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1.工业能源需求、最优碳税与碳达峰*——基于社会经济损益视角的分析
作者：张崇辉;黄婉翔;苏为华
作者单位：浙江工商大学
关键词：碳达峰;工业能源需求;最优碳税;社会经济损益
内容提要：工业领域碳达峰对于我国实现碳达峰碳中和具有重要意义。碳税是推进工业领域碳 达峰的有力工具，但如何兼顾碳税与能源消费现状、区域异质性、社会经济损益等之间的关系有待 进一步探索。本文构建最优碳税测算及社会经济损益分析框架，探索工业领域碳达峰“先立后破” 的可行性。研究结果表明：第一，工业能源需求价格弹性具有区域异质性，区域电力需求价格弹性 整体上高于热力与焦炭；第二，碳税具有三重经济效应，即收入效应、工业市场成本效应和工业产 出效应；第三，碳税兼具累退性与成本内部化效应，表征为经济发达地区的相对经济损失较低。本 文研究结论可为分区域、分阶段推进工业碳达峰提供有益参考。
党的二十大报告指出，要“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“立足我国能源资源禀赋，坚持先立 后破，有计划分步骤实施碳达峰行动”。从碳排放主要来源看，工业排放量占碳排放总量的比重接 近80%。国务院于2021年10月印发《2030年前碳达峰行动方案》将工业领域碳达峰行动列为“碳达 峰十大行动”之一，要求工业领域要加快绿色低碳转型和高质量发展，力争率先实现碳达峰。2022 年7月，工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部联合印发《工业领域碳达峰实施方案》，指 出“到2025年，规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%，单位工业增加值二氧化碳排放下 降幅度大于全社会下降幅度，重点行业二氧化碳排放强度明显下降。”
碳税是以含碳燃料为征税对象，向化石燃料生产者或使用者征收，或者直接对二氧化碳或其他 温室气体排放征收的一种环境税。从工业企业角度看，碳税的基本逻辑是通过价格干预引导经济主 体优化生产经营行为，从而实现碳减排；从全社会角度看，碳税通过多重属性形成社会经济损益。 相比于通过碳排放权等其他方式减少工业碳排放，碳税征收的税率、期限、征收行业等可适时调整、 灵活度高，可作为精准施策、有计划实现工业领域碳达峰的有效补充（岳童和童健，2024）。从国际 发展视角看，对工业企业征收碳税能更好应对气候变化背景下的国际贸易变局。相较于碳排放权交 易，碳税在总量控制方面具有更高的潜力。从国内发展视角看，碳税兼具个体属性与公共属性，与 我国坚持共同但有区别责任原则、公平原则和各自能力原则更符合。碳税具有碳减排与税收增长“双 重红利”能有效促进社会公平，不仅在环境保护层面实现地区减排与可持续发展，还可以提升全社 会的福利水平，双向推动人民群众美好需求的实现（毛恩荣和周志伯，2021）。
目前，关于碳税测算的研究，主要从政府角度出发，聚焦于模拟碳税征收下的政策效应。例如， 以实现不同程度的碳减排为目标，通过在可计算一般均衡（CGE）模型中添加碳税模块，分析碳税 对不同部门（包括工业部门）产出的影响（史丹和李鹏，2021）。另外，也有文献从企业和消费者角 度出发探究碳税征收的影响。例如，以最小化综合运营成本为目标，将数据包络分析（DEA）方法 计算得到的边际减排成本作为碳税值，确定碳税与碳减排的最佳组合（An和Zhai，2020）；以碳排放、 社会福利、企业利润为目标函数计算最优税率，使用博弈方法，分析不同碳税征收方案下企业和消 费者的行为（Tang等，2021）。
工业领域碳达峰的外在表现为工业领域碳排放量达到峰值后逐步减少。在能源供给侧，减少碳 排放的路径分为电气化，即在工业中使用清洁能源产生的电力替代煤炭、石油等，以及提高能源效 率（林伯强，2022）。其中，征收碳税通过改变能源价格，可提升能源效率和促进绿色技术进步。具 体地，当征收碳税时，部分成本转嫁至厂商，工业企业在利润最大化下会考虑通过技术进步、能源 替代等方式减少碳排放（Zhao等，2020）。在征收碳税时，因区域能源需求价格弹性存在差异，各区 域对能源的最终消费会呈现异质性，即不同区域、不同能源的需求量与含碳税的能源价格的关系具 有差异性（王娜，2023）。特别是，在基准情景下，即指能源效率、绿色技术温和提升的自然增长状 态，向工业企业征收碳税，会降低碳排放峰值，加速碳达峰实现。
