錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)產(chǎn)能決策研究

陽成虎 操高鋒

(福州大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院， 福建福州 350108)

一、引言

環(huán)境污染對我國的經(jīng)濟和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的影響。如果任其發(fā)展，將會對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重、普遍和不可逆轉(zhuǎn)的影響。據(jù)《2016中國環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)顯示，2016年，全國338個地級以上城市中，254個城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)，占75.1%，特別是京津冀及周邊(包括山西、山東、內(nèi)蒙古和河南 )地區(qū)是大氣重污染高發(fā)地區(qū)，重污染天氣多次發(fā)生，影響范圍廣、污染嚴(yán)重、持續(xù)時間長。嚴(yán)峻的環(huán)境問題引起了政府的注意，為此制定了嚴(yán)格的環(huán)境政策。[1]錯峰生產(chǎn)政策是其中最常見的一類環(huán)境政策。該政策最早運用在水泥行業(yè)，主要限制企業(yè)在北方冬季采暖季開始統(tǒng)一停產(chǎn)，在春季采暖結(jié)束時恢復(fù)生產(chǎn)。這對減輕霧霾、化解我國水泥行業(yè)過剩產(chǎn)能發(fā)揮了重要作用。[2]隨后，錯峰生產(chǎn)政策實施范圍擴大到建材、 鋼鐵、 鑄造、 火電、 電解鋁和醫(yī)藥化工等多行業(yè)，是目前我國應(yīng)對秋冬季大氣擴散條件差的不利局面和緩解空氣污染的有效手段。[3]

大氣環(huán)境資源作為一種公共資源，存在環(huán)境負(fù)外部性，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染問題，需要采取措施將環(huán)境成本內(nèi)部化。[4]實踐證明，政府的環(huán)境規(guī)制是解決環(huán)境負(fù)外部性和企業(yè)環(huán)境成本內(nèi)部化問題的重要舉措。總量控制制度是落實污染物減排目標(biāo)重要的環(huán)境規(guī)制。總量控制制度將地域或者空間作為整體進行管理，根據(jù)環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)確定在一定時間內(nèi)其可容納的污染物總量，并采取措施限制污染物排放以保障環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。[5]Willett等針對大氣污染和水污染的總量控制和交易的環(huán)境市場，開發(fā)易于操作和高效的系統(tǒng)計算排污權(quán)清算價格。[6]Jones和Vossle基于美國水質(zhì)交易計劃比較了庇古稅/補貼政策、總量控制與交易制度兩者的交易效率。結(jié)果表明，當(dāng)高效交易需要采用昂貴技術(shù)時，總量控制與交易制度的交易效率不如稅收/補貼。[7]Burtraw和David認(rèn)為使用總量控制與交易制度來控制空氣污染，能夠以比傳統(tǒng)方法更低的成本實現(xiàn)環(huán)境目標(biāo)。[8]總量控制與交易制度已經(jīng)應(yīng)用于各種空氣污染物，包括美國的二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機化合物以及歐盟的二氧化碳。[9]特別是在碳排領(lǐng)域，“總量控制與交易”制度是在各種碳排放權(quán)交易制度中運作最成功的制度體系之一。[10]我國總量控制起步相對國外較晚。經(jīng)過多年研究與實踐，我國在總量控制理論方面的研究也取得了豐厚的成果。郝順喜等詳細(xì)介紹了總量控制、排污許可制度的基本方法。[11]馬中與吳健等根據(jù)我國環(huán)境保護戰(zhàn)略，借鑒美國排污權(quán)交易制度的經(jīng)驗，將排污權(quán)交易引入總量控制，并提出了實施總量控制與交易的政策條件。[12]宋國君等認(rèn)為排污權(quán)交易是實施總量控制的有效手段。[13]此外，藍文藝認(rèn)為總量控制對象限定最廣可到行政省份，最小可到行業(yè)。[14]陳建和胡艷超全面分析了我國河流水污染防治管理現(xiàn)狀，并根據(jù)實施總量控制過程中遇到的問題給出了相應(yīng)的對策和建議。[15]

