工業(yè)環(huán)境污染物影子價格研究
——以廣東省工業(yè)36個分行業(yè)為例

周永文

工業(yè)環(huán)境污染物影子價格研究
——以廣東省工業(yè)36個分行業(yè)為例

周永文

污染物影子價格估算是排污權(quán)交易市場設(shè)計的關(guān)鍵和難點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前參數(shù)化和非參數(shù)化方法的優(yōu)勢，利用Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)構(gòu)建參數(shù)線性規(guī)劃模型，以廣東省工業(yè)36個細(xì)分行業(yè)為例，估算1998-2014年間二氧化硫(SO2)和化學(xué)需氧量(COD)的影子價格。污染物影子價格絕對值實(shí)際上反映的是污染物的邊際減排成本。研究結(jié)果表明：兩種污染物的影子價格均表現(xiàn)出較強(qiáng)的行業(yè)異質(zhì)性，低資本勞動比行業(yè)的污染物影子價格絕對值要高于高資本勞動比行業(yè)；而且隨著時間的推移，所有工業(yè)行業(yè)的污染物影子價格絕對值均呈現(xiàn)遞增的趨勢；估算所得的污染物影子價格絕對值均明顯高于排污權(quán)交易市場的實(shí)際價格。以上結(jié)論對區(qū)域性排污權(quán)交易市場的設(shè)計及有效運(yùn)作有一定的參考價值，尤其對廣東有啟發(fā)意義。

工業(yè)環(huán)境污染物； 影子價格； 廣東； 工業(yè)分行業(yè)； 排污權(quán)交易

一 引 言

作為解決環(huán)境污染問題的重要途徑之一，排污權(quán)交易制度于1999年正式引入我國，目前已在廣東等一些省份開展試點(diǎn)。但各試點(diǎn)省份的排污權(quán)交易頻率和規(guī)模均十分有限，市場化程度嚴(yán)重偏低，總體上仍處于起步階段。以廣東為例，自2013年試點(diǎn)排污權(quán)交易以來，登記可查的交易僅有3筆，交易對象僅為政府部門和企業(yè)之間，尚無企業(yè)之間的排污權(quán)交易，交易行為以政府為主導(dǎo)，交易價格均為行政干預(yù)下的指導(dǎo)價格。一般而言，在排污權(quán)可交易的情形下，減排成本高的企業(yè)更傾向于購買排污權(quán)而非主動減排；減排成本低的企業(yè)則更愿意采取適當(dāng)?shù)臏p排措施降低排放水平，并通過出售多余的排污權(quán)而獲益。因此排污權(quán)交易市場有效運(yùn)作的關(guān)鍵在于排污權(quán)初始交易價格的確定，其價格合理與否很大程度上決定了排污權(quán)交易政策的后續(xù)實(shí)施效果。污染物作為生產(chǎn)過程中的非期望產(chǎn)出，不像正常商品那樣可以從市場上直接觀察到交易價格，因此排污權(quán)的初始交易價格需要以污染物的影子價格為基礎(chǔ)。

在有著一個正常的好產(chǎn)出(如工業(yè)增加值)和一個負(fù)外部性的壞產(chǎn)出(污染物)的情形下, 由距離函數(shù)和收入函數(shù)或成本函數(shù)之間的對偶關(guān)系可以推導(dǎo)出污染物相對于好產(chǎn)出影子價格的理論計算公式，該影子價格可以根據(jù)所減少的好產(chǎn)出價值解釋為：額外減少一單位污染物的機(jī)會成本, 或者稱之為污染物的邊際減排成本。早期，學(xué)者們主要通過成本函數(shù)估算影子價格，而Pittman(1983)[1]開創(chuàng)性地采用Shephard距離函數(shù)估算了污染物的影子價格。與成本函數(shù)相比，距離函數(shù)的明顯優(yōu)勢在于不需要投入產(chǎn)出的價格信息。此后，基于距離函數(shù)估算影子價格的文獻(xiàn)大量涌現(xiàn)?？傮w而言，以距離函數(shù)為基礎(chǔ)的方法包括參數(shù)化方法和非參數(shù)化方法兩類。根據(jù)所運(yùn)用的距離函數(shù)的差異，參數(shù)化方法可分為三種：基于Shephard投入距離函數(shù)的方法(Lee，2005[2]；Lee和Zhang，2012[3])、基于Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)的方法(Coggins和Swinton，1996[4]；Murty和Kumar，2002[5]；Aiken et al.，2003[6]；Park和Lim，2009[7]；Dang和Mourougane， 2014[8])以及基于方向性距離函數(shù)的方法(F?re et al.，2005[9]；Murty et al.，2007[10]；F?re et al.，2012[11])。參數(shù)化方法需要預(yù)設(shè)生產(chǎn)前沿的函數(shù)表達(dá)式，但其優(yōu)勢在于可以對該函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行微分和代數(shù)處理，從而直接計算出生產(chǎn)單位的污染物影子價格，因此參數(shù)化方法逐漸成為影子價格估計的主流方法。

影子價格的非參數(shù)化估計方法出現(xiàn)得相對較晚，僅有少量文獻(xiàn)采用該方法測算了污染物的影子價格(Boyd et al.，1996[12]；Boyd et al.，2002[13]；Lee et al.，2002[14]；Kaneko et al.，2010[15])。與參數(shù)化方法相比，非參數(shù)化方法大多采用線性規(guī)劃來估計生產(chǎn)前沿面，因而便于處理多投入多產(chǎn)出的情形，但與此同時，非參數(shù)化方法由于不需要設(shè)定具體的函數(shù)形式，其估計結(jié)果往往混合了隨機(jī)因素的影響，故難以對估計結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

