进行了估计。刘明磊等采用非参数距离函数方法研究了能源消费结构约束下的我国省级地区碳排放绩效水平和二氧化碳边际减排成本。陈诗一利用参数化和非参数化两种方法对环境方向性产出距离函数进行估计，并测算了工业分行业的二氧化碳的影子价格。魏楚利用104个地级市的数据测算了城市二氧化碳的边际减排成本。
上述文献从不同角度研究了非期望产出的影子价格，但还存在以下可突破之处。首先，现有的研究多采用非参数方法估算非期望产出的影子价格，没能充分利用参数估计方法的灵活性。本文在方向距离函数的中引入时间虚拟变量，考虑到省际碳排放的中性技术进步影响。技术进步是提升碳排放效率的重要手段，也是减少碳排放的重要路径，忽视了技术进步对碳排放影子价格的影响，会造成影子价格估算偏误；其次，组建区域性碳排放交易市场的前提是碳边际减排成本存在区域差异，现有的研究没能对碳减排成本的区域差异进行深入分析，本文利用泰尔指数分解方法，研究了碳减排成本差异的时空演化特征。
2模型与估计方法
2.1方向距离函数与影子价格
方向性距离函数是谢泼德距离函数的一般形式，方向性距离函数具有参数灵活性等特点，近年来，在污染物影子价格估计上得到广泛应用。参照Fare的定义，假定投入x∈RN+，期望产出yx∈RM+，非期望产出b∈RJ+，则生产技术定义为P（x）={（y，b）：x可以产生（y，b）}。产出集P（x）除了具备凸性、紧凑性与投入自由处置性等特点外，还必须满足以下性质：首先，期望产出与非期望产出具备零点关联性。如果（y，b）∈P（x）且y=0，意味着6=0。期望产出与非期望产出是联合生产的，污染物作为期望产出的副产品，如果没有污染物产出，就必须停产；其次，期望产出与非期望产出满足联合弱处置性。如果（y，6）∈P（x）且0≤θ≤1，则（θy，θb）∈P（x）。同比例地减少期望产出与非期望产出是可行的，换句话说，减少非期望产出必须要付出成本，其代价是相同比例地减少期望产出；最后，期望产出的自由处置性。如果（y，b）∈P（x）且y’
在考虑到以上性质的基础上，本文设定方向性产出距离函数作为生产技术集：
（1）
其中g=（gy，-gb）为方向方量且g≠0。方向产出距离函数表明在给定的生产技术P（x）下，沿着向量g的方向，最大限度地扩张期望产出，同时缩减非期望产出，以达到产出前沿点。
非期望产出（如污染物）通常不能像商品一样进行市场交易，因此它没有价格。期望产出与非期望产出是联合生产的，根据方向距离函数的弱处置特点，缩减非期望产出必须相应地减少期望产出，因此，减少期望产出的价值可以看作非期望产出的机会成本，即影子价格。Fare根据产出距离函数与收益函数的对偶关系，利用x泼德引理，推导出非期望产出与期望产出的影子价格比例等于其边际转化率，即
（2）式中，g是非期望产出的价格，p期望产出的价格，分式为非期望产出与期望产出的边际转化率。式（2）的含义是，污染物的价格等于减少一个单位的污染物，必须放弃相应期望产出变化的价值，也即污染物治理的影子价格或边际减排成本。如果方向性产出距离函数D是连续可微的，就可以利用期望产出的市场价格推导出污染物的影子价格。
2.2经验模型与求解
方向距离函数的参数形式通常有两种：超越对数函数与二次函数。超越对数的函数形式经常被用于谢泼德产出距离函数的参数化，正如前面所述，谢泼德产出距离函数通常把期望产出与非期望产出同等、对等，即通过同时扩张或同时缩减来计算产出效率与影子价格，因此不符合环境管制的要求。相比超越对数函数，二次函数的优点在于：二次函数满足方向距离函数的转移属性、二次可微性及灵活性等特性。理论研究也表明二次型函数在各种条件下均优于超越对数函数形式，Fare和Vardanyan等利用蒙特卡罗方法比较两类函数的性能发现，在不同的技术集条件下，无论是对于小样本还是大样本，二次型函数的估计结果要比超越对数函数的结果更为精确与灵活。
