合作創(chuàng)新是否真的助力企業(yè)節(jié)能減排？

丁黎黎， 楊 穎， 王 偉*， 王 卓

(1.中國海洋大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東 青島 266100； 2.中國海洋大學(xué) 海洋發(fā)展研究院，山東 青島 266100)

0 引言

氣候變化是迄今為止世界上最大的外部性問題。征稅和建立環(huán)境市場是彌補(bǔ)市場失靈的兩類基本經(jīng)濟(jì)學(xué)手段，在應(yīng)對傳統(tǒng)環(huán)境污染物治理時取得了良好效果。以美國為例，1990年修正《清潔空氣法》，引入激勵型環(huán)境規(guī)制政策，1995年全國范圍內(nèi)二氧化硫排放量比預(yù)期降低了40%[1]。碳排放權(quán)交易是基于市場促進(jìn)溫室氣體減排的政策機(jī)制，要求碳排放主體支付碳排放成本，反映污染者付費(fèi)原則，有利于降低全社會減碳總成本。各個國家在環(huán)境規(guī)制策略設(shè)計上均以碳排放權(quán)交易和征稅為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的新方向，在新一輪的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型與氣候治理中勢必成為各個國家競爭的重點。

為了實現(xiàn)2020年的碳減排目標(biāo)，中國政府積極利用各種調(diào)控工具來促進(jìn)企業(yè)減排。一是2011年國家發(fā)改委辦公廳發(fā)布《關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點工作的通知》，正式批準(zhǔn)上海、北京、廣東、深圳、天津、湖北、重慶七省市開展碳交易試點工作。二是2015年5月12日，財政部發(fā)布《節(jié)能減排補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，明確規(guī)定節(jié)能減排補(bǔ)助主要通過以獎代補(bǔ)、貼息和據(jù)實結(jié)算等方式促進(jìn)能源節(jié)約。三是2018年1月1日正式實施環(huán)境保護(hù)稅法，2019年環(huán)保稅收入達(dá)221億元。這些激勵型環(huán)境規(guī)制政策能夠賦予減排企業(yè)更多選擇，企業(yè)不僅可根據(jù)自身邊際減排成本靈活地選擇污染物排放水平，而且可以通過最經(jīng)濟(jì)的方式對市場信號做出反應(yīng)，進(jìn)行環(huán)境友好型的技術(shù)創(chuàng)新和投資決策。近年來，許多減排企業(yè)選擇合作創(chuàng)新進(jìn)行減排技術(shù)研發(fā)，以期降低企業(yè)創(chuàng)新成本，加速知識技術(shù)在企業(yè)間的流動，提高企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新能力。根據(jù)2014年全國企業(yè)創(chuàng)新調(diào)查資料顯示，46.8%的企業(yè)有創(chuàng)新活動，合作創(chuàng)新占其中的42.9%。

本文嘗試結(jié)合碳排放權(quán)交易價格、環(huán)境稅、碳補(bǔ)貼三種環(huán)境規(guī)制政策，構(gòu)建了三階段動態(tài)博弈模型，探討了不同合作創(chuàng)新模式下減排企業(yè)的最優(yōu)選擇，闡明這些激勵型環(huán)境規(guī)制政策是如何相互作用于企業(yè)的最優(yōu)均衡策略。研究結(jié)論顯示：一、在產(chǎn)品市場上，企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量與環(huán)境稅和碳排放權(quán)交易價格均成反比例關(guān)系，說明政府要合理設(shè)置環(huán)境稅稅率，否則兩項環(huán)境規(guī)制政策的疊加作用會抑制產(chǎn)品市場的活躍程度。二、在技術(shù)研發(fā)市場上，政府征收環(huán)境稅、建設(shè)碳排放權(quán)交易市場、發(fā)放補(bǔ)貼可以激勵企業(yè)進(jìn)行減排技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，提高碳減排水平。然而，企業(yè)減排研發(fā)投資的效率與碳減排水平呈反比。企業(yè)減排研發(fā)投資的效率越小，代表企業(yè)創(chuàng)新能力越強(qiáng)，碳排放減少量越大。三、在減排投資決策中，考慮技術(shù)溢出系數(shù)β對企業(yè)行為的影響，當(dāng)β>0.5時，減排企業(yè)的最優(yōu)選擇依次是完全合作創(chuàng)新模式、半合作創(chuàng)新模式、不合作創(chuàng)新模式；然而，當(dāng)0<β<0.5時，不合作創(chuàng)新模式優(yōu)于半合作創(chuàng)新模式；當(dāng)0<β<0.41時，不合作創(chuàng)新模式優(yōu)于完全合作創(chuàng)新模式。

