首席观点

招商银行首席经济学家 丁安华

引言:碳排放与气候变化

气候变化,无疑是当前全人类面临的最复杂的重大挑战。过去100年间,全球气温趋势性走高,近二十年全球气温均值相较1850-1900年均值上升了约1摄氏度(很高信度)【注释1】 ,大部分科学家认为这主要是由人类活动使用化石燃料所排放的温室气体特别是二氧化碳驱动的。在工业革命之前80万年的周期中,大气中的二氧化碳的浓度从未超过300ppm(parts per million)。但在工业革命之后,这一数据陡峭上升,目前已突破400ppm。

图1:过去100年全球平均气温趋势性走高

1.png

资料来源:OurWorldinData、招商银行研究院

图2:人类活动排放造成大气二氧化碳浓度上升

2.png

资料来源:OurWorldinData、招商银行研究院

应对气候变化的思路大致可以分为两类,减缓(mitigation)和适应(adaptation)。其中减缓指的是通过减少排放来稳定大气中温室气体的浓度,进而阻止气温进一步升高,是一种主动应对的方式;适应则是基于气候变化已经并将持续发生的事实,为增强人类生存的适应能力和防范能力而采取的措施。最佳的气候政策要双管齐下,一方面,主动应对,制订积极的减排时间表、推动技术革新;另一方面,加强气候预警和风险防范,做好适应性准备。本文聚焦主动减排政策,探寻气候政策的经济理性。

一、气候变化与经济活动:一个分析模型

综合评估模型(Integrated Assessment Model,IAM)是气候变化经济学的主流分析框架。其中最负盛名的,是由2018年诺贝尔经济学奖获得者威廉?诺德豪斯(William Nordhaus)开发的DICE(The Dynamic Integrated Climate-Economy)模型【注释2】。

IAM模型中有两个系统,一是经济系统,二是气候系统。人类的经济活动增加了产出,也产生了碳排放,进入全球碳循环,引起大气二氧化碳浓度的变化,进而使得温度升高。温度的升高使得气候灾害的频率和损失上升,反馈到人类经济活动上表现为经济的损失(climate damage)。

图3:气候变化综合评估模型(IAM)

3.png

资料来源:招商银行研究院

在这个综合系统里,不论是经济系统还是气候系统,内部都是动态变化的。举例来说,经济系统中的科技发展和技术进步是非线性和难以预测的。气候系统的变化也非常复杂,除了人类活动外,还有自身演变的因素。此外,气候变化是一个全球现象,但在地球上不同区域的表现则不同,例如,根据IPCC模型的估算,在全球升温1.5℃的情形下,北极周边地区平均气温上升幅度将高于我国东南沿海,同时北极圈内降雨量将上升,而我国东南地区降雨量将下降。

图4:2019年全球各地气温相对于1951-1980年均值的变化

4.png

资料来源:OurWorldinData、招商银行研究院

需要说明的是,虽然二氧化碳浓度增加会导致气温上升,但气候系统极其复杂,是否存在一个更大的自然周期推动全球变暖,科学界仍存分歧。我们现在做的,可能减缓,无法逆转。根据我国老一辈气象学家竺可桢的研究【注释3】,我国在近5,000年中,最初2,000年的平均温度比现在高2℃ 左右,后3,000年平均温度有2-3℃的摆动,南宋和明末清初时代出现了寒冷时期,汉唐两代则比较温暖。当时工业文明尚未诞生、化石能源尚未大规模使用,人类活动产生的碳排放总体上微不足道。

我们愿意相信,通过积极的政策应对,能够改变气候变化的曲线。不过,人类还是应该考虑气候政策的成本与收益之间的平衡。气候政策的收益是缓解全球变暖,降低潜在的气候变化和气候灾难所造成的经济损失。气候政策的成本则包括直接的低碳转型投资,以及间接的成本(例如关停高能耗企业造成的产出损失)。而且,气候变化是一个长期而缓慢的过程,减排的收益更多发生在遥远的将来,而即期就要付出相关的成本。这就涉及到两个重要的跨期问题。一是贴现,二是代际公平。

二、减排收益:充满不确定性

减排的收益,也就是减排可能减缓的气候损失,包括经济的损失、物种多样性的损失等,经济分析中主要衡量经济的损失。评估减排收益具有极大的不确定性。从人类碳排放到气候损失之间的传导过程高度复杂。比如,大气碳浓度增加和温度上升之间关系(气候灵敏度) ,科学研究将其简化为概率密度函数,不同研究估计的函数各不相同;温度上升与经济损失的关系(损失函数),学界对其形态更是充满分歧。

图5:不同研究估计的气候灵敏度的概率分布

5.png

资料来源:IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007、招商银行研究院

图6:不同模型估计的损失函数

6.png

注:阴影区域代表各估计值5%-95%置信区间或上下限

资料来源:Nature 、招商银行研究院

除此之外,评估收益还受到贴现率的极大影响。对减排政策而言,由于全球变暖具有极大外部性,对未来收益进行贴现使用的是社会贴现率,隐含了时间偏好、风险厌恶程度和经济增长率三大因素,学术界对其的假设和估算存在显著差异。由于气候变化的时间跨度极大,碳排放的社会成本(减排的收益)对贴现率极其敏感。例如,诺德豪斯的研究发现,假设其他条件不变,2.5%和5%的贴现率对应2020年碳排放的社会成本分别为140美元/吨和22.6美元/吨。而英国经济学家斯特恩(Stern)在2006年发表的著名Stern报告中使用了不同的损失函数,以及1.4%的极低贴现率,估算得到的2020年碳排放的社会成本高达266.5美元/吨。

