碳配额与补贴政策下企业减排和社会福利的比较研究*

魏 琦，潘 雨，李林静

（兰州理工大学经济管理学院，甘肃 兰州 730050）

一、引言

从工业时代开始，人类经济活动规模与方式发生巨大变化，造成二氧化碳等温室气体排放剧增。短期来看，厄尔尼诺现象加剧，如2016 年太平洋海温峰值达2.9℃，导致当年美洲、欧洲、亚太地区暴风雨、洪涝等自然灾害频发，由此引发的极端气候事件高达20 多起。长期来看，自1979 年以来，全球冰层面积正以每年13500 平方英里的速度减少。《京都议定书》提出了6 种引起气候变暖的温室气体，而二氧化碳排放占温室气体排放总量的3/4，因此二氧化碳排放规模的变化，对温室效应影响极大。从1900 年到2015 年，全球二氧化碳总排放量增加约58%，二氧化碳浓度增长近43%，这些数值变化足以体现近一百多年二氧化碳排放规模的快速攀升。如何控制二氧化碳排放，进而减缓温室效应对全球气候的影响已引起广泛关注。

从经济学角度来看，气候变化会导致环境负外部性，因此应对气候变化的实质是解决环境外部性问题。构建碳交易市场，即政府根据其市场管理职能规定碳排放权作为可交易的产权，允许企业在碳市场进行买卖，可以促进企业减少碳排放，从而对企业在生产过程中的碳减排起到激励作用。1997 年在日本通过的《京都议定书》提出了具有法律约束力的碳排放限制和碳减排目标，起到了里程碑式作用，并确定了“灵活三机制”，即国际排放权贸易（IET）、联合履约（JI）和清洁发展（CDM）机制，催生了全球碳市场的兴起。与此同时，一些国家为了发展低碳经济，由政府推出带有激励性质的补贴政策。例如，美国政府曾为其新能源汽车行业提供75 亿美元补贴，用于技术升级，促进汽车行业碳排放量降低。

中国作为最大的发展中国家在国际碳减排责任上没有强制履约义务，然而，中国在碳减排责任上勇于担当,致力于寻求积极的解决方案改善全球生态环境。自2017 年底全国碳市场启动以来，碳交易体系建设正在加速推进，由于中国目前处于全国性碳市场的基础建设和模拟运行期，市场运行机制相比于发达国家不够成熟，找到符合中国国情且同全球碳市场接轨的市场运行机制显得尤为重要。

二、文献综述

目前，国内外学者对各国在碳配额和补贴政策指导下的碳市场运行效率及对企业生产减排的影响进行了广泛的研究。关于碳配额政策下市场运行效率和最优决策的研究，Shobe 等（2014）通过一系列经济实验检验了加利福尼亚州在控制温室气体排放方面实施的创新性举措的有效性，发现配额控制储备这种从紧政策减少了市场的流动性，损害市场交易者维持碳价长期平稳的能力，最终导致市场低效和碳交易价格波动剧烈。Kollenberg 等（2016）通过构建碳配额分额松紧范围模型，定量描述欧盟市场稳定储蓄机制对于减少外部执行成本的局限性，并提出了最优的配额分配调整比例。王鑫等（2015）通过分析碳配额发放范围和比例对工业部门的影响，以经济指标和贸易指标量化了配额政策的影响程度。吴慧娟和张智光（2020）通过构建碳市场价格机制和形成路径，研究中国碳价低迷的原因，提出减排门槛低、惩罚力度不够、第二产业占比较高、非清洁能源利用率低和减排投入不足是碳价过低的原因。任晓松等（2020）采用双重差分模型和多重中介效应模型，研究碳交易对高污染工业企业经济绩效的影响，提出碳交易显著提升高污染工业企业经济绩效。赵立祥等（2020）采用双重差分模型，研究碳交易对我国大气污染的协同减排作用，提出碳交易可通过倒逼技术进步和调整能源强度实现大气污染的协同减排效应。胡艺等（2020）研究碳交易政策在发达国家和发展中国家的适用性，提出碳交易在两类国家间的效果无差异。

关于补贴政策的研究，国内外主要围绕对电力企业的生产减排展开。Chen 等（2016）分析了碳市场和补贴政策对于中国燃煤电厂CCS（碳捕捉和存储）改造投资和碳减排的影响。Wang 等（2017）运用博弈模型，研究发现绿色保险补贴相对于政府给予企业的直接创新补贴风险更低。Li 等（2018）在考虑了不同消费者效应的基础上，建立制造商和两个零售商之间的博弈模型，研究双渠道供应链中政府消费补贴和替代补贴对环境友好产品的影响。Bhandari等（2017）运用IEEE RTS 模型实证检验了可再生补贴和碳税政策在电力系统中的交互影响。Fischer 等（2017）认为上游补贴对减排技术影响程度相比下游补贴更具优越性。Fan（2017）研究了小世界网络背景下的政府碳补贴最优监管策略。Nie（2016）采用包含政府、银行和股东等所有利益相关者的微观经济模型分析，发现政府补贴使得可再生能源企业的产出和负债上升。Moiseyev 等（2014）研究了补贴和碳定价对欧盟木材生物质能源利用的影响。

