第四节 经济—能源—环境系统理论及实证的国内研究文献
一 能源、经济和生态环境的理论研究
我国学者对3E协调发展的理论研究主要是在能源与经济理论的基础上引入生态环境的影响，对能源、经济和生态环境的三者之间的相互作用机制展开研究。范中启、曹明（2006）从经济系统论的角度论述能源—经济—环境系统发展的协调性，并设计了能源—经济—环境系统协调发展水平指标体系，对系统间发展的协调状态进行测度与评价。
杜慧滨等（2005）提出，能源、经济和环境问题紧密地耦合在一起是区域发展面临的主要问题，在分析了区域能源—经济—环境复杂系统自组织特征的基础上，探讨了该系统与外部环境之间、子系统之间和子系统与外部环境之间的相互关系以及内部协调发展机制等。
刘刚、沈镭（2006）在系统总结能源环境研究的基本内涵、分析框架和理论基础，以及能源环境领域常用的模型和方法的基础上，对国内外学者在该领域的研究进展进行了详细述评，认为能源环境是不同种类能源在不同状态、利用方式和区域尺度下对环境影响的形式、程度及其相互关系的总和，可以用“能源环境立方体”分析框架中能源种类、生命周期、区域尺度三个纬度来分析，并提出了未来能源环境研究的主要趋势和展望。
二 能源、经济和生态环境的影响因素研究
冯久田等（2005）提出，缓解资源与环境问题对经济社会发展的“瓶颈”制约是关系全局的战略课题，从现代化建设的实际出发，通过分析山东省经济、资源、环境协调发展主要问题，提出优化经济结构，促进经济增长方式向集约型转变；优化资源配置，可持续利用自然资源；深化污染防治措施，加快生态建设等21世纪山东省经济、资源、环境协调发展的目标任务和政策措施。
赵芳（2009）深入探讨了中国能源、经济和生态环境非协调发展的内在原因，并创建能源—经济—环境（3E）综合发展水平指标体系，借助主成分分析法和模糊数学隶属度函数对中国3E系统协调度进行测算，结果表明：2000—2007年，3E系统协调度平均为0.6860，处于弱协调状态；能源与经济处于轻度不协调等级；能源与环境属弱协调等级；经济与环境的协调度平均为0.4866，呈中度不协调状态。3E系统处在动态调整之中，系统总的协调发展趋势趋向好转，但距离稳定的优质协调发展目标还有较长距离。应通过建立3E协调发展的政策保障体系、完善绿色资本市场、建立国家级新能源基地等来进一步改善3E协调状况。
三 能源、经济和生态环境模型的研究
为更好地描述当前中国经济社会发展，张阿玲（2002）介绍了根据国内外模型、中国统计体系及数据现状开发的经济、能源、环境（3E）一体化模型。该模型采用了部门活动水平分析、计量经济分析和线性规划分析方法，可应用于温室气体减排技术选择和减排对经济影响分析。同时，引入可持续发展指标，适应了中国可持续发展的需要。
张阿玲（2007）还构造了混合式3E模型TH-3EM（清华能源—经济—环境混合评价模型），利用可计算一般均衡模块描述经济系统整体，应用跨时段能源系统优化模块描述能源系统微观细节，通过在两个模块间建立双向闭合连接，描述能源系统与经济系统之间的互动关系，并保证模块结果的一致性。
张阿玲、李继峰（2007）根据国际流行的建模思路，构造了混合式3E模型TH-3EM（清华能源—经济—环境混合评价模型），利用可计算一般均衡模块描述经济系统整体，应用跨时段能源系统优化模块描述能源系统微观细节，将一个CGE类模块与一个能源系统优化模块进行双向闭环连接，在结构上保证了模型内部结果的一致性。另外，建立了能源系统对经济系统影响的反馈通道，也使得模型设计更符合现实。遗憾的是，但该文并没有进行实证分析，没有检验该理论模型的可行性。
赵涛、李晅煜（2008）提出了能源系统与经济系统、环境系统存在着相互影响、相互制约的发展关系，三者的协调发展是3E系统发展的最终目标。并通过研究系统协调的概念与内涵，以解决社会复杂系统的协调发展问题为主要目标，从系统发展速度的角度重新给出了系统协调度的数量表达式，并在此基础上建立了3E系统协调度评价模型。通过实证研究证明该模型能够定量化的表达3E系统协调发展状况，从而为3E系统协调发展策略的制定与选择提供决策依据。