近幾年，考慮到我國建立和培育排污權(quán)交易市場的需要，許多學(xué)者開始關(guān)注污染物影子價格的測算問題。與國外相比，受限于企業(yè)層面排污數(shù)據(jù)獲得渠道的缺乏，國內(nèi)研究大多是針對不同地區(qū)或行業(yè)間污染物影子價格進(jìn)行測算和比較。涂正革(2009)[16]采用非參數(shù)方法測算了1998-2005年中國各地區(qū)工業(yè)二氧化硫排放的影子價格，發(fā)現(xiàn)影子價格的高低取決于各地區(qū)二氧化硫的排放水平和生產(chǎn)率水平。陳詩一(2010)[17]同時利用參數(shù)方法和非參數(shù)方法估算了1998-2008年中國工業(yè)38個兩位數(shù)行業(yè)二氧化碳的影子價格，發(fā)現(xiàn)輕工業(yè)行業(yè)的二氧化碳影子價格絕對值要高于重工業(yè)行業(yè)。袁鵬和程施(2011)[18]采用二次型方向性距離函數(shù)測算出2003-2008年我國284個地級及以上城市工業(yè)部門廢水、二氧化硫和煙塵三種污染物的影子價格分別為0.0178、5.158和4.597萬元/噸，發(fā)現(xiàn)三種污染物的影子價格在不同城市間均表現(xiàn)出較大差異。劉明磊等(2011)[19]使用非參數(shù)方向性距離函數(shù)估算了2005-2007年我國省級水平二氧化碳的影子價格，發(fā)現(xiàn)二氧化碳影子價格地區(qū)間差異明顯且受能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)影響較大。魏楚(2014)[20]基于參數(shù)化的方向距離函數(shù)模型，發(fā)現(xiàn)中國104個地級市2001-2008年的二氧化碳平均邊際減排成本為967元/噸且在城市間表現(xiàn)出巨大差異性，城市二氧化碳邊際減排成本與其排放強(qiáng)度之間呈現(xiàn)顯著的U型曲線關(guān)系。Xie et al.(2016)[21]基于參數(shù)二次方向距離函數(shù)研究了1998-2011年間中國各省市區(qū)工業(yè)SO2排放的影子價格，發(fā)現(xiàn)東部地區(qū)工業(yè)SO2排放的影子價格明顯高于中西部地區(qū)。以上研究結(jié)果表明，污染物影子價格表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域和行業(yè)異質(zhì)性，并且不同污染物之間的影子價格亦存在明顯差異?？梢?，從全國范圍和工業(yè)整體層面來測算污染物的影子價格存在一定缺陷。事實(shí)上，當(dāng)前我國排污權(quán)交易市場試點(diǎn)均是區(qū)域性的，并且體現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)和行業(yè)間交易。因此，有必要以試點(diǎn)省份為基礎(chǔ)，開展分行業(yè)和分污染物的影子價格測算和分析。

鑒于此，本文利用Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)構(gòu)建參數(shù)線性規(guī)劃模型，以廣東省工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)為例，估算1998-2014年間二氧化硫和化學(xué)需氧量的影子價格。研究發(fā)現(xiàn)，兩種污染物的影子價格均表現(xiàn)出較強(qiáng)的行業(yè)異質(zhì)性，低資本勞動比行業(yè)的污染物影子價格絕對值要高于高資本勞動比行業(yè)；而且隨著時間的推移，所有工業(yè)行業(yè)的污染物影子價格絕對值都呈現(xiàn)了遞增的趨勢；同時估算得到的污染物影子價格絕對值均明顯高于排污權(quán)交易市場的實(shí)際價格。與現(xiàn)有研究相比，本文的邊際貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在：(1)結(jié)合參數(shù)化方法和非參數(shù)化方法的優(yōu)勢，利用Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)構(gòu)建了參數(shù)線性規(guī)劃模型，既便于對包含壞產(chǎn)出在內(nèi)的多產(chǎn)出情形進(jìn)行處理，又可以對參數(shù)估計結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。(2)由于污染物影子價格表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域和行業(yè)異質(zhì)性，因此通過對廣東工業(yè)分行業(yè)污染物影子價格的測算，既可以為廣東省排污權(quán)交易市場初始價格的制定提供參考，又可以為國家制定差異化的區(qū)域和行業(yè)環(huán)境政策提供依據(jù)。

本文余下內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排：第二部分介紹環(huán)境污染物影子價格的估算方法和模型；第三部分為數(shù)據(jù)來源和處理過程；第四部分測算和分析廣東工業(yè)分行業(yè)污染物影子價格；第五部分為研究結(jié)論和政策建議。

二 環(huán)境污染物影子價格的估算方法和模型

考慮一個生產(chǎn)單位使用n種投入X=(X1，X2, …,Xn)生產(chǎn)m種產(chǎn)出Q=(Q1,Q2, …,Qm)，其中i=1, 2, …,k代表k種壞產(chǎn)出(環(huán)境污染物)、i=k+1,k+2, …,m代表m-k種好產(chǎn)出，同時假定產(chǎn)出弱可處置性以及規(guī)模收益不變，則生產(chǎn)技術(shù)可以表示為以下的Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)(F?re et al.，2005)[9]：

