本文来自格隆汇专栏：明晰笔谈，作者：明明债券研究团队

核心观点

碳中和作为一个长周期国家战略，得到了社会各界的广泛关注和讨论。前人的研究成果是后续研究和实践的基础。本文试图从经济学原理的角度出发，更加清晰地探讨并阐释碳中和的意义、路径与国际博弈等一些热点话题。

碳中和即对温室气体正负抵消从而达到相对“零排放”。碳中和是指各行为体产生的温室气体排放总量，通过使用低碳能源取代化石燃料，以及通过植树造林、碳捕捉等吸收温室气体的方式，实现自身产生的温室气体正负抵消从而达到相对“零排放”。之所以把温室气体排放总结为碳排放，是因为二氧化碳在全球温室气体排放中占比最大，且其具有相比其他温室气体强得多的吸收和发射红外辐射能力，是导致全球气温升高的绝对主要温室气体。由此，实际上温室气体减排就是减少碳排放。

碳中和的经济理论基础以外部性治理为核心，具体包括庇古税与碳税、科斯定理与碳排放权交易以及诺德豪斯包含碳约束的一般均衡模型。庇古在马歇尔的理论基础上对外部经济、外部性概念进行正、负外部性的划分，并由此提出“对外部性进行征税和补贴”的理念，被后人称为“庇古税”，成为碳税的理论基础；科斯则通过提出交易成本理论，在一个产权界定明晰、交易成本近乎为零的市场中负外部性会得到行为体的自动治理，对污染的治理应当建立一个尽可能降低交易成本的市场，对污染指标进行买卖、转让，进而成为碳排放权交易的理论基础；诺德豪斯提出了碳约束经济分析的理论模型，使经济学的理论和实证研究得以真正纳入碳约束因素，他率先提出了气候变化综合评估模型（IAM）且不断推陈出新，先后提出DICE模型和RICE模型等，使得碳中和、碳达峰等碳约束的成本-收益式经济分析具有可操作性。

经济、金融发展与环境之前存在双向因果关系。Grossman和Krueger（1995）的实证结果表明，在经济发展水平较低时，经济增长往往会带来环境的恶化，但是随着人均收入的不断提升，环境是趋于改善的。Panayotou et al.(2000) 认为，随着经济的发展，当人们的收入水平达到其需要并且能够负担起的更加清洁的环境水平时，经济增长与环境质量之间的关系会由正转负，人们开始关注环境问题。金融发展对于碳排放的反向抑制作用则主要体现在绿色金融（绿色信贷、绿色债券等）对低碳技术进步等方面的促进。

气候变化的国际博弈。气候变化具有全世界范围内的外部性，在气候恶化过程中没有哪个国家能够独善其身，各国只有加强合作才能共赢。从《联合国气候变化框架公约》的出台到《巴黎协定》的落地，加强国际合作，共同应对气候治理渐成各国共识。尽管如此，气候治理作为国际公共品，存在普遍的“搭便车”现象，各国都想成为等待的一方。博弈的最后，发达国家率先开始减少碳排放，低收入的发展中国家不会主动削减碳排放，而处于中游的经济体，人均收入越高，加入碳排放计划的动力越强。

碳中和的概念

碳中和即对温室气体正负抵消从而达到相对“零排放”。关于碳中和这一概念，理论界早已有诸多讨论，在此对相关理论进行梳理，将有助于我们更加深入地理解时下这一热门概念。所谓碳中和（Carbon neutrality）即指：各行为体产生的温室气体排放总量，通过使用低碳能源取代化石燃料，以及通过植树造林、碳捕捉等吸收温室气体的方式，实现自身产生的温室气体正负抵消从而达到相对“零排放”。而之所以把温室气体排放总结为碳排放，是因为二氧化碳（CO2）尽管按体积分数只占空气的0.03%，但是却在全球温室气体排放中所占比重最大（接近80%），远超氟利昂、甲烷、水汽、臭氧等其他温室气体。这其中化石燃料使用释放的 CO2又占80%以上。同时，由于二氧化碳的分子结构特性，它具有相比其他温室气体强得多的吸收和发射红外辐射能力，是导致全球气温升高的绝对主要温室气体。由此，实际上温室气体减排就是减少碳排放。

