地区重点企业水污染减排复合政策模拟研究

2022-07-27周申蓓王晓静陈松峰段也晴

水利经济 2022年4期

周申蓓，王晓静，陈松峰，段也晴

(1.河海大学商学院，江苏南京 211100； 2.河海大学水利经济研究所，江苏南京 211100；3.乔治梅森大学资源环境研究所，维吉尼亚费尔法克斯 22030； 4.江苏省水资源服务中心，江苏南京 210029)

水污染是社会生活生产中的必然副产品，减排政策的最终目标是兼顾“减排”和“增长”，这就意味着我国在利用减排政策解决水污染问题的同时也必须考量企业效益问题。政府和企业的最终目标分别是社会福利最大化和自身利润最大化，目标的异质性导致减排政策的双重红利难以实现[1]。因此，亟须调整减排政策的实施力度促使企业转向绿色生产，从微观层面上落实减排政策的双重目标。

当前，我国相关污染排放的综合治理制度渐趋完善。虽然排放税和排放权市场交易都对水污染排放发挥了经济调节作用，但是排放权交易和排放税分别是以数量和价格导向的减排工具，二者的作用机制和政策效果存在较大差异，所以单一政策难以实现减排的预期目标[2-3]，而两者综合运用却可并行不悖[4]。复合减排政策应视企业为水污染防治的行动主体，使企业在排放税与排放权交易的交互影响下能够主动选择创新减排策略。因此，如何发挥水污染排放权交易政策和排放税政策的交互作用，促使企业加大技术减排投入，是一个政策制定和实施过程中必须评估的问题。

国内外学者对环境政策的研究主要围绕单一政策的“波特效应”和复合政策的可行性、优越性等方面展开。对于单一政策的“波特效应”存在支持和怀疑两种观点，而复合政策的使用尚处于探索阶段，大多数学者在理论层面上提出了复合政策更易为企业所接受、减排效果更优的观点。

对于单一政策，学者们多选取了较长年份的数据并利用实证分析验证了排放税或排污权交易都可以促进企业进行污染治理[5-6]，并实现地区经济发展在绝对数和质量上的增长[7-8]。但是，也有学者对单一政策的“波特效应”持怀疑观点[9]。学者模拟构建了完善的排污权市场机制，实验发现排放权交易能够带来较大的环境红利，但对经济增长的促进作用并不明显[10-11]。对于排放税政策，能够带来一定的减排效果，但是实施过高的环境税会抑制经济增长的数量和质量[12]，同时限制了企业投资行为，错失扩大再生产的良机[13]。上述研究尽管从单一政策实施效果的角度进行研究，但研究结果都说明单一政策的“波特效应”必须具备其他政策条件和前提。

此外，我国学者基于单一政策的局限性，针对中国国情提出了不同减排政策协同实施的观点：①先借助完善的税收体系开征排放税，随着排污权交易的发展，长期则以排放权交易为主[14]；②排放权交易相比于碳税减排效果更优，在未来随着减排力度的增强，再将排放税纳入减排政策体系[15]；③对于我国经济不发达的地区实施碳税，对于经济较为发达的地区碳税与碳交易并行[16]。虽然上述观点各不同，但都从政策规划的角度对复合减排政策效果影响进行了积极探讨。

相比于单一政策，复合型减排政策兼顾了强制性的税收手段和灵活的市场交易手段的优点，在实现减排目标的同时也缓和了减排压力与经济发展之间的矛盾[17]。学者们利用理论模型验证了排放税与排放权交易协同使用限排效率高于单一政策[18]。随着复合政策治理效果研究的深入，对微观企业排污行为的研究逐渐成为焦点。受高排放权交易价格的影响，具有较强创新能力的企业会率先创新，降低排污量，同时，出售排污权获得高额利润；低创新能力的企业模仿创新，此时配以低税率政策则可以更好地为创新企业提供创新成本补偿[19]。因此，复合型减排政策不仅有效驱动了企业创新减排，也减轻了环境恶化、经济受损的负面影响。也有学者利用宏观行业数据进行实证研究和定量分析，同样支持了复合政策可以更好地实现减排目标的论述[20]。