錯峰生產(chǎn)政策是實現(xiàn)大氣環(huán)境污染總量控制的常見措施，旨在遏制大氣污染的持續(xù)惡化，進而改善大氣環(huán)境質(zhì)量。中國水泥協(xié)會對我國錯峰生產(chǎn)政策的實踐進行了總結(jié)，認(rèn)為錯峰生產(chǎn)是傳統(tǒng)行業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境兼容發(fā)展的道路。[16]湖北省水泥行業(yè)的實踐證明，2017年一季度錯峰生產(chǎn)政策的實施在改善大氣環(huán)境質(zhì)量方面取得了喜人成績。[17]史會劍等提出的錯峰排污稅方案在提高經(jīng)濟效益和實現(xiàn)環(huán)境保護方面起到重要作用，對于推廣錯峰生產(chǎn)政策具有重要理論和實踐價值。[18]

根據(jù)以上的分析，已有的文獻多采用定性方法分析錯峰生產(chǎn)政策在各地的運行情況以及對大氣環(huán)境質(zhì)量、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新等方面的影響。很少采用定量方法分析錯峰生產(chǎn)政策的影響，包括：在錯峰生產(chǎn)政策下，企業(yè)在什么情況會削減產(chǎn)量，降低污染物排放量？產(chǎn)量降低多少？污染物排放量降低多少？給企業(yè)帶來的經(jīng)濟影響程度如何？為此，本文將基于Cournot博弈模型來研究錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)產(chǎn)能決策問題。

基于Cournot博弈模型來分析不同情境下企業(yè)的均衡產(chǎn)量是企業(yè)產(chǎn)能決策重要的研究內(nèi)容。Moreno和Ubeda運用兩階段博弈模型得到了產(chǎn)能約定和價格競爭下企業(yè)的均衡產(chǎn)量，指出每一個純策略均衡是Cournot均衡，且均衡是純策略子博弈精煉均衡。[19]Tomaru等構(gòu)建了由國有企業(yè)和私營企業(yè)組成的混合雙寡頭博弈模型，探討了四種不同管理模式下的企業(yè)產(chǎn)能決策。研究結(jié)果表明，在混合型雙寡頭市場中，國有和私營企業(yè)產(chǎn)能的選擇很大程度上取決于所有權(quán)與管理之間是否存在分離，以及每家企業(yè)內(nèi)部管理人員的權(quán)力大小。[20]曹國昭基于Cournot博弈模型研究了制造型創(chuàng)業(yè)企業(yè)柔性生產(chǎn)技術(shù)選擇與產(chǎn)能決策問題。[21]Nakamura研究了由消費者友好型企業(yè)和絕對利潤最大化的標(biāo)準(zhǔn)型企業(yè)構(gòu)成的雙寡頭企業(yè)的產(chǎn)能選擇問題。兩個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有可替代性。研究結(jié)果表明：當(dāng)消費者剩余的重要性超過產(chǎn)品差異化程度，消費者友好型企業(yè)將選擇產(chǎn)能過剩策略，反之亦然。標(biāo)準(zhǔn)型企業(yè)在產(chǎn)量競爭中將選擇產(chǎn)能過剩，在價格競爭中則會選擇產(chǎn)能不足。[22]曹國昭和齊二石研究了新創(chuàng)企業(yè)和成熟企業(yè)相互競爭下產(chǎn)量柔性技術(shù)選擇產(chǎn)能決策問題，得到了二者的競爭均衡。[23]Kashefi分析了需求不確定性下二級市場對雙寡頭企業(yè)的技術(shù)選擇和產(chǎn)能策略的影響，并運用Cournot博弈模型討論了企業(yè)選擇柔性和非柔性技術(shù)時的產(chǎn)能決策。[24]Lavrutich構(gòu)建具有不同產(chǎn)能企業(yè)組成的雙寡頭博弈模型，分析了不同市場規(guī)模情形下企業(yè)的市場進入和產(chǎn)能策略。研究結(jié)果表明，當(dāng)市場規(guī)模大時，產(chǎn)能較大的企業(yè)會通過投資繼續(xù)擴大產(chǎn)能實現(xiàn)市場壟斷；當(dāng)市場規(guī)模較小時，企業(yè)會選擇與競爭對手共存；當(dāng)市場為中等規(guī)模時，進入者傾向于推遲產(chǎn)能投資，不采取任何行動。[25]陳俊龍構(gòu)建了雙寡頭壟斷博弈模型，并基于企業(yè)利潤最大化和政府社會福利最大化兩類原則，比較了企業(yè)獨立決策和政府干預(yù)下的企業(yè)產(chǎn)能過剩情況。研究結(jié)果表明，產(chǎn)品差異化與產(chǎn)能過剩密切相關(guān)，不同產(chǎn)品差異化水平對去產(chǎn)能產(chǎn)生的作用存在顯著差異；政府的產(chǎn)能規(guī)制政策未必會徹底化解產(chǎn)能過剩。[26]

