从价规制与从量规制孰优孰劣?——基于可再生能源产业上网价格政策与配额制的比较研究

孙 鹏，李世杰

(海南大学经济与管理学院，海南 海口 570228)

一、引 言

能源是经济发展和社会进步的重要物质基础。林伯强(2010)指出能源安全、能源稀缺、能源高成本以及减少环境的负面外部性都可能对中国经济可持续发展构成挑战［1］。未来大力开发可再生能源正是解决这些能源问题的关键所在。近年来，可再生能源产业的发展得到了世界各国和地区相关政策的大力支持。上网价格政策和配额制是两种最为常见、也最为有效的规制政策，世界范围至少60个以上的国家已经应用了这两个政策中的一种(Lund，2009)［2］。上网价格政策(Feed-in tariff，FIT)本质上是一种价格规制政策，其以德国、西班牙、丹麦和我国为代表。它是指电网公司有义务收购由可再生能源贡献的电力，政府制定一个高于市场价格收购价格，给予可再生能源发电产业以政策优惠，可再生能源电价与市场电价的差值由政府或消费者进行分摊(Menanteau et al．，2003)［3］。而配额制(Renewable Portfolio Standard，RPS)本质上则是一种从量规制，它以英国、美国与澳大利亚等国为代表，是指政府制定一个可再生能源占全部发电量的一个最低比例，电力生产者有义务在生产化石能源电力同时必须配套生产相应最低比例的可再生能源电力(Jaccard，2004)［4］。

实践中，各个国家实施两种政策的效果千差万别，学术界对两种政策孰优孰劣一直争论不休，到底在何种市场环境和政策目标下，应该采用何种规制政策才能实现既定目标，学者们目前也未给出一个合理解释。本文旨在运用博弈模型探讨两种规制手段的各自优缺点，为在特定的市场环境和政策目标下的政策选择提供理论依据。

二、文献综述

到底FIT和RPS哪种政策更有效?不同的出发点以及视角可能会得到了不同的答案。一部分学者认为FIT比RPS更有效。Lewis and Wiser(2006)检验了不同国家和地区在支持风能发电装备制造产业政策的重要性。他们指出FIT可以直接提供一个稳定的、高收益风电开发市场，这会形成生产者的一个良好预期。而RPS则会创造市场的不确定性，并且降低企业的收益水平，进而不能最大化的激励尝试实现特定的环境目标［5］。Lipp(2007)比较了丹麦、德国(使用FIT)和英国(RPS)在扶持可再生能源产业发展的政策效果。结论是FIT在产业发展以及创造就业方面要好于RPS［6］。Cory et al．(2009)认为FIT给开发者和投资者一个支付保障，而RPS则未能给予市场一个承诺和预期，故FIT是比RPS相对有效的规制政策［7］。Butler和Neuhoff(2008)提出英国采取的RPS与德国采取的FIT相比，在理论上应该有更低的开发成本，然而实践中并不如此。德国采取的FIT使得德国的风能发电市场拥有更低的输送成本、更高的市场竞争以及更快的产业发展［8］。

另外一些学者则认为RPS在一些方面要强于FIT。Schmalensee(2011)指出通过德国和英国关于FIT与RPS的比较中，不能得出FIT就一定比RPS好。这种比较只能说明政策的应用方面德国做的要比英国好，而从在美国德克萨斯州RPS的应用来看，其同样可以达到FIT的规制效果［9］。Tamás et al．(2010)指出如果市场是完全竞争的，两种政策效果应该是相同的。如果市场竞争是不完全的，在一个较宽的参数变化范围内，RPS社会福利都始终高于FIT［10］。Ringel(2006)指出在理论上判断，RPS更有利于形成竞争优势，从而降低成本［11］。Menanteau et al．(2003)指出FIT在增加发电机组装机容量以及激励效果方面更具优势，但在成本控制，动态效率以及技术改变方面，RPS要优于FIT［3］。