上述研究为政府对促使企业选择创新减排策略的复合政策有效性评估提供了理论依据，但对复合政策的交互关系及其影响企业减排策略选择的研究仍不充分。因此，探究如何设置科学合理的排放税与排放权交易政策促使企业选择创新减排策略并实现双重红利具有一定的理论和实践意义。本文利用排放税与排放权交易获得排放权的分摊比去度量两类政策的交互关系，并进一步探究社会福利与企业利益同时最优的复合政策组合条件。

1 地区水污染排放政策情景描述及理论前提

1.1 水污染排放政策情景描述

对于一个特定地区而言，水污染排放权需要进行两次分配。政府从地区经济规划目标和排放总量的双控原则出发，确定每个企业初始配额。当企业超排时，在二级市场上购入排放权，否则将被课以累进排放税。如此，在总量控制的目标下，通过税收累进加价和排放权拍卖相结合的配置方式，增加企业超排成本，促使其转向创新减排策略，并保障环境税收足以治理超排引起的环境污染，从而在企业和政府两个层面达到控制污染排放的目的。阶梯税的初始税率决定了企业排污的最低成本，排放权交易单价应高于阶梯式排放税的初始税率，充分发挥减排政策对企业排污行为的约束力。

因特定区域内的水污染容量是有限的，水污染减排政策必须是对应特定的区域市场才具有科学意义，否则会导致某个地区水生态环境不可逆的退化。由于行业内的龙头企业往往占据该区域内较多份额的污染量，所以研究区域内重点企业的减排策略选择问题具有实践意义。本文模拟一个生产型重点企业的减排行为，并分析减排政策对企业水污染策略选择的影响。

1.2 模型的理论前提假设

假设1：考虑到垄断的特性，基于线性反需求函数，假设产品销售价格为P，市场需求为a，价格对需求的敏感系数为b，销售量为Q，则逆需求函数为

P=a-bQ

(1)

假设2：创新技术、普通技术产品的单位生产成本为c1、c2，且c2=δc1，δ∈(0,1)，δ值越小，普通技术的低成本优势越显著。创新技术、普通技术的单位产品的污染排污量分别为θ1、θ2，且θ1=εθ2，ε∈(0,1)，1-ε为技术创新的减排效果，值越大，创新技术的减排效果越好。

假设3：在排放权交易市场中，政府分配的单位产品排污配额为σ(σ>0)，且企业在政府总量控制原则下进行排污决策。

假设4：假设政府征收阶梯排放税，企业排污量在配额以下时税率为t，若超额排污则税率为f(ρ)(ρ为企业超额排污量)。假设水污染排放权价格为h，则h>t，否则排放市场失效。

假设5：企业将超额排污量的占比μ(0<μ<1)用于在交易市场中购买水污染排放权，将占比1-μ安排在排放税上，μ代表企业在超排时，从排放权市场获得的排放权相对于超排总量的比例[21]。

假设6：假设消费者剩余S为产量的二次函数[22]：

S=bQ2/2

(2)

假设7：水污染排放权市场是一个自由竞争市场，市场容量和需求足够多，价格稳定。

2 模型构建与策略分析

2.1 企业排放权配置结构分析

该部分主要讨论μ与企业超排利润之间的关系。阶梯式排放税随着排污量的增加而呈现阶梯式上升，阶梯高度为相邻税率之间的差值，在图像上表示为阶梯式上升的不连续函数。为求解方便，假设排放税的阶梯区间趋于0，排放税函数为

(3)

式中：m为排放税的税率阶梯，m>0。

企业的超排部分效率γ(μ)为超排成本与超排量的比值。

(4)

对式(4)中的μ分别求一阶和二阶导数，可得二阶导数小于零，即γ(μ)是凹函数，存在极小值点。令γ′(μ)，可得令企业利润最优的μ值，记为μ0：

(5)

推论1：μ0与h和m的关系：m越高，1-μ0越小，且1-μ0下降速度减缓。

证明：对μ0中的h分别求一、二阶导，可得：

(6)

