摘 要: 本文分析了廢棄物資源化過(guò)程和無(wú)害化處理過(guò)程的功能,導(dǎo)出了廢棄物資源化系統(tǒng)的生產(chǎn)優(yōu)化條件。根據(jù)廢棄物市場(chǎng)定價(jià)的資源含量與治污難度的函數(shù)特征,研究了在邊際收益均衡和市場(chǎng)博弈均衡下的市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制,給出了廢棄物市場(chǎng)交易定價(jià)的求解條件。作為一個(gè)自負(fù)盈虧單位,把廢棄物的購(gòu)買(mǎi)(可正可負(fù)的)支出計(jì)入成本,資源化價(jià)值作為效益,推導(dǎo)了廢棄物投入量作為變量的利潤(rùn)最大化條件。
關(guān)鍵詞:循環(huán)經(jīng)濟(jì);廢棄物定價(jià);資源化;無(wú)害化處理;經(jīng)濟(jì)學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):F224文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-9107(2008)04-0036-07
一、引言
由于技術(shù)進(jìn)步、利益驅(qū)動(dòng)和競(jìng)爭(zhēng),在工業(yè)革命以后掠奪性的自然資源開(kāi)發(fā),高投入低效率的生產(chǎn)、高消費(fèi)和不負(fù)責(zé)任的大量排污,導(dǎo)致自然資源耗竭和環(huán)境惡化,以致威脅到人類(lèi)的生存和發(fā)展,這在工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高、人口眾多的國(guó)家尤為突出。美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Kenneth E. Boulding 1965年5月10日在華盛頓州立大學(xué)空間科學(xué)研究院發(fā)表文章“Earth as a space ship”,意識(shí)到并提醒人們相對(duì)于地球的資源和空間,地球的人口太多,增長(zhǎng)過(guò)快,人們不得不回收資源化生產(chǎn)和消費(fèi)產(chǎn)生的廢棄物,否則人們將會(huì)處于生存的困境[1],這被認(rèn)為是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的萌芽。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想是要求人們?cè)诮?jīng)濟(jì)活動(dòng)中通過(guò)減量化(reduce),再使用(reuse),回收資源化(recycle)等途徑以節(jié)約資源,提高資源利用率,降低對(duì)環(huán)境的污染。我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)的生產(chǎn)力得到大力發(fā)展,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速,然而傳統(tǒng)的工業(yè)化經(jīng)濟(jì)模式和人口問(wèn)題在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),也給我國(guó)未來(lái)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展埋下了沉重的包袱:經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的資源投入代價(jià)太高,資源投入型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)快,資源利用效率低下,環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重。這種境況迫使我們必須遵照科學(xué)發(fā)展觀轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式,走循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路,才能校正我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式,使我國(guó)經(jīng)濟(jì)步入健康的發(fā)展軌道。