关于碳配额和补贴对于社会福利的影响，Cao 等（2017）研究了碳限额交易和补贴政策对于企业运作和减排的影响，并通过构建动态博弈模型研究两种政策下整体社会福利情况，认为政策效果取决于环境损害系数值，且配额对企业生产来说并不一定有正面效应，最终的效应取决于企业的博弈结果。陈伯成等（2014）分别考虑在碳配额、政府补贴以及惩罚模式下，企业生产减排的最优策略，并分析了三种模式的局限性，探讨了最为合理的政府决策模式。

现有文献主要集中于两种政策下微观企业的最优决策变动，一些学者考虑了碳配额政策对企业最优生产及减排的影响，另一些学者分析了补贴政策对企业生产减排技术的激励效果，而碳交易作为政府为达到减排目标而人为赋予含碳温室气体商品价值的市场，其意义更在于宏观层面社会成本和社会收益的比较，以期实现社会福利水平的最优，然而鲜有学者通过衡量总体社会福利水平，将两种政策进行对比。但由于碳市场是人为设计的、强制企业减排的市场，而我国碳市场仍属于建立初期，交易期集中、活跃度较低、价格波动剧烈，未充分调动企业主观减排意愿，企业与政府之间的动态机制还未建立，所以本文构建静态模型研究碳配额和补贴政策。基于以上背景，本文首先构建双寡头模型，分别考量企业在两种政策规制下的最优生产和减排能力，其次引入福利分析，将生产者剩余、消费者剩余及政府和环境等因素纳入整体福利分析范畴，最后通过数值算例，比较两种政策对企业生产减排的影响及社会福利大小。

三、碳市场运行机制分析及基本假设

（一）碳市场运行机制分析

根据《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，为了实现低碳发展目标，本文基于国内外碳市场理论和实践，对碳配额和补贴这两种碳市场运行机制进行对比分析。

第一，碳配额运行机制。按照总量控制与交易原则，政府给碳交易体系内的企业发放免费碳排放权配额（以下简称碳配额），当企业碳配额不足以覆盖其实际碳排放量时，超出碳配额的碳排放量需要从碳市场进行购买，当企业碳配额有剩余时，可以在碳市场卖出获利。企业边际减排成本不同，碳配额机制下，边际减排成本较低的企业采取低碳投资活动，降低碳排放量；边际减排成本较高的企业可直接购买碳配额，既可有效减少CO2排放量，又能促进低碳技术研究与开发，用市场机制解决企业负外部性问题。但同时，碳配额的引入使得碳排放权成为产品边际成本的一部分，合理的碳配额数量会促使企业通过碳减排降低产品边际成本，过量的碳配额会造成严重的市场竞争不公平。如碳交易规模最大的欧盟碳排放权交易体系，在运行初期，依据碳排放权分配的“祖父法则”向各企业免费分配占总量95%的碳配额，这种免费分配方式造成了电力行业以垄断优势获得过量碳配额，并且通过提高产品价格将成本转嫁及卖出碳配额获得额外利润，最终获得高额收益，而水泥、化工等行业由于市场竞争无法转嫁减排成本，并且承受电价上涨的成本压力，使得行业竞争力严重削弱。

第二，补贴运行机制。在补贴思路下，政府依据企业实际的净化处理量进行补贴，企业减排量越多则获得政府补贴越多，此时，碳市场参与交易的产品类型为中国核证减排量（Chinese Certified Emission Reduction，以下简称CCER）。企业受到来自政府的低碳生产激励，边际减排成本曲线向下平移，会使更多的企业实施内部减排技术，引进先进减排技术，购买减排设备，实现更高的产量，从而达到更优的整体减排效果。然而，补贴政策对于政府的财政支持要求更高，补贴额度设置过低起不到激励作用，过高则加重政府财政负担。

图1 碳配额政策下双寡头企业生产经营决策

图2 补贴政策下双寡头企业生产经营决策

（二）基本假设

考虑现实情境中，2014—2016 年度中国七个碳交易试点平均履约率为99%，因此本文不考虑碳市场中企业违约行为，即在履约期内企业持有的碳配额或CCER 数量大于等于其碳排放量，并不产生超过碳配额或CCER 限额的过量排放。在单排放物二氧化碳的单周期生产中，碳配额和CCER 仅可在当年使用，不存在跨期存储情形，因此不考虑碳配额存储的相关成本收益以及机会损失等问题。政府根据碳减排目标及各行业历史排放数据，确定各企业当年碳配额数量，政府给予的免费碳配额以C 表示。