(7)

初步可以看出，μ0与h负相关。当h增大时，μ0减小，即当h上升，企业为超额排污所付出的成本上升，因此会倾向于选择缴纳排放税。m越大，∂μ0/∂h越大，即阶梯越高，μ0越大。随着m上升，∂2μ0/∂h2减小，也就是排放税的税率越高，企业通过交税取得的排放权相对于超排量的比例1-μ0就越小，且随着税率增大，1-μ0的下降速度减缓。

推论2：企业的最优利润随着μ0的增加而先增加后减小，呈倒U形关系。

证明：企业的超排利润RT为

(8)

对1-μ求二阶导数，可得：

(9)

由式(9)可知，企业利润是关于1-μ的凸函数，即企业利润与呈倒U形关系，所以μ0过高和过低都不利于企业最优利润目标的实现，但是总存在一个最优的μ0使企业超排利润最优。

2.2 减排政策对企业减排策略选择的影响分析

2.2.1第一阶段：企业确定不同策略的最优产量

阶梯税率会随着企业排污量的增加而增加，当m、h逐渐提高，企业会在减排政策价格提升到一定程度时进行创新减排保证利润最大化。企业创新时，会产生富余的水污染排放权，并以行业外的水污染排放权交易限价将其出售获益。企业选择创新技术策略时，利润函数为RI：

RI=(a-bQ)Q-c2Q-θ1Qt+(σ-θ1)Qh

(10)

求解式(8)和式(10)中令企业利润最优时的Q分别为QT、QI，求QT、QI关于m、h的一阶导，可得：

(11)

(12)

(13)

(14)

其中

A=a-c2-σt-μ(θ2-σ)h-(1-μ)(θ2-σ)t

B=m(1-μ)3(θ2-σ)3

由式(11)和(12)式可得：企业采取传统技术时，企业的产量与m、h均负相关。当m或h提高，企业的边际生产成本增加，企业按照边际利润等于边际成本的原则确定最优产量，将降低产量，提高产品市场价格。由式(13)和式(14)可得：企业采取创新技术，企业产品产量与m负相关、与h正相关。当h上升，企业可以通过增加产量，提高排放权出售量，持续提高水污染排放权收益。

2.2.2 第二阶段：在最优产量下确定最优排放策略

假设减排政策随着时间的推移会愈发严格，且企业选择技术创新后不会再回到传统技术。将QT、QI分别代入式(8)和式(10)，并令其差额为零，可得令创新利润等于超排利润时的超排产量QT0：

(15)

2.2.3第三阶段：政府确定最优税率和调控水污染排放权价格

在本阶段，政府通过选择合适的税率阶梯和调控单位排放权交易价格，使得社会福利最大化。社会总福利W是消费者剩余、企业利润，以及政府税收所得之和，WT、WI分别代表企业选择超排策略和创新策略时的社会福利，如式(16)和式(17)所示。

(16)

(17)

a. 企业采取超排策略。由于公式的复杂性，将在下节给出模型的应用分析。

b. 企业采取创新减排策略。对初始税率t、排放权价格h求一阶导数，并令其为0，可得令创新社会福利最优的初始税率t1、排放权单价h1满足：

(18)

(19)

从t1和h1中可知，在WI最优时，h与市场需求呈反比、与单位产品成本和初始税率成正比。

3 数值模拟

由于复合减排政策对企业减排策略选择的影响较为复杂，采用数值算例阐述上述结论。假设参数为：a=1，b=0.5，c1=0.6，δ=0.2，ε=0.4，θ2=0.7，σ=1，t=0.4。类似假设在以往研究也被学者广泛使用，以验证模型的准确性[23-24]。在企业超排时，考虑实际排放税的初始税率较低，故将初始税率设定为0.4，则水污染排放权价格应当高于0.4。因采用的并非真实行业数据，所以企业产量、利润及社会福利等变量并无具体单位。

