在对环境政策的成本进行估算时,有很多不同类型的模型可供选择。在选择模型时,需要基于所关注的政策方案产生的主要成本类型来考虑,例如所关注的影响的区域范围大小、单一部门或是宏观影响、影响程度大小、直接影响或是间接影响等。在某些情况下,使用单一模型即可对关注的成本进行估算,例如合规成本模型可直接估算受影响部门的受监管直接成本。而另一些情况下,需要使用多个模型,例如在估算社会成本时,需要首先使用合规成本模型对减排成本进行估算,而后将估算结果作为参数输入部分或一般均衡模型继续估算社会成本。
合规成本模型Compliance Cost Models
合规成本模型用于估算行业为遵守法规产生的直接成本,其算法由工程师和相关行业专家的评估得出,描述因采用各种合规手段而导致的成本变化。合规成本模型一般包括资本成本、运营和维护支出以及管理成本。一些合规成本模型允许对多种污染物和多个环境政策的控制成本进行综合评估,并能够考虑成本随时间的变化,例如纳入技术革新和经验积累等因素的考量。模型的主要优势是纳入了重要的行业细节,可提供对直接成本相对精确的估计。此外,模型分析结果通常呈现在电子表格中,使用便捷且易于解释。
但是,合规成本模型通常仅限于评估政策对单一行业的成本影响,并且只关注生产者与减排措施相关的活动。如果环境政策对生产者和消费者的行为产生显著影响,该模型无法反映出因实施政策而导致的行业价格和产出变化,因此无法用于估算社会成本。在这种情况下,来自合规成本模型的估算结果可以作为其它模型的数据输入,进一步进行社会成本评估。USEPA采用的AirControlNET(CAN)数据库工具就属于合规成本模型,该数据库将减排技术和措施的详细数据与USEPA的国家排放清单相结合,可以计算不同地理单元(国家、区域、地方)和多个行业的特定源和污染物的减排量以及减排成本。
局部均衡模型Partial Equilibrium Models
相较合规成本模型,局部均衡模型优势是纳入政策对生产者和消费者行为的影响来评估社会成本。采用局部均衡模型时,需要输入的参数一般包括根据合规成本模型估计的减排成本以及受影响市场的供需弹性。该模型可用于估计市场价格和产量的变化。估计得出的生产者和消费者剩余的变化反映了政策的社会成本,生产者剩余和消费者剩余之间的相对变化反映了政策成本在两者之间的分配。
局部均衡模型通常只模拟单一市场,相对而言模型构造简单,易于使用和解释。但另一方面,由于该模型仅限于单一或少数市场的成本估算,无法捕捉对其它相关市场的间接影响以及市场间的反馈效应。基于模型限制,局部均衡模型通常限定于特定应用场景,不能灵活的被用于不同种类的分析。
线性规划模型Linear Programming Models
线性规划模型常被USEPA用作合规成本估算的工具,可以识别行业的最优减排成本。具体而言,线性规划模型在一组约束条件的限制下,通过选择一组决策变量来最小化或最大化一个目标函数。在评估环境政策的成本时,目标函数通常是政策的合规成本,模型将追求该成本的最小化。决策变量是受监管实体可选择的措施,例如被要求减排的生产者可选择的技术和合规选项,可以包括末端控制、燃料转换和工厂运营的变化等。约束条件可能包括一系列技术、生产能力、燃料供应以及排放法规方面的现实约束。除估算合规成本外,模型还能输出其它相关变量的估值,例如产出和投入价格、预计燃料使用情况、预估排放量和新增产能等。
与合规成本模型相比,线性规划模型的优势是能更好的整合和系统性分析大量的技术和减排方案。此外,模型在设定约束条件方面具有较大的灵活性,使得特定模型可以在较为广泛应用场景中使用。该模型也存在一定的局限性,首先,模型通常只估计单个行业的成本,因此无法识别间接成本或分配效应。其次,模型设计非常复杂,使得构建新模型工作量繁重。最后,线性规划模型的目标函数为最小化整个行业的总控制成本,而现实中各个受监管实体将各自最小化私人成本,这可能导致估算出的合规成本低于现实值。
线性规划模型的一个典型应用是USEPA开发的用于模拟美国48个州和哥伦比亚特区电力行业运行的综合规划模型(Integrated Planning Model, IPM)。IPM模型旨在估算在满足电力需求的情况下,SO2、NOx、CO2、Hg等减排政策方案在长期(10-20年)中的减排成本。
投入-产出模型Input-Output Models