與上述文獻不同的是，本文考慮的錯峰生產(chǎn)政策是控制某個區(qū)域大氣環(huán)境污染總量，參與Cournot博弈的企業(yè)不但要考慮自身各類資源的影響，還需要同時考慮給定的排污限額這個共同約束的影響。根據(jù)以上的分析，本文將構(gòu)建具有共同約束的Cournot博弈模型來研究錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)產(chǎn)能決策問題，并分析錯峰生產(chǎn)政策給企業(yè)均衡產(chǎn)量帶來的影響。

二、模型

(一)問題的描述和假設(shè)

假設(shè)某區(qū)域市場存在兩個寡頭競爭企業(yè)，生產(chǎn)同質(zhì)且完全替代的產(chǎn)品。兩個企業(yè)之間進行Cournot博弈。雙方完全了解市場需求信息、對方的成本結(jié)構(gòu)、排污水平以及決策過程等信息。不失一般性，假設(shè)該市場潛在市場需求為1。在該區(qū)域市場，企業(yè)i(i=1,2)的產(chǎn)量qi大于等于零。所有的產(chǎn)品均可以在當(dāng)期賣出，產(chǎn)品銷售價格p僅受市場總產(chǎn)量決定，即p=1-(q1+q2)。兩個企業(yè)具有相同的單位生產(chǎn)成本c和單位排污水平e。

在該區(qū)域內(nèi)，政府實施錯峰生產(chǎn)政策，即根據(jù)大氣污染的情況設(shè)定某項污染物排放限額為G。一旦區(qū)域內(nèi)兩個企業(yè)的污染物排放總量超過設(shè)定的排污限額G，兩個企業(yè)均會面臨錯峰限產(chǎn)，降低污染物的排放量。假設(shè)錯峰生產(chǎn)帶來的限產(chǎn)比例為β(0<β<1)。當(dāng)面臨錯峰限產(chǎn)時，停限產(chǎn)會給企業(yè)造成生產(chǎn)損失成本(調(diào)整生產(chǎn)計劃帶來的管理費用、設(shè)備使用和人員工薪成本、原料管理費用)和產(chǎn)品銷售損失等，設(shè)單位產(chǎn)品的限產(chǎn)損失為w(w>0)。由于企業(yè)僅在產(chǎn)量、價格和利潤大于0時生產(chǎn)，因此假設(shè)1-c-wβ>0；當(dāng)1-c-wβ≤0時，企業(yè)將停產(chǎn)。

從短期來看，企業(yè)綠色技術(shù)水平、生產(chǎn)設(shè)備、管理水平等為確定參數(shù)，企業(yè)無法在短時間內(nèi)降低產(chǎn)品單位排污水平使得排污總量得到有效控制。為了避免錯峰生產(chǎn)政策帶來的影響，企業(yè)只能調(diào)整產(chǎn)品產(chǎn)量來應(yīng)對。在錯峰生產(chǎn)政策下，每個企業(yè)需要根據(jù)市場信息、各自的成本結(jié)構(gòu)和單位排污水平，同時并獨立地選擇提供給市場的產(chǎn)品產(chǎn)量。

(二)模型的構(gòu)建

在錯峰生產(chǎn)政策下，參與Cournot博弈的兩個企業(yè)的生產(chǎn)利潤函數(shù)可以表述為：

(1)

從式(1)可以看出，企業(yè)的利潤受指示函數(shù)的影響，是一個分段函數(shù)。其均衡產(chǎn)量和均衡利潤與單位排污水平e密切相關(guān)，具體情況如定理1所示。

企業(yè)是根據(jù)利潤最大化原則進行決策，其均衡產(chǎn)量取決于其獲得利潤的大小。若

或

從式(2)可以明顯看出，

式(3)可以進一步簡化，得：

(5)

同理可知，單位排污水平e滿足如下條件：

(6)