征收碳税对社会经济的可能影响涉及两方面，一方面通过工业产出波动对社会经济产生直接影 响，即碳税征收会使高碳能源产品价格上涨，由于产品的可替代性，会影响相关生产部门的产量与 效益。同时，作为经济生产的投入要素，征收碳税使能源使用成本增加，碳排放成本内部化，减缓 经济增长（莫建雷等，2018）。另外，碳税对区域经济的影响具有空间异质性。主要原因是，征收碳 税对不同部门的经济效益影响具有异质性，一般来说，对生产高碳能源产品的部门具有负面影响，而对使用清洁能源生产产品的部门具有正面影响，该影响会通过各地区产业结构差异反映在区域异 质性中。具体地，对于经济水平仍处于攻坚阶段的地区，其经济发展对能源需求越大，即碳减排对 经济发展产生的抑制作用越大，由此导致通过碳税减少碳排放的作用相对较弱（李世祥等，2020）。 另一方面，征收碳税会通过调整生产要素配置与技术进步间接影响社会经济。作为一种环境税，碳 税会降低现存税制对资本、劳动等生产要素的扭曲，提升全社会生产要素，实现经济的帕累托改进 （毛恩荣和周志波，2021）。另外，碳税征收可能会迫使工业企业对传统能源消费进行技术升级、提 升单位碳排放产值；刺激清洁能源需求，而发展清洁能源需要投入大量财政资金，且初期通常会辅 以税收减免等优惠政策，进而导致经济负担增加（徐斌等，2019）。需要指出的是，我国工业领域征 收碳税对社会经济的间接影响同样具有区域异质性，碳税对区域经济的负向作用由西至东逐渐增强， 主要原因在于西部环境治理压力与经济发展具有正向协同效应（周兵和刘婷婷，2022）。
综上所述，目前关于碳税测算的研究主要有以下几个问题。一是测算的碳税未有效体现“立足 我国能源资源禀赋”的基本内涵。当前，学界主要通过设定碳税具体征收值，以目标函数求得较优 碳税，由此得到的只是设定区间内的理论最优值，脱离了碳达峰战略及对应环境的具体要求。特别 是，忽略了碳税与工业能源需求价格的关系，使得最优碳税测算无法反映工业能源消费结构，导致 “立足我国能源资源禀赋”的基本内涵缺位。二是碳税测算以全国统一碳税模式为主，忽略了区域 异质性。现有研究大多从全国统一碳税的角度，使用系统性模型估计不同碳税征收额对各经济要素 的影响。但是，我国区域经济发展水平差异大、产业结构差别明显，造成市场主体对碳税引致的产 品需求价格弹性不一。即不同地区对能源价格敏感度不同增添了政策实施难度，不利于分区域开展 针对性、有计划的碳减排行动。三是忽略了碳税征收的社会经济损益问题，缺少对“先立后破”的 量化阐释。关于碳税征收对社会的影响，目前研究或以当前的能源碳含量为依据，判断能源结构的 变动情况，或以技术和能源投入的替代关系探究技术的改善情况，缺乏对社会经济损益的量化分析。 但是，碳税既可增加财政收入，具有双重红利效应，同时也具有成本内部化效应，会通过影响工业 企业生产导致工业产值的增长偏离固有趋势。因此，在需求收缩、供给冲击、预期转弱中，碳达峰 行动需要兼顾发展与减排，要突出“坚持先立后破”这一核心要义。
本文的边际贡献体现在以下三方面。第一，从工业能源需求实际出发，通过使用能源平衡表探 究工业行业能耗构成，形成以热力、电力、焦炭三种能源为基础、以能源需求价格弹性为纽带，将 能源生产与交易市场进行关联，以工业市场成本最小化为目标函数的最优碳税测算框架。第二，提 出碳达峰下最优碳税引致的社会经济损益的测算思路。本文在碳达峰目标下，考虑了碳税的三重经 济效应，即碳税的收入效应、碳税的工业市场成本效应和碳税的工业产出效应。同时，本文从环境 角度模拟实现二氧化碳排放目标的多种情形，并对三重经济效应进行测算，可为工业能源低碳转型 与调控提供参考。第三，充分考虑区域异质性对碳税测算的影响。能源需求的数量、类别均有区域 差异性。本文在全国能源需求弹性基础上，充分考虑区域能源消费的异质性，估计了区域能源需求 价格弹性，实现分区域测算最优碳税。进一步，通过分区域测算工业总产值，能更准确地反映碳税 征收引致的社会经济损益状况。
二、理论框架①
本文拟通过测度工业能源需求价格弹性，估算不同碳达峰情景下的最优碳税与社会经济损益，为碳达峰行动的实施提供依据。研究过程遵循以下三个假说。
（一）碳达峰下征收碳税对工业企业能源需求的影响