投入-产出模型主要用途是评估政策实施带来的分配和短期的转型影响,还可衡量政策溢出效应对其他行业的间接影响。投入-产出模型的基础是投入-产出表,旨在反映一定时期内国民经济各行业的投入和产出,以表格的形式将不同行业(多则上百个行业,少则两至三个)数据汇总,描述一年内相互关联的产品和生产要素(劳动力、资本和土地)的流动。一个投入产出表可以使用线性模型进行模拟,将最终需求的变化与满足该需求所需的产品、服务(包括中间投入)、以及生产要素的变化联系起来。例如,在分析禁用农药政策的影响时,在研究已确认棉花产量将下降的情况下,使用投入产出模型可以进一步确定对棉花生产部门上下游产业的影响,例如为棉花生产提供中间投入的行业,以及棉花产品的使用者。这些行业的产出下降也将进一步影响对其它中间投入的需求,例如电力等。
投入-产出模型的使用和解释相对简单,通常是分析政策对区域产出和收入的短期影响时最便捷的工具。但是,模型不适用于分析政策的长期影响和社会成本。模型的假设条件基于固定价格和技术因素,使得模型忽略了供给侧可能发生的投入品替代。同样,由于缺乏价格变化,投入产出模型无法反映供给侧的稀缺情况。虽然模型中这些固定假设在短期或区域分析中可能是合理的,但它们限制了投入产出模型对长期和更大地理范围问题的适用性。由于模型未纳入灵活的供求关系,以及生产者和消费者剩余层面的分析,因此不适合评估社会成本。
投入-产出计量经济学模型Input-Output Econometric Models
在投入-产出模型的基础上,投入-产出计量经济学模型结合了基于计量经济学估计的宏观经济模型预测,通常用于评估政策方案的区域影响。该模型与传统投入-产出模型的一个显著差异是可用于评估政策的长期影响。传统投入-产出模型因缺乏价格变化的假设条件导致其无法反映资源上的限制,因此模拟结果可能与现实供需条件不一致,限制了其在长期影响评估上的应用。相比之下,投入-产出计量经济模型是由计量经济学估计的宏观经济关系驱动的,能够更准确地考量这些因素。总体而言,在结合了投入产出数据结构以及宏观经济关系的基础上,投入-产出计量经济学模型能够估计中间产品的需求和生产变化,可用于估计政策的长期和短期过渡成本以及分配效应。但另一方面,由于投入-产出计量经济模型结合了宏观和微观理论的元素,因此可能不容易分辨实际驱动模型结果的机制。此外,与传统投入-产出模型相比,投入产出计量模型可能没有足够的部门分辨率来评估影响较小的政策。
CGE模型 Computable General Equilibrium Models
CGE 模型模拟市场经济中价格体系的运作:对于每一个商品和生产要素(劳动力、资本和土地)都存在一个市场,在每个市场中会产生一个平衡供需的市场价格。在这样的价格体系中,CGE模型通过模拟企业和家庭之间的商品和生产要素流动,评估政策变化或经济冲击对宏观经济产生的影响。在CGE模型中,经济要素被简化描述为在家庭和生产者之间循环流动,家庭和生产者将分别以最大化家庭福祉和最大化企业利润为驱动进行行为决策。在商品和要素价格发生变化时,CGE模型可以反映出消费者和生产者应对价格变化的行为变化,例如生产要素价格变化时生产者进行的投入替代行为,以及商品价格变化时消费者可能选择的消费产品组合的变化。CGE分为静态和动态两类模型。静态CGE模型旨在描述由于政策冲击后,各行业资源再分配所带来的经济福祉变化。动态CGE模型模拟价格和数量在一段时间跨度上的变化路径,用于捕捉随着时间推移资源重新分配的福祉变化,例如储蓄变化对资本积累产生的潜在影响。
CGE模型能处理多至上百个行业的影响和相互作用,尤其适合估算对经济整体产生显著影响的政策。通常CGE模型适用于分析中长期政策的影响,并能评估政策冲击对不同经济群体的分配影响。然而,CGE模型的一个重要假设是经济体中的所有市场都处于均衡状态。在长期中,可以认为这一简化假设是与现实一致的。但基于均衡模型的假设,CGE模型通常不适用于分析短期过渡成本。此外,由于构建和修改CGE模型工作量较大,使用成本较高。
在应用层面,USEPA在《清洁空气法案修订案》的前瞻性分析中使用了动态CGE模型,对经济发展指标如GDP、经济结构、家庭福祉等方面进行影响分析。同时,USEPA也将就业影响进行了单独分析。需要强调的是,清洁空气政策对于宏观经济的影响并非只有负面,空气污染减少可以降低医疗支出,减少过早死亡和发病风险从而增加劳动力资源,治理措施也会带来环保领域相关就业机会的增加。此外,CGE模型也被广泛应用于温室气体减排成本的前瞻性评估,例如评估遵守《京都议定书》的成本,以及对气候变化立法成本的讨论。