刘强（2008）综述了在能源和环境政策评价中常用的两种数学模型——自上而下的能源经济模型和自下而上的能源技术模型的基本特点，在此基础上对其中两种最为主要的模型——可计算一般均衡模型（CGE模型）和动态能源优化模型进行了分析和评述，提出了对两种模型进行连接的总体思路和基本框架，研究结果认为：能源政策评价模型对提高我国在制定能源和环境政策方面的能力具有非常重要的意义；两种能源环境政策评价模型具有各自的优点和缺点，适用范围也不尽相同，且具有很强的互补性；实现两种模型的连接，特别是两种模型之间的“软连接”是未来提高模型分析能力的关键所在。
四 能源、经济和生态环境3E-CGE模型实证研究
中国的经济—能源—环境3E-CGE建模分析大致开始于20世纪90年代中期。国务院发展研究中心（翟凡、李善同等，1997）与OECD发展中心合作以OECD发展中心贸易与环境项目的CGE模型为基础，构建中国的动态递推经济—能源—环境CGE模型，该模型可应用于贸易政策分析、能源政策和能源贸易、环境政策、收入分配机制以及中国经济的中长期增长和结构变化等方面的分析。中国社会科学院数量经济和技术经济研究所（樊明太、郑玉歆，1998，1999）以与澳大利亚亚莫纳什大学政策研究中心合作构建的PRC GEM模型为基础构建了中国的经济CGE模型，并应用该模型对中国环境政策进行了分析。国家发改委能源所2000年开始有针对性地构建中国能源环境综合政策评价模型（IPAC），现已经开始形成一个综合评价模型框架，该IPAC模型主要包括能源排放模型、环境模型和影响模型三个部分，其中能源排放模型中的IPAC-SGM模型和IPACMaterial模型属于CGE模型。
2000年以来，采用CGE模型对能源环境问题进行分析的文献逐渐增多。黄英娜、王学军（2002）简要介绍CGE模型的发展状况和主要特征之基础上，对环境CGE模型的发展、类别、特征及其局限性进行了较为详细的分析。蒋金荷、姚愉芳（2002）在分析当前温室气体减排技术模型的两种建模方法——“自上而下”和“自下而上”的特点的基础上，提出了构建混合型经济—能源系统模型的必要性，并强调掌握模型的自主权在温室气体减排政策对中国经济社会发展影响研究方面的重要性，最后给出了模型的开发目标和开发思路。
黄英娜等（2003）对几种常用生产函数的性质进行了比较，结合环境CGE模型的应用目标，选择CES生产函数作为环境CGE模型中供给部分的理论生产函数。进一步通过计量经济估算法，根据1980—1996年中国工业总量数据对理论上的三种三要素二级嵌套CES生产函数进行了模拟，得到相应的参数值，通过对估算结果的比较分析。研究结果表明：认为三要素二级嵌套CES生产函数是环境CGE模型中供给部分的生产函数的较好选择；（E/L）K嵌套结构的CES生产函数不符合我国工业生产的实际情况；在进一步建立环境CGE模型的工作中，可以根据具体研究对象对（K/E）L和（K/L）E两种嵌套结构的CES生产函数进行选择。
贺菊煌等（2002）通过把生产税区分为产值税、增值税、碳税三部分；前人把产值税和增值税统一作为间接税处理的方式，构建一个用于研究中国环境问题的CGE模型，并用其静态模型分析了征收碳税对国民经济各方面的影响。研究结果表明：碳税对GDP影响很小。这说明碳税是较好的经济政策；碳税对价格的影响主要表现为煤炭和石油价格的上升；碳税对产量的影响主要表现为煤炭产量的缩减；碳税使各部门的能源消耗都下降，各部门下降的幅度差异不大；碳税使煤炭部门劳动力大量减少，使建筑业和农业劳动力也有所减少，这些劳动力主要转移到制造业，其次是转移到服务业、电力和商业餐饮业。