3.1 排放权配置结构相关的数值模拟

3.1.1政策价格变动对企业排放权配置结构的影响

图1中RT1(h=0.5)至RT1(h=0.9)分别表示h为0.5、0.6、0.7、0.8和0.9时的企业利润，曲线上从左至右的5个点代表m为10、25、50、75和100时企业选择的μ；RT1(m=50)代表m为50时，h的变动对μ的影响。

a. 当h一定时，政府制定的m增加，企业选择的μ增大，且增幅逐渐减小。如图2所示，以h为0.6为例，当m由10增加至100时，企业更倾向于购买价格较低的排污权，μ逐渐增大。但是当m增加到一定程度时，企业不会交税超排，对税率的敏感度降低，因此μ的增加幅度逐渐减小。

b. 在m一定时(图1中的绿色线条)，h升高，企业的利润降低，μ减小。这也说明，此时企业为购买水污染排放权而付出的成本会越高，因此会倾向于选择缴纳排放税。

c. 企业选择的μ存在一个阈值，过大或过小都难以实现最优利润水平。在图2中，在m和h一定时，企业最优的μ大多处于(0.2，0.8)区间内。说明企业在面临复合减排政策时，具有政策选择权，所以可以获得较优收益。如果不考虑合理的μ，企业利润难以达到最优。

图1 企业最优超排量排放权配置结构选择

图2 m=25时排放权配置结构对企业利润的影响

3.1.2排放权配置结构对企业策略选择的影响

当m和h较低时，企业通过对μ的调节降低超排成本，从而企业超排策略的利润优于创新策略的利润；但是当m和h增大到一定程度时，尽管企业可以通过调节μ使超排策略的利润达到最优值，但仍低于创新策略的利润，超排策略已不是最优选择。

在图2中，RT2(h=0.5)、RI2(h=0.5)、RT2(h=0.6)、RT2(h=0.6)分别表示h为0.5、0.6时的企业超排利润与创新利润。在m=25，h=0.5时，税率高于排放权价格，若μ处于在0<μ<μ1区间，即较多的选择缴纳排放税以超排，此时企业超排面临较高的环境成本，所以导致传统策略的利润低于创新策略利润。而当企业选择的μ处于μ<μ1<1区间，企业通过调整μ降低环境成本，企业传统策略利润上升，优于创新策略。而当h上升到0.6时，创新策略利润上升，超排策略利润下降。企业面临的政策价格较高，即使企业通过调整μ使超排策略的利润达到了最优水平也仍然低于选择创新策略的利润。

3.2 传统策略下，政策价格变动对企业产量、利润的影响

为了更好地说明排放税与排放权政策是如何降低企业传统策略的产量和收益，从而促使企业创新，本小节考察排放税与排放权政策的价格变动对企业传统策略的产量和收益的影响。

a. 排放税与排放权政策价差较大时，企业通过调整μ，只选择价格较低的单一政策超排，从而提高产量、增加收益。当二者价差较小时，企业无法通过μ降低超排成本，所以利用降低产量、提高产品价格的方式将成本转嫁给消费者，从而降低排污量。该结果说明相比于单一政策，复合政策在较低的价格区间就可以实现促使企业减污的政策目标。如图3和图4所示(图3和图4的横轴、纵轴分别代表税率阶梯和水排放权价格)，当m为5，h大于0.8时，企业选择的μ为0，企业选择全部以更低的排放税超排，并以提高产量降低价格的方式将利润仍维持在较高水平。此时排放权政策因为价格过高而失灵，无法发挥市场调节的作用。当m为(10，35)，h为(0.65，0.75)区间时，二者价差较小，企业选择的μ处于(0.3，0.7)区间内，此时企业的产量和利润都较低，说明此时单位产品价格不会过高，避免了将税负转嫁给消费者的困境。复合政策的实施使得企业超排利润大幅度下降，地区重点企业为了可持续经营便会加入绿色管理的进程中来，从而达到了激励企业减排的目的。

