李思寰，張衛(wèi)國

（1.懷化學(xué)院 商學(xué)院，湖南 懷化 418000；2.重慶大學(xué) 經(jīng)濟與工商管理學(xué)院，重慶 400044；3.西南大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，重慶 400715）

0 引言

在大氣污染物中，汽車尾氣是重要的來源之一。地方政府對汽車尾氣排放進行控制，會受到環(huán)境保護與經(jīng)濟增長的雙重目標約束。特別是對于汽車尾氣排放而言，具有明顯的區(qū)域流動性，導(dǎo)致汽車尾氣排放的“負外部性”非常明顯。各個地方政府都不愿意承擔(dān)本轄區(qū)經(jīng)濟增長速度降低的成本，更愿意將本轄區(qū)污染治理的成本轉(zhuǎn)嫁到其他轄區(qū)，實現(xiàn)“以鄰為壑”的目的。因此，對于汽車尾氣減排而言，不僅要從國家整體的角度出發(fā)考察，更應(yīng)該考慮到汽車尾氣減排的區(qū)域分配問題；此外，汽車尾氣減排需要考慮經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的雙重目標約束，在雙重目標下實現(xiàn)汽車尾氣跨區(qū)域減排的任務(wù)分解。因此，如何在環(huán)境保護與經(jīng)濟增長的雙重約束下，實現(xiàn)汽車尾氣減排的跨區(qū)域分解，對解決汽車尾氣排放問題顯得至關(guān)重要。

探討各個地區(qū)的汽車尾氣減排問題，既要考察經(jīng)濟增長與環(huán)境保護的雙重約束，也需要考慮減排的跨區(qū)域性；其次，汽車尾氣減排需要測算現(xiàn)有的汽車尾氣排放量，這將涉及到地區(qū)汽車保有量、汽車排放水平、汽車類型等因素，這些數(shù)據(jù)的獲得是相對較難的；基于何種原則將汽車尾氣減排配額分解到各個地區(qū)，這現(xiàn)有問題并沒有得到解決。因此，本文將利用python軟件爬取2010—2015年我國個省份的汽車注冊數(shù)據(jù)并進而對我國各個省份的汽車尾氣排放量進行測算，構(gòu)建跨區(qū)域汽車尾氣排放的Nordhaus模型對2016—2020年我國跨區(qū)域汽車尾氣減排率下降速度進行了測算。

1 中國各地區(qū)汽車尾氣排放量測算

對于汽車尾氣排放，2015年我國主要大城市80%左右的污染物來源于汽車尾氣排放。從汽車尾氣的排放成分來看，主要包括一氧化碳、二氧化碳、臭氧、碳氫化合物、醛類、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、銅微粒和懸浮粒子等。國內(nèi)外在空氣治理、交通環(huán)境治理、排放預(yù)測時，首先會對現(xiàn)有的不同類型汽車的汽車尾氣排放量進行測算。事實上，對汽車尾氣污染物的排放是相當(dāng)復(fù)雜的，需要綜合考慮各個地區(qū)的汽車保有量、汽車尾氣排放標準、運行工況、汽車類型、排放因子等因素。其中，排放因子衡量的是使用汽車時的排量水平，這是測算地區(qū)汽車尾氣排放的一個重要標準。目前，通常的測算技術(shù)方法主要有臺架測試、實時工況測試、隧道測算、遙感測試等，此外還有Mobile、Copert等排放因子模型來測算。目前，我國各個地區(qū)的排放標準并不一致，目前大部分城市執(zhí)行的國四（相當(dāng)于歐IV）標準，某些地區(qū)如東部11省市甚至開始推行國五（相當(dāng)于歐V）標準，而某些落后地區(qū)仍推行的是國三（相當(dāng)于歐III）標準。并且同一地區(qū)不同使用年限、不同出廠日期和注冊日期的汽車，其排放標準也不同。因此，這使得本文在測算各個地區(qū)的汽車尾氣排放量時，這一工作量會非常大。

利用歐洲國家常用的Copert模型，根據(jù)國家環(huán)?？偩诸C發(fā)的《城市機動車污染排放測算方法》（HJ/T180-2005），機動車污染物排放量模型設(shè)定如下：

其中，EQjw為第j類型車第w種污染物的年排放量；EQw為所有類型的機動車第w種污染物的年排放量；t、j和n分別表示污染單位、車型和車型總數(shù)；Pj為第j種類型的機動車保有量；Mj為第j種類型的機動車平均行駛里程；Efjw表示第j類型車第w種污染物的排放因子，單位g/km。