1 文獻(xiàn)綜述

關(guān)于碳減排的決策問題，本文從以下兩方面進(jìn)行總結(jié)分析。從政府的角度來看，政府可以通過不同的工具調(diào)控企業(yè)碳減排行為，一是價格型調(diào)控工具，例如稅費(fèi)和補(bǔ)貼；二是數(shù)量型調(diào)控工具，比如碳排放權(quán)交易和許可證交易。早在20世紀(jì)90年代，歐盟成員國開始引入環(huán)境稅，并于2005年開始建立碳排放權(quán)交易制度，融入了政府工具的相關(guān)文獻(xiàn)也十分豐富。Hinloopen[2]將研發(fā)補(bǔ)貼引入到了生產(chǎn)同質(zhì)品的兩階段雙寡頭廠商之間的博弈之中，并分析比較了鼓勵合作政策和補(bǔ)貼政策對企業(yè)的影響。Chiou和Hu[3]通過考察企業(yè)三種不同的組織形式，指出研發(fā)聯(lián)合體在高技術(shù)溢出率下可以使企業(yè)排放量最小化，研發(fā)水平和社會剩余最大化。Petrakis和Poyago-Theotoky[4]討論了在排放稅條件下采用補(bǔ)貼或合作兩種政策對企業(yè)社會福利的影響。Poyago-Theotoky[5]在排放稅內(nèi)生假定的基礎(chǔ)上探索了企業(yè)的研發(fā)合作與競爭的策略選擇及其對研發(fā)水平、企業(yè)收益及整體社會福利的影響。Cato[6]引入準(zhǔn)入許可證稅，構(gòu)建了排放補(bǔ)貼、排放稅和許可證稅等環(huán)境政策框架，并研究了其對企業(yè)減排影響。孟衛(wèi)軍[7]在征收排放稅的條件下分析比較了對企業(yè)減排研發(fā)實施補(bǔ)貼政策和鼓勵合作技術(shù)政策的效應(yīng)。曹國華等[8]在排放稅外生條件下，將補(bǔ)貼和合作兩種政策分別應(yīng)用在生產(chǎn)工藝研發(fā)和污染減排研發(fā)上，研究其對企業(yè)研發(fā)水平、企業(yè)收益及社會總福利的影響。夏良杰等[9]將碳交易納入模型，對企業(yè)進(jìn)行減排研發(fā)合作與競爭兩種情況下的產(chǎn)量、減排量和碳配額分配等進(jìn)行了分析。近年來，隨著環(huán)境成本問題的日益突出，我國在國際環(huán)境問題中的作用越來越顯著，如何制定中國的低碳經(jīng)濟(jì)政策成為了熱點問題。Li和Jia[10]考察了環(huán)境稅、碳交易及混合政策對中國碳減排的影響，指出混合政策最為有效。石敏俊等[11]通過比較單一環(huán)境稅、單一碳排放交易以及環(huán)境稅與碳交易相結(jié)合的復(fù)合政策等不同情景，指出碳排放交易與適度環(huán)境稅相結(jié)合的復(fù)合政策是較優(yōu)的減排政策。孫亞男[12]將消費(fèi)者低碳偏好納入考慮，提出包含環(huán)境稅及碳交易市場的復(fù)合碳交易體系更加適合我國國情。魏慶坡[13]通過分析提出在相對減排目標(biāo)下的碳交易能夠和環(huán)境稅兼容，可以共同應(yīng)用來實現(xiàn)減排目標(biāo)。王壘等[14]提出將累進(jìn)制環(huán)境稅制度與碳交易制度相結(jié)合的混合碳減排制度，并指出其優(yōu)越性。

