第一章 绪论
第一节 研究背景及意义
一、 研究背景
环境是人类赖以生存的基础。但随着经济的发展，资源的不断使用，大气质量恶化、水土流失、气候变暖等环境问题愈加突出。1978 年，美国“卡迪兹号”触礁沉没，环境治理等各类费用超过 5 亿美元。此外，对海洋环境产生污染而造成的其他损失更难以衡量。2011 年，福岛核电站事故，对经济和环境造成严重损失。2018 年，我国多地再次出现大雾、沙尘、重污染混合侵袭，严重影响经济和社会生活。当前环境问题已是发展中不可忽视的问题，早已受到各界的广泛关注，我国也在积极推进生态文明建设。
环境问题是人类面临的共同挑战。2017 年，我国二氧化碳排放强度已大幅下降。虽然环境问题得到了重视，但是仍没有改变环境恶化的情况。中国作为发展中国家，依然要快速发展，从而在环境问题上面临着更大压力。因此，如何协调经济和环境之间的关系已被各界广泛关注。
能源对于经济社会发展至关重要。1973-1974 年，石油危机对西方各国的经济产生重大打击，至少使全球经济倒退 2 年。1979-1980 年，石油危机又对西方各国经济造成严重影响，美国 GDP 增速逐渐降低，直到 1981 年为-0.2%。2003 年至 2008 年，石油危机同样给全球经济产生了巨大打击。因此，如何协调能源和经济之间的关系也渐渐被国际社会所关注。就国内而言，2017 年，能耗总量 44.9 亿标准煤。由于国内原油产量不足，但有较大需求，2017 年从国外进口原油超过 4 亿吨，再创新高。2017 年中国能耗弹性系数为 0.42，能源对我国发展的重要性毋庸置疑。
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第二节 研究内容和研究方法
一、研究内容
本文在对国内外相关文献进行系统综述的基础上，基于绿色 Solow 模型介绍如何将环境因素引入 DSGE 模型，并对 3E 系统进行实证分析。其次，分别构建包含环境-经济系统和 3E 系统的 DSGE 模型，研究我国环境-经济系统和 3E 系统的模型构建。同时，研究不同外生冲击对我国的能源-经济系统和 3E 系统的影响。本文在考虑了模型构建的同时，也结合了中国实际数据，具体分以下三个方面：
第一，环境投资比例引入及 3E 系统的实证分析。以绿色 Solow 模型为基础，介绍环境投资比例及其如何引入 DSGE 模型，并结合 C-D 生产函数，进一步引入能源消费量，基于长三角地区的江浙沪三市的省际面板数据，利用协整检验、面板回归等方法对3E 系统进行实证分析。
第二，基于 DSGE 模型的中国环境-经济系统的模型构建研究。将环境投资比例引入效用函数和生产函数，构建包含环境-经济系统的 DSGE 模型，使用马尔科夫机制转移模型刻画灾难冲击，利用贝叶斯估计方法校准参数，研究我国环境-经济系统模型构建以及不同外生冲击对我国环境-经济系统的影响。
第三，基于 DSGE 模型的中国 3E 系统的模型构建研究。首先，对我国能源消费、碳排放、GDP 等进行总量分析和强度分析，并利用协整模型和误差修正模型进行动态分析。然后，将环境投资比例、能源价格和能源消费量引入效用函数和生产函数，构建包含 3E 系统的 DSGE 模型，使用马尔科夫机制转移模型刻画灾难冲击，并以贝叶斯估计方法校准结构参数，并利用该 DSGE 模型分析不同外生冲击对我国 3E 系统的影响以及进行福利损失分析，并通过统计方法证明模型的稳健性。
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第二章 文献综述
第一节 环境-经济系统
一、 国外文献综述
在新古典增长理论下，国外学者对环境-经济系统进行了许多的研究。Forster（1972）创新地在生产函数中引入污染存量，且假设资本使用是引起污染的原因。紧接着，Forster（1973）又在效用函数中引入污染做进一步的研究。但随着 Grossman 和 Krueger（1991）通过分析 42 个国家的数据，提出环境污染和经济发展之间存在倒 U 型关系。Panayotou（1993）称这种倒 U 型关系为环境库兹涅茨曲线（EKC）。此后，EKC 一直引起政策制定者，理论家和实证研究者的注意，EKC 成为环境-经济系统的重要研究内容，大量学者基于 EKC 对环境-经济系统进行了研究。一些国外学者从理论角度对 EKC 形成理论进行了理论解释（Stokey，1998；Torras 等，1998），也有很多学者对 EKC 的形成从模型角度进行解释（Lieb，2001；Andreoni，2001）。此外，也有很多国外学者对 EKC 进行了实证分析，并且证明了 EKC 的存在。Katircio，Turan（2014）以环境库兹涅茨曲线为基础，利用新加坡实际数据，研究了二氧化碳排放和旅游业发展的联系，结果证实了旅游诱导的 EKC 假设。Kisswani 等（2018）利用 ARDL 方法，在涵盖 1971-2013 年的年度样本数据中检验了东盟五国的环境库兹涅茨曲线假说是否存在。并考察了二氧化碳排放量与 GDP 之间的因果关系。不同国家存在不同的因果关系，既存在双向也存在单向。