碳中和的经济理论基础

修复负外部性：从庇古税到碳税

经济学中的外部性理论对碳中和理论提供了理论基础，形成了环境经济学的理论起点。一般认为，外部性最早由新古典经济学派创始人A·马歇尔提出，外部性理论有两个关键点，第一是“外部经济”和“内部经济”的区分，第二是“工业组织”这一生产要素的提出。马歇尔在其1890年的著作《经济学原理》中将“因任何一种货物的生产规模扩大而发生的经济”分为两种类型，第一是“有赖于工业本身的”“外部经济”，第二是“有赖于工业内部个别企业资源、组织和效率”的“内部经济”。“外部经济”实际是指企业外部因素变化导致的生产费用减少，而“内部经济”实际是指企业内部因素优化导致的生产费用减少。基于“内部经济”和“外部经济”的区分，他提出在生产中，除了劳动力、土地和资本这传统的三要素外，还存在“工业组织”这一第四生产要素。工业组织在劳动和资本投入增加的情况下不断改进自身，表现出劳动报酬递增的倾向，因此，在不断扩大“内部经济”（Internality）规模的同时，也增加了工业组织接触“外部经济”（Externality）的范围和效率（如同圆的面积在扩大的同时也增加了圆的周长）。

庇古在外部性的基础上进一步提出了庇古税的概念，成为碳税的理论基础。马歇尔的学生庇古（1920）对外部性概念进一步分析指出外部性分为正负两种，并用社会净边际产品、个人净边际产品进行衡量，前者大于后者即正外部性，反之则为负外部性，企业家只对个人净边际产品感兴趣，而对社会净边际产品逃避，并由此造成了总体环境中的负外部性过剩。据此，庇古提出要对行为体造成的外部性进行征税或补贴，而不能完全依赖亚当斯密的所谓“看不见得手”进行调节。只要政府采取措施使得私人成本（收益）等于社会成本（收益），那么私人最优决策将带来社会最优决策，资源配置就可以达到帕累托最优状态。这种纠正外部性的方法称为“庇古税”方案，进一步成为后世碳税的理论基础。

碳税是各国在实现碳减排时最常用的制度安排，即对二氧化碳排放征税，其税率由政府确定，以提高二氧化碳排放的价格，进而降低二氧化碳排放量。近期关于碳税的研究主要分为三大部分。第一部分关注于评估碳税的经济成本和碳税的总体均衡效应；第二部分主要探讨碳税带来的竞争力效应和边境税调整问题；第三部分研究一些特定的碳税问题，例如绿色悖论、税收循环、分配效应等。Meng等人（2013）利用静态一般均衡（CEG）模型模拟了政府对每吨二氧化碳征收23澳元的碳税对经济的影响。作者将拓展到环境因素的社会核算矩阵引入一般均衡模型，研究发现，政府征收碳税导致了一定的GDP损失，如果将税收一次性返还给居民部门，征收碳税对GDP的损失将轻微下降。Hans–Werner Sinn（2008）提出 “绿色悖论”，认为增加资源税会加速全球变暖，因为资源所有者会担心未来税收增加，进而增加近期开采量。Edenhofer 等人(2011)研究了什么条件下提高碳税会加速全球变暖，研究发现绿色悖论只会在特定碳税条件下发生，此时的税率高于资源所有者的有效折现率。他们将研究结果应用到几个不同减排目标下的碳税，发现出现绿色悖论的风险较低。另外，只要碳排放上限设置合理且跨期许可证市场正常运行，绿色悖论风险是可以避免的。

目前，美国、英国、芬兰、瑞典等国家已实施碳税政策。碳税税率一般由政府决定，从税率水平看，总体较低，但是各国分布差异巨大。据世界银行数据，截至2019年末，全球碳税税率呈现从1美元/吨二氧化碳（波兰）到119美元/吨二氧化碳（瑞典）的巨大价格差异。据碳价格高级别委员会估计，若想以高成本效益方式减少碳排放，碳价在2020 年前至少需达到40-80美元/吨二氧化碳，2030年前达到50-100美元/吨。然而，当前碳定价机制所覆盖的温室气体排放量中，只有不到5%的价格达到这个范围，约一半的排放量价格低于10美元/吨。据IMF估算，目前全球平均碳价格仅为2美元/吨，远低于目标价格。