從企業(yè)的角度來看，企業(yè)可以通過減排技術(shù)創(chuàng)新或者減少產(chǎn)品數(shù)量來降低自身碳排放量。其中有關(guān)企業(yè)碳減排技術(shù)研發(fā)的研究建立在企業(yè)一般性技術(shù)研發(fā)的合作與競爭問題研究基礎(chǔ)之上，合作創(chuàng)新是企業(yè)有效利用外部技術(shù)與知識的有效手段，最具有代表性的就是D'Aspremont和Jacquemin[15]建立的在技術(shù)溢出存在下兩階段雙寡頭博弈模型(簡稱AJ模型)。AJ模型將雙寡頭在市場中合作創(chuàng)新分為兩階段競爭、兩階段合作、僅在研發(fā)階段合作這三種不同的模式，并從研發(fā)水平、產(chǎn)出及社會福利問題等幾個角度比較，發(fā)現(xiàn)在兩階段都合作時將獲得最高的研發(fā)水平、企業(yè)利潤及社會福利。Leahy和Neary[16]提出研發(fā)投入會影響企業(yè)對技術(shù)的吸收能力，進(jìn)而影響企業(yè)間的技術(shù)溢出率以及企業(yè)的盈利能力?；襞孳姷萚17]討論了國內(nèi)雙寡頭下技術(shù)溢出的變動對企業(yè)研發(fā)支出、產(chǎn)量、利潤、消費(fèi)者剩余和社會福利的影響。劉舉勝等[18]在有限理性前提下，構(gòu)建了供需網(wǎng)企業(yè)合作創(chuàng)新行為演化博弈模型，發(fā)現(xiàn)知識投入、知識互補(bǔ)程度以及知識溢出系數(shù)會影響企業(yè)合作創(chuàng)新行為，進(jìn)而對企業(yè)收益產(chǎn)生影響。Lou等[19]研究了存在碳排放交易和減排技術(shù)創(chuàng)新情形下供應(yīng)鏈企業(yè)的行為，發(fā)現(xiàn)在非合作的Stackelberg框架下，均衡的減排技術(shù)投資水平低于合作創(chuàng)新情形下的投資水平。同時提出政府在碳交易市場化情形下可適當(dāng)投資碳減排技術(shù)，從而在一定程度上實現(xiàn)對低碳產(chǎn)品價格的調(diào)控。Wang等[20]運(yùn)用微分博弈模型，發(fā)現(xiàn)碳稅可以在一定程度上促進(jìn)企業(yè)的低碳技術(shù)內(nèi)部創(chuàng)新和合作創(chuàng)新。同時發(fā)現(xiàn)，在集中決策的情景下，企業(yè)低碳技術(shù)內(nèi)部創(chuàng)新和合作創(chuàng)新的努力越多，系統(tǒng)的減排效益就越高。龍超和王勇[21]研究了在碳稅和碳補(bǔ)貼政策下基于制造商、運(yùn)輸商和零售商的三級供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的合作減排問題，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品定價與減排技術(shù)創(chuàng)新兩階段同時合作時企業(yè)的減排量最大，且提高補(bǔ)貼會提高企業(yè)減排量。魏守道[22]利用微分博弈模型，研究了雙供應(yīng)商雙制造商的兩級供應(yīng)鏈下的企業(yè)合作減排問題，發(fā)現(xiàn)在碳排放權(quán)交易背景下供應(yīng)鏈企業(yè)的最優(yōu)選擇具有較強(qiáng)差異性，供應(yīng)商更偏向于全面合作減排，而制造商偏向于研發(fā)競爭。李冬冬和楊晶玉[23]從寡頭企業(yè)和政府兩個主體出發(fā)，研究其在減排框架下的策略選擇，發(fā)現(xiàn)排污稅會影響最優(yōu)策略選擇，低稅收會使均衡趨向于競爭創(chuàng)新，而高排污稅水平會使企業(yè)選擇合作創(chuàng)新形式進(jìn)行研發(fā)活動。謝鑫鵬和趙道致[24]將新古典理論與博弈論相結(jié)合，研究了碳排放規(guī)制下國有制造業(yè)的策略選擇，發(fā)現(xiàn)在研發(fā)與定價兩個過程的完全合作模式更能實現(xiàn)減排效果同時最大化企業(yè)利潤。賴蘋等[25]研究了碳稅情形下企業(yè)的研發(fā)策略，發(fā)現(xiàn)全聯(lián)盟的合作模式優(yōu)于半聯(lián)盟合作以及不合作策略。

