2024利用工厂级数据对工业部门温室气体减排政策进行建模报告（英）

建模工业部门温室气体排放减少政策与工厂级数据 韦恩·格雷、约书亚·林恩和理查德·莫根斯坦 工作文件24-102024年7月 关于作者 韦恩·格雷在克拉克大学担任JohnT.Croteau经济学主席。他是 自1984年以来在克拉克任教，当时他从哈佛大学获得经济学博士学位大学。格雷教授也是国家局的研究员 经济研究和波士顿联邦统计执行主任 研究数据中心。他的研究重点是监管效能和政府对环境和工作场所的监管的经济后果 危害。他研究了监管对就业、生产率、投资的影响和工厂位置，主要使用工厂级制造数据，以及证明工作场所安全和健康的改善，遵守法规 和污染排放。 约书亚·林恩是农业和资源经济系的教授马里兰大学，未来资源(RFF)高级研究员。 他的研究中心是环境政策和经济激励的影响。运输、电力和工业部门的新技术。他的 交通研究评估乘用车税收和燃油经济性美国和欧洲的标准。他研究了北京的 车辆所有权对出行行为、劳动力供应和生育率的限制。 理查德·莫根斯坦是RFF的高级研究员。他的研究重点是经济分析环境问题，重点是成本、效益、评估、 和环境政策的设计，特别是经济激励措施。他的分析还侧重于气候变化，包括成本效益政策的设计减少美国和国外的排放。 关于项目 作者承认约旦伯特和 对GaleBoyd，GuntherGlenk，Sharat的早期论文草稿的非常有用的评论Ganapati,ValerieKarplus,WilliamPizerandJeeñreyRissman.Thisresearchhasbeen由突破性能源到未来资源的赠款支持。任何 表达的观点是作者的观点，而不是美国人口普查局的观点。 人口普查局已经审查了这一数据产品，以确保适当的访问、使用和用于产生此信息的机密源数据的披露避免保护 product.ThisresearchwasperformedattheBostonFederalStatisticalResearchData 位于FSRDC项目编号1473（CBDRB-FY24-0172）下的中心。 关于RFF 未来资源（RFF）是一个独立的，非营利性研究机构它的使命是改善环境、能源和自然资源 通过公正的经济研究和政策参与做出决定。RFF是致力于成为最广泛信任的研究见解和政策来源 解决方案导致健康的环境和繁荣的经济。 工作文件是作者为以下目的分发的研究材料 信息和讨论。他们不一定经过正式的同行评审。 这里表达的观点是个别作者的观点，可能与这些观点不同其他RFF专家、其审计人员或其董事。 分享我们的工作 我们的工作可以在归因下分享和改编- Noncommercial-NoDerivatives4.0International(CCBY-NC-ND4.0)许可证。您可以以任何媒介或格式复制和重新分配我们的材料；您必须提供 适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您可以不应用其他限制。您可以在任何合理的情况下这样做方式，但不以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。 您不得将材料用于商业目的。如果您重新混合、转换或 在材料上构建，您可以不分发修改后的材料。有关更多信息 信息,访问https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. 执行摘要 工业部门是国家一级日益重要的关注领域温室气体(GHG)减排政策。具体工业建模部门缓解方案需要数据来估计 缺乏政策和边际减排成本。 美国主要的排放制造业包括钢铁， 水泥、纸浆和造纸、石油精炼、有机化学品和含氮肥料。这些行业使用复杂的生产过程，制造广泛 一系列涉及多种技术和投入的产品。与电力部门不同，在构建可信的技术和经济信息所需的地方 模型是公共领域的，许多相关的行业数据是专有的，与有限的公共访问。