魏涛远等（2002）利用一个中国可计算一般均衡（CNAGE）模型定量分析了征收碳税对中国经济和温室气体排放的影响。研究表明，征收碳税将使中国经济状况恶化，但二氧化碳的排放量将有所下。短期内征收碳税对经济和二氧化碳的排放量的影响都相当大，而长期内的影响则小得多。从长远看，征收碳税的负面影响将会不断弱化。对中国这样一个发展中国家，通过征收碳税实施温室气体减排，经济代价十分高昂。
李洪心、付伯颖（2004）利用一个可计算的一般均衡模型模拟了税收改革政策对生产、消费和政府收入所产生的一系列影响。仿真结果表明：对不同行业根据污染的强度设置不同的税率按产值征税可以在控制污染行业产量，保护环境的同时促进整体税制改革，减轻企业的所得税负担和居民的纳税负担，增加政府收入，从数字上说明环境税的“双盈”效应假说是可行的。
王京芳、刘丽丽和盛其杰（2005）归纳分析了环境税“倍加红利”效应的主要观点，通过推介国外应用可计算一般均衡模型（CGE）分析环境税倍加红利效用的经验，提出了在我国开征环境税和应用CGE模型对其进行分析的构想，以期为寻求环境税在我国的开征提供理论和实践依据。
黄英娜等（2005）应用一个可计算一般均衡（CGE）模型对中国若干工业行业按照差别税率对所投入的煤炭和油气产品征收从价能源环境税的情况进行了量化模拟，预测了该项政策在中国实施的可行性；并在量化模拟和分析之后得出如下结论：征收能源环境税有助于促进工业部门，尤其是能源密集型行业，节能、降耗、改善能源消费结构和削减二氧化硫和二氧化碳污染排放，但该项政策的实施并不能够从根本上促进能源利用效率的提高，反而易对宏观经济造成负面影响，此在中国目前现阶段不宜作为主要能源环境政策备选方案。
杨宏伟、宛悦、增井利彦（2005）利用我国124个部门投入产出表及中国能源平衡表，构建了含39个生产部门及32种产品的可计算一般均衡模型，立足于宏观经济角度的可计算一般均衡模型以空气污染造成的劳动力损失和超额医疗费用支出作为模型变量，模拟了健康效应对国民经济系统产生影响的机制，研究结果表明：2000年我国空气污染的健康效应导致国内生产总值（GDP）的损失约0.38‰；空气污染不仅威胁居民的健康和生活质量，同时也严重影响国民经济的发展。
王德发（2006）根据2002年上海市投入产出表数据，建立了一个地区性（上海市）可计算一般均衡（CGE）模型，实证模拟分析了征收能源税的影响，研究结果表明：能源税的征收有效地推动了劳动对能源的替代，促进了经济结构和能源结构的调整，导致大气污染物的减少，同时对实际产出的影响较小；征收能源税对国民经济各产业的产品价格具有较大影响，甚至可能造成较大的“社会震荡”。在目前情况下，征收能源费可能比征收能源税更为可行。随着社会经济的发展，可由能源费为主逐步过渡到费税并重，待条件成熟后，再逐步过渡到以能源税为主。
王灿、陈吉宁、邹骥（2005）应用一个综合描述中国经济、能源、环境系统的递推动态“可计算一般均衡”（CGE）模型，分析在中国实施碳减排政策的经济影响。以2010年实施碳税政策为模拟情景，定量描述了减排政策下国内生产总值（GDP）、能源价格、资本价格等宏观经济变量的变化。结果表明：中国2010年的减排率在0—40％之间时，GDP的损失率为0—3.9％。相对于基准情景减排10％的减碳边际成本约为100 元/吨，减排30％的减碳边际成本约为470元/吨。每增加1吨二氧化碳的减排还将造成约2倍于上述减排技术投资边际成本的社会成本。重工业是二氧化碳减排潜力最大的部门，其排放削减量占总削减量的50％左右，其次分别为电力（14％）、服务（11％）、煤炭（9.2％）等。碳税对部门产量和价格的影响主要作用在能源部门，煤炭、石油、天然气和电力4个能源部门的产品价格都显著提高，煤炭和天然气产量大幅度下降，而石油和电力行业的产量将有所上升以满足总的能源需求。碳减排的主要原因来自于单位产出能源强度的降低；随着削减目标变严，经济总产出及其结构的变动所起的作用将增大；在中国实施二氧化碳减排政策将有助于能源效率的提高，但同时也将对中国经济增长和就业带来负面影响。