工业企业的能源需求受到价格变动的影响，并从以下三个路径影响企业生产（唐红祥和李银昌， 2020）。首先，从生产供给角度，征收碳税将直接影响工业企业的生产成本，因此征收碳税将产生成 本内部化效应，即将社会治理的外部成本嫁接到企业内部，导致工业企业的单位用能成本上升。如 图1所示，在企业生产中，若 X1和 X2 分别为两种传统能源产品，其中 X1的需求价格弹性大于 X2 ， 现政府征收碳税 p 。受此影响，能源产品价格上升，消费可能性曲线移动，无差异曲线将从O1 向内 移动至O2 ，其切点从 F1 向内移动至 F2 。此时，企业通过消费Q12 单位的产品 X1和Q22 单位的产品 X2 获得最大效用。显然，Q12 + Q22 < Q11 + Q21 ，且 12 11 22 21 | Q / Q −1|>| Q / Q −1|，即需求价格弹性较大的 能源变化率也更大。其次，若企业总投入不变，因碳税征收增加了用能成本，会造成企业产出水平 下降。为保持产值，企业或将加大研发投入，提升能源使用效率（Zhao等，2020）。根据图1，若 X1 为能源产品， X2 为科技产品，征收碳税后， X1成本上升，新的生产均衡点变为切点 F3 。此时，企 业的最优生产组合为生产Q12 单位的产品 X1和Q23 单位的产品 X2 ，其中Q12 < Q11 ，Q23 < Q21。最后， 随着成本内部化，企业会进行资源再配置。具体地，改善能源消费结构，提升清洁能源等替代能源 的消费占比（林伯强，2022）。若将 X1视为传统能源产品， X2 为清洁能源产品，可以发现征税碳税 会增加清洁能源对传统能源的替代。据此，本文提出以下假说。
H1：碳税通过需求价格弹性实现成本内部化效应，进而影响工业企业的能源需求关系。
（二）碳达峰下碳税测算需要考虑区域异质性
碳税是指针对二氧化碳排放所征收的税，其目的是为了减少温室气体排放，具备税收一般特征。 但是，改革开放以来，我国区域经济发展经历了T型、π型等空间战略布局，导致不同地区的排放限 额及减排目标存在差异，碳税功能体现具有区域异质性（王文举和孔晓旭，2022）。具体地，可分为 区域产业异质性和区域能源强度异质性。其中，受地理位置、资源禀赋、经济发展阶段与战略目标 影响，不同地区的产业结构存在差异，由此导致能源需求类型不同（徐斌等，2019），碳税测算也因 此产生差异。另外，能源强度作为相对指标，指能源利用与经济或物力产出之比，其反映了地区能 源综合利用效率。在测算过程中，因区域产值差异大、能源价格受初始禀赋影响，区域能源强度测 算结果不具可比性（Dong等，2017；王文举和孔晓旭，2022）。据此，本文提出以下假说。
H2：我国经济发展的空间布局决定了区域异质性会通过产业结构、能源禀赋差异影响碳税测算。
（三）碳达峰下征收碳税具有三重经济效应
碳达峰战略下，碳税具有三重经济效应。第一，收入效应。碳税征收可增加财政收入，提升政府的投资规模，并将税收负担由高扭曲性的税种转嫁到扭曲性低的税种，从而实现经济效率提升（毛 恩荣和周志伯，2021）① 。第二，工业市场成本效应。通过成本内部化效应，碳税会促使企业成本增 加，降低利润（唐红祥和李银昌，2020）。第三，从全社会角度看，碳税还会因碳消费减少对经济产 生抑制作用，即具有工业产出效应（莫建雷等，2018）。此外，从社会公平的视角出发，碳税还具有 分配累进退性，可能会扩大资本与劳动的收入分配差距（Tirkaso和Gren，2020）。碳达峰的三重经济 效应要求在碳达峰行动中稳中求进，充分考虑我国发展阶段、产业结构与能源结构，在抓碳税的正 向效益与负向损失的过程中，坚持“先立后破”② 。据此，本文提出以下假说。
H3：碳税的三重经济效应构成了社会经济损益，是碳达峰“先立后破”的重要依据。
三、变量选择及数据说明
（一）变量选择
1.关于能源的选择。
根据全国能源平衡表，使用联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）碳排放系数法测算工业 各能源的碳排放量。结果发现：2012—2021年，工业领域因消耗煤炭和焦炭产生的二氧化碳排放量 最多，占工业碳排放总量的平均比重达80%左右。同时，考虑到其他能源因消费总量少导致不同年 份的水平波动明显，且区域间差异大、数据可获得性差等因素，本文以煤炭和焦炭为研究对象，分 析工业企业的能源需求价格弹性。具体地，在煤炭的需求价格弹性估计中，因煤炭种类较多，且交 易口径和价格统计方式各有不同，直接进行弹性估计难度较大。考虑到煤炭在我国的主要用途为火 力发电，且可再生能源用于发电和供热的比例较低，因此本文拟通过估计电力和热力的需求价格弹 性推算得到煤炭能源的需求量③。另外，由于北京焦炭使用存在管制，海南基本没有焦炭使用，因此 不纳入相应的能源回归模型。
2.关于变量的选择。