美国最全面的工业数据源 各州是每五年进行一次的经济普查，尽管可用信息有限。 这些限制的潜在解决方案是通过访问机密的工厂级别 由人口普查局收集的数据，可供合格的研究人员使用。这些数据允许检查单个工厂的排放范围 工业以及这些排放随时间的变化。经济数据 人口普查年还包含有关某些产品的实际输出量的信息由这些行业制造。 本文报告了我们开发数据库并单独估计六个著名行业的模型，包括描述性和 计量经济学分析，以及替代政策的模拟。 描述性分析揭示了行业内的巨大异质性 GHG排放强度，以GHG排放与产出之比衡量。这 异质性反映了工厂水平在技术、燃料、特定产品方面的差异制造业和其他因素。在计量经济学分析中，能源价格等 能源强度和利润，以及响应性差异很大 工业。例如，温室气体强度的响应(不是总减排)燃料价格的变化大约是石油和水泥行业的两倍就像研究的其他行业一样。 根据计量经济学的结果，模拟显示，碳价格为每20美元在所考虑的行业中，公吨温室气体的排放量减少了8-32%。这些减少反映了短期和中期运行的响应，例如输入替换 和有限的技术采用。总减排量因行业而异根据他们对能源价格的估计反应；我们估计水泥和化肥的总减排量最大，总减排量最小纸浆和纸张的减排。 Contents 1.Introduction1 2.框架3 2.1.底层理论3 2.2.EstimationEquations5 2.3.Interpretation6 3.数据说明7 4.经验结果9 4.1.汇总统计数据和温室气体排放随时间的变化9 4.2.EstimationResults11 4.3.模拟结果12 5.Conclusions14 表格和数字16 参考文献28 Appendix29 1.Introduction 工业部门是国家一级日益重要的关注领域 温室气体(GHG)减排政策，尽管研究人员只有 alimitedabilitytomodelspecificindustrialsectormitigationoptions.Analyzingsuch 政策要求数据在没有 政策和边际减排成本。解决数据和建模限制设计减排政策是本研究的目的。 围绕美国人口普查局收集的机密工厂级数据。结果我们在这里获得我们的估计方程中的系数和一系列的结果模拟，可以帮助校准旨在理解的技术模型 不同行业对碳排放限制的反应能力。 美国主要的排放制造业包括钢铁， 水泥、纸浆和造纸、石油精炼、有机化学品和含氮 化肥.Theseindustries,definedatthe6-digitleveloftheNorthAmericanIndustry 分类系统(NAICS)，使用高度复杂的生产过程，制造一系列涉及多种技术和投入的产品。不像电源 部门，其中许多技术和经济信息需要构建可靠的模型在能源信息等机构的公共领域 政府(EIA)和联邦能源管理委员会，许多相关的 行业数据是专有的，公共访问权限有限。最全面的美国的工业数据来源是进行的经济普查 每五年一次。然而，公开可用的数据是在行业层面报告的，掩盖了不同机构的产品和流程的多样性 行业。此外，大多数生产数据以美元计算，而政策如性能标准以物理单位计价。 通过进入工厂级别，可以找到解决这些障碍的潜在方法人口普查局收集的数据。这些数据允许检查范围 行业内单个工厂的排放以及这些工厂的变化 排放随着时间的推移。来自经济普查年的数据还包含这些行业制造的一些产品的实物产出数量。 本文报告了我们开发数据库并单独估计六个著名行业的模型，包括以下关键特点: •描述性分析。通过组合可用的最佳工厂级数据来测量排放强度在行业各工厂中的分布，我们可以 检查行业内排放率的分布。这有助于识别将性能较低的工厂移至更高水平的潜在减少 （例如，分布的第90个百分位数的排放率）。我们也可以利用有关工厂物理输出的人口普查数据，而不是依赖 仅基于货物的美元价值。 •计量经济学分析。我们使用历史人口普查数据来模拟工厂过去的排放对能源价格波动的反应能力， 这些排放变化是否通过采用能源来实现技术、燃料转换或工厂的其他创新。 •模拟。我们使用计量经济学估计的结果来预测政府政策的减排量，如工业绩效 标准和排放价格。如前所述，这些模拟结果可以帮助校准技术模型，旨在了解 不同行业对碳排放的限制。 描述性分析揭示了行业内的巨大异质性 GHG排放强度，以GHG排放与产出之比衡量。这 异质性反映了工厂水平在技术、燃料、特定产品方面的差异制造业和其他因素。在计量经济学分析中，能源价格等 能源强度和利润，以及响应性差异很大 工业。例如，温室气体强度的响应(不是总减排)燃料价格的变化大约是石油和水泥行业的两倍就像研究的其他行业一样。 根据计量经济学的结果，模拟显示，碳价格为每20美元在所考虑的行业中，公吨温室气体的排放量减少了8-39%。这些减少反映了短期和中期运行的响应，例如输入替换 和有限的技术采用。总减排量因行业而异根据他们对能源价格的估计反应；我们估计水泥和化肥的总减排量最大，总减排量最小纸浆和纸张的减排。 第2节介绍了建模分析的框架。第3节描述了 组装的数据进行建模分析。第4节介绍了统计数据一系列排放税和可交易税的模拟结果和结果 性能标准。第5节提供了一些广泛的结论和建议未来的研究。 2.框架 本节介绍了第3节中参数估计的框架和 PolicyanalysesinSection4.Theobjectivehereistoestimatecostsandemissions 减少针对温室气体密集型温室气体排放的替代政策 制造业。具体来说，我们比较了一个可交易的绩效标准和碳价格。该方法建立在比较理论文献的基础上 这些政策。 2.1.底层理论 在可交易的性能标准中，每个工厂都被分配了一个性能标准每单位产出的温室气体排放量。标准可能取决于工厂的属性，例如技术类型，或者同一行业的所有工厂可能面临共同的 标准。排放强度低于标准的工厂(即较低的GHG 单位产出比标准的排放量)赚取与 工厂的产量乘以标准与实际之间的差异 排放强度。这些信用额以温室气体排放吨为单位，它们可以保存以备以后遵守或交易到其他工厂。 同样，排放强度高于标准的工厂会产生一个 信贷赤字与工厂的产出乘以其之间的差异成正比排放强度和标准(即赤字是一个正数)。植物可以 彼此之间的贸易信贷，并且有一个可观察到的信贷价格作为他们决定的外生因素。 在这些假设下，可交易业绩标准是等价的 从理论上讲，排放税与产出补贴相结合，在这种情况下，排放税和产出补贴与信贷价格和公司的 GHG强度(Linnetal.2014;Fowlieetal.2016)。 可交易绩效标准源于以下事实：对于一家公司，其排放强度低于标准，工厂生产的产量越多，学分就越多 Itgeneratesthatcanbesoldorusedforfuturecompliance.Theequivalityofthe 政策意味着面临排放税和产出补贴的工厂将拥有与实现相同排放的性能标准相同的成本和利润减少。然而，没有产出补贴的碳价格并不等同于性能标准。 除了建立政策的等价性之外，理论还表明 工厂的排放和产出对能源和能源政策的反应类似。输出价格。也就是说，碳价格类似于能源价格的上涨与燃料的碳含量成正比，以及 性能标准类似于工厂产量的外源增加 价格。许多研究都依赖于这一理论结果来预测碳定价是否会根据制造公司对能源价格的反应(例如， 马林和沃纳2021）。 接下来，我们解释如何将理论应用于我们研究的行业。虽然我们工业中的工厂生产多样化的产品，并使用不同的 技术方面，这些行业有几个共同的特点：工厂可能具有市场力量并使用来自同一类别的其他工厂的不同生产技术 industry.Aplantmayhavemarketpowerformanyreasons,suchasifitmanufacturesadistinctproductorhastransportationcostsforitsproduct.Themarketpower允许工厂收取高于边际成本的价格，并且它影响工厂的反应 监管；拥有更多市场力量的工厂可能能够传递更多的 消费者的监管成本(