在循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,廢棄物的資源化是最主要的功能之一。[2]廢棄物的資源化功能是從生產(chǎn)和生活過(guò)程中獲取被排放的廢棄物,經(jīng)過(guò)分揀篩選和提煉,將廢棄物轉(zhuǎn)換成可以投入生產(chǎn)過(guò)程的資源(又稱(chēng)為再生資源)和能源,將不可資源化的剩余物質(zhì)作最終(無(wú)害化)處理。隨著工業(yè)化的不斷升級(jí),迅速發(fā)展的世界經(jīng)濟(jì),使得自然資源不斷減少,生產(chǎn)和生活的廢棄物不斷增加,環(huán)境污染加劇,諸多發(fā)達(dá)國(guó)家相繼制定了廢棄物資源化的法規(guī),建立了廢棄物資源化的組織體系和標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)發(fā)了廢棄物資源化的技術(shù)和生產(chǎn)系統(tǒng)。[3]我國(guó)在1980年代就關(guān)注和研究固體廢棄物的資源化問(wèn)題[4],開(kāi)始系統(tǒng)地介紹廢棄物資源化的專(zhuān)業(yè)技術(shù),生產(chǎn)系統(tǒng)和專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)[5],研究開(kāi)發(fā)廢棄物資源化的技術(shù)與裝備。[6]我國(guó)在1995年全面推行固體廢棄物申報(bào)登記制度,實(shí)行減量化(reduce),資源化(recycle)和無(wú)害化目標(biāo)。[7]文獻(xiàn)[8]將經(jīng)濟(jì)學(xué)與工程的結(jié)合應(yīng)用于廢棄物產(chǎn)生的人類(lèi)行為,市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和處理技術(shù)方面,從理論和實(shí)踐上描述了來(lái)自生產(chǎn)者和消費(fèi)者的廢棄物的回收處理流程。文獻(xiàn)[9,10]分別以電子和建筑廢棄物回收系統(tǒng)為例描述了成本和收益的構(gòu)成,進(jìn)行了成本效益的比較分析。對(duì)于廢棄物處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行,文獻(xiàn)[11]從資源化經(jīng)濟(jì)學(xué)角度研究了最優(yōu)廢棄物處理系統(tǒng)。文獻(xiàn)[12]運(yùn)用控制論原理從企業(yè)和市場(chǎng)角度研究了廢棄物處理的產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成和運(yùn)作。本文在對(duì)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐活動(dòng)研究的基礎(chǔ)上參考文獻(xiàn)[5,6],試圖對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的廢棄物資源化系統(tǒng)從資源化生產(chǎn)過(guò)程和污染治理過(guò)程,廢棄物交易定價(jià)和廢棄物資源化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)學(xué)分析,為廢棄物資源化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè),為現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)的生產(chǎn)與廢棄物處理的責(zé)任延伸,廢棄物資源化產(chǎn)業(yè)的形成和與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的鏈接,以及廢棄物回收資源化的市場(chǎng)形成與運(yùn)作機(jī)制建立經(jīng)濟(jì)學(xué)分析基礎(chǔ)。
二、廢棄物資源化的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析
(一)廢棄物資源化系統(tǒng)的功能分析
假設(shè)廢棄物資源化系統(tǒng)由資源化生產(chǎn)過(guò)程和無(wú)害化處理過(guò)程構(gòu)成,資源化生產(chǎn)包括破碎,分選,分解,焚燒,溶解和冶煉等技術(shù);無(wú)害化處理包括分解毒性物質(zhì)和毒性物質(zhì)的存放等技術(shù),以及無(wú)害物質(zhì)的排放控制技術(shù)等,如圖1所示。