(1)

上式中，G(X)為生產(chǎn)可能性集，由于Q∈G(X)，因此D0(X,Q)≤1。相對于生產(chǎn)函數(shù)，Shephard產(chǎn)出距離函數(shù)能更好地刻畫多產(chǎn)出聯(lián)合生產(chǎn)情形下的生產(chǎn)技術(shù)。

(2)

(3)

上式表明某種壞產(chǎn)出的影子價格等于好產(chǎn)出的實(shí)際價格和兩種產(chǎn)出邊際替代率的乘積(Aiken et al.，2003)[6]。壞產(chǎn)出的影子價格是負(fù)值，該影子價格可以被解釋為額外減少一單位壞產(chǎn)出的機(jī)會成本，即損失的好產(chǎn)出價值*一般情況下，兩種好產(chǎn)出之間的邊際替代率通常為正，即在投入不變的條件下，一種好產(chǎn)出減少會帶來另一種好產(chǎn)出的增加，因此一種好產(chǎn)出相對于另一種好產(chǎn)出的影子價格為正值；而污染物由于具有環(huán)境負(fù)外部性，其與好產(chǎn)出之間的邊際替代率通常為負(fù)，即減少污染物排放會導(dǎo)致好產(chǎn)出減少，因此污染物影子價格通常為負(fù)值。。

為了估計影子價格，對于由s=1, 2, …,S個行業(yè)以及t=1, 2, …,T年所構(gòu)成的面板數(shù)據(jù)，本文建立以下形式的超越對數(shù)型產(chǎn)出距離函數(shù)：

(4)

其中，X1、X2、X3分別代表廣東工業(yè)分行業(yè)資本、勞動和能源消費(fèi)總量等三種投入，Q1、Q2、Q3分別代表廣東工業(yè)分行業(yè)工業(yè)增加值(好產(chǎn)出)以及兩種壞產(chǎn)出二氧化硫(SO2)、化學(xué)需氧量(COD)排放量，同時利用行業(yè)虛擬變量DIk捕捉行業(yè)固定效應(yīng)，t為時間趨勢變量。

對于上述超越對數(shù)型產(chǎn)出距離函數(shù)可以采用參數(shù)線性規(guī)劃(PLP)方法進(jìn)行估計(Aiken et al.，2003)[6]，該線性規(guī)劃問題可以表述如下：

(5)

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

βjj′=βj′j，j=1, 2, …,n；j′=1, 2, …,n

ωii′=ωi′i，i=1, 2, …,m；i′=1, 2, …,m

(5.6)

上述線性規(guī)劃的含義是通過選擇合理的參數(shù)值，使得所有時期各生產(chǎn)單位實(shí)際產(chǎn)出與生產(chǎn)前沿面產(chǎn)出偏離值的對數(shù)值之和達(dá)到最大化，從而最大程度地表現(xiàn)出其可能的生產(chǎn)效率。所有限制條件中，(5.1)確保所有的生產(chǎn)單位都在生產(chǎn)可能性集范圍內(nèi)；(5.2)限定了壞產(chǎn)出的影子價格為非正；(5.3)限定了好產(chǎn)出的影子價格為非負(fù)；(5.4)表示投入的單調(diào)性約束，投入越多產(chǎn)出距離函數(shù)值越大，生產(chǎn)單位效率越低；(5.5)表示產(chǎn)出是弱可處置的；(5.6)強(qiáng)調(diào)了超越對數(shù)型產(chǎn)出距離函數(shù)的對稱性。超越對數(shù)型產(chǎn)出距離函數(shù)允許中性和偏向技術(shù)進(jìn)步的存在，其中中性技術(shù)進(jìn)步由參數(shù)vt和vit捕捉，偏向技術(shù)進(jìn)步程度由參數(shù)βjt決定，而產(chǎn)出變化的影響(即規(guī)模擴(kuò)張型技術(shù)進(jìn)步)則由參數(shù)ωit體現(xiàn)。

三 數(shù)據(jù)來源及處理

在國民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)體系中，工業(yè)部門消耗能源最多，產(chǎn)生的污染物排放比重也最大，是國家節(jié)能減排政策實(shí)施的重點(diǎn)對象。從大樣本的角度考慮，基于數(shù)據(jù)的可得性以及不同時段之間的可比性，本文以廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)的污染物排放數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選擇化學(xué)需氧量(COD)和二氧化硫(SO2)這兩種污染物作為工業(yè)部門的壞產(chǎn)出。由于歷年來廣東省統(tǒng)計部門和環(huán)保部門都沒有公布工業(yè)分行業(yè)污染物的排放數(shù)據(jù)，只公布了工業(yè)部門的排放總量數(shù)據(jù)，因此本文按照以下步驟對廣東工業(yè)分行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫排放數(shù)據(jù)進(jìn)行估算：(1)從《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》中獲取1998-2014年各年度中國工業(yè)分行業(yè)包括化學(xué)需氧量和二氧化硫在內(nèi)的主要污染物的排放數(shù)據(jù)，再從歷年《中國統(tǒng)計年鑒》中獲取工業(yè)分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，算出我國工業(yè)分行業(yè)各年度化學(xué)需氧量和二氧化硫的排放強(qiáng)度；(2)假定廣東省工業(yè)分行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫的排放強(qiáng)度與全國平均水平一樣，因而可根據(jù)歷年廣東工業(yè)分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值初步估算出分行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫的排放量；(3)將以上估算的廣東工業(yè)分行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫排放量匯總得到廣東工業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量，然后根據(jù)廣東工業(yè)實(shí)際的化學(xué)需氧量和二氧化硫排放量計算出一個調(diào)整比例，再利用該調(diào)整比例對之前估算出的廣東工業(yè)分行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫排放量進(jìn)行調(diào)整；(4)按照之前所述的行業(yè)分類原則，從中分離出1998-2014年廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)化學(xué)需氧量和二氧化硫的排放量估算數(shù)據(jù)。