2 汽車尾氣跨區(qū)域減排配額分解與潛力測算

基于Nordhaus模型框架，本文將多區(qū)域下的生產(chǎn)函數(shù)設(shè)定如下：

其中，μ表示在給定汽車尾氣排放量下的減排控制率，當(dāng)μ越大時，表示減排控制率越大，而當(dāng)μ取值為0時，表示不存在汽車尾氣減排的情形；Yit表示地區(qū)i在時間t的社會總產(chǎn)出；Kit表示地區(qū)i在時間t的資本總量；Eit表示地區(qū)i在時間t的能源消費總量；Lit表示地區(qū)i在時間t的勞動力投入；A0evit表示地區(qū)i在時間t的技術(shù)水平，vit表示地區(qū)i在時間t的能源前度的降低速度；α表示資本的產(chǎn)出彈性；1-α表示能源的產(chǎn)出彈性；γ表示勞動的產(chǎn)出彈性。此時，根據(jù)能源強度的定義，也即單位產(chǎn)出所消耗的能源總量，可以得到：

將式（3）代入到式（2）中，可以得到包含能源強度、汽車尾氣減排控制率的社會產(chǎn)出函數(shù)：

化簡后可以得到：

對于資本而言，由于存在著折舊，此時地區(qū)i在時間t的資本累積量可以表示為：

其中，δ表示資本的折舊率，θ為能源消耗的加權(quán)成本，Cit表示地區(qū)i在時間t的總消費。對于經(jīng)濟體管理者而言，其決策函數(shù)與目標是社會福利最大化。因此，本文引入經(jīng)濟體中單個個體的效用函數(shù)，定義為人均消費c的函數(shù)：

此時，將消費者的效用函數(shù)折現(xiàn)并最大化，可以表示為：

當(dāng)引入汽車尾氣減排控制率時，此時的最優(yōu)化問題可以表述為：其中，MQit表示地區(qū)i在時間t累積的汽車尾氣排放量，MQT表示區(qū)域的汽車尾氣排放分配額。此時，可以構(gòu)建Hamilton函數(shù)：

根據(jù)最優(yōu)控制定理，此時式（8）最優(yōu)化對應(yīng)的條件可以表述為：由式（5）對資本求偏導(dǎo)可以得到：將式（11）的兩邊取對數(shù)后可以得到：

進一步對式（14）求時間的導(dǎo)數(shù)，可以得到：將式（13）代入到式（12）后可以得到：

合并式（15）和式（16）后可以得到經(jīng)濟平穩(wěn)增長下消費增長率的最優(yōu)值：

當(dāng)社會的總?cè)丝跀?shù)量為N而經(jīng)濟體的勞動參與率為ω，勞動力的年均增長率為n時，地區(qū)i在時間t的勞動力與人口數(shù)量可以表示為：

將式（18）代入到式（17），可以得到經(jīng)濟平穩(wěn)增長下的最優(yōu)增長率：

此時，可以計算得出各個區(qū)域未來經(jīng)濟增長的估計值：此時，汽車使用消費的能源總量產(chǎn)生的汽車尾氣排放可以表示為：

其中，φ1、φ2和φ3分別表示汽車使用的汽油、柴油和天然氣的排放系數(shù)分別表示汽車使用的汽油、柴油和天然氣的占比。因此，給定汽車尾氣的排放率，可以得到一定時期內(nèi)的汽車尾氣排放量：

因此，若設(shè)定區(qū)域的減排定額MTQ，則可以根據(jù)MQ()

T=MTQ求解得出相應(yīng)的汽車尾氣減排率。式（22）意味著保持經(jīng)濟平穩(wěn)增長目標下，對應(yīng)的汽車尾氣排放量。

3 跨區(qū)域汽車尾氣減排率配額與區(qū)域分攤

3.1 跨區(qū)域汽車尾氣減排率測算

為了測算出各個地區(qū)的汽車尾氣減排率，需要確定各個地區(qū)的汽車尾氣排放配額。本文利用2010—2015年我國各?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）的累積汽車尾氣排放量、人口總數(shù)、GDP總量，根據(jù)經(jīng)濟平穩(wěn)增長目標，測算出2016—2020年各個地區(qū)的汽車尾氣減排率配額。

在測算跨區(qū)域的汽車尾氣減排率配額時，需要計算出2005—2015年各個省份的汽車尾氣排放量。對于各個地區(qū)的汽車保有量、機動車類型以及相應(yīng)的排量數(shù)據(jù)，本文利用Python軟件在各?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）的交通管理局公布的車輛注冊信息爬取得到。對于2010年之前的數(shù)據(jù)，有的省份存在著缺失的情況。因此，本文的僅僅選取了2010年及以后年份的數(shù)據(jù)。對于汽車尾氣排放，存在著一氧化碳、二氧化碳、臭氧、碳氫化合物、醛類、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、銅微粒和懸浮粒子等多種排放物，這使得減排測算相對復(fù)雜。因此，本文僅考慮汽車尾氣排放中的碳排放數(shù)據(jù)。具體計算公式如下：

