政府碳减排政策方式选择的博弈研究

Abstract:Basedonthepropertiesofthecarbontaxpolicyandcap-and-tradepolicy,three-stagegamemodelsbetweenthegovernmentandenterpri论文网seswereconstructedinacap-and-tradescenario,acarbontaxescenarioandahybridpolicyandcomparedwitheachother。Theresultsshowedthatwhendrawingupthepriceofcap-and-tradehigherthantherateofcarbontax,thegovermentshouldimplementcap-and-trademechanism;whendrawinguptherateofcarbontaxhigherthanthepriceofcap-and-trade,thegovermentshouldimplementcarbontaxmechanism。Becausethegovernmentcanachieveahigherlevelofsocialwelfare,thepriceandmarketshareoflow-carbongoodsaremuchhigherandlargerandthemanufactureroflow-carbongoodscanobtainmoreprofitsinbothcases,whichhelplow-carbonproductsdominatethemarket,reducecarbonemissionsandpromotenationallow-carboneconomy。

Keywords:carbontax;cap-and-trade;ahybridpolicyofcap-and-tradeandcarbontax;gamemodel

中图分类号:F205文献标识码:A文章编号:1006-4311(2016)14-0001-04

0引言

随着国际环保法规如:联合国气候变化框架公约和京都议定书等制约日益严格以及消费者的环保意识逐渐增强,世界各国越来越重视减少温室气体的排放。中国积极推行市场机制的碳减排政策,并承诺在2020年之前将中国的碳排放量降低40百分号～45百分号。近年来,国内外学者提出了许多不同的碳减排机制,如碳交易机制[1]。碳税机制[2]。以及碳交易与碳税两者相结合的复合机制[3]等,这些机制在不同程度上降低了温室气体的排放。为了实现2020年的碳减排目标,中国正通过在天津。北京和上海等多个省市建立碳交易所来推进省级碳交易试点。同时,国家财政部门曾多次表示要研究征收碳税的相关事宜。在环境保护和巨大的碳减排压力下,的减排政策究竟是选择碳交易还是碳税,抑或是碳交易与碳税两者相结合的复合政策,是一个亟需解决的科学问题。

文献[4]和文献[5]认为在完全竞争。完全信息以及零交易费用的条件下,碳交易和碳税机制具有等效性,两者可以相互替代,只要将价格或者排放上限确定在边际减排成本与边际减排收相等处即可。但现实市场环境具有不确定性,很难满足完全竞争。完全信息和零交易成本的假设,两种减排机制的政策效果并不相同。近年来关于碳交易和碳税的选择问题,学术界各执己见。部分文献支持应采取碳交易政策来降低温室气体的排放[6-9]。他们认为:①碳税虽然可以保持碳价格稳定,但是它不能确保既定的减排目标的实现,而碳交易机制通过确定碳排放总量提高了环境效益,碳交易优于碳排放税;②碳交易机制为减排提供了时间上的灵活性可以降低企业碳减排成本,受到了企业的青睐和决策者的支持;③从长远来看,碳排放权的交易价格相对稳定;④在碳交易机制中,碳排放权按照拍卖方式进行分配,一方面,拍卖方式可减轻广大消费者面临的能源价格上涨的压力,另一方面拍卖带来的经济收入可被用于降低其他扭曲性税费,促进低碳经济发展。部分文献认为碳税机制有优势[10-13],他们认为:①碳税比碳交易更简洁更容易管理,即使在征收碳税过程中不可避免会遇到一些阻力,随着对全球变暖问题认识逐步深化,阻力也将会日趋降低;②碳税可以提供相对稳定的价格信号,反映减排现状,促使企业优化资源配置,减少排放;③在既定碳减排目标下,碳税所需管理成本与经济成本最低,碳税优于碳交易;④碳税的税收收入如果用于补贴企业提高减排技术和其他扭曲性税收,不但会有效减少碳排放,而且有利于国家财政的增收。还有部分文献认为根据减排目标需要和两种减排机制的适用性,在不同时间和地区使用不同的减排策略或者采取碳交易与碳税相结合的复合政策可以更有有效地控制温室气体的排放。刘小川,汪曾涛[3]认为在近期内应以采用碳交易为主再逐步向以碳税为主体的减排机制过渡;袁永娜,周晟吕等[17]认为将碳交易和碳税结合的复合政策可以克服碳交易过于灵活和碳税过于死板的特点;石敏俊,袁永娜等[15]将碳交易和碳税结合起来考虑,通过政策模拟手段,比较分析碳交易。碳税以及两者相结合的复合政策在减排效率。减排成本和经济影响等方面的的优劣,认为复合政策减排策略减排成本适中,不但可以确保既定减排目标的实现,而且可以使较为分散的排放源承担一定的减排义务,降低减排机制覆盖行业的减排压力,是较好的减排政策。目前,碳交易与碳税相结合的复合政策大有成为潮流之势。在,在碳减排机制的选择上学术界和政府相关部门存在着分歧,以往文献的研究多集中在碳交易和碳税概念和定性的探讨[5,15-16],或从减排成本。减排效果以及经济影响角度比较其优劣[17]。本文考虑碳交易政策和碳税政策的属性,设计了单一碳交易。单一碳税以及碳交易与碳税相结合的复合政策的不同情景。通过构建政府与两个具有竞争关系制造业在三种不同政策下的三阶段博弈模型,逆向求解,比较分析了在单一碳交易政策。单一碳税政策和碳交易与碳税相结合的复合政策下社会总福利水平。产品的定价策略。制造企业的市场份额及利润,为政府碳减排政策的制定以及企业自身的发展规划决策提供了理论依据。