科斯定理与碳排放权交易

作为实现碳减排的另一种常用制度，碳排放权交易是指在碳排放总量控制的前提下，经济主体之间将碳排放权作为商品进行交易，碳排放权价格由市场决定。碳排放权交易的理论基础是科斯定理。科斯定理是指在某些条件下，经济的外部性可以通过当事人的谈判而得到纠正，从而达到社会效益最大化。科斯认为，如果产权得到明确界定的话，通过各种机制给人们提供谈判机会，在交易成本为零或者很小的条件下，外部性不会带来什么问题，无论在开始时将财产权赋予谁，市场均衡的最终结果都是有效率的，且能够实现资源配置的帕累托最优。因此，科斯认为政府没有必要干预市场失灵，解决负外部性的办法是清晰地界定产权，有效地保护产权。

显然与庇古税不同的是，科斯更强调市场主体通过博弈完成负外部性治理，而非庇古税那样通过税收及再分配干预，使个人收益率与社会收益率保持一致。具体来说，在庇古的设想里，对污染排放者的治理应当是通过税收等转移支付和补贴完成的；而在科斯看来，对污染的治理应当建立一个尽可能降低交易成本的市场，对污染指标进行买卖、转让，从而实现对排放权的最佳配置以达成减排效果，实现对负外部性的治理。

关于碳交易的研究主要从碳交易市场的制度设计和对碳减排的影响两方面展开。部分研究关注有效碳价格的制定。Burtraw等人(2017)认为自北美地区温室气体计划（RGGI，涉及美国东北部九个州）和西部气候计划（加利福尼亚、魁北克和安大略）开始以来，价格下限一直是一个特点。最低限价通过配额拍卖中的底价实施，低于底价的配额将不予以出售。价格下限将是对水床效应的部分补救措施，因为当价格处于下限时，附属管辖区的措施会产生实际的额外减排，但是这些地方的排放减排不会压低价格，因此也不会刺激其他地方增加排放。大量研究检验了欧盟排放交易体系（ETS）对于碳减排的作用。Sebastian Petrick等人（2014）利用德国生产普查得到的综合面板数据估计了欧盟排放交易体系对于制造业企业的影响。文章通过半参数匹配估计量得出了稳健的证据，表明该政策使体系内的公司与体系外的公司相比在2007年至2010年间减少了其二氧化碳排放量的五分之一。而且，碳减排主要是通过提高能源效率和限制天然气、石油产品的消费来实现的。部分研究开始关注中国碳交易市场的效率。Jianguo Zhou等人(2019)使用一系列方差比检验来确定中国8个碳交易市场试点从成立到2018年5月的效率。结果表明，大部分碳交易市场是非效率的，只有北京、湖北和福建市场是有效的，中国的碳交易市场正在逐步成熟和发展。另外，文章还分析了影响市场效率的因素。研究结果表明，流动性、交易量、分配额、信息透明度是重要影响因素，同时区域政策和交叉合作也是重要影响因素。

我国碳排放权交易市场建设和制度安排不断完善。2011年，我国发改委下发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，确定七个开展碳排放权交易的试点。经历十余年的探索，2021年2月，生态环境部部长表示，全国碳市场建设已经到了最关键阶段，要倒排工期，全面开展对接测试，尽早实现系统运行，确保今年6月底前启动上线交易。

诺德豪斯与包含碳约束的一般均衡模型

2018年诺贝尔经济学奖得主之一威廉·诺德豪斯很早就致力于将环境问题融入经济分析。在1982年的论文中，他就有预见性地指出全球各个国家在气候问题上的合作将遇到麻烦，如果一些主要CO2排放大国不参与到减排计划中，那么就很难让其他国家，尤其是不发达国家做出很大的牺牲。在文中，他还使用经济学中常用的成本-收益分析方法，通过简单的模型刻画出了合适的碳税水平，应该等于最优路径上CO2的影子价格。