考虑社会经济发展情况，按照Wang等（2021）的做法，将工业生产总值作为控制变量加入模型。 同时，企业规模和生产效应也会对能源需求产生显著影响，故本文将工业企业数量和工业企业产成 品总值两个变量纳入模型（Chen等，2021）。另外，为更好反映能源需求价格关系，参照Jiang等（2020） 的做法，加入气温和钢材对热力和焦炭使用量的影响。主要原因在于，作为热力的主要用途，气温 会通过工业生产过程、工业厂房、生产要素等影响供热需求；作为钢材的原材料，焦炭使用与钢材 需求正向相关，且钢铁产量能够衡量重工业产能，反映重工业产能过剩问题。最后，本文还加入了 时间虚拟变量以代表不同宏观政策调控对能源需求量的影响，进而反映该时间段的政策效力。
（二）数据来源
考虑数据可得性，本文选择1995—2021年全国30个地区作为研究对象④ ，全国层面则选择 1991—2021年的数据。相关数据来源如下。
工业能源消费数据。采用终端消费量中工业消费的热力（万百万千焦）、电力（亿千万时）和焦 炭（万吨）作为地区工业能源的需求量。数据来源于《中国能源统计年鉴》（1995—2022）中的地区 能源平衡表（实物量）。
工业能源价格数据。以各地区省会城市的工业电力价格（元/千万时）作为该地区的工业电力价 格，数据来源于环亚经济数据有限公司（CIEC）数据库① ；使用热力生产和供应产品及炼焦产品两 个中类行业的价格指数作为热力和焦炭的能源价格，并以2012年为基期进行价格平减② ，数据来源于 2013—2022年《中国价格统计年鉴》。
工业经济效益数据。对于区域工业经济效益（Wang等，2021；Chen等，2021），分别使用第二 产业增加值（万元）、规模以上工业企业个数（个）、工业生产总值（万元）等3个指标衡量经济效应、 企业规模、生产效应，数据来源于2013—2022年《中国统计年鉴》。在全国层面，参考袁晓玲等（2020） 的研究，在情景模拟时使用国内生产总值（亿元），数据来源于1992—2022年《中国统计年鉴》。需 要说明的是，地区层面的工业生产总值以2012年为基期，采用居民消费价格指数进行平减；工业增 加值同样以2012年为基期，使用工业出厂价格指数进行平减。
能源特定变量。本文选择气温和钢材产量两个变量，用以解释地区在热力和焦炭消费上的潜在 差异影响。地区气温采用省会城市的平均气温（摄氏度）进行替代（Zhai等，2023），钢材产量采用 工业主要产品数量的钢材项目（万吨）衡量。数据均来源于2013—2022年《中国统计年鉴》。
工业碳排放数据。我国工业能源的碳排放测算公式参考袁晓玲等（2020）的研究，考虑直接排 放和间接排放。其中，直接排放为煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油以及天然气等 8种化石能源燃烧所产生的碳排放，间接排放是电力消耗产生的碳排放。上述9种能源的工业使用量 （万吨）数据来源于1992—2022年《中国能源统计年鉴》；8种能源的直接排放系数来自2006年《IPCC 国家温室气体清单指南》。另外，我国各区域发电方式存在较大差异，使得不同地区的电网折算系数 存在差异，故本文借鉴李新运等（2014）中的电力系数。
政策变量。本文在能源需求弹性估计时加入时间虚拟变量，以反映政策对能源需求量的影响。 根据已有研究，主要有三大政策。其中，2015年为“十二五”规划收官之年，工业和信息化部印发 《关于做好淘汰落后和过剩产能相关工作的通知》③ ，将焦炭作为去产能的重点行业之一；2016年， 煤电价格联动机制通过补贴电价影响其需求量；2017年，“煤改电”政策提出以电力替代煤炭供热， 减少煤炭发热需求。
四、模型建立
（一）工业能源需求价格弹性估计
1.全国需求价格弹性测算模型。 本文采用滞后内生变量模型估计能源的需求价格弹性（Dahl和Sterner，1991）。估计方法上，采 用系统GMM估计能源的需求价格弹性，其由差分GMM和水平GMM结合而成，能够显著降低小样本 情况下的估计偏差和短面板数据模型中水平滞后项的弱工具变量问题。基于此，对电力、热力和焦 炭等三种能源构建需求量模型表述如下：
角度分析其与碳排放总量之间的潜在关联性。
（三）不同碳达峰情景下的最优碳税测算模型
使用STIRPAT模型可以得到各情景下二氧化碳排放量的限制值。参考Tirkaso和Gren（2020）的 研究，最优碳税是在排放目标实现前提下通过成本最小化得到的。根据经济学理论，因价格上升引 起的成本增加和因消费减少造成的福利损失均会使得消费者盈余减少。因此，从工业企业角度，成 本可通过消费者盈余来体现，本文称之为能源消费者盈余。进一步，碳税转嫁至产品价格，从而使 成本增加可视为成本直接内部化的过程。相对地，因消费减少造成的损失，工业企业可视为一种外 部成本。但是，在能源消费市场中，工业企业是消费主体，故该外部成本仍可视为工业行业的损失 （称为工业市场成本）。基于此，本文通过设定产品价格与工业市场成本的关系，结合需求价格弹性 的估计结果，测算工业市场成本。