1问题描述与模型假设

1。1问题描述

本文以政府和双寡头市场下的两个具有竞争关系的代表性制造业企业为研究主体,其中制造企业1采用常规生产方式生产普通产品,制造企业2采用低碳生产方式生产低碳产品,两制造企业的生产能力足够大,可以满足市场需求。制造企业生产的产品碳排放会造成环境污染,为解决此外部性问题,政府首先根据国家总体减排规划和以往碳排放情况以及社会总福利水平对市场上两家企业选取合理的碳减排规制政策,并制定该行业征收碳税水平或碳交易排放权和单位产量碳排放配权的市场价格;两家制造企业针对政府实施的碳减排规制政策,以自身利益最大化为根本目标来确定各自最合理的减排研发技术和生产技术来降低碳排放并获取利润;两家制造企业在充分考虑其之间的竞争关系。各自生产的产品低碳水平的差异性。消费者对低碳产品的偏好程度等因素以及自身利润最大化确定各自产品的最优定价和最优产量。

1。2模型假设

为简化模型,本文作如下假设:

①在双寡头市场下,有两家具有竞争关系的制造企业,分别为:制造商1和制造商2,两家制造企业生产并在市场上销售同质产品,两种产品可相互替代,具有互补性和共存性,消费者根据自身偏好选择产品。设制造商1生产普通产品,制造商2生产低碳产品,各自的生产成本和销售价格分别为cj和pj其中j=1,2,本文假设三种减排策略下普通产品和低碳产品的生产成本相同。

②市场容量为N,为简化计算,取N=1。并记制造商1生产的普通产品和制造商2生产的低碳产品的市场需求量分别为q1和q2,并有q1+q2=1

③用T表示低碳技术水平服从均匀分布,制造商1生产的普通产品的低碳技术水平为T0,制造商2生产的低碳产品的低碳技术水平为T2,政府规定企业不被征收碳税或在碳排放权之内的低碳技术水平为Tl,则有T0

④设产品每提高一个单位的低碳技术水平,消费者愿意支付的费用为k,当满足条件p2=p1+k(T-T0)时,消费者选择购买普通产品或低碳产品是无差异的。

⑤制造商2生产低碳产品,由于低碳技术水平的提高节省了部分原材料和能源使得生产的边际成本下降,设为?浊(T2-T0),其中?浊为成本降低率。

⑥由于生产低碳产品,制造商2需要投入一定低碳技术研发成本R。根据文献[18]可设投入的研发成本正比于减排率的二次方,设?着2为低碳产品的单位产品减排率,则低碳产品的低碳技术研发成本R=■?茁?着■■(?茁为研发成本系数)。

⑦在单一碳交易(T)规制下,政府初始分配的单位产品的碳配额为g,折算为单位产品的碳减排率即?着0(0?燮?着0?燮?着2<1),碳交易价格为?滓(?滓>0)(仅考虑单周期,可认为碳交易价格不变)。

⑧在单一碳税(S)规制下,普通产品的单位碳排放量为e,政府规定对碳排放征收的碳税税率为t(元/吨CO2)。

⑨在碳交易与碳税相结合(TS)的复合政策下,政府初始分配的单位产品的碳配额与单一碳交易规制下相同,但碳交易价格为■(仅考虑单周期,可认为碳交易价格不变);政府规定对碳排放征收的碳税税率为■(元/吨CO2)。