设定方向向量g=（1，-1），其含义表示，扩张期望产出的同时，同比例地减少非期望产出。本文在投入产出变量选择上，选择资本（x2）、劳动（x2）和能源（x3）三种投入变量，期望产出为各地区的经济总产出（y），非期望产出为二氧化碳排放量（b）。因此，第k个生产单元t时期的二次型方向距离函数为：
（3）
考虑到距离函数中各生产单元的个体效益与时间效益的差异，在式（3）中的常数项加入省份虚拟变量与时间虚拟变量：
（4）
其中λk与τt为虚拟变量的系数。当k’=k时，省份虚拟变量Sk'=1，否则Sk'==0。同理，当t’=t时，时间虚拟变量Tt'=1，否则Tt'=0。
为求解方向距离函数的未知参数，我们采用参数线性规划的方法求解，目标函数是最小化各时期所有样本点与前沿点的离差和：
（5）
各约束条件下含义如下：条件①确保各决策单元在生产技术曲线的前沿面或内部，即满足方向距离函数的非负约束；条件②满足期望产出与非期望产出的零点关联性，即当非期望产出为零时，方向距离函数为负值，此时方向距离函数不可行。以往多数学者的研究是在估计参数后，对零点关联假设进行验证，本文则作为约束条件来估计参数以满足该特性；条件③与④是单调性约束，确保影子价格具备正确的符号；条件⑤是满足投入变量的自由处置性；条件⑥与⑦分别表示方向距离函数的转换属性和对称性。
3碳边际减排成本估计结果与区域差异分析
3.1数据与变量
本研究使用分省级面板数据，考虑到数据的可得性与完整性，选择2010-2012年期间全国30个省、市、自治区（不包括台、港、澳）作为样本估计碳排放的边际减排成本，其中由于相关数据缺失，故予以删除。①投入。投入变量包括资本、劳动与能源三种。分省资本存量采用“永续盘存法”来估算，参考单豪杰的研究进行拓展，并以2000年为基期进行平减处理；劳动投入以各省份的三次产业就业人数的加总来表示；能源投入采用各地区一次能源消耗量，单位是万吨标准煤。②期望产出。采用分省份的地区生产总值，并以2000年为基期进行平减处理；③非期望产出。采用分省份的二氧化碳排放量。由于我国没有官方统计的二氧化碳排放量数据，本文估算各省主要化石能源消耗以及水泥生产过程的二氧化碳排放量，具体方法如下：
二氧化碳排放量根据IPCC《国家温室气体排放清单指南》（IPCC，2006）推荐的方法估算，选取煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然气7种主要化石能源，具体计算公式如下：
其中，C为估算的各类能源消费的二氧化碳排放量；i表示能源消费种类，Ei为各省份第iN能源的消耗量（实物量）；CFi为各类一次能源的平均低位发热量；CCi与COFi分别是单位热值含碳量与碳氧化率COFi；44/12为二氧化碳气化系数。除化石能源燃烧外，水泥生产过程中产生的二氧化碳排放约占总排量的10%左右，因此，在计算各省份的二氧化碳排放量过程中如果忽略了水泥工业生产中产生的碳排放（CE），会低估碳排放量。所以本文也利用各省份的水泥生产总量乘以水泥的碳排放系数来正确估计碳排放总量。
3.2估计结果与分析
本文采用GAMS/MINOS求解器求解线性规划模型（1）的未知参数，并计算方向性距离函数D与边际减排成本q。为了克服线性规划求解中的收敛问题，我们利用样本中投入产出的均值对所有变量进行了标准化处理。标准化处理后的数据意味着投入产出集（x，y，6）=（1，1，1），即对一个代表性省份，用平均投入获得平均产出。另外，在求解模型（1）得到参数后，由于数据事先进行了标准化处理，因此边际减排成本应当乘以投入产出均值以恢复其原有的减排成本规模。方向性距离函数的参数估计结果如表1所示。
从表1的参数估计结果可以看出，期望产出（y）的一阶系数为负值，负的系数表明地区生产总值越高，区域的环境无效率值越低；非期望产出（b）的一阶系数为正值，说明碳排放越多，环境无效率值越高；资本劳动与能源投入变量的一阶系数估计值均为正，表明投入越多，无效率值越高。投入产出的系数估计值均符合经济意义。时间虚拟变量的参数估计值均为负值，系数从2001年的-0.015 7减少到2009年的-0.076 6，且在2001-2009年期间逐渐下降，仅在近三年有所上升，表明各省份的环境技术随时间在逐步提升，无效率值逐渐减少，但近年来由于经济下行压力增大，环境技术进步率在下降。
