碳中和经济学与可计算一般均衡（CGE）模型的低碳政策类型，碳中和经济预测

原文题目：How can computable general equilibrium models serve low-carbon policy? A systematic review

原文作者：Kangxin An, Shihui Zhang, Jiaxin Zhou and Can Wang

一作单位：State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control (SKLESPC), School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, People's Republic of China

期刊名：Environmental Research Letters

期刊月份：2023年2月

关键词：可计算一般均衡模型 低碳政策 影响 系统性综述

CGE模型如何服务低碳政策

尚未得到充分系统性的回答

实现碳中和目标和可持续发展已成为全球趋势，而从传统高碳发展模型转向净零经济意味着经济社会系统广泛而深刻的变革，需要更加全面精准的低碳政策设计。因此，必须使用事前建模评估来全面评价各类政策工具的经济、社会和环境影响，以避免出乎意料的不利影响。可计算一般（CGE）模型因其对经济高度结构化和全面系统的描述、政策模拟的灵活性和多样性、广泛的政策影响评估，在气候政策分析中脱颖而出。CGE模型可以作为低碳政策制定的设想平台，决策者可以分析不同政策输入可能产生的社会经济和环境影响，并反过来作用于政策设计中。

图1 CGE研究中政策、影响与模型的关联关系

随着CGE模型复杂性的日益提高，其分析的气候政策和影响评估范围日趋多样化，论文数量迅速增加；缺乏模型间比较和质量控制可能会导致“黑箱”问题和输出的巨大差异，进一步凸显了追踪CGE模型在气候变化减缓领域应用的重要性。本研究系统综述了2001-2021年发表超1000篇文章，旨在回答CGE研究的时空趋势、低碳政策类型、政策影响维度以及政策需求对CGE结构演变的影响四方面关键过程，为识别该领域研究重点和前沿建模技术提供灵感，并指导实际政策的制定。

CGE研究的时空演变趋势

CGE论文数量在过去21年里显著增加，且空间异质性明显。21世纪初，欧美研究人员处于领先地位，而自2010年以来，中国、澳大利亚和日本论文发表量急剧增加，中国2018-2021年的论文发表数量达到全球总量的三分之一。此外，许多新兴发展中国家也开始了CGE研究。然而，非洲、拉美、西亚和东欧大多数发展中国家仍缺乏研究，促进相关国家的能力建设具有必要性。

图2 CGE研究作者地址的地理分布和时间趋势

CGE研究的低碳政策类型

CGE模型已被应用于各类气候变化减缓政策的分析，我们将其分为六类，即气候目标、碳定价、能源政策、土地政策、需求侧行动和其它支持政策，具体如图4所示。研究热点和空白显著，碳定价研究最多（38.6%），其次是能源政策（26.7%）和气候目标（21.5%），其余三类仅占13.1%。一方面，这是由于气候目标和碳定价是气候变化减缓的直接政策选择，而能源占据温室气体排放的3/4也应得到高度重视；另一方面，这体现出CGE模型在评估与价格相关的政策（如碳定价、能源税）方面的关键优势，而在技术政策、土地政策和需求侧行动等方面存在一定的能力不足。

不同政策的时间动态和区域分布受到国际或国家关注焦点和CGE模型能力的影响。例如，关于京都目标、哥本哈根目标和PPM浓度目标的研究已经逐步消失，而关于国家自主贡献、巴黎和净零排放目标近年来迅速增长；清洁发展机制仅在2017年前有所考虑，而对国际碳市场和碳边境调节机制的研究从2009年开始浮出水面。越来越多的研究开始关注包括行为和投融资等在内的新兴研究主题，但在实现全面净零目标的背景下，仍然需要增加土地政策、需求侧行动等领域的研究，考虑这些政策能够可持续发展背景下分析得到更多权衡和协同效应。

图3 CGE研究的低碳政策类型分布

CGE研究的政策影响维度

CGE模型的复杂结构允许独立或耦合其它模型评估多维政策影响，我们区分了五类影响，包括经济、社会、能源、碳和其它环境影响，以反映对可持续发展的全面效应，其中经济、能源和碳相关的影响评估数量最多，而在近年来大量研究已经开始关注社会和环境影响。我们还发现，学者对众多指标的兴趣表现出一定的区域差异，中国的研究人员非常关注空气污染物和人群健康指标，体现了对近年来雾霾问题和美丽中国目标的注重，土地利用通常是美国、荷兰和巴西学者的研究对象，碳泄漏效应则主要是发达国家的关注焦点。

基于系统性综述，我们发现了几类CGE研究的关键主题，包括：

• 评估气候政策（如碳定价、可再生能源政策和能源税）在宏观经济和碳排放间的权衡效应；
• 确定何种政策能够促进经济和减排的协同效应，如碳税收入分配促进气候和经济的双重红利；
• 评估各国碳定价力度差异导致的碳泄漏及碳边境调节机制的效果；
• 分析碳定价和能源政策对就业、福利和社会公平的不同效应；
• 评估低碳政策在减少空气污染并促进人类健康的协同效应；
• 分析生物燃料和林业政策对土地利用和粮食安全的影响。