图3 政策价格对传统策略下产量的影响

图4 政策价格对传统策略下利润的影响

b. 政府应当避免排放税与排放权政策价格同高或同低的情形，如此排放权配置结构可以充分发挥调节企业利润的作用，促使企业减排，实现复合政策效用最大化。如图3和图4所示，在m和h同低时，企业产量和利润都较高，此时减排政策难以发挥促使企业创新的效果；在m和h同高时，企业的产量和利润都很低，面临退出市场风险。因此政府在排放税税率的制定上应尽可能合理，利用税收保证企业排污的最低成本，发挥对排放权市场价格宏观调控的功能，将排污价格稳定在一定范围内。

3.3 政策价格变动对企业减排策略选择影响

图5模拟了m和h变动时创新利润等于超排利润时的相交线。交线之所以呈曲线形状是因为企业可以通过调整μ实现超排策略更优。图5中的R(m=5)至R(m=100)表示税率阶梯为5～100时的交线。横轴、纵轴分别代表水排放权价格、排放权配置结构。

a. 促使企业策略转变的政策区间存在临界值，且m和h的临界值相互影响，呈互补关系。当m(或h)逐渐增大，促使企业选择创新减排策略的h(或m)临界值逐渐减小。如图5所示，m由5提高至100，促使企业选择创新策略的h最大值逐渐减小。

b. 尽管m与h提高都可以促使企业转变生产策略，但是相比于m，企业对h的变化更为敏感。如图5所示，当m=5时，h∈(0.6,0.72)就可以促使企业创新；但是当h=0.5时，m∈(25,100)的区间才可以有效促使企业创新。上述结论也说明，政府设定科学合理的税率，调控排放权价格能够有效促使企业创新减排，实现绿色生产与企业发展的协调统一。

3.4 政策价格变动对社会福利的影响

图6模拟了m和h变动时创新社会福利等于超排社会福利时的相交线。图6中的W(m=5)至W(m=100)表示税率阶梯为5～100时的交线。横轴、纵轴分别代表水排放权价格、排放权配置结构。

a. 相比于企业创新利润最优时的排放税与排放权价格，创新策略的社会福利最优的政策价格较低。即在某一排放税与排放权价格下，创新策略的社会福利已经达到最优，但是垄断企业因为较高的研发成本而放弃创新继续保持传统技术，在更高的排放税与排放权引起的环境成本压力下才会主动选择创新策略。因此，对于政府而言，应当给予企业创新补贴激励企业创新减排，实现在较低排放税与排放权价格下企业的利润和政府社会福利最优。如图5和图6所示，在m为10时，促使创新策略的社会福利最优的最高h约为0.58，而促使创新策略利润最优的h约为0.62。

b. 对政府而言，实现“波特效应”的政策区间为企业创新利润最优区间与创新社会福利最优区间的交集。在本文中，结合图5和图6的模拟结果，该区间可描述为：在m为5时，h至少为0.6；在税率阶梯为100时，排放权单价至少为0.5。虽然在政策价差较大时也可以实现“波特效应”，但是此时排放税的实施阻力较大，排放权市场也会面临失灵的风险。因此，政府应当适度缩小排放税与排放权的价差，并利用从调控水污染排放权市场和调节排放税政策力度两个角度达到最优政策区间。

c. 从调控水污染排放权市场的角度而言，政府应当充分利用企业对排放权价格的敏感度，将税率稳定在略低于排放权价格的区间内，通过提高排放权价格，实现较为宽松的减排政策下创新社会福利最优。如图5和图6所示，当m=10时，h由0.58提高至0.6就可以从创新社会福利最优达到创新利润和社会福利同时最优。

图5 超排策略与创新策略利润交线

图6 传统与创新策略社会福利交线

d. 从调节排放税政策的角度而言，当水污染排放权市场失灵时，政府应当发挥财税政策宏观调控的作用，通过提高税率促使企业创新减排，增加市场上排放权的供给量，或者降低税率减少排放权的需求的方式，将排放权价格稳定在一定区间内。如图5和图6所示，为了实现创新利润和创新社会福利同时最优，当h高于0.7时，m需要下降至5；当h低于0.45时，m至少需要提高至50。