。

为方便后面讨论，用表1 给出具体符号定义。

表1 主要参数和符号

四、模型构建

（一）碳配额政策

1.生产减排策略模型

在碳配额政策下，企业收益来源于出售产品获得的销售收入，成本则由三部分构成，产品的生产成本、生产过程中减排成本和碳交易市场购入碳配额的成本。因此，企业i 的利润函数为：

分别令式（4）、式（5）等于零，得到寡头企业生产减排的均衡解，此最优解是企业1 和企业2 均衡产量和净化减排量的最优组合（qi，Esi）：

企业1 和企业2 作为古诺模型下双寡头企业，彼此信息完全对称，两家企业的产量相同。方程的纳什均衡解即为企业的均衡产量决策，将式（7）、式（8）求得的均衡产量和最优净化减排量带入碳交易约束方程，可同时得到市场中的均衡碳价：

进一步对利润函数各变量求二阶偏导，得到负定海赛矩阵：

2.碳配额下福利模型

企业生产减排能力的提高对于社会总体环境效益的改善有正向推动作用，社会福利的度量取决于各经济主体损益的加总，经济学通常用经济剩余衡量总体社会福利。对比两种政策下企业净化减排量和产量的变化对总体社会福利的影响，为碳市场政策制定提供参考借鉴。

（二）补贴政策

1.生产减排策略模型

国家为鼓励企业低碳生产，发展低碳经济，通过对净化减排量补贴的方式，形成对企业低碳生产的正向激励。从企业决策方面来说，均衡碳价一旦确立，在碳配额政策下，企业通过增加自身净化减排量的方式扩大生产，当企业的边际减排成本高于碳市场交易碳价，企业将选择从市场购买，而在补贴政策下，企业减排动力主要来自政府给予的碳减排补贴收益。因此，补贴政策下，企业i 收益分别来自产品市场的销售收入和政府给予的补贴奖励，其成本依然是三部分构成：生产成本、减排成本和购买项目型碳抵消产品的支出。企业i 利润函数被表示为：

（14）—（16）表明，信息完全对称的补贴政策下，双寡头企业的均衡产量受到彼此间净化水平差距影响，且两者的临界比例为2，这意味着当 或 ，两家企业中拥有较高净化水平的企业将迅速占据产品市场优势，若 或 ，对于净化水平更高的企业来说，由高净化水平带来的生产规模扩大效应得到进一步加强，该企业在产品市场上的领先地位得到最大保障。结合现实情形来看，企业购买先进减排技术和设备造成短期成本增加，但是，更高净化水平带来的生产规模扩大效应，使得企业在寡头竞争中处于有利地位，攫取更多市场份额，这种优势能够完全弥补前期减排投资付出的成本，成为一种长效增长动力。此外，式（16）表明边际净化成本倾向与净化减排量成反比关系，边际净化成本倾向越高，企业越不愿采取措施提高净化处理量，此结论与碳配额政策下相同。

将式（15）、式（16）求得的均衡产量和最优净化减排量带入碳交易生产约束方程，可以得出补贴政策下的均衡碳价：

（三）对比分析

表2 碳配额和补贴政策下古诺模型博弈结果

五、数值模拟分析

（一）碳配额政策

企业1 边际净化成本倾向β1逐步提高，如表3 所示，碳市场碳价ct 也逐步抬升，在这种情形下，企业1 产量q1逐渐缩小，说明企业选择适当减产以满足碳排放限制。对于高碳排放行业来说，适当减产达到了政府环境规制的目的，却对高碳排放行业整体产出水平造成了一定抑制。

随着企业边际净化成本倾向β1逐步提高，观察到企业1 净化减排量Es1迅速减少，说明边际净化成本倾向对企业净化减排量具有负向影响。从企业角度来说，由于减排成本高，导致企业投资先进减排技术和设备的意愿低，更倾向于从碳市场购买碳配额满足碳排放需求，而放弃选择通过自身减排获得节约量扩大生产。

表3 配额政策下边际净化成本倾向波动对企业最优决策的灵敏度分析

（二）补贴政策

为了观察补贴政策下，净化成本参数变动对企业最优决策的影响，假定企业1 净化水平α1=0.5，参考陈伯成（2014）给出的政府补贴参数值，政府给予企业单位碳减排补贴μ=20。控制企业1 净化水平不变，随着边际净化成本倾向β1逐渐增加，从表4 中可以看出，企业1净化减排量Es1不断下降，而产量q1先增大后减小，说明补贴下企业净化减排量受企业自身边际净化成本倾向的直接影响，企业产量则受到市场整体的波动影响。