上述权衡和协同作用，以及尚未得到充分关注的影响指标，突出了在统一框架内进行综合影响分析的重要性，这有利于可持续气候政策的设计，但综合影响分析方法在目前研究中仍然缺乏。

图4 低碳政策及其多维影响的研究分布

CGE模型的基本特征及其演变

政策影响评估要求对CGE模型的持续改进，使其从标准的能源经济模型向面向经济、社会和环境系统的综合模型转变。标准CGE模型描述了生产、消费、投资、贸易和收入分配在内的所有经济活动，为了分析低碳政策，其结合了碳核算与政策模块，并通过结构复杂化或模型耦合，改进了对能源、土地利用和其它系统的描述，以评估各类研究话题。我们发现，CGE模型在地理尺度、行业和区域分辨率、动态机制和基准年等方面呈现出巨大差异。CGE地理尺度可以分为全球、国家和次国家区域模型，全球模型强调对主要国家区域的国内活动和国内贸易的描述，国家模型侧重于分析一个特定国家全国总体情况或多区域关联关系的描述，而忽略国际贸易；次国家模型则侧重于具体省、州、市的描述，近来得到更多的关注。复杂的次国家区域模拟对于激励地方碳中和行动至关重要，亟需提高对于次国家级、尤其是城市级的模拟能力。CGE模拟的区域和行业部门数量是衡量模型复杂度的重要指标，其中主流单区域模型可以模拟8-64行业，多区域模型模拟8-32地区和8-64行业，日趋高分辨率的CGE模型体现了模拟能力的发展。静态、递归动态和跨期动态是CGE模拟的三种时间动态类型，前瞻性模型能够捕捉经济主体的跨期效用和完美预见性，但因其复杂性导致空间和行业分辨率低，难以表征复杂的经济主体，相比之下，静态和递归动态模型具有更高分辨率，能分别分析政策冲击的边际效应和未来情景，因而越来越受欢迎。最后，我们发现有的研究基准年滞后达到10年，有必要加强对基准数据的更新力度，对于反映当前经济状况至关重要。

图5 CGE模型的基本特征

CGE模型采用了“混合”或“连接”策略提升对能源、土地利用、社会系统的模拟能力，“混合”策略将能源技术、土地利用类型、家庭类型或其它信息置入模型结构中，而“连接”策略将CGE模型与其它模型通过变量的传递整合，如图6所示。其中，共有293篇研究采取“混合”策略以及62篇研究采取“连接”策略模拟能源系统，包括全能源系统、电力部门、生物质能、氢能、交通等，以分析低碳政策对能源系统的作用以及能源政策对环境经济的影响。此外，部分研究还加强了土地和家庭的模拟，并连接了空气质量模型、健康影响评估模型、博弈论模型、气候模型等，实现更多样的政策研究。因此，模型结构复杂化与各种气候政策的影响分析密切相关，不仅增强了对具体政策建模的能力，特别是与详细技术相关的政策，还扩大了影响评估维度，例如能源结构、社会福利和公平，以及环境因素。

图6 CGE模型标准结构及其扩展或耦合

展望：下一代CGE模型需要什么？

尽管已经取得了大量成果，下一代CGE模型仍需要在扩大政策和影响的维度与提高CGE模型能力间架起桥梁。以往研究通常认为碳定价是最具成本效益和最关键的政策，这与CGE模型分析基于市场的政策方面的优势相一致。但实践中，技术措施主导了当前全面减排，当面临监管成本和制度惯性时，这类“次优”政策更具可行性。考虑到大多数国家都在推进气候政策体系，未来的CGE研究应努力填补政策间相互作用机制研究的空白，例如碳定价、技术创新、偏好行为的相互作用。与此同时，应充分考虑各种气候政策对可持续性的多维协同和权衡效应，并将影响反馈于政策设计中，这一概念已被用于低碳政策对空气质量和人群健康协同效益研究中。未来有三方面建模方向非常重要，一是增强对技术类型及其创新扩散过程的建模，二是加强CGE模型与环境资源等相关模型的耦合，评价多维影响，三是仔细考虑模型动态，考虑行为、技术和社会偏好的非线性变化，加强对复杂动态过程建模。

随着计算能力提高，充分反映全球和区域特征的跨系统大规模综合评估模型的开发和应用成为前沿和关键课题。CGE气候政策分析模型已取得实质性进展，并将继续为低碳政策研究做出贡献。考虑到大多数CGE模型并不开源，建立开放社区，支持绝大多数中小国家提高CGE模型开发应用的能力，具有可行性和重要价值。

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