其中，TCi表示地區(qū)i的總碳排放量，Eij表示地區(qū)i的第j種含碳尾氣排放量，χj表示第j種含碳尾氣排放折算為碳排放系數(shù)。

為了確定各個地區(qū)2016—2020年的汽車尾氣減排率配額，需要設(shè)定具體的分配原則。本文將依據(jù)GDP原則、人口總量原則和人均GDP原則，對未來各個地區(qū)的汽車尾氣減排率進行分配：（1）GDP原則。GDP是指在未來各個地區(qū)的經(jīng)濟保持平穩(wěn)增長的條件下，按照未來各個地區(qū)的GDP總量與占全國GDP總量的比例來確定各個地區(qū)的汽車尾氣減排率。這一原則的優(yōu)勢在于，現(xiàn)有相對富裕的地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展并不會因為較強的汽車尾氣減排約束而制約其經(jīng)濟發(fā)展；而對于現(xiàn)有欠發(fā)達的地區(qū)，由于現(xiàn)有的經(jīng)濟總量較小，分配到的汽車尾氣減排配額也相對較少，從而不會導(dǎo)致地區(qū)差距的擴大；（2）人口總量原則。人口總量原則是指在各個地區(qū)保持未來經(jīng)濟平穩(wěn)增長的前提下，未來各個地區(qū)的汽車尾氣減排率依據(jù)現(xiàn)有的人口總量來分配。這一原則的優(yōu)勢在于每個人都享有同等的排放權(quán)，但導(dǎo)致人口眾多的發(fā)達地區(qū)分配到的汽車尾氣減排額較少，從而制約了未來經(jīng)濟發(fā)展；（3）人均GDP原則。人均GDP原則是指在各個地區(qū)保持未來經(jīng)濟增長的前提下，未來汽車尾氣排放配額的確定要依據(jù)各個地區(qū)的人均GDP來確定。這一原則是考慮到我國各個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展不平衡性以及人口分布的區(qū)域差異，有助于縮小各個省份之間的區(qū)域差異。

表1 2015—2020年我國各個省份的汽車尾氣減排率下降速度

從表1可以看出，根據(jù)GDP原則，東部地區(qū)和西部地區(qū)的汽車尾氣減排率下降速度的差距較大。其中，東部地區(qū)大多數(shù)的減排率下降速度較小，而西部地區(qū)大多數(shù)的減排率下降速度較大。其中，寧夏地區(qū)的下降速度達到了10.17%。這也就是說，按照GDP原則，西部地區(qū)需要對汽車尾氣減排率采取更強的約束，才能達到預(yù)期的汽車尾氣減排配額量。但這也意味著，現(xiàn)階段經(jīng)濟相對欠發(fā)達的西部地區(qū)未來經(jīng)濟發(fā)展將受到更多的來自環(huán)境方面的約束，這也會影響未來西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，擴大東西部地區(qū)的差距。在人口原則下，汽車尾氣減排率下降最大的是內(nèi)蒙古，其次為山西、天津、寧夏、遼寧等地區(qū)。在人均GDP原則下，各個地區(qū)的汽車尾氣減排率下降速度，和GDP原則以及人口原則相比差距較小。

3.2 跨區(qū)域汽車尾氣減排配額分攤

表1分析了2015—2020年我國各個地區(qū)的汽車尾氣減排率下降速度，但并沒有從投入產(chǎn)出的角度考察各個地區(qū)的汽車尾氣減排配額。接下來，本文將從各個地區(qū)之間存在投入產(chǎn)出關(guān)聯(lián)的視角對這一問題進行分析。具體來講，本文將采用2010年中國30個省區(qū)（不包括西藏地區(qū)）的投入產(chǎn)出表和八大區(qū)域間的投入產(chǎn)出表。對于里昂惕夫逆矩陣的計算，采用2010年中國30省區(qū)市區(qū)域間投入產(chǎn)出表數(shù)據(jù)，并將省級數(shù)據(jù)合并為八大區(qū)域。