姜林（2006）研究和建立构建一个以可计算一般均衡理论模型（CGE）为核心，同时与大气环境质量模型和健康影响模型（暴露—反应模型）连接，建立了环境政策综合评价模型，为综合评价环境政策产生的各类影响及其相互作用提供了一种评价方法。利用该模型系统，分析采用能源环境税对大气环境、健康、经济发展和居民福利水平的影响。模型分析认为，采用单一的能源环境税可以改善北京市的大气环境，但也将迟缓北京市的经济发展；如果采用能源环境税的同时进行绿色环境税收制度改革，则不但可以改善环境，而且可以促进经济的可持续发展。
杨岚等（2009）通过一个10部门静态的能源—环境—经济（3E）可计算一般均衡（CGE）模型定量分析中国实施能源税对经济、能源、环境以及各生产部门的影响。模型以2002年为基准年，研究设定5个情景，包括一个基准情景和4个能源税征收情景。模型模拟分析表明：征收能源税对国民经济总量增长有轻微影响；与此同时，能源税政策有利于减少能源需求量，降低能源强度，减少煤炭在能源合成品中的份额，对能源结构的改善有一定作用，并可促进产业结构的调整，有利于减少二氧化碳和二氧化硫的排放量，改善环境质量。在实施的过程中，可以采用渐进提高税率，并在征收能源税的同时，降低所得税（用能源税收入替代其他税种的收入）以及减免行政性收费等方式，实现税制的绿化，且可避免对国民经济和居民生活产生明显冲击。
康旭东、穆海林等（2010）以中国及周边国家日本、印度尼西亚、马来西亚、新加坡、泰国、菲律宾为主要研究对象，将世界其他地区作为一个地域来考虑，建立了时间跨度为1995—2050年的亚洲能源—经济—环境系统综合评价CGE模型。模型通过对各个地域中各个部门能源生产、输送、消耗的平衡关系进行优化分析，得到了未来经济发展情景下的能源需求预测方案及能源系统费用最小的能源供应方案。在考虑环境税引入的三种情景下，考察及对比分析三种环境税情景下我国二氧化硫排放量及未来能源消费结构的情况。模拟结果表明，当环境税为152美元/吨时，对二氧化硫排放的控制效果比较明显，且对整体经济影响不大。我国2011年的能源需求量将达到32.22亿吨标准煤，到2020年我国能源需求量将达到47.70亿吨标准煤。从四种情景下未来我国能源消费量的预测情况可知，随着二氧化硫排放税的增加，能源消费量逐渐减少，可见增收二氧化硫排放税可以极大抑制能源消费的增长。
牛玉静、陈文颖、吴宗鑫（2012）建立了一个综合描述全球经济—能源—环境的多区域CGE模型，定量分析多区域减排政策的碳泄漏情况，以及碳关税对碳泄漏的影响。研究结果表明：美国参与减排可显著降低碳泄漏，当美国不参与减排时，碳泄漏总量的1/3左右会流向美国，而流向中国和印度的碳泄漏份额都远小于美国所占的比重；在实施碳关税之后，碳泄漏量在发生变化的同时，减排量也在同步发生变化，而碳泄漏率只是一个相对指标，并不能充分体现减排行动成效的变化情况，因此碳关税对碳泄漏有减缓作用，但只有当实施的区域足够大时才有显著影响；采用指标“有效减排量”比“碳泄漏率”能更有效地评估减排行动；实施碳关税并不能有效改善减排行动的成效，即使对所有未参与减排区域的有关商品全面实施碳关税，对于参与减排区域“有效减排量”的改善也非常微弱，而对于未参与减排区域有关商品的出口却会产生严重甚至致命的打击，因此，希望通过实施碳关税来抑制碳泄漏提议，其目的并不是要改善减排行动的有效性，而只是进行贸易保护的借口或进行国际气候谈判的筹码。
张友国（2013）建立一个关于中国的经济—能源—环境模型（CN3EM）理论框架比较了碳排放强度约束和总量限制的绩效，并进一步结合可计算一般均衡模型和蒙特卡洛方法，模拟了要素—能源替代不确定情形下这两种约束对中国经济总量、碳排放总量、破排放强度及边际碳减排成本的影响。研究结果表明：在不确定情形下，当未来经济增长水平低于预期水平时，选择强度约束作为减排目标会比总量限制更有效地控制碳排放，但也会产生更大的边际减排成本和GDP损失。而各种不确定性的因素乃至突发事件（如类似2008年的全球金融危机）很有可能使中国未来经济增长速度低于预期水平。因此，中国选择强度约束作为碳减排目标实际也面临重大风险，强度约束是一个有诚意的温室气体减排目标。
