王科教授团队关于评估碳定价与技术创新的联合减排效应的论文发表在Journal of Environmental Management

   由王科教授和陈鸣博士生合作的研究论文The combining and cooperative effects of carbon price and technological innovation on carbon emission reduction: Evidence from China's industrial enterprises于近日在资源环境管理权威期刊Journal of Environmental Management发表。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479723009763

摘要

   为了实现中国的碳达峰、碳中和目标，碳定价和技术创新在未来将发挥越来越重要的作用。众所周知，碳定价和技术创新可以分别对减排做出重大贡献；但目前尚不清楚碳价格和技术创新的联合效应是相互促进还是相互抵消的。在本文中，我们假设中国工业企业的减排措施有三类，即提高能源效率、调整能源结构、以清洁投入代替能源投入；然后分别、同时引入碳定价和技术创新，并基于数据包络分析-物料平衡原理（DEA-MBP）模型建立了12个情景，估计当碳价格和技术创新分别或同时存在时，中国工业企业的额外减排量和额外生产成本。反事实估计结果表明，中国工业企业的碳减排特征存在显著的区域和部门异质性。如果某些部门的低碳技术有能力以高昂的额外生产成本为代价减少碳排放，碳定价政策将鼓励企业采用新的缓解技术，并将额外减排量提高20%以上，特别是注重调整能源结构和以情节投入代替能源投入的技术。然而，在一些已经被碳定价政策覆盖的部门，额外的碳定价政策可能不会对减排产生显著影响，减排量将减少10 %。

研究背景

   未来几年，碳定价和技术创新将在中国同时存在。毫无疑问，碳价格和技术创新分别具有促进减排的能力。但当这两个因素同时存在时，我们无法轻易确定联合效应（当碳定价和技术创新同时存在时的效应）高于或低于碳定价效应（当碳定价单独存在时的效果）和技术创新效应（当技术创新单独存在时的效果）的总和；换言之，我们不知道碳定价和技术创新的影响是1+1>2还是1+1<2。然而，这对于中国的碳中和路径选择和碳减排政策效果评估至关重要。

场景设置

   表1展示了本文所建立的12个模拟场景。本文假设中国工业企业的减排措施有三类，即提高能源效率、调整能源结构、以清洁投入代替能源投入。有鉴于此，我们建立了3个没有碳定价和技术创新的基准情景（情景0.1、情景0.2和情景0.3）。在情景0.1中，我们假设企业只能通过减少能源消耗和提高能源效率来减少碳排放；在这种情况下，我们限制每种类型的含碳能源投入将以相同的比例减少。在情景0.2中，我们假设企业除了减少能源消费外，还可以调整其能源结构。在情景0.3中，我们考虑了能源和其他生产要素之间的替代，并假设企业可以以增加情节投入为代价来减少碳排放。基于这3个基准情景，我们可以识别每个企业在没有碳价格或技术创新的情况下的减排潜力。

表1 场景设置

   为了平衡生产和碳排放，企业必须在微观层面协调各种减排方案。因此，情景1.x和情景2.x分别将碳定价和技术创新引入基准情景0.x中的模型中（x=1,2或3）。特定情景与其对应的基准情景之间的差异（x的值相等）即为碳定价或技术创新的影响。最后，场景3.x将碳定价和技术创新同时引入模型中；在不同的约束条件下，碳定价与技术创新的联合效应将通过情景3.x与其他情景的差异来识别。各场景之间的关系如图1所示。

图1 各场景之间的关系

结果分析

   在图2中可以看到，大多数行业降低碳排放或生产成本的潜力很大。碳排放和生产成本降低的主要来源是能源效率的提高。根据当年的前沿，大多数企业可以将碳排放和生产成本降低一半以上。即使没有碳定价或技术创新，企业也有动力在最大限度地降低生产成本的同时减少碳排放，这一过程主要是通过提高能源效率来实现。而碳定价和技术创新的存在可以以额外的生产成本为代价进一步增加企业的减排潜力。

图2 基准情景下的减排潜力与成本节约潜力

   图3反映了相对于基准场景，各行业在不同碳定价水平下产生的额外减排潜力与额外生产成本。随着碳价格的上涨，几乎所有的企业都会以产生更高的生产成本为代价来减少更多的碳排放。但由于购买碳排放权的额外成本的存在，生产成本的增长速度将明显快于减排。然而，企业可以通过改变生产工艺——特别是以清洁投入代替能源投入——来减少额外的生产成本。情景1.3和情景1.2之间的差异表明，在碳定价政策下，以清洁投入代替能源投入可以减少更多的碳排放，并减少额外的生产成本。此外，能源效率的提高大多是由生产驱动的，碳定价可能不会额外刺激企业节约能源；因此，在情景1.1下，每个部门的额外减排量约等于0。

