题目：Assessment and optimization of provincial CO2 emission reduction scheme in China: An improved ZSG-DEA approach
作者：Mian Yang, Yaru Hou, Qiang Ji, Dayong Zhang*
期刊：Energy Economics
时间：2020年8月
全文链接： https://doi.org/10.1016/j.eneco.2020.104931
摘要
本文应用零和增益数据包络分析（ZSG-DEA）模型评估中国2020年省级CO2的减排方案，然后计算了2030年各省的最优减排量。我们比较了两种求解ZSG-DEA模型的标准优化方法的结果。我们还扩展了当前的算法，改进了原始迭代逻辑，并且在2030年的情形中将公平性概念引纳入到效率导向的方法中。我们发现优化程序的选择对结果的影响很小，但模型的规范确实很重要。对于2020年，标准的 DEA方法显示，30个省中只有2个省是有效的。根据 ZSG-DEA 模型的估算结果，12个省份需要设定更高的减排目标，而其他18个省份可以设定更低的目标值以实现整体效率。这些结果在不同的优化方法中基本是一致的。改进后的方法用于进一步评估 2030 年的多个场景，可以计算每个场景的优化调整值。此外，我们表明纳入公平可以显著影响调整目标，这对政策制定者非常重要。
研究背景
气候变化是 21 世纪人类面临的最严峻挑战之一。为控制全球变暖，中国做出了2030碳达峰的承诺，根据统一规划目标，各省综合考虑区域发展水平、资源禀赋、战略定位和环境保护等因素，进一步制定了相应的减排计划。一个可行的计划应该平衡所有省份的经济发展、公平和效率。因此，有必要评估当前的减排方案是否是资源配置的有效结果。
更重要的是，我们在标准效率评价框架中引入了公平性。对于公平性的考虑可以是使我们从更加现实和优化的角度评价2030省级方案，这对于实现中国总体低碳目标至关重要。由于碳的初始分配对于排放交易至关重要，希望本次研究能够对全国碳排放交易市场的建设和运行，以及区域低碳发展的加速推进有所帮助。
研究方法
本研究首先通过两种以效率为导向的ZSG-DEA方法评估和优化了中国2020 年的CO2减排计划。随后，旨在实现CO2减排目标到 2030 年中国所有省份的排放量，本文构建了一个改进的效率-公平共导向的ZSG-DEA 模型，以进一步研究2030 年各省的CO2减排方案。
此外，在本文中，我们首先通过熵方法综合各种公平指标，然后将综合公平指标作为 ZSG-DEA 模型中的权重。这样做可以保证分配过程的公平性，同时保证 ZSG-DEA 模型中最终解决方案的效率。此外，ZSG-DEA模型中的比例投入减少策略使得分配与排放分配中的公平导向祖父原则具有可比性。值得注意的是，纳入公平性后，标准方法不再有效，因为调整系数不适用；因此，我们必须使用迭代方法。为了解决失配问题，本文修改了迭代方法，将 ZSG-DEA 的效率替换为经典 DEA 的效率。
研究结果
我们根据“十三五”控制温室气体排放工作方案中设定的区域减排目标，采用两种方法（标准方法和修改后的迭代方法）来评估和优化2020年中国省级CO2减排方案。根据评估得到的初始DEA效率得分，只有天津和四川2个行政省处于效率前沿。其他经济发展水平较高的行政省份，如北京和广东，效率值也较高，而煤炭资源外流较多的山西和内蒙古，效率值较低。这些差异说明当前政府提出的CO2减排计划存在明显的效率损失。两种算法对于CO2控制目标优化的结果如图1所示。事实证明，标准方法和修正迭代方法得到的结果基本相似，验证了优化程序的选择对结果的影响很小。通过对初始值与最优值差距的分析，我们发现山西是一个特别值得关注的省份，因为它迫切需要减少大量的CO 2排放以提高效率。
图1. 2020年CO2控制目标.
图2进一步说明减排目标在任意两省之间的竞争和权衡的过程。纵轴的圆圈代表一个省给其他省份的CO2排放量，而横轴的圆圈代表一个省从其他省份获得的CO2排放量。如果前者大于后者，则该省需要通过设定更严格的CO2控制目标来减少其CO2排放，反之亦然。因此，有12个省份CO2需要减少，其他18个省份的 CO2排放量可能会增加。
图2. 2020年跨省减排的竞争与权衡.
进一步地，本文根据中国2030年CO2排放强度要比2005年降低65%的目标，在同时考虑效率和公平的基础上对2030年的CO2控制目标进行优化。优化分为三种情形：不纳入公平性，纳入公平性指标u1，纳入公平性指标u2。其中，u1包括人均GDP，CO2历史累计排放量和第二产业的单位CO2排放占比。u2包括总人口、GDP、能源和森林存量。
可以看出，虽然大体模式相似，但不同情形下的结果并不完全相同。这意味着包含公平性会影响调整目标，因此政策制定者应予以考虑。
图3. 2030年CO2控制目标.
政策启示
1）目前中国政府提出的2020年减排方案不是最优的，需要对当前方案进行调整。
2）2030 年的效率得分普遍高于 2020 年，但要达到整体效率仍需要进行整体调整。
3）如果优化目标包括公平性，可以改变原有结果。计划者在做减排规划时除了考虑效率，还需要纳入对公平性的考虑。