⑩消费者在购买制造商1生产的普通产品和购买制造商2生产的低碳产品时获得的效用分别记作U■■和U■■,两个制造企业的利润记作?装■■和?装■■。政府的最优目标是使社会总福利最高。故可用社会总福利表示政府的收益函数,即政府的收益?装■■=社会总福利=消费者效用U■■+制造企业的利润?装■■+政府对企业征收的碳税[19-20],其中i=T,S,TS;j=1,2。

2三种碳减排政府规制策略博弈模型的建立与求解

两家制造企业产品的产量能够满足市场的需求。三种碳减排规制政策下,市场对低碳产品的需求量为q■■,且q■■=1-q■■,则制造商1和制造商2的需求函数为:

q■■=N×■■dT=1-■,(N=1)(1)

q■■=1-q■■=■(2)

消费者购买制造商1生产的普通产品获得的效用为:

maxU■■=■■dT=■(3)

消费者购买制造商2生产的低碳产品获得的效用为:

maxU■■=■■dT=■-p■■+■(4)

2。1单一碳交易策略(T)

制造商1的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=(p■■-c■)q■■-e(1-?着■)q■■?滓(5)

制造商2的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=[p■■-c■+?浊(T■-T■)]q■■-■?茁?着■■+e(?着2-?着0)q■■?滓(6)

此时,政府的具体收益函数可表示为:

max?装■■=maxU■■+maxU■■+max?装■■+max?装■■(7)

2。2单一碳税策略(S)

制造商1的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=(p■■-c■)q■■-eq■■t(8)制造商2的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=p■■-c■+?浊(T■-T■)q■■-■?茁?着■■-e(1-?着■)q■■t

(9)

此时,政府的具体收益函数可表示为:

max?装■■=maxU■■+maxU■■+max?装■■+max?装■■+eq■■t+e(1-?着■)q■■t(10)

2。3碳交易与碳交税相结合的复合策略(TS)

制造商1的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=(p■■-c■)q■■-■eq■■-■e(1-?着■)q■■(11)

制造商2的利润最大化博弈模型为:

max?装■■=[p■■-c■+?浊(T■-T■)]q■■-■?茁?着■■-■e(?着■-?着■)q■■

(12)

此时,政府的具体收益函数可表示为:

max?装■■=maxU■■+maxU■■+max?装■■+max?装■■+■eq■■+■e(1-?着■)q■■(13)

根据以上公式分别求得各碳减排规制的最优策略和最优利润列于表1中。

3三种碳减排政府规制策略博弈模型的比较

3。1命题1三种减排策略下,■>0或■>0。

命题1表明在三种减排策略下,政府制定的碳税税率或碳交易价格越大,普通产品和低碳产品的价格均会增加。

3。2命题2三种碳减排策略相比

①当0<■?燮■时,普通产品的价格大小关系为p■■?叟p■■?叟p■■,当■>■时,普通产品的价格大小关系为p■■

②当0<■?燮■时,低碳产品的价格大小关系为p■■?叟p■■?叟p■■;当■>■时,低碳产品的价格大小关系为p■■

命题2中①说明在生产成本相同的前提条件下,若?着2,?着0给定,政府制定的碳交易价格和税率符合0<■?燮■(■>■),即政府制定碳税税率较高(碳交易价格较高),此时,碳税(碳交易)规制下普通产品的价格最高,碳交易(碳税)规制下普通产品的价格最低,碳交易与碳税相结合复合的政策,普通产品的价格处于二者之间;命题2中②说明低碳产品在三种策略下的价格规律与普通产品相似。不同的是,当■?燮■(■?叟■),即0<■?燮■(0<■?燮■)时,在碳税规制下制造商1和制造商2会同时对普通产品和低碳产品制定较高的价格,在碳交易规制下制造商1和制造商2会同时对普通产品和低碳产品制定较低的价格;当■<■?燮■(■?叟■>■)时,在碳税(碳交易)规制下普通产品的价格较高,而低碳产品的价格较低,会降低低碳产品的销售量。

将三种碳减排机制下的最优价格带入需求函数得普通产品和低碳产品的最优市场需求量如表1所示。

3。3命题3三种碳减排策略相比

①当0<■?燮■时,普通产品需求量的大小关系为q■■?燮q■■?燮q■■;当■>■时,普通产品需求量的大小关系为q■■>q■■>q■■。

②当0<■?燮■时,低碳产品需求量的大小关系为q■■?叟q■■?叟q■■;当■>■时,在减排机制下低碳产品需求量的大小关系为q■■

命题3说明在生产成本相同的前提条件下,若?着■,?着■给定,政府制定的碳交易价格和税率符合0<■?燮■(■>■),即政府制定碳税税率较高(碳交易价格较高),此时,碳税(碳交易)机制下普通产品的市场份额较低,低碳产品的市场份额较高;碳交易(碳税)机制下普通产品的市场份额较高,低碳产品的市场份额较低;在碳交易与碳税相结合的复合政策下,普通产品和低碳产品的市场份额处于二者之间。