刘亦文、胡宗义（2014）基于通过投资报酬率的高低影响投资者的投资意愿，进而影响产业的资本存量的累计建模理念，在借鉴国外CGE建模理论和技术基础上，构建了一个能反映能源—经济—环境协调发展以及能反映能源环境政策对能源节约，经济增长和环境保护作用程度的动态CGE模型。并应用该模型仿真分析了三种场景下能源技术变动对我国宏观经济变量、产业资本收益率、产业发展及节能减排的影响程度，得到一段时间内各经济变量变化的大致路径。研究结果表明：能源技术变动在短期和长期中对主要宏观经济变量、要素市场及节能减排都有较为明显的推动作用。短期内能源技术的正向变动有利于提高各产业资本收益率，拉动投资者的投资意愿。能源使用技术变动对非农业相关部门的产出水平均产生了正向的偏离，而对农业相关部门并没有完全产生积极的影响，从长期来看，能源使用技术变动有利于促进产业结构的调整。
娄峰（2014）通过构建中国经济—能源—环境动态可计算一般均衡模型，模拟分析了2007—2020年不同碳税水平、不同能源使用效率、不同碳税使用方式对二氧化碳减排强度、二氧化碳排放强度边际变化率、部门产出及其价格、经济发展、社会福利等变量的影响。研究结论表明：随着碳税税率的增加，单位碳税二氧化碳排放强度边际变化率呈现逐渐减小的变化趋势，相比较而言，能源使用效率越高，单位碳税的二氧化碳排放强度边际变化率越大；在能源消费环节征收碳税，同时降低居民所得税税率，并保持政府财政收入中性，可以实现在减少二氧化碳排放强度的同时使得社会福利水平有所增加，从而可以实现碳税的“双重红利”效应。
从以上文献综述可以看出，3E-CGE模型被国外学者广泛运用于能源环境税收政策、国际减排贸易与能源效率方面的研究。纵观国内学术界，由于3E-CGE模型在国内的开发和应用起步较晚，尽管目前关于3E-CGE系统的研究已取得了一定的进展，但是不可否认的是，研究方法和成果仍存在一定的局限性。例如，3E-CGE系统研究对数据要求较高，采集有难度，分析计算时需要大量连续的数据，而发展中国家的统计系统的建设和环境保护工作起步相对较晚，这使一些长期连续的社会经济、能源和环境统计数据很难得到。对3E系统分析方法的研究尚处于发展过程中，很多模型缺少能源、经济和环境所涉及各子系统的内在相互渗透、相互制约关系综合的研究。即使考虑了能源、经济和环境三个系统之间相互影响，在实际操作中也往往侧重于其中某两个系统。就中国该领域的研究而言，中国现有大多数研究往往没有考虑不同阶段和不同层次的变化与需要，特别是还未形成系统的、可行的、具有普遍指导意义的分析方法及评价体系，缺乏可将能源、经济和环境三个不同系统等值折算到一个统一系统内的方法。而国外分析方法与评价体系又都是基于特定国家或地区的具体背景所进行的，每个模型也都是必须在一些特定假设的前提下运行，但参数的设定和基线情景的各种假设通常不能符合中国能源系统的现实状况。此外，考虑和针对中国具体3E关联特征的能源发展规划与政策研究虽然已经展开，但还需进一步深化，研究成果十分有限。尤其是缺乏对中国现有3E间矛盾的理论根源方面的探讨，导致无法为实践提供更深层面的指导，这一点正好是当前国内相关研究的一个不足之处。
[1]国家环境保护部：《2009年全国环境统计公报》。
[2]张坤民：《低碳世界中的中国：地位、挑战与战略》，《中国人口•资源与环境》2008年第18卷第3期。
[3]新华网：《关于税收占油品零售价格比重的国际比较》。
[4]根据《中华人民共和国环境保护法》第三十八条、《中华人民共和国水污染防治法》第五十三条以及《中华人民共和国水污染防治法实施细则》第四十条的规定，环保部门可对造成重大水污染事故的单位处以最高100万元的罚款。