綜合考慮研究目的和數(shù)據(jù)可得性，本文選擇廣東工業(yè)分行業(yè)工業(yè)增加值作為好產(chǎn)出指標(biāo)，選擇工業(yè)分行業(yè)資本存量年平均余額、分行業(yè)從業(yè)人員年平均人數(shù)和分行業(yè)能源消費(fèi)總量作為投入指標(biāo)。工業(yè)增加值利用分行業(yè)工業(yè)品出廠價格指數(shù)以1998年為基期進(jìn)行價格平減，資本存量采用永續(xù)盤存法(PIM)進(jìn)行估算，并利用各年度廣東省固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)調(diào)整到以1998年為基期，以上投入產(chǎn)出變量估算所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及從業(yè)人員年平均人數(shù)和能源消費(fèi)總量均來源于歷年《廣東統(tǒng)計年鑒》和《廣東工業(yè)統(tǒng)計年鑒》，個別缺失數(shù)據(jù)采用插值法補(bǔ)齊。表1報告了各變量的描述性統(tǒng)計，圖1和圖2分別表示1998-2014年廣東工業(yè)SO2和COD平均排放強(qiáng)度的變化趨勢。

表1 廣東工業(yè)分行業(yè)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計

圖1 廣東工業(yè)SO2排放強(qiáng)度變化趨勢(1998-2014年)

圖2 廣東工業(yè)COD排放強(qiáng)度變化趨勢(1998-2014年)

總的來看，樣本期間內(nèi)廣東工業(yè)的污染密集度除2000年小幅反彈外，出現(xiàn)了持續(xù)明顯的下降，2014年的SO2和COD平均排放強(qiáng)度分別比1998年下降了90.32%和94.17%。參照陳詩一(2010)[17]的研究方法，本文按照2006年的資本勞動比(KPL)，將廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)劃分為高KPL行業(yè)和低KPL行業(yè)兩大類，比值較小的18個行業(yè)劃歸為低KPL行業(yè)，另18個行業(yè)則歸為高KPL行業(yè)。從圖1和圖2顯示的趨勢來看，一方面高KPL行業(yè)體現(xiàn)出比低KPL行業(yè)明顯更高的污染性，同時兩組行業(yè)污染物排放強(qiáng)度表現(xiàn)出較強(qiáng)的收斂性，其中高KPL行業(yè)SO2排放強(qiáng)度和低KPL行業(yè)SO2排放強(qiáng)度的比值由最高點(diǎn)——2006年的52.66下降為2014年的29.82，兩組行業(yè)COD排放強(qiáng)度的比值由2003年的最高值10.97下降為2014年的6.28。對污染物排放強(qiáng)度的簡單分析從一個側(cè)面反映出，新世紀(jì)以來廣東工業(yè)的發(fā)展方式出現(xiàn)了較為明顯的綠色轉(zhuǎn)變。

四 測算結(jié)果及分析

對廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)1998-2014年的投入產(chǎn)出面板數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理后，利用前文介紹的參數(shù)線性規(guī)劃模型(5)對產(chǎn)出距離函數(shù)(4)的參數(shù)進(jìn)行了估計，使用的軟件為GAMS22.4。

根據(jù)參數(shù)估計值，可以對產(chǎn)出距離函數(shù)進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)以顯示估計的有效性。首先檢驗(yàn)樣本好產(chǎn)出和壞產(chǎn)出的零結(jié)合假設(shè)是否得到滿足，零結(jié)合假設(shè)要求好產(chǎn)出和壞產(chǎn)出是聯(lián)合生產(chǎn)的，也就是說沒有壞產(chǎn)出就沒有好產(chǎn)出，即產(chǎn)出向量(Q1>0,Q2=Q3=0)?G(X), 由于Q∈G(X)和D0(X,D)≤1是等價的，所以該檢驗(yàn)可以通過檢驗(yàn)在Q1>0，Q2=Q3=0情況下D0(X,Q)是否大于1來進(jìn)行，如果D0(X,Q)>1，說明該樣本滿足零結(jié)合假設(shè)。經(jīng)過檢驗(yàn)，612個樣本中有586個樣本滿足零結(jié)合假設(shè)。其次，檢驗(yàn)線性規(guī)劃中的約束條件(5.1)～(5.4)，不滿足條件(5.1)的樣本有47個，所有的樣本都滿足約束條件(5.2)即好產(chǎn)出的單調(diào)性約束，不滿足約束條件(5.3)即壞產(chǎn)出的單調(diào)性約束的樣本分別有5個(SO2)和5個(COD)，不滿足約束條件(5.4)即投入的單調(diào)性約束的樣本有1個(資本)、2個(勞動)和5個(能源)。剔除上述不滿足約束條件和假設(shè)的樣本后，同時滿足所有約束條件的樣本有550個，占總樣本數(shù)的89.87%，表明參數(shù)估計結(jié)果具有較高的精度。