1.基于区域需求价格弹性的最优碳税测算。
参考Tirkaso和Gren（2020）的做法，计算各地区征收碳税后的工业市场成本。令地区i 能源 k 的 减少量满足如下公式：
（一）工业能源需求价格弹性估计
1.全国需求价格弹性。
表1为全国工业能源需求模型的回归结果。可以发现，在热力模型中，工业产成品总值增加，能 源消费量显著上升；在焦炭模型中，规模企业数量增加，能源消费量显著上升。热力的需求量与气 温呈显著负相关，焦炭的需求量与钢铁产量显著正相关。政策对应能源需求量的影响各异，其中， 2015年，国务院提出去产能目标，粗钢是去产能主要对象，而焦炭作为炼钢的主要原材料，需求量 显著下降；2016年，煤电价格联动机制的实施下调了电价，并对电价提供补贴，使得电力消费量大 幅上升；2017年，国家发展改革委印发《关于北方地区清洁供暖价格政策的意见》，提出“煤改电”， 推行使用电力进行采暖，减少煤炭供热需求。上述结果表明本文构建的能源需求量回归模型合理。 根据表1，各种能源的短期需求价格弹性系数绝对值都处于[0，1]区间，符合经济学原理。其中，电 力的短期需求价格弹性系数为–0.446，高于热力（–0.352）和焦炭（–0.292），表明其需求变动受价 格的影响较大。
此外，将短期需求价格弹性转化为长期需求价格弹性，所得回归结果与表1对比① 可以看出，长 期需求价格弹性较短期需求价格弹性更高，且三种能源的长期需求价格弹性均大于1。
2.地区需求价格弹性。
根据式（2）可以计算长期需求价格弹性。在测算过程中，需要对各能源进行转化，具体转化因 子如下，电力为1.229吨标煤/亿千瓦时，热力为0.0341吨标煤/吉焦，焦炭为0.971吨标煤/吨。根据计 算结果，各地区不同能源以及同一地区不同能源的长期需求价格弹性均存在明显差异。具体地，电力的长期需求价格弹性为–0.783~ –2.195，热力长期需求价格弹性为–0.503~ –6.649，焦炭的长期需求 价格弹性基本在–0.972~ –5.196。特别地，浙江的焦炭和甘肃的热力由于能源使用量占比较小，造成 需求价格弹性较大，分别达–15.234和–10.349；北京和海南的焦炭使用量近似为0，故暂不计算两地 的长期需求价格弹性。
（二）不同碳达峰情景下的碳排放量估计
为消除自变量间的多重共线性，将自变量标准化矩阵主对角线中加入非负因子以消除多重共线 性的干扰。本文使用岭回归模型对1991—2018年的数据进行建模，得到： ln 0.047ln 0.416ln 0.241ln 1.350ln 0.180ln 0.164ln 6.362 (0.010) (0.537) (0.458) (1.086) (0.201) (0.178) I = − ieff + icoal + cinten + pop + pgdp + gdpcon −
其中，括号内为系数估计的标准误，R2 =0.983，通过对样本与预测结果进行的独立两样本t检验，表 明模型的估计效果良好。为预测碳达峰年份的碳排放量，需要对各自变量进行设定。根据现有研究 的做法，参照清华大学《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》研究报告① ，本文做如下设定。第 一，碳达峰时间。将碳达峰的年份设定为2025—2030年，即下文将分别模拟2025—2030年实现碳达 峰下的最优碳税。考虑滞后期的影响，将参数设定期限划分为2021—2025年、2026—2030年和 2031—2035年三个时期。第二，国内生产总值增速。按2035年实现现代化建设第一阶段目标，即人 均GDP不变价达2万美元推算，2020—2035年GDP年均增速为4.8%。若假设GDP增速速率变化趋势不 变，可推算出三个时期的GDP增速分别为5.6%、4.8%和4.0%。第三，碳排放强度。碳排放强度的设 定需满足《中国能源生产和消费革命战略（2016—2030）》②中的明确约束，即2030年我国碳强度相 较2005年下降65%以上，碳中和设定则依研究结论，认为2050年将下降到2005的4.2%。根据生态环 境部公布信息③，可知2020年碳强度相较2005年下降48.4%。因此，可推测得出我国碳达峰年碳强度 相较2020年需下降32.2%，2050年碳强度相较碳达峰年应下降86.8%。第四，工业煤炭消耗占比。根 据研究结论，工业部门中煤炭消费占比从2020年的64.8%下降至2030年的56.9%，2050年降至34.8%。
