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气候变化事关人类的生存环境和各国的繁荣发展，是全球共同关切的最重要问题之一。为应对气候变化，国际社会通过了《联合国气候变化框架公约》及其《京都议定书》，并且每年召开一次气候变化大会对全球气候合作进行商议。在2009年哥本哈根气候变化大会上，发达国家将“碳关税”提上气候谈判的议程，一时间这一概念成为全球气候谈判乃至各国经济、政治合作会谈的焦点。从法律意义上说，碳关税的征收违反了WTO的非歧视性原则和市场开放原则，实质上成为对发展中国家不合理的贸易限制措施。但是WTO环境保护例外的贸易条款却为碳关税的征收提供了一些依据。发达国家对发展中国家的出口征收碳关税，增加了出口国企业的生产的成本，直接影响到出口国的贸易、总产出、就业、收入和竞争力等问题，加重了不用强制承担减排责任的发展中国家的负担。碳关税的征收是否会付诸实施，除了取决于发达国家的战略定位，还取决于国际气候谈判能否取得实质性进展，如果气候谈判无止尽的被拖延，不能达成各方都能接受的实质性协议，发达国家单方面实行碳关税的压力就始终存在。
碳税和碳交易是通过市场机制与经济手段减少碳排放的主要手段，这两种方式都是将生产过程中对环境产生的外部影响主动内化为本国企业的生产成本，为企业减排提供驱动力。目前已有部分国家和地区采用了碳税或碳交易的方式来推进减排，但是在全球性的碳减排机制建立之前，各国企业所承担的碳排放成本存在着较大差异，从而可能导致进口国实施碳关税措施。因此碳关税的提出与碳税和碳排放交易息息相关。通过一个基于全球福利分析的碳关税局部均衡模型的构建，探讨碳关税对进出口福利的影响，以及碳税和碳市场机制下碳关税对全球福利的影响，发现碳关税与市场化减排手段的完全替代效应，碳密集商品的进口国国内碳价格越高意味着全球福利提高也越多，出口国国内碳税越高意味着碳关税导致的全球福利下降也越多。出口国国内碳税与外部性的差异与进口国国内碳税与外部性差异的比值可以计算出一个有利于全球福利的最优碳关税。在碳交易机制下，出口国国内碳价格越高，最优的碳关税税率将越低。
为了分析碳关税征收对出口国的宏观经济贸易和环境的影响，建立了一个碳关税的静态可计算的一般均衡模型，用2007年中国投入产出表编制中国十部门(农业、重工业、轻工业、交通、建筑、服务、煤炭、石油、天然气和电力)宏观社会核算矩阵，作为碳关税CGE模型的数据来源，并对模型参数进行估计。运用GAMS软件(22.6版本)，将碳关税CGE模型编写成程序语言，模拟四种碳关税征收情景(20美元/吨CO2、30美元/吨CO2、40美元/吨CO2、50美元/吨CO2)下宏观经济和减排效应，并针对各个行业部门的具体影响进行分析，得出结论：碳关税的征收对中国国民经济造成一定的负面影响，引起实际GDP的下降；碳关税的征收对中国能源需求的造成较为显著的抑制作用，其中煤炭和天然气的需求量降低率幅度最大，其次是石油，需求变化率降低幅度最小的为电力；能源需求量和单位产值的能耗随着碳关税税率的提高而降低，并且降低幅度越来越大；碳关税会引起出口的大幅减少，商品生产过程中造成的二氧化碳排放减少，但是边际减排成本递增；能源部门中石油和煤炭的减排潜力也较大，非能源部门中减排比例最大的为重工业；以希克斯等价变动衡量居民福利变化表明，碳关税的征收导致居民福利受到损失。
在碳关税CGE模型进行模拟预测的基础上，从制度、产业、技术、国际合作、金融安排这五个角度提出中国应对发达国家实施碳关税的政策建议。中国政府和企业需要做的就是顺应世界经济发展形势和产业升级的趋势，发展低碳技术和自主创新能力，在碳关税的倒逼机制下主动开征碳税或促成碳市场的构建，积极参与国际交流和合作，把握国际谈判中的话语权和自身权益，并利用金融创新和政策性扶持来推进低碳经济，是实现中国经济和环境可持续发展之路的重要战略选择。