诺德豪斯提出了碳约束经济分析的理论模型，使经济学的理论和实证研究得以真正纳入碳约束因素。诺德豪斯（1985）对外部性定义为：那些生产或消费对其他团体强征了不可补偿的成本或给予了无需补偿的收益的情形。同时，诺德豪斯（1991）延续外部性的理论内核率先提出了气候变化综合评估模型（IAM）且不断推陈出新，先后提出DICE模型和RICE模型等，旨在把“碳约束”纳入到一般均衡的框架里，使得碳中和、碳达峰等碳约束的成本-收益式经济分析具有可操作性。具体而言，诺德豪斯尝试将经济系统与生态系统整合在一个模型框架里，即经济活动产生CO2，大气碳浓度影响气温等生态因素，生态因素又对经济活动产生影响，其中经济系统以新古典增长模型为基础。在这样的思路下，他创造性地构建了气候变化综合评估模型（IAM），在其1991年的论文《温室气体的经济学》中，他使用IAM模型估算出，以如今作为基点，长期减少25%的温室气体排放需要边际碳成本40美元/吨，减少50%则成本大幅上升到120美元/吨。在其新书《气候赌场》中，诺德豪斯将人类面临的气候变化比喻为一个赌场，把气候变化相关的经济学工具比喻为骰子，全球气候变暖的影响不可预测，就像走进赌场的赌徒可能会赢，也可能会输，重要的是人类如何摇动手中的骰子。他提出必须将经济因素纳入到环境保护的决策中，尽可能实现环境部门和经济部门的双重最优，若一味地强调某一方面的结果，必将损害整体的福利水平。

经济发展、技术进步与碳排放

经济、金融发展对碳排放的双向影响

经济、金融发展与环境之前存在双向因果关系，经济、金融发展达到一定程度将有助于抑制环境恶化。Grossman和Krueger（1995）的实证结果表明，在经济发展水平较低时，经济增长往往会带来环境的恶化，但是随着人均收入的不断提升，环境是趋于改善的。不同污染物的转折点各不相同，但在大多数情况下，这些转折点出现在一个国家人均收入达到8000美元之前。Panayotou et al.(2000) 认为，随着经济的发展，当人们的收入水平达到其需要并且能够负担起的更加清洁的环境水平时，经济增长与环境质量之间的关系会由正转负，人们开始关注环境问题。这也奠定了环境库兹涅茨曲线（EKC）的基础（从环境库兹涅茨曲线来看，经济发展与环境之间存在“倒U型”关系）。

金融发展对于碳排放的反向抑制作用主要体现在绿色金融（绿色信贷、绿色债券等）对低碳技术进步等方面的促进。Manta et al. (2020)研究了经济增长、金融发展碳排放量之间的关系。他们认为金融发展与碳排放之间存在双向因果关系，不断发展的金融导致能源使用量增加和经济增长，从而增加碳排放。而金融发展可能也有助于减少二氧化碳排放。何凌云等（2019）基于中国节能环保企业的面板数据，研究了绿色信贷对于环保企业技术创新的影响，认为绿色信贷以低利率的方式对环保企业进行扶持，可以有效改善企业的融资约束，从而对企业的研发投入产生促进作用，并最终影响影响环保企业的技术创新。而低碳技术的进步又可以实现碳减排，从而金融的发展（绿色金融）对碳排放具有反向抑制作用。

技术进步是实现碳减排的根本途径

实现碳中和的路径中，技术进步（尤其是低碳技术的进步）发挥着决定性作用。从能源链来看，实现碳减排并进而实现碳中和的路径主要包括：1）能源结构向清洁化转变；2）消费端的电气化、氢能化改造；3）碳汇与碳捕捉。能源生产端实现清洁发电需要依赖技术工艺的不断进步，实现清洁能源的度电成本低于传统的火电项目成本，并进一步实现规模化使用。在能源消费端，工业领域需要低碳技术改造推动电气化率的以及能源使用效率的提升。而交通领域则依赖于技术进步改变生产工艺流程，以实现用电能和氢能源替代传统的化石能源。除了能源生产和消费端，工业生产过程中也会产生碳排放（例如石灰石分解等），而这些领域由于脱碳难度大，需要依赖碳捕捉技术实现减排。

Albino et al. (2014)研究指出低碳能源技术的发展在促进经济可持续增长和企业创新方面具有重要作用，低碳技术的发展对减少温室气体的排放具有重要意义。环境问题是全球性的外部性，低碳能源技术的发展和扩散也是全球性的问题，低碳技术的发展可以帮助解决全球环境问题并实现可持续发展的目标。除此之外，大量相关研究评估了各种具体的低碳技术对碳排放的影响，特别是节能和可再生能源技术等，均认为低碳技术进步对抑制碳排放量具有重要作用。