我国当前主要实施的是以FIT为核心的可再生能源发展支撑体系，但未来是否引入RPS的争论也从未停歇。一部分学者鉴于目前FIT发挥的巨大作用，认为应在坚持当前政策的同时，对FIT的具体实施手段进行优化调整。史丹和杨帅(2012)认为上网电价政策是目前推动可再生能源发展最为成功的机制，但这一机制发挥重要作用的关键还在于如何结合我国的国情［12］。时璟丽(2008)指出虽然FIT发挥了巨大作用，但还存在着诸多不足，我国应吸取国外的成功经验，对政策予以适时调整，完善价格政策体系。另一部分学者则指出未来我国还应积极实施RPS政策以解决FIT的不足［13］。姜南(2007)指出FIT下由政府规定的固定的价格会与实际的成本价格和市场价格脱节，无法保证开发成本最低，从而会使供电商的利润受到影响，损害他们的积极性，引入源配额可以解决这方面的弊端［14］。樊杰等(2003)论证了实施可再生能源RPS在东部沿海地区能源结构优化过程中的意义及其途径［15］。

我们无法从一个视角来评估不同政策的好坏，事实上，FIT和RPS都有其优势和劣势，因此需要根据不同的市场条件和政策目标来选合适的政策。基于此，本文构建了一个包含能源产量以及R＆D投入的两阶段博弈模型，并运用数值模拟的方法来分析两种政策下不同的影响机理，旨在为我国未来扶持可再生能源产业发展的政策选择提供理论借鉴。

三、基本模型构建及求解

一个寡头企业生产两种能源电力产品:可再生能源电力和化石能源电力。我们将在两种规制方式下正式建立一个能源替代的博弈模型，定义两种能源电力分别为R和D。

需求方:对于i∈{R，D}，P为价格，Qi为能源产量。效用函数为:

其中α＞0为常数，表示市场规模。反需求函数可以对式求偏导得到:

供给方:市场中有唯一的电力能源生产企业。该企业在不同的技术成本下同时生产两种能源电力。在给定的规制政策下，企业在第一阶段选择R＆D的投入水平，第二阶段选择两种能源电力的产量。以下将正式在FIT与RPS两种方式下建立企业的利润函数。

(一)FIT下模型构建及求解

在FIT下，能源企业可以获得额外的价格补贴，此时企业的利润函数如下:

其中，ζ＞0是固定溢价水平;c为常数表示化石能源的边际成本系数;c()2为规模报酬递减的化石能源总成本。由于可再生能源发电技术的不成熟性，其开发成本要高于化石能源，X为基于成本节约的R＆D支出。可再生能源的边际成本系数为c+me－μX，0＜μ＜1表示研发效率，m＞0表示可再生能源与化石能源的初始成本差距。

R＆D最优投入量与补贴价格水平ζ、市场规模α以及成本系数相关。将代入式，就会得到均衡时两种能源电力的产量和，再将其代入到(3)，可以得到最优的企业利润πF*。

(二)RPS下模型构建及求解

在RPS下政策制定者规定了可再生能源电力必须满足总能源电力产量的一个最低比例。假设最低的比例为λ∈［0，1］，有QR/(QR+RD)=λ，即QR=λ/(1－λ)QD。此时生产方利润函数为:

根据逆向归纳法，按照相似的求解路径，可以得到在RPS下均衡解。为了简化表达式，假设λ/(1－λ)=k，即=。对(6)式关于和分别求偏导得:

将(7)式代入到(6)式中并对XR求偏导，我们得到PRS方式下均衡时最优R＆D投入为:

(8)式最优R＆D投入与最低可再生能源电力比例k，市场规模α以及成本系数有关。同样我们可以得到RPS下最优能源电力、以及最大利润πR*。

四、上网价格规制与配额制间的效果比较

在上文得到的最优R＆D投入和两种能源的最优产量基础上，将比较两种政策下不同的激励效果，包括R＆D投入、两种能源电力产量、消费者剩余以及社会福利。由于表达式的复杂性，将借助数值模拟的方法进行比较，对参数进行赋值并得到参数变化情况下数值解路径，所有的程序设定以及图形描绘都将在MATLAB7.0中完成。

在两种规制政策下，一种规制变量为价格，另一种则为产量。无法在两种规制变量同时变化时来比较不同规制政策的影响机理，因此必须对两种规制政策进行标准化处理。为了保证不同政策间将达到等价的效果，需要建立起参数ζ与k的一座桥梁。正式的定义等价效果为:

定义1:如果两种规制政策实现了相同的可再生能源电力市场份额，就说此时这两种规制政策的效果是等价的。

定义1为建立两种政策比较的统一标准系提供了途径。所以由式(4)可知，FIT下两种能源电力产量比率为/=［cα+(1+c)ζ］/［(c+me－μXF)α－ζ］，而在RPS下的两种能源电力比率为k。由定义1可知，如果两种规制政策是等价的，则令k=［cα+(1+c)ζ］/［c+me－μXFα－ζ］，这表示为实现RPS与FIT同样的可再生能源市场份额，当FIT下的规制水平为ζ时，RPS下的规制水平需为［cα+(1+c)ζ］/［(c+me－μXF)α－ζ］。故为获得与FIT同样的市场份额下，PRS政策下有:

其中f∈{X，Q}。以下我们只需要比较FIT下的fF*(ζ)与RPS下的fR*(［cα+(1+c)ζ］/［(c+me－μXF)α－ζ］)即可。至此，我们将不同的规制手段(ζ与k)比较转化成了统一的比较变量(ζ)，这样可以在一个函数图像上描绘出两种规制手段的差异性。

(一)最优R＆D投入比较

首先比较两种规制政策下的R＆D投入XF*(ζ)和XR*(［cα+(1+c)ζ］/［(c+me－μXF)α－ζ］)。有命题:

由命题1可知，随着市场规模α，研发效率μ以及初始成本差异m增加，最优R＆D投入水平都显著地增加。同时，规制水平(ζ，k)提高也显著提高了企业R＆D投入量。通过数值模拟方法可以模拟出两种政策方式下哪种规制手段对激励R＆D投入更加有效，结果如下:

当且仅当cD(S)时等号满足。

图1 R＆D投入比较(c=1，α=30，μ=0.12，m=2)

如图1所示，R＆D投入随着补贴水平(即ζ与k)的提高而提高，这就证明了激励性的规制政策能显著提高企业基于成本节约的R＆D投入，并且能显著提高企业生产效率。但两种规制政策下将带来不同程度的激励效果:在相同市场份额的目标下，FIT政策下的最优R＆D投入水平要高于RPS政策下的水平，这意味着在激励企业基于成本节约的R＆D投入方面，FIT要比RPS更加有效。这一理论分析的结论也得到了实证的支持，如Lewis和Wiser(2007)［5］、Lund(2009)［2］等通过实证研究都得出在激励R＆D投入方面FIT政策是较有效的规制手段。

(二)能源产量比较

继续遵循定义1条件，可以比较两种政策下可再生能源以及化石能源的最优产量以及市场价格的大小。由(4)－(8)式，可以得到两种能源的最优产量以及市场价格水平，有以下命题:

由命题2可知，两种规制政策对于提高可再生能源产量、抑制化石能源生产，从而实现能源结构调整的路径不尽相同。由数值模拟有:

图2 可再生能源产量比较

图3 化石能源产量比较(c=1，α=30，μ=0.12，m=2)

如图2，图3所示，随着补贴水平(ζ和k)的提高，FIT下的可再生能源产量要高于RPS下的产量。但在RPS下化石能源产量下降的幅度却要高于FIT下幅度。故可以得到以下基本结论:FIT政策在促进可再生能源产业发展方面更具有优势。但另一方面，化石能源的大量使用给我们带来了大量的诸如气候变暖、空气污染等环境和社会问题，因此在降低对化石能源的过度依赖，降低能源消耗的碳排放以及实现环境改善方面，RPS方式会发挥更大的作用。

造成两种规制手段规制效果上差异的原因这在于两种能源存在替代关系，规制政策可以从两个方面实现可再生能源对化石能源的替代:一是提高可再生能源电力的产量，这可称为激励效应(Incentive Effect，IE);二是抑制化石能源的产量，这可称为抑制效应(Disinhibition Effect，DE)。FIT政策下，政府给予了可再生能能源电力一个高于市场价格的补贴价格，这使得可再生能源电力产量迅速增加，但化石能源电力产量并未得到有效抑制;而在PRS政策下，政府规定了可再生能源电力与化石能源电力的一个最低比例，企业在生产决策时既可以提高可再生能源产量，亦可以降低化石能源产量，此时对化石能源的抑制效应要显著的大于FIT政策下的抑制效应，而对可再生能源的激励效应却小于FIT政策下的激励效应。即IEF＞IER，DEF＜DER。

(三)消费者剩余比较

由式(1)可知，在自由市场以及没有市场失灵条件下的消费者剩余为CS=(QD+QR)2/2。如果这一条件发生变化，消费者剩余函数将会改写。以下考虑在消费化石能源时存在负外部性的情形，假定消费化石能源时的污染函数为:

(13)式为污染排放量的二次形式(孙鹏 张力，2014)［16］。并且有∂f(QD)/∂D＞0以及∂2f(QD)/＞0，表示随着对化石能源的消费所产生的负外部性是以递增方式递增的。γQD为污染排放量，γ∈［0，1］为常数表示能源的排放强度。w为污染的损害系数。w以及γ越大，负外部性水平越高，消费者剩余就越低。在FIT政策下，会存在一定的规制成本ζQFR，实践中一种常见的方法是将这种成本在消费者中分摊(中国、德国、丹麦等国都是采用这种方式)，故在两种政策下消费者剩余可以表示为:

通过式，可以数值模拟出两种规制手段下消费者剩余的高低，结果如下:

由图4所示，RPS方式下的消费者剩余显著地高于FIT下的消费者剩余。由于FIT政策是一种政策实施成本相对较高的手段，其在实施过程中会产生额外的规制成本ζQFR，随着对可再生能源产业扶持力度不断提高，消费者必须承担这一高昂的规制成本;而在RPS方式下，消费无需承担额外的成本，因此FIT下的消费者剩余显著的低于RPS下的消费者剩余。

(四)社会福利比较

我们将社会福利函数视为厂商利润与消费者剩余的和，即:

图4 消费者剩余比较

通过数值模拟可以比较出两种政策下社会福利的高低，如图5所示:

图5 社会福利比较(c=1，α=30，μ=0.12，m=2，γ=0.1);在(A)中w=100，在(B)中w=400

化石能源消费过程中产生的负外部性水平高低决定了哪种规制政策在提高社会福利方面更加有效。如果污染损害系数w相对较低(w=100)，FIT下的社会福利较高;而如果污染损害系数w相对较高(w=400)，RPS政策下社会福利较高。这一结论就为可再生能源规制政策的选择提供了依据，即当化石能源负外部性较低时，采用FIT政策更优;当负外部性较高时，RPS政策更优。福利偏好是影响最终决策的关键性因素。如果厂商利润以及可再生能源长期的发展更加受到重视(极端情形下Wi=πii∈{F，R})，那么决策者就会选择FIT政策;反之，如果决策者更偏好于消费者剩余的水平(极端情形下Wi=CSii∈{F，R})，他将会选择RPS政策。

五、结论

FIT和RPS是在扶持可再生能源产业发展，降低碳排放以及促进能源结构调整中最常见也是最有效的两种政策。几乎所有发展可再生能源产业的国家都采用了这两种政策中的一种，但是不同国家的实践效果却有较大差别。本文从一个理论视角检验了两种政策下的R＆D投入、能源产量、市场价格、消费者剩余以及社会福利的差异。本文的一部分的结论得到了其他一些学者研究结论的支持(Lipp，2007;Menanteau et al．，2003;Cory et al．，2009;Lewis and Wiser，2006)［3］［5］［6］［7］，也得到各国实践结果的支持，即FIT在提高可再生能源产量(装机容量)，激励基于成本节约的R＆D投入方面都显著地优于RPS，这也是应用FIT的国家可再生能源产业的发展水平的国家显著高于应用RPS国家的原因。

但是本文的结论也指出可再生能源的发展水平并不是评价一种规制政策效果的唯一标准。在降低碳排放以及提高消费者福利方面，RPS要比FIT做的更好。与一些现有的研究成果(Tamás et al．，2010)不同的是［10］，本文的结论无法获知两种政策下哪种社会福利较高，决策选择取决于化石能源负外部性的水平的高低。当负外部性水平较高时，RPS下社会福利要优于上FIT下的社会福利。

从世界各国的政策实施过程来看，两种政策适用于产业发展的不同阶段和不同的经济环境。王仲颖等(2012)指出FIT适用于产业成长阶段，有利于降低可再生能源市场的交易成本、稳定可再生能源市场、支持实施统一发展规划、促进中小企业发展等。而RPS适用于产业成熟阶段和市场经济体系健全的国家，通过结合市场机制和政府管制，可更大程度地推动产业发展和市场竞争［17］。本文的结论恰恰证明了在产业不同的发展阶段FIT与RPS两种政策将会发挥不同功效，而政策制定者需要做的是在确定的产业发展阶段以及市场环境下权衡这些政策的优劣，选择一个相对较好的政策并在实践中使之发挥最大的功效。

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