企業(yè)將主動減產(chǎn)避免錯峰生產(chǎn)政策帶來的損失。證畢。

根據(jù)定理1，錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)的決策情況歸納如表1和表2所示。

表1 錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)的決策情況

注意：E是兩個企業(yè)的污染物排放量之和。

表2 錯峰生產(chǎn)政策對企業(yè)經(jīng)濟和大氣環(huán)境的影響

單位排污水平e反映了企業(yè)的環(huán)保技術(shù)能力。根據(jù)定理1，結(jié)合表1和表2可以發(fā)現(xiàn)，錯峰生產(chǎn)政策對不同環(huán)保技術(shù)能力的企業(yè)影響并不相同。

從表2可以看出，在錯峰生產(chǎn)政策下，不管企業(yè)選擇主動減產(chǎn)還是錯峰限產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量和排污量都會有顯著的下降。該結(jié)論與我國北方錯峰生產(chǎn)政策實施的實際情況相符。水泥和鋼鐵行業(yè)是我國高污染的兩個行業(yè)，是錯峰生產(chǎn)政策影響的主要行業(yè)。根據(jù)中國水泥網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示， 2016年12月北方15省水泥熟料產(chǎn)量1825萬噸，比2015年同期減少了38.7%，比2014年同期減少了43.8%，減產(chǎn)取得顯著效果。此外，自從2017年11月15日唐山市鋼鐵行業(yè)實施錯峰生產(chǎn)以來，至12月8日唐山市PM2.5濃度為63微克/立方米，較去年同期下降43.75%，錯峰生產(chǎn)對企業(yè)減排效果明顯，大氣環(huán)境改善取得了良好效果。

(三)模型的擴展

上文分析了錯峰生產(chǎn)政策下兩個企業(yè)的生產(chǎn)決策。下文分析將模型擴展到多個企業(yè)競爭的情形。假設(shè)區(qū)域內(nèi)市場存在n個競爭企業(yè)。此時，參與博弈的企業(yè)的生產(chǎn)利潤函數(shù)可以表述為：

證明過程類似定理1，此處不再贅述。

根據(jù)定理2，錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)的決策情況歸納如表3所示。

表3 錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)的決策情況

注意：E是兩個企業(yè)的污染物排放量之和。

三、結(jié)論

本文構(gòu)建具有共同約束的Cournot博弈模型對錯峰生產(chǎn)政策下企業(yè)的產(chǎn)能決策進行分析，推導(dǎo)出兩個企業(yè)和多個企業(yè)競爭下產(chǎn)品產(chǎn)量和排污量的解析表達式，并比較了不同環(huán)保技術(shù)能力下企業(yè)的產(chǎn)量和排污量的決策。結(jié)果表明，在錯峰生產(chǎn)政策下，企業(yè)可能采取主動減產(chǎn)或接受錯峰限產(chǎn)的兩種策略，均可以促使企業(yè)降低產(chǎn)量來減少污染排放量，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量。而且，隨著區(qū)域內(nèi)企業(yè)數(shù)量的增加，錯峰生產(chǎn)政策的影響面越大。

我國大氣環(huán)境形勢依然嚴(yán)峻，錯峰生產(chǎn)政策是現(xiàn)階段短期內(nèi)改善大氣環(huán)境的有效手段，其研究內(nèi)容還有很大的空間，如從長期角度來看，錯峰生產(chǎn)政策是否可以促使企業(yè)增加投資，改善工藝或流程，降低單位產(chǎn)量下污染物排放量？此外，政府是否可以結(jié)合其他環(huán)境政策(如環(huán)境技術(shù)改造補貼)進一步完善錯峰生產(chǎn)政策？

注釋：

[1] 中華人民共和國環(huán)境保護部：《2016年中國環(huán)境狀況公報》，北京，2017年。

[2] 田悅：《錯峰生產(chǎn)利國利民利行業(yè)》，《中國水泥》2014年第11期。

[3] 中華人民共和國環(huán)境保護部：《京津冀及周邊地區(qū)2017-2018 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》，北京，2017年8月21日。

[4] 趙曉兵：《污染外部性的內(nèi)部化問題》，《南開經(jīng)濟研究》1999年第4期。

[5] Schmalensee R., Stavins R. N. ,“The design of environmental markets: What have we learned from experience with cap and trade?”,OxfordReviewofEconomicPolicy, vol.33,no.4(2017),pp. 572-588.