在獲得了上述產(chǎn)出距離函數(shù)的參數(shù)值后，本文用式(3)測算廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)1998-2014年兩種污染物的影子價格，由于選擇的好產(chǎn)出為價值型的工業(yè)增加值，因此好產(chǎn)出的價格為1。值得注意的是，石油和天然氣開采業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、橡膠制品業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以及金屬制品業(yè)等5個行業(yè)1998年的SO2影子價格都為0，石油和天然氣開采業(yè)、石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、橡膠制品業(yè)以及非金屬礦物制品業(yè)等4個行業(yè)的COD影子價格也出現(xiàn)至少有1年為0的情況，這說明在某些年份這些行業(yè)的某種污染物的減排是無成本的。對這種情況的一種解釋是，所有的污染治理成本被分配到另一種污染物上(Aiken et al.，2003)[6]；另一種解釋是由于本文污染物影子價格估算方法的選擇，一個低效率的生產(chǎn)單位投射到生產(chǎn)前沿的位置導(dǎo)致算出的污染物影子價格為正，而線性規(guī)劃程序限制了壞產(chǎn)出的影子價格小于或等于0，所以輸出的影子價格取值為0。表2報告了分年度廣東工業(yè)總體及分組的兩種污染物的平均影子價格*測算污染物影子價格的文獻(xiàn)中，除部分文獻(xiàn)如Aiken et al.(2003)[6]、Lee(2005)[2]、陳詩一(2010)[17]、Dang和Mourougane(2014)[8]等報告的污染物影子價格為負(fù)值外，其余大多數(shù)文獻(xiàn)報告的污染物影子價格都為正值。為了真實(shí)反映污染物(壞產(chǎn)出)影子價格不同于好產(chǎn)出影子價格的基本屬性，并便于對不同行業(yè)和不同年度的污染物影子價格進(jìn)行分析比較，本文參考Lee(2005)[2]、陳詩一(2010)[17]等文獻(xiàn)的研究模式，在表2-表4中直接報告影子價格的負(fù)值測算結(jié)果，在文中其他部分則基本采用影子價格絕對值。。以上平均影子價格均為加權(quán)平均值，權(quán)重分別為各行業(yè)SO2和COD排放量占全部工業(yè)和各分組排放量的份額。1998-2014年期間，SO2和COD的平均影子價格絕對值分別為4.24萬元/噸和1.23萬元/噸，也就是說這一期間廣東工業(yè)每減少一噸SO2和COD的排放，帶來的工業(yè)增加值的平均損失分別為4.24萬元和1.23萬元。

表2 廣東工業(yè)污染物平均影子價格(1998-2014年)(萬元/噸)

(續(xù)上表)

年份SO2工業(yè)平均高KPL行業(yè)低KPL行業(yè)COD工業(yè)平均高KPL行業(yè)低KPL行業(yè)2012-1122-356-11296-248-112-6072013-1360-430-13132-307-143-7102014-1659-505-15038-355-169-8071998-2014-424-139-4795-123-060-335

表2報告的1998-2014年廣東工業(yè)全行業(yè)SO2的平均影子價格絕對值低于同類文獻(xiàn)測算的結(jié)果。比如，涂正革(2009)[16]利用1998-2005年中國30省市區(qū)規(guī)模以上工業(yè)數(shù)據(jù)估計得到的二氧化硫影子價格平均為每噸8.26萬元，袁鵬和程施(2011)[18]利用2003-2008年中國284個地級以上城市工業(yè)部門數(shù)據(jù)估計得到的二氧化硫影子價格平均為每噸5.158萬元，Kaneko et al.(2010)[15]估計的2003年中國熱力生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)的二氧化硫影子價格為每噸4.73萬元，Xie et al.(2016)[21]測算的1998-2011年中國各省市區(qū)工業(yè)SO2排放的平均影子價格為每噸69.16萬元。這可能與不同文獻(xiàn)所選擇的研究對象和研究時段不同有關(guān)，同時，模型中選取的距離函數(shù)的類型不同也會對估算的污染物排放影子價格數(shù)值的高低產(chǎn)生影響。由影子價格的計算公式可知，污染物的影子價格實(shí)際上等于好產(chǎn)出的市場價格與好產(chǎn)出對污染物邊際替代率的乘積，其絕對值大小取決于距離函數(shù)映射到生產(chǎn)前沿面上所對應(yīng)點(diǎn)的斜率大小(Lee et al.，2002)[14]。一般來說，隨著有效率觀察值在技術(shù)前沿上由原點(diǎn)向外移動，最靠近原點(diǎn)的基于一般方向性距離函數(shù)計算的影子價格絕對值最大(Boyd et al.,1996)[12]，中間位置基于污染物排放固定的距離函數(shù)計算的影子價格絕對值次之(Boyd et al.,2002)[13]，而最外端基于Shephard距離函數(shù)計算的影子價格數(shù)值絕對值則最小(Aiken et al.,2003)[6]。

表3報告了廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)在1998-2014年間SO2和COD的平均影子價格，顯示了兩種污染物影子價格的行業(yè)異質(zhì)性。圖3和圖4則分別顯示了廣東工業(yè)全行業(yè)、高KPL行業(yè)和低KPL行業(yè)兩種污染物的平均影子價格絕對值隨時間的變化趨勢。