綜上所述，現(xiàn)有研究存在以下不足：第一，在企業(yè)減排技術(shù)研發(fā)過程中，研究者已經(jīng)開始關(guān)注環(huán)境稅和碳補(bǔ)貼對企業(yè)微觀減排行為影響，但卻缺少環(huán)境稅、碳交易和碳補(bǔ)貼政策的整體聯(lián)動性分析。第二，在混合框架企業(yè)碳減排行為研究中，研究者們往往討論環(huán)境稅與碳交易市場孰優(yōu)問題，但忽略了技術(shù)溢出率對企業(yè)碳減排行為影響，以及沒有對政府治理政策與環(huán)境稅及碳排放權(quán)交易價格之間的動態(tài)影響機(jī)理給予良好的詮釋。第三，合作創(chuàng)新方面，少數(shù)研究者注意到了合作創(chuàng)新對企業(yè)減排存在影響，但其分析僅限于碳稅或碳排放權(quán)交易等單一環(huán)境政策，缺少混合環(huán)境政策下的分析。

針對以上問題，本文將碳排放權(quán)交易價格內(nèi)生于企業(yè)減排決策中，結(jié)合環(huán)境稅、碳補(bǔ)貼政策、碳排放配額構(gòu)建了混合環(huán)境規(guī)制政策并應(yīng)用于企業(yè)減排行為研究中。結(jié)合三階段動態(tài)博弈，即政府投資補(bǔ)貼率確定階段、企業(yè)減排投資階段、企業(yè)生產(chǎn)階段的均衡策略選擇，給出了碳排放權(quán)交易價格、技術(shù)溢出率、企業(yè)減排研發(fā)投資行為選擇和政府最優(yōu)補(bǔ)貼決策之間的動態(tài)影響機(jī)理，為政府、企業(yè)相關(guān)策略的制定提供一些理論依據(jù)，從而盡快實現(xiàn)我國整體的減排目標(biāo)。

2 模型建立與求解

本文將政府與減排企業(yè)的博弈過程劃分為三個階段：首先政府確定補(bǔ)貼率，然后企業(yè)根據(jù)補(bǔ)貼率動態(tài)決策減排投資和產(chǎn)品生產(chǎn)?？紤]到企業(yè)間技術(shù)研發(fā)的競爭與合作意愿，從以下三種情況探討政府和減排企業(yè)在三階段動態(tài)博弈過程中的最優(yōu)決策。情形1：完全不合作(NC)，即減排技術(shù)企業(yè)自主創(chuàng)新和產(chǎn)品生產(chǎn)階段均進(jìn)行競爭；情形2：半合作(DC)，即僅在產(chǎn)品生產(chǎn)階段進(jìn)行競爭，但減排技術(shù)合作創(chuàng)新；情形3：完全合作(FC)，即減排技術(shù)合作創(chuàng)新和產(chǎn)品生產(chǎn)階段合作。基本假設(shè)如下：