根据表2的方向性距离函数描述性统计，方向距离函数的均值是0.082 8，意味着平均而言，生产无效值为8.28%，也即在保持期望产出8.28%的提升空间同时，碳排放可以有8.28%的减排空间。更进一步，在本文的样本中，地区GDP平均值为7 790.27亿元，碳排放均值为2.32亿吨，因此，通过提升生产与减排效率，可以平均增加产出645亿元（7 790.278.28%），同时减少0.19亿t（2.328.28%）的碳排放量。全国的碳平均边际减排成本为1 519.46元/t，从分区域看，东部地区最高，其次是中部，西部地区最低。各省份碳边际减排成本的标准差较大，表明各省份的减排成本存在很大的差异，例如，2003年山西的碳减排成本为274.46元/t，为最低值，而2012年江苏的碳减排成本高达38 078.18元/t。地区性的碳减排成本的差异，进一步说明可以通过区域生态环境协同治理机制实现区域内生态环境治理系统之间良性互动，以达到减排成本最小化的目的，并形成整体的协同治理效应。
图1是各地区的平均碳边际减排成本的分布图，从图中可以看出，东部地区的江苏、山东和广东的减排成本均超过3 000元/t，中部的山西边际减排成本最低，为484.8元/t。西部地区中贵州、甘肃、宁夏的平均边际减排成本均低于800元/t。平均而言，东部地区的碳边际减排成本最高，其次是中部，西部最低。边际减排成本的地区性差异表明可以用市场化手段如区域性碳排放权交易体系等控制总量排放，实现减排成本最小化、效益最大化。以京津冀协同治理为例，京津冀三地均面临着严峻的环境治理形势，如果执行区域性碳排放权交易，则三个地区的总减排成本将下降。北京、天津与河北的碳边际减排成本分别为1 461元/t、1 343元/I、1 042元/t，以三个地区的平均边际减排成本作为碳交易价格，则三地区平均每交易1 000 t的碳排放权，则北京可以平均节约治理成本17.9万元，天津节约6.1万元，河北则获得24万元的减排收益。
再来分析地区性边际减排成本的时间演化趋势。如图2所示，在2000-2006年期间，东中西部的边际减排成本变化趋势非常一致，均缓慢增长。但2006年之后，各区域的边际减排成本快速增加，特别是东部地区从2006年的1 280元/t快速增至2012年的10 021元/t，中部地区增速稍低，从2006年的701元/t增至2012年的3 103元/t。与东中部相比，西部地区的边际减排成本较低，增速也较慢，2006年为781元/t，到2012年达到1 499元/t。这些数据表明国家环境保护的“十一五”规划首次提出建设环境友好型社会，以及“十二五”规划提出推进生态文明建设等一系列改革方针对不同区域的环境治理与经济发展有着不同的影响。东部发达地区经济发展基础较好，落实政策方针较为迅速，因此边际减排成本增长较快。而中西部地区以经济发展为重点，而且承接东部地区的产业转移和污染转移，对污染治理重视不够等，因此边际减排成本增速较慢，只是近年来随着人们对环境污染事件越来越关注，以及区域环境协同治理政策的开展，中西部的碳减排成本在逐渐增加。