從表2、表3和圖3、圖4可以看出，在研究跨度期間內(nèi)，廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)兩種污染物的平均影子價格無論是從行業(yè)差異還是隨時間變化的趨勢看都有一定的相似之處。

表3 廣東工業(yè)分行業(yè)污染物平均影子價格(1998-2014年)(萬元/噸)

(續(xù)上表)

行業(yè)SO2平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)COD平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)化學(xué)原料-316326-103-083049-058醫(yī)藥制造-11161090-098-107061-057化纖制造-603820-136-057029-052非金制品-189218-115-108168-156黑金加工-096078-082-095069-073有色加工-166170-103-208109-053交運(yùn)設(shè)備-1260316240-129-989570-058電力熱力-042049-116-523416-079燃?xì)馍a(chǎn)-480665-139-514735-143水的生產(chǎn)-41074198-102-278318-114高KPL行業(yè) -139161-116-060048-080黑金采選-6801114-164-151123-082非金采選-17202518-146-553512-093紡織業(yè)-831947-114-062031-050服裝鞋帽-80168069-101-635226-036皮羽制品-25902266-087-090045-050木材加工-20372653-130-326275-084家具制造-86799029-104-13381726-129印刷業(yè)-114749957-087-1491756-051文教體育-1822318634-102-1041525-050橡膠制品-818896-109-330285-086塑料制品-35352858-081-647370-057金屬制品-31993054-095-453209-046通用設(shè)備-61317954-130-875663-076專用設(shè)備-67039378-140-11551051-091電氣機(jī)械-2827536325-128-15111284-085通信設(shè)備-5390369186-128-1206270-022儀器儀表-1858221225-114-831522-063其他工業(yè)-34002727-080-622344-055低KPL行業(yè) -47954973-104-335227-068

從污染物影子價格的行業(yè)差異看(表3)，其中SO2平均影子價格絕對值最小的前5個行業(yè)分別為電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、造紙和紙制品業(yè)以及有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，基本上都是污染密集度較高的重化工業(yè)行業(yè)，同時這些行業(yè)都屬于高KPL行業(yè)，其SO2平均影子價格絕對值均在1.7萬元/噸以下，而SO2平均影子價格絕對值最大的前5個行業(yè)分別為計算機(jī)、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、儀器儀表制造業(yè)、文教體育用品制造業(yè)以及交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，基本屬于污染密集度較低的裝備制造業(yè)和高新技術(shù)行業(yè)，除交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)外，其余4個行業(yè)都屬于低KPL行業(yè)，上述行業(yè)的SO2平均影子價格絕對值均在126萬元/噸以上。污染物影子價格表現(xiàn)出較強(qiáng)的行業(yè)異質(zhì)性，這在同類文獻(xiàn)中也得到了證實(shí)，如陳詩一(2010)[17]對中國工業(yè)二氧化碳影子價格的度量結(jié)果顯示，輕工業(yè)行業(yè)的影子價格絕對值同樣要高于重工業(yè)行業(yè)。污染物減排的實(shí)質(zhì)是資源利用問題，不同行業(yè)之間由于資源消耗數(shù)量不同，減排技術(shù)先進(jìn)程度參差不齊，導(dǎo)致進(jìn)一步減排的難度大不相同，減排成本差異較大。資源密集型行業(yè)由于本身污染物排放的基數(shù)大，加上資源利用效率還有很大的改善空間，因此減少一單位污染物的排放相對比較容易，所需要付出的代價也較低。與此相反，技術(shù)密集型行業(yè)由于消耗的資源較少同時資源利用效率更高，因此要在本身污染物排放基數(shù)就很小的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少排放所面臨的難度更大，所需要付出的代價也更高。涂正革(2009)[16]測算得到的中國不同地區(qū)間二氧化硫影子價格也存在明顯的差異，他研究指出，不同地區(qū)二氧化硫的影子價格與該地區(qū)的排放水平及生產(chǎn)率水平呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖3 廣東工業(yè)SO2平均影子價格絕對值變化趨勢(1998-2014年)

從兩種污染物影子價格絕對值的變化趨勢看，除個別年份外，無論是廣東工業(yè)全行業(yè)還是不同行業(yè)污染物影子價格的絕對值都呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，這表明，隨著決策單位資源利用效率越來越高，污染物排放強(qiáng)度下降，進(jìn)一步減排的難度不斷加大，所需要付出的代價也越來越大(Lee et al.， 2002)[14]。該結(jié)論與一些研究相一致，如陳詩一(2010)[17]、魏楚(2014)[20]等。當(dāng)然，也存在結(jié)論不一致的研究，如Kaneko et al.(2010)[15]發(fā)現(xiàn)2003-2006年中國熱力生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)二氧化硫影子價格呈下降趨勢；涂正革(2009)[16]、袁鵬和程施(2011)[18]從分地區(qū)角度估計的中國工業(yè)二氧化硫影子價格都沒有表現(xiàn)出遞增或遞減的一致性趨勢。

圖4 廣東工業(yè)COD平均影子價格絕對值變化趨勢(1998-2014年)

以中國實(shí)施節(jié)能減排政策的起始年2007年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，本文將研究期間分為1998-2006年和2007-2014年兩個時間段，考察實(shí)施節(jié)能減排政策前后廣東工業(yè)及其36個二位數(shù)行業(yè)污染物影子價格的變化。表4報告了廣東工業(yè)分行業(yè)SO2和COD 1998-2006年、2007-2014年兩個時間段的平均影子價格及其變異系數(shù)。