3。4命题4三种碳减排策略相比

当0<■?燮■时,生产普通产品的制造商1和生产低碳产品的制造商2的最优利润大小关系分别为?装■■?燮?装■■?燮?装■■,?装■■≥?装■■≥?装■■;当■>■时,生产普通产品的制造商1和生产低碳产品的制造商2的最优利润大小关系分别为?装■■>?装■■>?装■■,?装■■

命题4说明在生产成本相同的前提条件下,若?着■,?着■给定,政府制定的碳交易价格和税率符合0<■?燮■(■>■),即政府制定碳税税率较高(碳交易价格较高),此时,碳税(碳交易)规制下制造商1获得的利润最少,制造商2获得的利润最大,碳税税率远高于碳交易价格时,普通产品与低碳产品之间的竞争趋近于低碳产品垄断情形;碳交易(碳税)规制下制造商1的利润最大,制造商2的利润最小,碳交易价格远高于碳税税率时,普通产品与低碳产品之间的竞争趋近于普通产品垄断情形;碳交易与碳税相结合的复合政策,制造商1和制造商2的利润处于二者之间,不会形成垄断。

3。5命题5三种碳减排策略相比

①当0<■?燮■时,在减排机制下社会总福利的大小关系为?装■■?叟?装■■?叟?装■■;②当■>■时,在减排机制下社会总福利的大小关系为?装■■

命题5说明在生产成本相同的前提条件下,若?着■,?着■给定,政府制定的碳交易价格和税率符合0<■?燮■(■>■),即政府制定碳税税率较高(碳交易价格较高),此时,碳税(碳交易)减排机制下,社会福利最大,碳交易(碳税)减排机制下社会福利最小。这是因为,当政府制定的碳税税率高于(低于)碳交易价格,碳交易(碳税)带来的经济收入影响小,碳税(碳交易)带来的收入不但可以用于补贴企业提高减排技术和其他扭曲性税收,有效减少碳排放,促进低碳经济的发展,而且有利于国家财政的增收。将以上命题结论汇总列于表1。

4结论与讨论

本文考虑同一市场中在三种不同减排政策下不同产品的竞争,单一碳交易。单一碳税以及碳交易与碳税相结合的复合政策特点,构建了政府与企业间在不同减排机制中的三阶段博弈模型,对比分析了在三种减排政策下的社会总福利水平。产品的定价策略。制造企业的市场份额及利润,分析表明在?着2和?着0一定的情况下,三种减排政策下的社会总福利水平。产品的定价策略。制造企业的市场份额及利润受碳交易价格?滓和碳税税率t取值影响:①在三种减排策略下,普通和低碳产品的价格与政府制定的碳税税率和碳交易价格相关,会随碳税税率或碳交易价格增大而增加;

②政府制定碳税税率较高时,在碳税减排政策下社会福利较大,低碳商品的价格较高,市场份额较大,生产低碳商品的制造商获得的利润较大;碳交易减排机制下社会福利较小,低碳商品的价格较低,市场份额较小,生产低碳商品制造商获得的利润较小。

③政府制定碳交易价格较高时,碳税减排政策下社会福利较小,低碳商品的价格较低,所占市场份额较小,生产低碳商品的制造商获得的利润较小;碳交易减排机制下社会福利较大,低碳商品的价格较高,市场份额较大,生产低碳商品制造商获得的利润较大。

综合以上分析,可以发现:政府制定的碳交易价格相对于碳税税率较高时,应选择实施碳交易减排机制;政府制定的碳税税率相对于碳交易价格较高时,应选择实施碳税减排政策,在这两种情况下社会福利水平较高,低碳商品的价格较高,所占市场份额较大,生产低碳商品制造商获得的利润较大,有助于低碳产品占领市场,从而减少碳排放,促进国家低碳经济的发展。

今后,可以在如下几方面做进一步研究。首先,本文假设产品低碳技术水平服从均匀分布,而在实际情况下可能并不满足这样的限定;其次,本文设定复合政策规制策略下碳税税率与碳交易价格分别为单一碳税税率与单一碳交易价格的1/2,实际制定政策并不一定与此相符;最后,本文建立的三阶段博弈模型是在具有完全信息与动态的前提下进行的,可在不完全信息下进行改进。

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