随着 EKC 的发展，如何将环境因素引入模型仍然是学者们研究的热点。Brock 和Taylor（2010）提出“绿色 Solow 模型”，将环境投资比例引入生产函数中，解决了与EKC 相关的几个谜题，这是一个实证研究结果，首次将人均收入水平提高与恶化和改善的环境联系起来，为在模型构建时考虑环境因素提供了一个很好的思路。在此基础上，许多学者以绿色 Solow 模型为基础对环境-经济系统进行了研究，Guerrini，Ferrara（2009）基于绿色 Solow 模型，将技术进步纳入减少污染的效果，研究发现，如果减排技术进步比生产技术进步更快，就会出现可持续增长。Delgado（2013）使用半参数平滑系数模型来估计绿色 Solow 模型的排放收敛模型，研究表明，在不同的观测子样本中，排放收敛可能存在异质性，绿色 Solow 模型是一个用于分析碳排放和经济关系的强大模型，根据人口水平分配污染权的国际协议可能会让许多国家同意。Rios 和 Gianmoena（2018）考虑生产过程中的技术外部性和相互依赖性，在此基础上建立了空间绿色 Solow 模型，
以适应排放数据中的空间依赖性。分析了 1970-2014 年间 141 个地区样本中人均二氧化碳排放的演变及其与经济之间的关系。
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第二节 能源-经济系统
一、国外文献综述
能源对于经济发展至关重要，能源系统不能孤立的处理。Hotelling（1931）提出的可枯竭资源经济学能看成是最早的关于能源-经济系统的研究。而关于能源-经济系统的研究的热潮开始于 20 世纪的石油危机，到目前为止，已经对能源-经济系统进行了比较全面的研究。Gülistan，Erdal 等（2008）利用 ADF、PP 检验和 Granger 因果检验等分析了土耳其一次能耗（EC）和 GNP 的因果联系，研究表明 EC 和 GNP 是协整的，并且存在从 EC 到 GNP 的双向因果关系。Shahbaz，Hoang 等（2017）基于生产函数，利用非线性自回归分布滞后边界检验和非对称因果关系检验，分析了印度的能耗与经济发展间的不对称关系。Destek，Aslan（2017）利用秘鲁、哥伦比亚、泰国等 17 个经济体在1980-2012 的数据，研究其可再生和不可再生能源消费对经济增长的相对表现。
一直以来也有许多学者通过能源价格对宏观经济的影响来对能源-经济系统进行研究。Guillen（2013）利用 54 个欧盟捕捞船队在 2002-2008 的数据，研究了燃料价格上涨对欧盟捕捞船队的经济和能源效率的影响。Melichar，Mark（2016）研究了石油、汽油、天然气等多种能源的价格冲击对美国各州经济的影响。Jan，Fouquet（2017）利用英国过去三百年的数据，确定了能源价格的供应，总需求和残余冲击，并估算了它们对能源价格和 GDP 的影响变化。Jamie，Nguyen（2018）采用了时变 VAR 模型，通过一组新的不可知标志限制来确定，研究了过去二十年世界能源价格冲击对中国宏观经济的影响。
随着 DSGE 模型逐渐成为宏观经济研究的主流模型，也有许多学者基于 DSGE 模型对能源-经济系统进行了研究。Millard（2011）构建包含价格粘性的 DSGE 模型，分解能源和非能源产出以及不同冲击对英国宏观经济的影响。Aminu（2018）利用 DSGE 模型和新凯恩斯飞利浦曲线，研究了能源价格冲击（油价冲击和汽油价格冲击）对英国经济活动的影响。
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第三章 环境因素引入及 3E 系统的实证分析——基于绿色 Solow 模型......................... 15