卢娜等（2019）研究了突破性低碳技术创新与中国各省碳排放之间的关系。文章主要基于2013年美国和英国联合颁布的CPC中专利分类法对低碳技术专利申请数据进行了处理（缓解气候变化的六类相关技术为：建筑业相关碳减排技术、温室气体处理技术、能源相关碳减排技术、商品生产与处理相关碳减排技术、交通相关碳减排技术、污水、污染物处理相关碳减排技术），通过计算突破性技术创新数据并与中国各省的能源消费碳排放量进行实证分析，结论显示突破性低碳技术创新对地区碳排放的直接效应显著为负，即对碳排放有显著的抑制作用。

气候变化的国际博弈

气候变化具有全世界范围内的外部性，在气候恶化过程中没有哪个国家能够独善其身，各国只有加强合作才能共赢。Stern(2006)指出，对于气候变化而言，无论是根源还是影响，都是全球性问题。对于气候变化的有效回应将有赖于全球集体行动。缓解气候变化需要跨国管理共有资源，避免“搭便车”行为。Stern建议通过全球合作促进技术创新和交流，降低减排成本，提高减排效率。诺贝尔经济学奖获得者Nordhaus认为二氧化碳的无序排放主要是由于成本低廉，只有提升碳排放成本才能推动市场开发并积极采用新的清洁能源。为此，各国政府之间必须要合作，就目标谈价格达成一致。通过国际协商，区别对待富国和穷国，逐步将抑制碳排放融入市场经济体系，形成“环境友好”式的低碳经济体系。

从《联合国气候变化框架公约》的出台到《巴黎协定》的落地，加强国际合作，共同应对气候治理渐成各国共识。1992年的《联合国气候变化框架公约》指出：气候变化是人类共同关注的，不同发展水平国家“共同但有区别的责任”。该公约奠定了世界各国合作应对气候变化的原则和制度基础，通过国际合作进行气候治理被越来越多的国家认可。1997年12月《京都协议书》首次以法规形式明确各国减排的时间、种类和目标。2015年12月，近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，成为多边主义的重要成果。2020年12月12日，在气候雄心峰会上，习近平主席指出：“在气候变化挑战面前，人类命运与共，单边主义没有出路”。2021年1月，美国总统拜登就职首日便宣布重返《巴黎协定》。

尽管如此，气候治理作为国际公共品，存在普遍的“搭便车”现象，各国都想成为等待的一方。Galeotti（2006）研究指出，由于每个国家都是理性主体，追求自身财富和利益的最大化，即使存在共同的目标也难以达到集体最优化。气候问题的本质是利益的重新分配，有关碳排放权的利益分配将会加剧发展中国家和发达国家之间，以及发达国家内部之间的博弈。从当下各国的实际行动来看，虽然多国已经纷纷承诺碳达峰、碳中和目标，并提出要通过碳税、碳排放权交易等市场化以及非市场化方式进行减排，但也有学者指出，在国际社会的交往过程中，尚未存在具有强制力的规范。各国的碳减排承诺也仅仅是一种软约束，不存在强制执行的机构。这种情况下，各国或基于自身利益最大化目标下倾向于成为等待的一方。

不同发展阶段的国家之间的博弈，可以简单与“智猪博弈”（Boxed Pig Game）类比。发达国家已经完成了工业化和现代化，碳排放导致环境变化的边际成本未来可能会接近甚至超过碳排放的边际收益，发达国家削减全球碳排放的动力是更强的。而发展中国家的资本积累需要大量低成本的一次能源，反而有增加碳排放的倾向。假设发达经济体和发展中经济体不同决策的收益如下所示，那么从理论上讲，简单从理论来看，对于发达国家而言，若发展中国家愿意减少碳排放，那么他们可以多排放一些，但若发展中国家不合作，他们只能自己尽量减少碳排放。而发展中国家则处于优势地位，不论发达国家是否决定减少碳排放，发展中国家的占优策略都是放任自流，不会主动减少碳排放。当然，若一个经济体的收入水平逐步由发展中经济体向发达经济体靠拢，那么它削减碳排放的动力也会不断增强。所以博弈的最后，发达国家率先开始减少碳排放，低收入的发展中国家不会主动削减碳排放，而处于中游的经济体，人均收入越高，加入碳排放计划的动力越强。当然，这只是简单假设下单次博弈的结果，实际的全球博弈会更加复杂，一方面会涉及全球各个国家的重复博弈，另一方面发达经济体往往也能通过其他手段来对发展中经济体进行约束。