表1:不同研究假设下碳的社会成本(美元/吨,2010年价格)

表1.png

资料来源:OECD、招商银行研究院

三、减排成本:直接与间接

减排的成本,最为直接的是资金支出,主要体现在各部门向低碳转型所需要的投资,例如能源系统的更新和改造、减排技术的研发和应用等。就我国而言,不同机构所估计的实现碳中和所需要的投资总规模基本在100万亿以上,平均到每年约为GDP的1.5%-2%。控温目标越严格,减排所需的投资规模越大。

表2:不同机构估计的中国实现“碳中和”目标对应的投资规模

表2.png

资料来源:清华大学气候变化与可持续发展研究院、中国投资协会、高盛研究部、招商银行研究院

由于碳排放具备负外部性,因此低碳投资领域可能存在私人投资激励不足的情况,短期内将很大程度上由公共投资主导。但公共投资面临在绿色领域和教育、医疗、基建等领域之间的权衡取舍,还可能形成对私人投资的挤出。因此,对于低碳投资,一方面需要通过设立有效的激励机制撬动私人投资,例如通过央行优惠利率推动绿色金融的发展、通过碳排放交易将碳的外部成本内部化;另一方面需要基于长周期的视角合理摆布社会投资的节奏。

除直接成本外,气候政策还存在间接成本。例如,电力系统将率先面临转型,造成短期内供电成本上升和稳定性下降,对企业和居民的福利都将造成负面影响。据清华大学气候变化研究中心测算,实现2℃或1.5℃控温目标的气候政策所对应的电力系统转型,将导致2030年电力供应成本较2020年上升40%左右。此外,气候政策还包括对碳排放的行政管制,例如,部分地区和行业关停工厂,失业增多,造成福利损失。因此,在实现能耗总量和强度“双控”目标时需要避免“运动式”减碳。

图7:不同情形下电力供应成本变化趋势

7.png

资料来源:清华大学气候变化与可持续发展研究院、招商银行研究院

图8:不同情形下逐年GDP 损失

8.png

资料来源:清华大学气候变化与可持续发展研究院、招商银行研究院

总体减排成本取决于减排路径。据清华大学气估算,在2℃和1.5℃减排路径下,GDP损失将逐年增长,到2050年可能分别高达GDP的1.5%和4%。不同路径的估算不仅关乎代际公平,还关乎对未来经济发展和技术进步的预测。有的观点认为,气候变化是一个“积重难返”的过程,因此需要尽早尽快做出行动,但诺德豪斯等经济学家则认为,若技术进步足够快,未来减排将更便宜,采取 “等等看”(wait and see)策略将增进社会福利。因此,尽快基于“碳中和”的远景目标制定减排行动方案,有利于明确各时期的减排成本,更好地利用各方面社会资源实现减排和低碳转型。

四、最优减排:平衡成本与收益

气候变化成为国际议题以来,人类对其的认知在不断进化。随着人们对气候科学的研究不断加深,经济学家也在不断更新对气候政策思考,透过IAM模型隐含的成本收益分析框架,有三点启示值得留意。

一是从控温和减排政策看,需要综合评估成本和收益。从收益上看,气候变化的潜在损失发生在遥远的将来,充满不确定性;从成本上看,越严格的控温目标意味着越高昂的减排成本,且呈非线性上升。

二是在减排的节奏上,要相信人类的学习和技术进步。过去50年来,人类对气候系统的认知、清洁能源技术和减排技术的研究,一直在持续进化。从科技发展上看,当前很可能处于技术融合(technology fusion)的节点,新能源、新材料、人工智能、量子计算等点状技术很可能实现融合,为人类社会带来颠覆性变革。

三是从经济结构上看,低碳转型面临两个平衡:一是在新旧动能转换中的平衡,过于激进的政策会大幅推升生产生活成本,导致福利损失;二是公共资本和私人资本之间的平衡,过高的公共投资可能对私人投资形成挤出,拉低劳动生产率。

注释:

1-根据IPCC报告SR1.5 和AR6对此均有总结。

2-Nordhaus, WD (1993). Rolling the ‘DICE’: An optimal transition path for controlling green-house gases. Resource and Energy Economics, 15(1), 27–50.

3-竺可桢,1972,《中国近五千年气候变迁的初步研究》,中国科学院

4-气候灵敏度(单位:℃)是指全球年平均地表温度因大气中CO2当量浓度变化而发生的变化。气候灵敏度参数(单位:℃(Wm-2)-1)是指在单位辐射强迫变化之后的全球年平均地表温度的平衡态变化。  

5-Revesz, R., Howard, P., Arrow, K. et al. Global warming: Improve economic models of climate change. Nature 508, 173–175 (2014). https://doi.org/10.1038/508173a


本页面内容仅供参考,部分业务以当地网点的公告与具体规定为准。