第一节 引言....................................15
第二节 环境投资比例引入及模型设定.................................15
第四章 中国环境-经济系统的模型构建——基于 DSGE 模型........................ 26
第一节 引言.........................26
第二节 环境-经济系统 DSGE 模型构建...................... 26
第五章 中国能源-环境-经济系统的模型构建——基于 DSGE 模型........................................ 37
第一节 引言.................................37
第二节 3E 系统典型事实分析.............................38
第五章 中国能源-环境-经济系统的模型构建——基于 DSGE 模型
第一节 引言
随着能源-经济和经济-环境系统的进一步研究发现，在没有 3E 系统的情况下，很难协调能源、经济和环境的发展。考虑到三者之间的相互影响，学者们已经深刻意识到建立 3E 系统的必要性。该系统可以分析上述三个因素之间的内在关系及其发展规律，以最大限度地发挥其效益。因此，开发一种研究能源、经济和低碳环境之间关系的模型具有重要意义。
当前关于 3E 系统的研究主要集中在构建 3E 系统的协调发展评估模型，即建立评估系统或衡量其协调程度。这对正确理解 3E 系统提供了重要参考，但也有一定的局限性。首先，缺乏对理性预期的满意处理和与一般均衡分析的有效结合，主要关注 3E 系统的动态效应。其次，只考虑应用过程中经济和环境的整体表现，忽略了微观基础。因此，无法解释外部冲击（技术冲击、价格冲击等冲击）对 3E 系统的影响机制。DSGE 模型能够有效的弥补这些缺陷，虽然 DSGE 模型也是国内研究宏观经济的主流模型，但是国内基于 DSGE 模型研究 3E 系统的文献还很少。
此外，3E 系统受到各种冲击的影响。由于经济发展高度依赖能源消耗（直接影响碳排放），能源消耗虽然驱动经济发展，但也破坏了生态平衡。从 20 世纪 70 年代开始的多次石油危机，能源已成为宏观经济研究的重要课题。能源安全问题现在已经成为影响全世界政治和经济秩序的首要原因。自 2002 年开始，我国对能源使用的急剧上升导致其价格提高。所以，研究能源价格冲击对 3E 系统的影响存在重要的实际价值。
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第六章 研究结论
DSGE 模型是当前宏观经济学研究的主流模型。本文在国内外已有研究的基础上，以绿色 Solow 模型为基础，介绍如何将环境因素引入 DSGE 模型，并结合 C-D 生产函数，基于长三角地区的数据对 3E 系统进行实证分析。在此基础上，基于 DSGE 模型，创新地构建包含环境-经济系统和 3E 系统的 DSGE 模型。基于中国实际数据，进行总量分析和强度分析，并利用协整模型和误差修正模型进行动态分析。还使用马尔科夫机制转移模型来刻画灾难冲击，利用脉冲响应分析和福利损失分析等，研究不同外生冲击对中国环境-经济系统和 3E 系统的影响，并通过贝叶斯估计等统计方法证明模型的稳健性，在此基础上提出对策建议。经过研究，本文主要得到以下研究结论：
第一，环境投资比例和 GDP 间没有长期关系，能源消耗量、GDP 和环境污染治理投资间有长期关系。能耗对经济的贡献最多。环境治理投资会对经济造成较小的正向影响。长三角地区可能已经跨过环境污染治理投资与经济发展的 U 型线的拐点，进入创新补偿阶段。
第二，在环境-经济系统中，技术冲击对经济产生正向影响，环境投资比例下降。灾难冲击使经济呈现负向波动，环境投资比例上升。技术冲击产生的影响比灾难冲击更大。马尔科夫机制转移模型刻画的灾难冲击对各经济变量的影响是一种瞬时影响，即是一种离散“跳”行为。
第三，在 3E 系统中，能源价格冲击对经济产生负向影响，而环境投资比例增加。此外，能源价格上涨对投资的影响大于 GDP，从而提高了环境投资比例，这被认为有利于经济结构的转型。技术冲击对经济产生正向影响，同时降低了环境投资比例，生产技术进步对投资的冲击大于对 GDP 的冲击，因此，考虑到经济的持续发展，发现改进技术也是减少环境污染的可行解决方案。灾难冲击使经济产生负向波动，技术冲击对经济和环境投资比例的影响要大于能源价格冲击和灾难冲击。
参考文献（略）