另外，工业能源效率按照推动制造业高质量发展相关要求④ 进行设定。相较于2015年，2025年的 工业能源强度应降低34.0%，即工业能源效率应提升为2015年的1.52倍，年均变动率为4.24%。2025 年后，为实现碳中和，将年均变动率设定为5.0%。人口增长率参考袁晓玲等（2020）的设定，认为我 国人口在2030年左右达峰，且2017年人口自然增长率0.532%，相较上年下降0.05%。依照此趋势，得 到三个时期的人口增长率分别为0.35%、0.15%和–0.10%。人均国内生产总值则由前述估计得到的国内 生产总值与人口计算后得到。在上述参数的设定中，参考国际能源署发布的《世界能源展望中国特别 报告/2017中国能源展望》⑤ 的做法，各年数值使用年均复合增长率计算。上述参数的设定结果见表2。
将上述参数代入式（3），可得到不同碳达峰情景下的碳排放量预测结果。由图2可以看到，碳达 峰实现时间越早，碳排放量峰值会越低。具体地，若2030年实现碳达峰，对应的碳排放量为99.57亿 吨；若2025年实现碳达峰，则碳排放量的峰值仅为87.16亿吨。进一步，可推算出碳达峰每提早一年， 碳排放量的峰值平均减少2.48亿吨。若从碳排放总量角度进行分析，碳达峰每提早一年，2021—2030 年间累计的碳排放量平均减少15.56亿吨。
工业企业的能源消费者盈余变化可以分解为由于消费数量减少造成的福利损失（列（1）~（2）） 以及价格上涨引起的消费成本增加（列（5）~（6））。考虑数据可获得性，将2019年的能源价格和需 求水平设定为基期。规划中的约束条件是工业市场支付的成本最低（Tirkaso和Gren，2020）。由表3 可见，使用区域需求价格弹性得到的最优碳税值略高于按国家需求价格弹性得到的最优碳税值。最 优碳税值的波动范围，处于16.18~40.55元/吨之间，与Liu等（2020）建议从20元/吨开始征收碳税的 结果较为接近。另外，对比各碳达峰情景，碳达峰年越早，碳税值越大。具体地，碳达峰每提早一年，全国和区域情景下最优碳税值平均增加4.82元/吨、4.87元/吨，仅相差0.05元/吨。究其原因，随 着碳达峰提早实现，碳排放量的峰值越小，因此减少碳排放的边际成本将提升。
工业市场成本是能源消费者盈余变动与碳税收入两者的差值，碳税收入从政府角度而言是一种 转移，但对于企业而言是一种内部化成本。根据表3，碳达峰时间每提早一年，通过全国弹性与区域 弹性计算得到的能源消费者盈余损失分别平均增加238.88亿元和241.47亿元。因此，碳达峰实现越早， 征收的碳税额越高。此时，企业若不加快技术升级，提高能源使用效率，则会因能源价格上升而增 加经营成本。
2.进一步讨论。
首先，对比全国弹性与区域弹性下的能源消费总量，三种能源的下降比例存在差异。以2030年 碳达峰情景为例，全国弹性下电力、热力和焦炭的消费总量分别较基期（2021年）下降1.97%、5.11%、 3.45%；区域弹性下则分别下降1.99%、5.17%和3.37%。两种情景下，能源变化量与上述需求弹性大 小和排放因子相对应，验证了假说1。
其次，考虑2025年碳达峰和2030年碳达峰两种情景，绘制各地区能源规划消费量与基期减少比 例对比图，可以对各区域的能源结构变动趋势进行具体分析，以验证假说2。根据图3~5显示的各地 区三种能源变动情况可以发现，电力消费量减少比率低，且区域间差异不大，均在10%以下；热力 消费量的变化比例差异较大。特别是，甘肃在2025年碳达峰情景下的热力消费量减少近100%。反观 焦炭消费量，整体上变动较小。除浙江外，大部分地区在两种情景下的能源消费量减少比率均低于 16%。进一步，对比2025年碳达峰与2030年碳达峰情景，可以发现，当碳排放约束增强时，需求价 格弹性高的地区能源需求变动比例显著上升。主要原因在于，在相同价格下，需求价格弹性高的地 区能源消费变化量越大，由此产生的碳减排量也越大。由此，为提升碳减排效果，可依据不同能源 的需求价格弹性差异实施差异化的税率。
进一步分析表明，我国区域能源消费结构差异是区域能源需求变动不一致的根本原因，反映了 分区域、分步骤实行碳达峰行动计划的必要性。具体地，从能源消费角度，重工业地区对传统能源 的依赖度较强，且其发电模式老旧，故征收碳税时对电力的调整比例较高。例如，河北、辽宁、吉 林等地区应加快推进绿色发电技术，增加低碳电力的使用比例；对于贵州、云南、甘肃等中西部地 区，其对热力的消费需求量小。考虑到上述地区的热力需求价格弹性较大，故当市场价格波动时， 易找到其他能源替代，造成热力消费量的变动比例较大；对于东部地区，工业企业在使用钢铁时， 多直接进口产成品，故焦炭消费需求较低，相应的消费量变动会较大。