廢棄物資源化系統(tǒng)的邊界是從來(lái)自廢棄物市場(chǎng)的廢棄物的進(jìn)入開(kāi)始,通過(guò)資源化過(guò)程和無(wú)害化處理過(guò)程,到再生資源輸出并進(jìn)入資源市場(chǎng)和無(wú)害物質(zhì)排放處理為止,如圖1的虛線框部分。來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程和居民生活的廢棄物匯集于廢棄物市場(chǎng),通過(guò)市場(chǎng)交換進(jìn)入廢棄物資源化處理系統(tǒng)。廢棄物通過(guò)資源化生產(chǎn)加工過(guò)程產(chǎn)出可用材料和可用能源進(jìn)入資源市場(chǎng);然后將不可再資源化的廢棄物質(zhì)送入無(wú)害化處理過(guò)程進(jìn)行最終處理,然后將無(wú)害化產(chǎn)出物進(jìn)行無(wú)害排放和對(duì)毒性物質(zhì)進(jìn)行存放等環(huán)境保護(hù)處理。
值得注意的是,輸入進(jìn)無(wú)害化處理過(guò)程的廢棄物質(zhì)是指在現(xiàn)有技術(shù)條件下不可再資源化的廢棄物質(zhì),從無(wú)害化處理過(guò)程產(chǎn)出的無(wú)害物質(zhì)也是指在現(xiàn)有技術(shù)條件下不可再資源化的無(wú)害物質(zhì)。因而在技術(shù)進(jìn)步以后,暫時(shí)不可資源化的廢棄物質(zhì)和無(wú)害物質(zhì)可能還有再資源化的潛力。因此,廢棄物資源化過(guò)程首先是盡可能的將廢棄物轉(zhuǎn)化成再生材料和再生能源,獲得資源化價(jià)值最大;然后再將無(wú)害化處理以后的無(wú)害物質(zhì)和毒性物質(zhì)的排放或保存做到對(duì)環(huán)境的有害性損失最小。
(二)廢棄物資源化系統(tǒng)的生產(chǎn)函數(shù)
如圖1所示,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,廢棄物資源化系統(tǒng)的資源化生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)函數(shù)為:
f(w,m,e,u)=0(1)
其中w表示廢棄物的投入量,m和e為資源化產(chǎn)出的再生材料和再生能源,u為不可再資源化的物質(zhì)。無(wú)害化處理過(guò)程的生產(chǎn)函數(shù)為:
g(u,q,v)=0(2)
其中u=u(w), q和v為無(wú)害化處理產(chǎn)出的無(wú)害物質(zhì)和毒性物質(zhì)。在可資源化的廢棄物投入數(shù)量給定時(shí),資源化生產(chǎn)過(guò)程的邊際技術(shù)轉(zhuǎn)換率為:
(3)表示在廢棄物的數(shù)量給定時(shí),每增加生產(chǎn)單位再生材料與可減少生產(chǎn)多少單位再生能源的轉(zhuǎn)換比率,兩者呈反向變化關(guān)系。在不可資源化物質(zhì)的投入數(shù)量給定時(shí),無(wú)害化處理過(guò)程的邊際技術(shù)替代率為:
(4)表示在廢棄物u的數(shù)量給定時(shí),每增加生產(chǎn)單位排放量與可減少生產(chǎn)多少單位當(dāng)量的毒性物質(zhì)的替代比率,兩者呈反向變化關(guān)系。
(三)廢棄物資源化系統(tǒng)的生產(chǎn)優(yōu)化
廢棄物資源化系統(tǒng)的運(yùn)行是使廢棄物資源化的價(jià)值最大化和保證排放物質(zhì)的數(shù)量和排放物質(zhì)的毒性造成環(huán)境的損失最小化。于是建立資源化生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化模型如下:
Max∶R=p1m+p2e(5)
st∶f(w,m,e,u)=0
及無(wú)害化處理過(guò)程的優(yōu)化模型如下:
Min∶L=l1q+l2v(6)
st∶g(u,q,v)=0
圖2(a)說(shuō)明,在廢棄物投入量w和再生資源(m,e)的市場(chǎng)價(jià)格(p1,p2)給定時(shí),為了使資源化過(guò)程得到的再生資源的收益最大化,這將必然使轉(zhuǎn)換曲線w與收益線R在E點(diǎn)相切,于是(7)被滿足,這便確定了再生材料和再生能源的最優(yōu)產(chǎn)出數(shù)量(m*,e*),同時(shí)輸出不可資源化的廢棄物質(zhì)u。注意:只要再生資源(m*,e*)的價(jià)值是最大化,資源化后輸出的不可資源化的廢棄物質(zhì)u的數(shù)量一定是最小化,因此資源化過(guò)程的價(jià)值最大化也同時(shí)做到了無(wú)害物質(zhì)排放和毒性物質(zhì)的減量化。圖2(b)說(shuō)明,在不可資源化廢棄物質(zhì)投入量u和無(wú)害物質(zhì)量q與毒性物質(zhì)當(dāng)量v的單位損失(l1,l2)給定時(shí),為了使無(wú)害化過(guò)程得到的無(wú)害物質(zhì)與毒性物質(zhì)對(duì)環(huán)境的損失最小化,這將必然使轉(zhuǎn)換曲線u與損失線L在D點(diǎn)相切,于是(8)被滿足,這便確定了無(wú)害物質(zhì)和毒性物質(zhì)的最優(yōu)產(chǎn)出數(shù)量(q*,v*)。