(1)在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，假設(shè)減排企業(yè)為生產(chǎn)同質(zhì)產(chǎn)品的雙寡頭廠商，產(chǎn)品生產(chǎn)造成環(huán)境污染并具有負(fù)的外部性。令兩個企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)量分別為qi和qj(i≠j)，單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本為c。同時假設(shè)市場反需求函數(shù)為p(Q)=a-b(qi+qj)，其中，a、b均為常數(shù)。

(3)在減排投資確定階段，本文假定在企業(yè)的減排過程中存在技術(shù)溢出效應(yīng)。當(dāng)企業(yè)j減排水平為Dj時，技術(shù)溢出效應(yīng)使得企業(yè)獲得額外減排水平βDj。令企業(yè)i的最終單位產(chǎn)品碳排放量為θi，則θi=A-Di-βDj。針對企業(yè)的碳排放量，政府以稅率t進(jìn)行征稅，則企業(yè)需繳納的稅為t(θiqi)。

根據(jù)以上假設(shè)，企業(yè)i的利潤函數(shù)為:

=[a-b(qi+qj)]qi+[σi-(A-Di-βDj)qi]·

(1)

不同于以往文獻(xiàn)，本文提出了這樣的一個現(xiàn)實約束，企業(yè)在一級碳排放權(quán)交易市場以免費(fèi)方式獲得碳排放權(quán)σi，并在此碳配額約束下進(jìn)行生產(chǎn)和創(chuàng)新。當(dāng)然也會有一些企業(yè)碳污染物排放量超過了自己的購買量，政府會通過懲罰策略約束企業(yè)行為。懲罰成本較小時，任何環(huán)境治理政策都會在企業(yè)的逆向選擇倒逼下失效。本文沒有在此討論政府懲罰成本所造成的逆向選擇問題，重點探討了大部分企業(yè)遵守治理框架規(guī)則下的環(huán)境規(guī)制政策相互影響問題。

通過求解政府—企業(yè)三階段博弈模型，本文給出了三種情形下最優(yōu)補(bǔ)貼率、企業(yè)最優(yōu)減排投資率及企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量。具體過程如下：

2.1 情形1：完全不合作創(chuàng)新模式(NC)

(1)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量決策

根據(jù)企業(yè)追求利潤最大化原則，本文給出企業(yè)i的目標(biāo)函數(shù)如下:

(2)

(3)

企業(yè)j的最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量為

(4)

結(jié)論1企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量與環(huán)境稅和碳排放權(quán)交易價格均成反比例關(guān)系，說明政府要合理設(shè)置環(huán)境稅稅率，否則兩項環(huán)境規(guī)制政策的疊加作用會抑制產(chǎn)品市場的活躍程度。政府碳補(bǔ)貼并不影響企業(yè)生產(chǎn)決策。從2013年至今，我國政府引入碳排放權(quán)二級交易市場的目的，即以市場機(jī)制來實現(xiàn)碳排放權(quán)這種稀缺資源的最優(yōu)配置。但是，碳排放權(quán)價格的上漲會引起企業(yè)生產(chǎn)的下降。2018年開始實施環(huán)境稅，過高的稅率同樣會引起企業(yè)生產(chǎn)的下降。因此政府要合理設(shè)計一級碳交易市場碳排放權(quán)免費(fèi)分配方案與環(huán)境稅率，以免造成產(chǎn)品市場的萎縮。

(2)最優(yōu)減排水平?jīng)Q策

將公式(3)和(4)帶入最大化利潤目標(biāo)函數(shù)：

[A-(2-β)Di-(2β-1)Dj])2+

(5)

在2(k+t)2(2-β)(1+β)<9bε(1-r)條件下對減排水平求一階導(dǎo)數(shù)，同時二階導(dǎo)數(shù)小于0，得：

Di=Dj=DNC

(6)