在研究各個地區(qū)的汽車尾氣減排目標時，還需要考慮到各個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展目標。和表1不同，為了和投入產(chǎn)出表匹配，本文將各個省份分為八大地區(qū)。并按照三大原則將減排目標分配到各個地區(qū)。具體來講，根據(jù)我國政府制定的2020年計劃：總碳排放量在2005年的基礎(chǔ)上降低40%～50%，可以依據(jù)這一減排目標進行轉(zhuǎn)換。

設(shè)ΔCi為第i年全國按汽車尾氣減排目標和按2010年汽車尾氣碳排放計算所應(yīng)減少的碳排放量：

其中，GDPi為第i年的GDP；Ii為第i年的汽車尾氣目標碳排放強度；I2010為2010年的汽車尾氣碳排放強度。根據(jù)式（15）可以計算得到2017—2010年的汽車尾氣碳排放減排量，再根據(jù)各個地區(qū)的碳減排責(zé)任進行分攤。結(jié)果如表2所示。

表2 2016—2020年八大區(qū)域汽車尾氣碳排放累計分攤減排總量：GDP原則（單位：千萬噸）

從表2可以看出，在GDP原則下，2016—2020年全國累計應(yīng)減少的汽車尾氣碳排放量隨著經(jīng)濟增長速度的增加而增加。當(dāng)GDP年均增長速度為6%時，全國累計應(yīng)減少的汽車尾氣碳排放量為900.5千萬噸，而當(dāng)GDP年均增長速度變?yōu)?0%時，全國累計應(yīng)減少的汽車尾氣碳排放量為1032.59千萬噸，兩種情況下增加了200多千萬噸。

相應(yīng)的，分別在人口總量原則和人均GDP原則下測算了2016—2020年我國八大區(qū)域汽車尾氣碳排放累計應(yīng)分攤的減排總量，結(jié)果如表3和表4所示。

從人口總量原則來看，相對于GDP原則而言，東北地區(qū)、東部沿海、南部沿海等的累計汽車尾氣碳排放分攤減排總量較大；而根據(jù)人均GDP原則，京津冀、東部沿海地區(qū)的累計汽車尾氣碳排放分攤減排總量較大。但整體結(jié)果相差并不是很大。

從地區(qū)對比來看，中部地區(qū)應(yīng)分攤的汽車尾氣碳減排總量最多，占到了全國總量的25%左右；其次是北部沿海地區(qū)，占到了全國的15%以上；而京津冀地區(qū)分攤的最少，占全國的5%左右。表2至表4的計算結(jié)果，可以為雙重約束下我國制定汽車尾氣排放跨區(qū)域減排目標和任務(wù)，提供有力的理論依據(jù)。當(dāng)然，在實際政策制定時，到底選取哪種原則，需要考慮經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的具體側(cè)重點與訴求，從國家整體戰(zhàn)略出發(fā)進行宏觀考慮。

表3 2016—2020年八大區(qū)域汽車尾氣碳排放累計分攤減排總量：人口總量原則 （單位：千萬噸）

表4 2016—2020年八大區(qū)域汽車尾氣碳排放累計分攤減排總量：人均GDP原則 （單位：千萬噸）

4 結(jié)論

在利用python軟件爬取了2010—2015年我國個省份的汽車注冊數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文對我國各個地區(qū)的汽車尾氣排放量進行了測算，并構(gòu)建跨區(qū)域汽車尾氣排放的Nordhaus模型對汽車尾氣跨區(qū)域減排配額進行了分解。利用Nordhaus模型，本文對2016—2020年我國跨區(qū)域汽車尾氣減排率下降速度進行了測算，并基于GDP原則、人口總量原則和人均GDP原則對我國的汽車尾氣減排額進行了分攤。

本文研究發(fā)現(xiàn)：（1）根據(jù)GDP原則，東部地區(qū)和西部地區(qū)的汽車尾氣減排率下降速度的差距較大。其中，東部地區(qū)大多數(shù)的減排率下降速度較小，而西部地區(qū)大多數(shù)的減排率下降速度較大；在人口原則下，汽車尾氣減排率下降最大的是內(nèi)蒙古，其次為山西、天津、寧夏、遼寧等地區(qū)；在人均GDP原則下，各個地區(qū)的汽車尾氣減排率下降速度，和GDP原則以及人口原則相比差距較??；（2）汽車尾氣碳減排責(zé)任總體表現(xiàn)出東部沿海、中部地區(qū)的減排責(zé)任較大，而西部、北部地區(qū)的責(zé)任偏小的規(guī)律；（3）從地區(qū)對比來看，中部地區(qū)應(yīng)分攤的汽車尾氣碳減排總量最多，占到了全國總量的25%左右；其次是北部沿海地區(qū)，占到了全國的15%以上；而京津冀地區(qū)分攤的最少，占全國的5%左右。