表4 廣東工業(yè)分行業(yè)污染物分階段平均影子價格(萬元/噸)

(續(xù)上表)

行業(yè)SO21998-2006年平均值變異系數(shù)2007-2014年平均值變異系數(shù)COD1998-2006年平均值變異系數(shù)2007-2014年平均值變異系數(shù)化纖制造-070-107-1202-072-033-048-083-016非金制品-030-096-369-053-026-071-199-107黑金加工-036-070-162-037-042-036-155-034有色加工-032-110-317-040-134-021-290-037交運(yùn)設(shè)備-1379-123-25231-063-518-022-1519-023電力熱力-008-081-081-057-189-024-899-033燃?xì)馍a(chǎn)-044-105-970-072-038-064-1048-075水的生產(chǎn)-849-067-7773-042-105-033-473-081高KPL行業(yè) -024-083-267-057-024-044-100-040黑金采選-056-086-1382-096-089-038-221-068非金采選-168-114-3465-081-173-056-980-045紡織業(yè)-159-091-1586-056-039-021-088-030服裝鞋帽-1620-070-15211-039-497-026-791-027皮羽制品-723-088-4691-028-053-040-132-014木材加工-210-094-4092-064-103-026-576-033家具制造-1683-103-16550-042-406-078-2386-087印刷業(yè)-3641-120-20285-030-875-027-2184-021文教體育-3190-159-35134-035-656-018-1474-031橡膠制品-149-085-1571-049-109-082-580-035塑料制品-1382-080-5957-036-418-025-905-044金屬制品-824-098-5870-039-307-024-618-031通用設(shè)備-792-096-12138-067-357-034-1457-035專用設(shè)備-688-117-13469-075-423-025-1978-052電氣機(jī)械-3264-152-56412-063-643-019-2487-052通信設(shè)備-6027-103-107762-063-1059-023-1371-015儀器儀表-850-064-38531-034-438-043-1274-031其他工業(yè)-1711-107-5299-044-380-047-895-030低KPL行業(yè) -984-103-9081-044-157-040-534-031工業(yè)平均 -069-086-823-064-046-042-209-043

從表4可以看出，節(jié)能減排政策實(shí)施后，廣東工業(yè)所有行業(yè)的SO2影子價格絕對值均明顯高于政策實(shí)施前，全行業(yè)的平均影子價格絕對值從1998-2006年間的0.69萬元/噸上升到2007-2014年的8.23萬元/噸，其中高KPL行業(yè)和低KPL行業(yè)SO2的平均影子價格絕對值分別從1998-2006年間的0.24萬元/噸和9.84萬元/噸上升到2007-2014年的2.67萬元/噸和90.81萬元/噸，這表明隨著節(jié)能減排政策的實(shí)施，減排潛力得到釋放，進(jìn)一步減排的難度也在不斷增加，所以污染物影子價格持續(xù)上升。從各行業(yè)兩階段SO2平均影子價格的變異系數(shù)看，除黑色金屬礦采選業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、儀器儀表制造業(yè)以及水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)外，其余32個行業(yè)的變異系數(shù)均出現(xiàn)了不同程度的下降，表明隨著節(jié)能減排政策的實(shí)施，各行業(yè)SO2影子價格的波動性普遍在變小。

廣東工業(yè)全行業(yè)COD的平均影子價格絕對值從1998-2006年間的0.46萬元/噸上升到2007-2014年的2.09萬元/噸，其中高KPL行業(yè)和低KPL行業(yè)COD的平均影子價格絕對值分別從1998-2006年間的0.24萬元/噸和1.57萬元/噸上升到2007-2014年的1.00萬元/噸和5.34萬元/噸，2007年后廣東工業(yè)COD的平均影子價格絕對值同樣呈現(xiàn)出上升的趨勢，但其上升幅度明顯低于SO2影子價格絕對值的上升幅度，這表明節(jié)能減排政策對SO2減排的影響明顯強(qiáng)于對COD減排的影響。從具體行業(yè)看，紡織服裝、服飾業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、儀器儀表制造業(yè)以及水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等5個行業(yè)的COD影子價格絕對值呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢，其余31個行業(yè)的COD影子價格絕對值則呈現(xiàn)持續(xù)上升的變化趨勢。從各行業(yè)兩階段COD平均影子價格的變異系數(shù)看，其中黑色金屬礦采選業(yè)、紡織業(yè)、木材加工和木、竹、藤、棕、草制品業(yè)、家具制造業(yè)、造紙和紙制品業(yè)、文教、工美、體育和娛樂用品制造業(yè)、塑料制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、儀器儀表制造業(yè)、電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等16個行業(yè)的變異系數(shù)出現(xiàn)了不同程度的上升，表明這些行業(yè)COD影子價格的波動性在加劇，其余20個行業(yè)COD影子價格的波動則趨于平緩。