基于上述分析，征收碳税时，浙江、广东等地应加快工业绿色化转型，通过优化生产过程，降 低对高污染能源的需求，最终实现碳减排（万攀兵等，2021）。进一步，在开征碳税时，能源变动比 例较高的地区可以考虑采用能源计费或实施有差别税率的方式，以保障区域能源市场的平稳运行。 例如，贵州、云南等地区，其热力主要以回收能形式得到，故对回收热力的燃煤厂应减免碳税；而 甘肃的热力多因供热而来，因此可对供热厂进行补贴。综上，不同地区的产业与能源消费具有异质 性，由此导致征收碳税时的举措应因地制宜，可以根据地区能源的消费量差异，对电力、热力和焦 炭实施不同的税率，以有效调节工业企业的消费行为，进而达到碳减排的目的。假说2得以验证。
从全社会角度看，碳税征收不仅会影响消费市场的成本，也会通过能源的约束影响全社会总产 出。因此，碳税征收引起的社会经济损益还包括因碳税征收引起的工业总产值变化。由此，可以得 出假说3，碳税具有三重经济效应，收入效应、工业市场成本效应和工业产出效应。其中，碳税的收 入效应与工业市场成本效应表现为能源消费者盈余变化。前文已验证区域异质性会影响碳税测算结 果，下文将从区域角度开展社会经济损益分析，以进一步探索在坚持“先立后破”中寻找碳达峰行 动的潜在最优路径。
（四）最优碳税下的社会经济损益分析
1.能源约束下的工业总产值预测。
首先，利用1991—2021年工业总产值平减序列进行ARIMA模型拟合。通过ADF检验，判断原数据平稳性。同时，根据AIC最小准则选择模型。然后，根据前文设定的各种碳达峰情景，考虑时间 序列变量的平稳性和拟合效果后，得到各地区能源约束下的工业总产值预测模型① 。根据估计结果， 各模型的R2 均大于0.80，拟合度较高。各变量估计参数的p值，均在10%置信水平下显著。另外，为 避免时间序列数据存在数据相关性，使用Newey-West标准误回归对方程进行稳健性检验，发现各变 量仍在10%置信水平下显著。
2.实施最优碳税前后的工业总产值变动。
首先，估计各地区2025—2030年工业总产值，并以2021年为基期，采用工业出厂价格指数消除 价格因素。由此，可分别计算各地区历年征收与未征收情景下的工业总产值差值，即各地区工业总 产值的损失，也可理解为成本内部化效应中的间接效应。进一步，将所有地区的损失进行加总得到 全国工业总产值的合计损失；将碳排放量与碳税价格相乘得到碳税收入。
由表4可知，若2025年实现碳达峰，则工业总产值在2025—2030年间的累计损失②为9.03万亿元； 若2030年实现碳达峰，相应的累计损失为4.20万亿元。这意味着，在现有生产技术水平不变的情况 下，碳达峰实现时间越早，工业总产值因能源约束而产生的损失越大。因此，可计算得出碳达峰每 提早一年，工业总产值平均累计损失增加0.97万亿元。相对地，越早实现碳达峰，征收的碳税也越 多。具体地，若2025年实现碳达峰，2025—2030年间累计碳税收入为2.09万亿元；若2030年实现碳 达峰，则累计碳税收入为0.94万亿元。究其原因，2025年实现碳达峰，对应的基于区域需求价格弹 性的碳税为40.55元/吨，比2030年实现碳达峰征收的碳税高出1.51倍。因此，碳达峰每提早一年，累 计碳税收入平均增加2317.30亿元。
3.不同碳达峰情景下的社会经济损益波动情况分析。
由表4可知，以2025年为比较对象，若2030年实现碳达峰，全社会累计经济损益值为3.26万亿元， 比2025年少3.68万亿元。具体地，碳达峰每提早一年，全社会累计经济损益值平均增加0.74万亿元。 在不考虑环境治理成本等因素的前提下，若以累计损益值差值为判断标准，则2029年是全国碳达峰 实现的最优年份。
综上，在碳达峰行动中，若实行经济发展优先的策略，将会增加额外能源需求，全社会经济损 益减少，但碳达峰实现时间延后；若实行“碳减排优先”的策略，则会减少部分高碳项目或产品， 导致供需矛盾加剧。因此，基于社会经济损益分析，可有效平衡发展与减排之间的关系，体现了坚 持“先立后破”的基本思路。
4.进一步分析。
坚持“先立后破”应立足于能源的多重属性。本节将从碳税的成本内部化效应和累退性两种属 性进行分析。
第一，成本内部化效应。本文通过计算不同碳达峰情景下，征收碳税引起的全国工业产值损失 占未征收碳税时的全国工业产值的比重进行分析。结果表明，不同碳达峰情形下碳税的成本内部化 效应存在差异，即在坚持“先立后破”中不同碳达峰情景所付出的成本存在差异，这进一步表明有 计划分步实施碳达峰行动的必要性。图6展示了各地区分别在2025年和2030年碳达峰情景下的工业产 值损失情况。可以看出，2025年碳达峰情景下的工业产值损失平均比例为4.08%，对应的工业总产值 累计损失值平均为0.30亿元，均高于2030年碳达峰情景。