从企业生产利润最大化角度来看，观察到企业1 利润 在边际净化成本倾向β1=1 时，成为企业利润由降低到升高的U 型转折点，说明企业1 减排成本大于企业2 时，企业1 将放弃自身减排而转向购买项目型碳抵消产品满足碳排放需求，从而扩大生产获得规模经济收益，结果获得比企业2 更高的利润。从市场碳价来看，补贴下碳价相比于碳配额政策下上升更快，原因可能是企业受到政府低补贴激励，将碳排放节约量用于扩大生产，造成碳市场碳排放权供不应求，碳价上行。

表4 补贴政策下边际净化成本倾向波动对企业最优决策的灵敏度分析

为了分析补贴政策下企业产量和净化减排量对净化水平变化灵敏度，控制企业2 净化水平，边际净化成本倾向β2=1，企业1 边际净化成本倾向β1=0.8，单位减排补贴μ=20 等参数不变，企业1 净化水平变化对自身生产和减排决策的影响，如表5 所示。

观察到企业1 净化减排量Es1随着α1提升而逐渐提高，对企业2 减排能力形成刺激，企业2 净化处理量Es2也逐渐增加，说明行业内的净化能力竞争有益于总体净化减排量的提高，补贴政策的实施有助于提高环境收益。

表5 补贴政策下净化水平波动对企业最优决策的灵敏度分析

（三）最优政策分析

图3 碳配额政策下社会福利数值算例

碳配额政策下社会福利整体算例如图3 所示，点A 为碳配额政策下社会福利最大值点，此时，政府给予最高配额150，单位环境损害系数10，对于企业来说，碳配额越高企业将获取更大利润，对应本文中寡头企业获得生产者剩余8879，成为获得经济剩余最多的碳交易行为参与者。从消费者角度来看，消费者从产品消费中获得7876 的经济剩余。从环境污染造成的福利损失情况来看，环境损害系数增加到10，产生的环境污染经济损失达到1455。总体来看，只有在政府给予企业碳配额限制范围内最高免费配额，且企业自身获得最大利润时才能实现社会福利最大化。

补贴政策下社会福利整体算例如图4 所示，点B 为补贴政策下社会福利最大值点，此时，政府给予补贴与环境损害系数均为0，而含碳污染物一经排放到空气中就会对生态环境造成损害，由此造成难以预估的经济损失，因此，这是一种无法达到的理想状态。此时的最大福利值显著低于免费碳配额政策下的最大福利值，15300＞10660。结果显示，相较于碳配额政策，补贴政策对总体社会福利的贡献不足，生产者剩余和消费者剩余均相对偏低，补贴和环境负外部成本均为0。但补贴政策下，碳价格偏高，可激励更多的企业积极减排，在增加企业产量的同时实现更高的总体净化水平。因此，在仅考虑社会福利最大化这一指标时，碳配额政策是目前的最优选择，政策制定者在构建碳市场运行机制时可以此作为参考，然而，现实情形中，政策制定过程需考虑更多复杂因素，如生态环境保护程度、产业结构调整速度、经济发展规模等。

图4 补贴政策下社会福利数值算例

六、结论及政策建议

本文结合中国碳市场运行环境，构建双寡头企业生产约束下的一般均衡模型，分别对碳配额政策及补贴政策给企业生产经营决策造成的影响进行研究，并通过数值算例分析社会福利最大化情形。研究结果表明：第一，双寡头企业在生产减排博弈过程中，依据各自边际净化成本倾向不同，会产生较大的净化减排量差异，边际净化成本倾向和净化减排量成反向变动。第二，在补贴政策下，企业受到政府补贴激励，会促进企业提高自身减排能力获得补贴收益，且寡头企业间的净化水平竞争有利于提高行业整体净化水平。第三，碳配额政策对社会总体福利更优，而补贴政策使得企业获得更高产量且总体净化减排量更高。

基于以上结论，提出如下建议：第一，应站在总体社会福利最大化角度，选取碳配额政策作为主要的碳市场运行机制，并引入补贴政策作为补充形式，用以激励企业减排积极性。第二，为提高碳配额管理水平，应加快完善各行业碳排放数据收集工作并根据企业历史排放能力分配符合实际的碳配额指标。第三，引导和鼓励企业在追求利润最大化目标时兼顾社会责任，有意识地选择减排方式扩大产能，取得规模收益，最终实现环境和经济收益“双赢”的最优目标。