图3 不同碳定价水平下的额外减排潜力与额外生产成本

   在生产过程中，与清洁投入相比，碳价格有助于调整每种能源的相对价格，提高能源消耗成本。即使没有碳定价，企业也致力于尽可能降低生产成本和提高能源效率。在情景1.1下，能源消耗的额外成本不会带来能源效率的额外提高，碳定价也不会对能源节约产生显著影响。然而，碳定价的存在改变了每种能源之间的价格比，并提高了能源投入与清洁投入的相对价格。因此，在情景1.2和情景1.3下，碳定价可能会促使企业改变生产流程，并产生额外的减排。

图4 技术创新引发的额外减排潜力

   图4显示了每个行业的额外减排情况。与碳定价效应相比，技术创新效应对减排的贡献更大。根据我们的估计结果，碳定价效应在大多数部门只能产生不到3%的额外减排；但从2008年到2015年，技术创新效应有能力在大多数部门产生10%以上的额外减排（在某些部门，额外减排可能超过50%）。与碳定价相比，技术创新是减排的主要驱动因素。

   在几乎所有的行业中，技术创新效应都在逐年下降。随着生产技术和低碳技术的发展，减排潜力也在下降，减少额外排放变得越来越困难。尽管如此，技术创新仍将在未来几年为减排做出重大贡献。

图5 碳定价与技术创新的联合效应

   图5显示了碳定价与技术创新的联合效应。在大多数企业中，碳定价效应通常弱于技术创新效应。无论是否有碳定价，企业都必须以最大限度地降低生产成本为目标。在我们的研究中，基准情景部分呈现了生产成本最小化目标的影响，而碳定价仅具有次要影响。因此，碳定价导致的额外减排通常并不显著。此外，由于购买碳排放权的额外成本，在没有合理的排放补贴机制的情况下，碳定价可能会导致额外的大规模生产成本。

   技术创新是减排潜力的主要贡献者。尽管存在显著的区域异质性和部门异质性，但大多数DMU有能力通过引入新的低碳技术来减少10%以上的额外减排。然而，我们的研究只考虑了理论上减排的可能性。实现这种减排的可能性需要更多的实践努力。

   根据我们的估计，联合效应并不总是大于碳定价效应与技术创新效应之和。尽管在大多数DMU中接近0，但在一些部门和地区，联合效应明显大于或低于0。特别是在华北和华中地区，大多数部门的联合效应大于0；碳定价与技术创新的联合在这些地区是积极的。相比之下，在华南和西北地区，大多数部门的联合效应小于0；碳定价与技术创新之间的联合是消极的。

主要结论

   第一，碳定价可以被认为是生产过程中额外的含碳能源消费成本。与清洁投入相比，碳定价有助于调整每种能源的相对价格，提高含碳能源消费成本。无论是否有碳定价，企业都以最大限度地降低生产成本为目标；碳定价不能进一步提高能源效率。然而，碳定价改变了每种能源的价格比，并提高了能源投入与清洁投入的相对价格。因此，碳定价可以促进企业改变生产工艺，并通过调整能源结构、以清洁投入代替能源投入来实现额外的减排。

   第二，技术创新效应是减排潜力增加的主要贡献者，显著高于碳定价效应。在大多数部门，技术创新效应可以产生10%以上的额外减排；相比之下，碳定价效应只能引发不到3%的额外减排。技术溢出和技术共享是在不过度增加生产的情况下减少碳排放的有效措施。

   第三，中国工业企业碳减排特征存在显著的区域和部门异质性。华东地区的企业通常比其他地区的企业对碳定价和技术创新更敏感。在某些行业，在同样的政策下，华东地区的企业可以产生比其他地区两倍的额外减排。华东地区的企业具有较好的政策适应性。

   第四，碳定价政策和技术创新的有效合作将使一些行业增加20%以上的额外减排，但低效合作将使部分行业减少10%以上的额外减排。一方面，额外的生产成本会阻碍企业采用新的低碳技术；但碳定价增加了企业的排放成本，促使企业采用新的低碳技术。另一方面，当碳定价和技术创新同时存在时，一些企业可以以相同的方式应对这两种压力；在这种情况下，碳定价和技术创新的效果是重叠的。

Chen, M., Wang, K., 2023. The combining and cooperative effects of carbon price and technological innovation on carbon emission reduction: Evidence from China's industrial enterprises. Journal of Environmental Management 343, 118188.