從污染物影子價格絕對值與排污權(quán)實(shí)際交易價格的對比來看，試點(diǎn)以來，廣東省僅進(jìn)行過三批交易，標(biāo)的物均為SO2，交易總量37902.36噸，交易總價6522.86萬元，成交價在1600元/噸至2000元/噸之間，出讓方均為政府，受讓方共11家企業(yè)，其中10家為電力企業(yè)，1家為鋼鐵企業(yè)。而本文估算得到的SO2平均影子價格絕對值為4.24萬元/噸，其中鋼鐵行業(yè)2014年為2.72萬元/噸，電力行業(yè)2014年為1.53萬元/噸。可見，排污權(quán)的實(shí)際交易價格還不到鋼鐵行業(yè)污染物影子價格絕對值的1/10、電力行業(yè)的1/6，這意味著行政干預(yù)下的指導(dǎo)價格嚴(yán)重偏低，市場價格機(jī)制并沒有發(fā)揮有效作用。

五 結(jié)論與建議

基于排污權(quán)交易市場的排污權(quán)初始交易價格確定與污染物影子價格關(guān)系理論，測算和分析地區(qū)工業(yè)分行業(yè)污染物的影子價格有一定的探索性。本文以試點(diǎn)省份廣東省為例，利用廣東工業(yè)分行業(yè)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，采用參數(shù)線性規(guī)劃方法估計了廣東工業(yè)分行業(yè)的超越對數(shù)型產(chǎn)出距離函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上測算出1998-2014年廣東工業(yè)36個二位數(shù)行業(yè)SO2和COD的影子價格，主要結(jié)論有：(1)1998-2014年期間，廣東工業(yè)SO2和COD的平均影子價格絕對值分別為4.24萬元/噸和1.23萬元/噸，也就是說這一期間廣東工業(yè)每減少一噸SO2和COD的排放，帶來的工業(yè)增加值的平均損失分別為4.24萬元和1.23萬元。(2)兩種污染物的影子價格在不同行業(yè)之間均表現(xiàn)出較強(qiáng)的異質(zhì)性，表明不同行業(yè)的污染物邊際減排成本具有明顯的差異?？傮w而言，高KPL行業(yè)(高污染行業(yè))污染物的減排成本要明顯低于低KPL行業(yè)(低污染行業(yè))。(3)無論是廣東工業(yè)全行業(yè)還是不同行業(yè)的污染物影子價格絕對值都呈現(xiàn)隨時間而持續(xù)上升的趨勢，表明隨著企業(yè)的污染物排放強(qiáng)度不斷下降，進(jìn)一步減排的難度不斷加大，所需要付出的代價也越來越大。(4)本文估算得到的污染物影子價格絕對值均明顯高于廣東排污權(quán)交易市場的實(shí)際交易價格，表明市場價格機(jī)制并沒有發(fā)揮有效作用。

根據(jù)上述研究結(jié)論和廣東排污權(quán)交易試點(diǎn)的實(shí)際情況，提如下建議：首先，從政策層面引導(dǎo)企業(yè)之間積極進(jìn)行排污權(quán)交易。企業(yè)應(yīng)當(dāng)成為市場交易的主體，政府的角色應(yīng)該由當(dāng)前的市場交易主體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲞\(yùn)行的監(jiān)管者；其次，將排污權(quán)交易價格與污染物影子價格適當(dāng)掛鉤。污染物影子價格絕對值實(shí)際上反映的是污染物的邊際減排成本，本文研究結(jié)果表明，廣東工業(yè)各行業(yè)間的污染物邊際減排成本存在比較明顯的差異，這實(shí)際上為不同行業(yè)企業(yè)之間的排污權(quán)交易提供了廣闊的市場空間，但由于當(dāng)前政府部門制定的排污權(quán)交易指導(dǎo)價格明顯低于所有行業(yè)的污染物影子價格絕對值，使得所有企業(yè)都更傾向于購進(jìn)排污權(quán)指標(biāo)而非出售。因此，應(yīng)該充分調(diào)動高污染行業(yè)企業(yè)節(jié)能減排的積極性，引導(dǎo)其以高于邊際減排成本的價格出售排污權(quán)指標(biāo)。

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[責(zé)任編輯：戴天仕]

Study on the Shadow Price of Environmental Pollutants——A Case Study of Guangdong Industry

ZHOU Yong-wen

Shadow price estimation of pollutants is the key and difficult point in the design of emission trading market. Combined with the advantages of the current parametric method and nonparametric method, this paper constructs a linear programming model using Shephard output distance function and estimates the shadow price of sulfur dioxide (SO2) and chemical oxygen demand (COD) in 36 industrial sectors in Guangdong Province during 1998-2014. The study found that the shadow price of two kinds of pollutants showed significant industry heterogeneity, the shadow price of sectors which have low capital labor ratio was higher than that of high capital labor ratio, with the passage of time, the shadow price of all industrial pollutants appeared increasing trend, the estimated shadow prices of pollutants was significantly higher than the actual price of the emissions trading market. The above conclusions are of great significance to the design and operation of regional emission trading market in Guangdong.

environmental pollutants; shadow price; Guangdong; industry sectors; emissions trading

10.14007/j.cnki.cjpl.2017.02.007

2017-01-25

廣東省人文社科重點(diǎn)研究基地項目“節(jié)能減排約束下廣東區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展研究：基于全要素生產(chǎn)率的視角”(項目編號：2012JDXM_0009，項目主持人：王兵)。

周永文，暨南大學(xué)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院講師，博士研究生，研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

F426

A

1674-8298(2017)02-0093-15

[引用方式]李斌, 張曉冬. 中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級對碳減排的影響研究[J]. 產(chǎn)經(jīng)評論, 2017, 8(2): 79-92.