[6] Willett K., Caplanova A., Sivak R.,“Pricing mechanisms for cap and trade policies: computer-assisted smart markets for air quality”,JournalofEnvironmentalPlanningandManagement, vol.57,no.8(2014),pp.1240-1251.

[7] Jones L. R., Vossler C. A. ,“Experimental tests of water quality trading markets”,JournalofEnvironmentalEconomicsandManagement,vol.68,no.3( 2014),pp. 449-462.

[8] Burtraw D., Evans D.A.,“Tradable rights to emit air pollution”,AustralianJournalofAgriculturalandResourceEconomics, vol.53,no.1(2009),pp. 59-84.

[9] Elmendorf D. W.,FlexibilityintheTimingofEmissionReductionsUnderaCap-and-TradeProgram, Washington, 2009.

[10] Zhang B., Xu L., “Multi-item production planning with carbon cap and trade mechanism”,InternationalJournalofProductionEconomics, vol.144,no.1(2013),pp.118-127.

[11] 郝喜順：《總量控制排污許可證管理與實施》，北京：中環(huán)境科學(xué)出版杜，1991年。

[12] 馬中、Dan Dudek、吳健，等：《論總量控制與排污權(quán)交易》，《中國環(huán)境科學(xué)》2002年第1期。

[13] 宋國君、何偉：《論污染總量控制與排放交易在空氣質(zhì)量達標(biāo)中的作用》，《環(huán)境保護》2014年第14期。

[14] 藍文藝：《環(huán)境行政管理學(xué)》，北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004年。

[15] 陳健、胡艷超：《我國入河湖排污總量控制管理現(xiàn)狀分析》，《水利發(fā)展研究》2016年第1期。

[16] 齊欣：《堅定不移強化行業(yè)自律，深入持久推進錯峰生產(chǎn)》，《中國水泥》2018年第5期。

[17] 閻友華：《湖北水泥錯峰生產(chǎn)初戰(zhàn)告捷》，《中國水泥》2017年第7期。

[18] 史會劍、李玄、王倩：《錯峰排污征稅方案設(shè)計與模擬研究—以山東省為例》，《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》2017年第5期。

[19] Diego Moreno, Luis Ubeda,“Capacity precommitment and price competition yield the Cournot outcome”,GamesandEconomicBehavior, vol.56(2006),pp.323-332.

[20] Tomaru Y., Nakamura Y., Saito M.,“Strategic managerial delegation in a mixed duopoly with capacity choice: partial delegation or full delegation”,TheManchesterSchool, vol.79,no.4(2011),pp.811-838.

[21] 曹國昭：《制造型創(chuàng)業(yè)企業(yè)柔性生產(chǎn)技術(shù)選擇與產(chǎn)能決策研究》，博士學(xué)位論文，天津大學(xué)，2013年。

[22] Nakamura Y.,“Capacity Choice in a Duopoly with a Consumer-friendly Firm and an Absolute Profit-maximizing Firm”,InternationalReviewofEconomics&Finance, vol.34(2014),pp.105-117.

[23] 曹國昭、齊二石：《競爭環(huán)境下新創(chuàng)企業(yè)產(chǎn)量柔性技術(shù)戰(zhàn)略決策研究》，《中國管理科學(xué)》2016年第11期。

[24] Kashefi M. A.,“Effect of salvage market on strategic technology choice and capacity investment decision of firm under demand uncertainty”,JournalofBusinessEconomics&Management, vol.17,no.1(2016),pp.140-155.

[25] Lavrutich M. N.,“Capacity choice under uncertainty in a duopoly with endogenous exit”,EuropeanJournalofOperationalResearch, vol.258,no.3(2017),pp.1033-1053.

[26] 陳俊龍：《產(chǎn)品差異化、政府規(guī)制與產(chǎn)能過?！?，《財貿(mào)研究》 2018年第9期。

[27] 張亮：《2017年水泥去產(chǎn)能顯效價格創(chuàng)12年新高》，《證券日報》2017年12月29日(C01)。

[28] 中國水泥協(xié)會：《2017年北方15省市自治區(qū)水泥企業(yè)冬季錯峰生產(chǎn)工作總結(jié)》，《中國水泥》2018年第6期。