第二，累退性。税收是否具有累退性，主要表现为征收碳税是否会加大区域间发展的不平衡程 度。本文通过计算产值损失比例，即征收碳税引起的工业产值损失占未征收碳税时的工业产值的比 重，分析发现碳税具有累退性，主要表现在以下两方面。第一，各地区在不同碳达峰情景下的产值 损失比例存在差异。2025年碳达峰和2030年碳达峰两种碳达峰情景下，社会经济损失比例的差异呈 逐渐增加的趋势。特别是，宁夏、甘肃在两种情景下的差异较大，比例差值分别达4.37%和6.29%。 两省份工业规模小、基础弱，征收碳税后的能源调整对两省份工业产出影响大。相对地，江苏和广 东两种情景下的产值损失比例仅差0.76%和0.90%。第二，产值损失比例与各地区的经济基础密切相 关。将2025年碳达峰情景下各省份的社会产值损失比例进行升序排列，排名前11位的地区有9个均位 于东部，平均产值损失比例为2.99%。中西部地区中，仅有四川（3.74%）的产值损失比例相对较低， 主要归因于四川的地理位置优势，有效减弱了碳税的成本内部化效应。
进一步，按照2021年地区人均GDP将30个省份分为三大地区（见表5），即发达地区、较发达地 区和欠发达地区（见表5），同样验证了碳税的累退性。具体地，在2025年碳达峰情形下，三大地区 的工业产值损失比例分别为2.84%、4.02%、5.21%，即征收碳税对经济发展较差的地区所造成的经 济负担越重，这将扩大区域间发展不平衡程度。对比2030年碳达峰情景，三大地区的工业产值损失 比例分别为1.34%、2.12%、2.16%，较2025年碳达峰情景分别下降1.50%、1.90%、3.05%，表明碳税 的累退性随碳达峰的提早更为明显。
六、研究结论与政策启示
工业领域碳达峰是全社会碳达峰中的关键环节。碳税作为政府调节经济发展与碳排放关系的手 段之一，通过多重属性作用于碳达峰过程，表征为社会经济损益。本文以工业领域碳达峰问题为研 究对象，在异质性框架下，利用2012—2021年全国30个省份的面板数据，通过GMM模型估计能源的 需求价格弹性，构建最优碳税的测算框架。在此基础上，通过STIRPAT模型预测不同碳达峰情景下 的工业碳排放量，并测算碳达峰下碳税的三重经济效应。主要结论有，第一，工业能源需求价格弹 性受产成品需求、政策等因素影响，具有区域差异性。其中，电力的需求价格弹性高于热力与焦炭， 且区域间因能源消费结构不同，能源消费量低的地区具有较大的需求价格弹性。第二，不同碳达峰 情景下的工业碳排放量和碳税额存在显著差异。碳达峰每提早一年，碳排放量峰值平均减少2.48亿 吨，碳税征收额为16.18~40.55元/吨。第三，碳税具有三重经济效应，碳达峰每提早一年，能源消费 者盈余损失平均增加241.47亿元，累计碳税收入平均增加2317.30亿元，累计社会经济效益损失值平 均增加7363亿元。第四，碳税具有累退性，表现为经济发达地区的产值损失比例相对较低，而经济 落后地区的产值损失比例相对较高。第五，碳税具有成本内部化效应，会通过产品价格影响企业生 产，由此引致的工业市场成本随碳达峰时间推后而减少，绝对规模在11.60~72.80亿元之间。基于以 上结论，提出以下政策启示。
第一，因地制宜制定碳税征收政策，多方式多途径寻找碳达峰最优路径。为避免碳税“一刀切” 引发的产业关系波动，制定征收额、征收方式等碳税制度时应充分考虑区域差异。在碳税税率上， 经济欠发达地区建议从较低水平开始征收，此后根据实际状态逐步提高；在征收对象上，针对需求 弹性较低的地区，可通过“一地一策”实现碳税精准调控，寻找碳税助推碳达峰的最优路径。
第二，立足能源多重属性，探索“先立后破”。应科学分析碳税的多重属性、多重功能，在坚 持“先立后破”中加速实现社会、经济与环境的协调发展。此外，在制定碳税征收额度时，对保障 居民基本生存的生活碳排放进行减免；在税收收入使用时，向经济欠发达地区的企业倾斜。
第三，部署重点区域开展能源消费结构加速转型升级试点，以点带面带动全局性变革。为减弱 碳税征收所造成的影响，可对重点地区开展试点工作，通过加码技术升级，提升能源消费效率。同 时，加速高耗能企业改造，从供需两侧协同优化能源配置，为同类地区的碳达峰行动提供实践经验。 例如，在经济发达地区，应积极引导并加强工业企业科技创新，通过提高能源效率以降低能源使 用规模；而在经济欠发达的地区，可将碳税收入通过专项资金的方式，补贴中小工业企业购买节 能设备。