三、廢棄物交易定價(jià)的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析
(一)治污過(guò)程的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償問(wèn)題
廢棄物資源化可以獲得再生材料和再生能源,給廢棄物資源化企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。然而在獲得再生資源的同時(shí)又肩負(fù)著廢棄物污染治理的任務(wù),其治污功能的實(shí)現(xiàn)需要資本投資和運(yùn)營(yíng)成本。如果廢棄物資源化過(guò)程是一個(gè)獨(dú)立經(jīng)營(yíng)的自負(fù)盈虧單位,那么治污過(guò)程就是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的治污功能,需要投入資本與運(yùn)營(yíng)成本而沒(méi)有自生的收益來(lái)源,其經(jīng)濟(jì)收益必須來(lái)自外部,這個(gè)來(lái)自外部的經(jīng)濟(jì)收益即為治污過(guò)程的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。來(lái)自企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的污染物的治污經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償應(yīng)當(dāng)由企業(yè)支付,即誰(shuí)排放污染物誰(shuí)支付治污費(fèi)用,支付的治污補(bǔ)償按照排放量和費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)支付治污補(bǔ)償費(fèi)。還有一些來(lái)自政府部門(mén),公共活動(dòng)和居民生活的排放污染物,其治污補(bǔ)償只有來(lái)自政府的轉(zhuǎn)移支付,支付額應(yīng)當(dāng)根據(jù)治污量和治污難度來(lái)決定,對(duì)這類(lèi)治污補(bǔ)償問(wèn)題已有成熟的理論和政策操作[7]。本文將廢棄物的治污補(bǔ)償費(fèi)用置于由市場(chǎng)機(jī)制來(lái)解決,不管是企業(yè)排放的廢棄物,還是政府部門(mén)和居民生活排放的廢棄物,其補(bǔ)償費(fèi)用根據(jù)廢棄物的資源含量和治污難度由市場(chǎng)來(lái)決定。
(二)廢棄物交易的市場(chǎng)價(jià)格函數(shù)
在廢棄物的資源化過(guò)程和治污過(guò)程中,對(duì)于不同程度的污染物其治理成本不同,不同資源化程度的廢棄物的資源化收益也不同;廢棄物的資源化和污染物的混合程度不同,其資源化收益和治污成本也不盡相同。在市場(chǎng)上,不管廢棄物的資源化含量多高,也不管污染物的治理成本有多高,都可以由人們的評(píng)判在交易中決定其市場(chǎng)價(jià)格。若是資源化含量高的廢棄物,其市場(chǎng)價(jià)格為正;若廢棄物污染程度高,則市場(chǎng)價(jià)格可能為負(fù);因而廢棄物價(jià)格高低決定于廢棄物的資源化價(jià)值和污染物的治理難度。
設(shè)廢棄物的市場(chǎng)價(jià)格直接決定于資源化價(jià)值含量和治污難度,于是構(gòu)造廢棄物的價(jià)格為資源化程度和治污難度函數(shù)為:
p=P(R,H)(9)
其中R為廢棄物的資源化價(jià)值含量,H為廢棄物的治污難度。廢棄物的價(jià)格函數(shù)符合:
廢棄物的資源化和排污治理是一個(gè)混合體,在給定治污難度時(shí),資源化程度越高,廢棄物的價(jià)格越高;在給定資源化程度時(shí),治污難度越高,廢棄物的價(jià)格越低,甚至小于零。如圖3說(shuō)明。
如圖3所示,當(dāng)治污難度給定時(shí)(此時(shí)假設(shè)H=0)廢棄物的價(jià)格是資源化價(jià)值含量的函數(shù);當(dāng)資源化價(jià)值含量給定時(shí)(此時(shí)假設(shè)R=0)廢棄物的價(jià)格是治污難度的函數(shù)。
(三)廢棄物交易的市場(chǎng)價(jià)格形成
在市場(chǎng)交易的信息量對(duì)稱(chēng)和(或)威懾力平等的條件下,基于廢棄物的資源化價(jià)值含量和治污難度的市場(chǎng)博弈定價(jià)有以下定理:
在圖5中,扇形區(qū)域ABS是交易雙方對(duì)廢棄物議價(jià)的談判域,點(diǎn)S為議價(jià)的出發(fā)點(diǎn),邊界AB是雙方議價(jià)的有效前沿,議價(jià)結(jié)果在有效前沿AB上達(dá)到。交易的最終議價(jià)結(jié)果究竟落在有效前沿AB的那一點(diǎn)上取決于議價(jià)雙方的信息量和威懾力,即系數(shù)λ的取值,一旦λ的值取定,廢棄物的議價(jià)交易點(diǎn)即被確定,如圖5中的E點(diǎn),模型(13)的數(shù)值求解參見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。
需要說(shuō)明的是,模型(13),求解條件(14)和圖5可以用來(lái)描述多維屬性交易變量構(gòu)成的效用函數(shù)的市場(chǎng)定價(jià),適合于各種產(chǎn)權(quán)交易和商品交易的情景。
在市場(chǎng)交易中,如果賣(mài)方知道廢棄物的成本價(jià)值,希望獲得一個(gè)滿意的交易價(jià)格,而買(mǎi)方能夠測(cè)出廢棄物的潛在收益價(jià)值,也希望獲得一個(gè)滿意的交易價(jià)格,那么廢棄物的市場(chǎng)交易價(jià)格遵循以下定理:
定理3 若已知待交易的廢棄物的成本價(jià)值為C,期望收益價(jià)值為V,市場(chǎng)交易底價(jià)為p,滿足:
四、廢棄物資源化系統(tǒng)的效益分析
(一)廢棄物資源化系統(tǒng)的收益與成本函數(shù)
廢棄物資源化系統(tǒng)由資源化生產(chǎn)過(guò)程和無(wú)害化處理過(guò)程組成,系統(tǒng)的運(yùn)行是投入廢棄物進(jìn)行資源化生產(chǎn),對(duì)不可資源化的廢棄物質(zhì)進(jìn)行無(wú)害化處理。廢棄物資源化系統(tǒng)的收益首先是來(lái)自資源化過(guò)程生產(chǎn)的再生資源,以廢棄物數(shù)量為變量的資源化的總收益函數(shù)為:
TR=p1m(w) +p2e(w)(17)
這與模型(5)相同。當(dāng)沒(méi)有資源化價(jià)值時(shí),(17)中的再生材料數(shù)量m和再生資源數(shù)量e為零,收益TR也自然為零。另一部分收益可能來(lái)自于廢棄物的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格。當(dāng)p<0表明治污難度相對(duì)較大,pw為廢棄物資源化系統(tǒng)的收益;當(dāng)p>0時(shí)表明資源化價(jià)值含量相對(duì)較高,pw為廢棄物資源化系統(tǒng)的成本。如前所述,廢棄物的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格具有相對(duì)性,是收益還是成本由市場(chǎng)說(shuō)了算。
若果把pw歸于成本函數(shù),廢棄物資源化系統(tǒng)的總成本函數(shù)為:
TC=C(m(w),e(w),q(u(w)),v(u(w)))
=FC(w)+VC(w)+pw(18)
其中FC(w)為資源化與治污過(guò)程的系統(tǒng)固定成本,在長(zhǎng)期情況下是廢棄物投入量的函數(shù),在短期情況下固定不變;VC(w)為資源化與治污過(guò)程的變動(dòng)成本,為勞動(dòng)力要素成本,在長(zhǎng)期和短期情況下都是廢棄物投入量的函數(shù);pw為購(gòu)買(mǎi)廢棄物的生產(chǎn)要素成本。
(二)廢棄物資源化系統(tǒng)的利潤(rùn)最大化
從經(jīng)營(yíng)角度把廢棄物資源化過(guò)程和治污處理過(guò)程作為一個(gè)整體自負(fù)盈虧的經(jīng)營(yíng)單位,可以順理成章地構(gòu)造廢棄物資源化系統(tǒng)的利潤(rùn)函數(shù)為其總收益函數(shù)減去總成本函數(shù):
π=TR(w)-TC(w)
=p1m(w)+p2e(w)-FC(w)-VC(w)-pw(19)
為了說(shuō)明利潤(rùn)函數(shù)的意義,設(shè)企業(yè)排放的廢棄物具有較高資源化價(jià)值使TR(w)>0,又必須出售廢棄物給治污企業(yè),因而價(jià)格p<0,在短期FC(w)=FC,利潤(rùn)函數(shù)(19)可用圖6說(shuō)明。
對(duì)(19)的利潤(rùn)函數(shù),廢棄物投入量 作為變量的利潤(rùn)最大化條件為:
在(20)給出的方程中,只要估計(jì)出各個(gè)過(guò)程的生產(chǎn)函數(shù)f(…)和總成本函數(shù)C(…),就能求解廢棄物資源化系統(tǒng)利潤(rùn)最大化的廢棄物最優(yōu)投入數(shù)量w*,如圖6所示。
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