结合各地区能源消费结构中的煤炭消费比重和第三产业结构比重的时间演化特点，可以分析各区域碳减排空间与减排难度的地区性差异。根据统计数据，东部地区的江苏、广东、上海等地区的煤炭消费比重分别从2000年的34%、23%、19%下降到2012年的19%、19%、9%；而碳边际减排成本最低的贵州、山西煤炭消费强度均超过40%。东部地区的第三产业结构比重从2000年的42%上升到2012年的47%，中部地区则从39%下降至36%，西部地区则从41%下降至39%。其中北京的第三产业结构比重最高，达到76%，广东、江苏等地区的第三产业结构比重均超过45%。这些数据表明，东部发达地区碳边际减排成本普遍较高，减排空间有限，仅依靠调整化石能源消费结构或压缩高排放高耗能行业等手段进行减排的难度比较大，未来需要通过技术进步及增加新能源的消费比重来减少排放；中西部地区经济发展水平和技术水平较低，能源利用效率不高，碳边际减排成本较低，因此可以通过建立跨区域的碳排放交易体系，进一步学习先进地区的生产技术和治理技术，提高能源利用效率有效减少化石能源消费量，促进第三产业发展等方式以达到减缓碳排放的目的。
3.3碳边际减排成本区域差异的泰尔指数分解
为了进一步分析碳边际减排成本的区域性差异与变动幅度，本文选择泰尔指数来衡量边际减排成本的区域差异。泰尔指数可以将区域间的总体差异分解为区域内差异和^域间差异两部分，因此可以揭示区域内差异和区域问差异及各自变动的方向与变动幅度，也能解释各自在总差异中的重要性及其影响。泰尔指数数值区间为[0，1]，数值越小，则说明地区差异越小；数值越大，则说明地区差异越大。计算泰尔指数首先要设定一个权重，考虑到碳减排成本的特点，本文选择各地区的碳排放量作为权重。泰尔指数的计算与分解公式如下：
式中，qji和E。分别表示第j区域第i省市的碳边际减排成本和碳排放量；T、Tw与Tb分别是计算出的总体、区域间与区域内泰尔指数；为进一步研究区域间差异和区域内差异对总体差异贡献的大小，分别设定区域间贡献率和区域内贡献率：区域间贡献率为区域间泰尔指数与总体泰尔指数的比值Tb/T；区域内贡献率为区域内泰尔指数与总体泰尔指数的比值Tw/T。另外，定义区域内各子区域的贡献率为加权后各子区域的泰尔指数与总体泰尔的比值（qi/q）・（Twi/T）。泰尔指数计算结果见图3和表3。
图3是三大区域碳边际减排成本的泰尔指数演化趋势，从图中可以发现三个区域的泰尔指数呈现不同特征。总体上看，东部地区的泰尔指数最高，其次是中部，最低为西部。东部地区在2000-2005年间稳步上升，边际减排成本区域内差异呈扩大之势，2005年之后差异保持平稳；中部地区泰尔指数呈先升后降的趋势，特别是至2003年达到峰值之后逐渐收敛，说明中部地区各省份碳边际减排成本差异在不断缩小；西部地区在整个研究时间段泰尔指数保持相对平稳状态，西部各省份的边际减排成本差异较小。
从表3可以看出，碳边际减排成本的泰尔指数表明我国东中西部地区的减排成本存在明显的地区性差异性。区域内泰尔指数均远大于区域间泰尔指数，区域内贡献率均在70%以上，且变动幅度不大，表明碳减排成本总体差异主要是由地区内差异带来的。在地区内差异中，中部和西部地区差异对总体差异贡献率较小，而且东部地区差异的对总体差异的贡献率呈上升态势，中西部的贡献率呈下降态势。
4结论与启示
中国目前是世界上碳排放量最大的国家之一。为了切实实现碳减排目标，“十三五”规划确定，到2020年，实现单位GDP二氧化碳排放量累计降低18%。我国政府采用多种手段与措施来实现既定的宏观减排目标，其中，碳排放权交易兼有环境质量保障和成本效率的特征，是近年来环境政策中一项极有特色的改革，成为总量控制下最有潜力的环境政策。我国已正式批准北京市、天津市、上海市、重庆市、广东省、湖北省、深圳市7省市开展碳排放权交易试点。然而，二氧化碳排放通常具有排放跨界性、危害全局性、经济上难以捕获与封存等特点，决定了碳排放的负外部成本很难测算。因此，估算碳排放的边际减排成本，可以为环境管理部门与参与企业提供有价值的成本信息，有利于改进碳交易规则，制度适当的碳减排策略。
考虑到碳减排的中性技术进步及区域异质性等因素，本文采用二次型方向距离函数，研究了全国30个省份2000-2012年期间碳边际减排成本及其区域差异性。通过本文的研究可以得出以下结论与启示：
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