結(jié)論2在減排水平?jīng)Q策階段，碳排放權(quán)交易、碳稅、碳補(bǔ)貼具有三重疊加作用，與碳減排水平呈正比，即政府征收環(huán)境稅、建設(shè)碳排放權(quán)交易市場、發(fā)放補(bǔ)貼可以激勵企業(yè)進(jìn)行減排技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，提高了碳減排水平。同樣，技術(shù)溢出系數(shù)與企業(yè)碳減排水平呈正向關(guān)系。然而，企業(yè)減排研發(fā)投資的效率與碳減排水平呈反比。企業(yè)減排研發(fā)投資的效率越小，代表企業(yè)創(chuàng)新能力越強(qiáng)，碳排放減少量越大。

(3)最優(yōu)補(bǔ)貼率的確定

社會最大化福利函數(shù)表達(dá)為:

(7)

將所求得的最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量代入社會福利函數(shù)中得：

F=2q(a-c)-2bq2+k(σi+σj+2(1+β)·

Dq-2Aq)-εD2-2dq(A-(1+β)D)

(8)

對減排研發(fā)投資求一階導(dǎo)數(shù)得到社會福利最大化條件下的補(bǔ)貼率rNC(見表1)。

2.2 情形2：半合作創(chuàng)新模式(DC)

在半合作-僅在最優(yōu)產(chǎn)量階段競爭情形下，企業(yè)在減排研發(fā)階段合作創(chuàng)新從而使企業(yè)享有同樣的減排投資水平，而在產(chǎn)品生產(chǎn)階段仍然保持企業(yè)之間的獨(dú)立決策。

(1)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量決策

企業(yè)最大化利潤函數(shù)為：

=[a-b(qi+qj)]qi+[σi-(A-Di-βDj)qi]·

(9)

結(jié)論3半合作情形下的最優(yōu)產(chǎn)量策略與完全不合作情形下的最優(yōu)產(chǎn)量策略一致。結(jié)論3與結(jié)論1相同。

(2)最優(yōu)減排水平?jīng)Q策

在減排研發(fā)階段，如果企業(yè)采取合作創(chuàng)新的方式，那么最優(yōu)減排水平的確定以企業(yè)的共同利潤最大化為目標(biāo)函數(shù)：

maxΠDC=Π1+Π2

=2q[a-2bq]+(σi+σj)k-2kq(A-D-βD)-

2cq-2tq(A-D-βD)-2tR-(1-r)εD2

(10)

將所求得的企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量代入最大化利潤函數(shù)中得:

maxΠDC=Π1+Π2

(σi+σj)k-(1-r)εD2

(11)

在2(1+β)2(k+t)2<9bε(1-r)條件下對減排水平求一階導(dǎo)數(shù)，同時二階導(dǎo)數(shù)小于0，得:

(12)

結(jié)論4通過分析企業(yè)僅在生產(chǎn)產(chǎn)量決策階段進(jìn)行競爭的半合作情形，環(huán)境稅、碳排放權(quán)交易價格、補(bǔ)貼率之間的相關(guān)關(guān)系類似于企業(yè)完全不合作情形。當(dāng)β>0.5時，半合作狀態(tài)下的企業(yè)碳減排水平要明顯高于不合作情形(分析兩種情形的約束條件可知)，且技術(shù)溢出率給企業(yè)帶來更高的減排水平。但是，當(dāng)0<β<0.5時，雖然技術(shù)溢出系數(shù)與企業(yè)碳減排水平同樣呈正向關(guān)系，但是半合作狀態(tài)下的企業(yè)碳減排水平并不高于不合作情形。

(3)最優(yōu)補(bǔ)貼率的確定

社會最大化福利函數(shù)為：

(13)

將所求得的最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量和確定的最優(yōu)減排水平代入社會福利函數(shù)中得:

F=2q(a-c)-2bq2+k(σi+σj+2(1+β)·

Dq-2Aq)-εD2-2dq(A-(1+β)D)

(14)

對減排研發(fā)投資補(bǔ)貼率求一階導(dǎo)數(shù)可得到社會福利最大條件下的補(bǔ)貼率rDC(見表1)。

2.3 情形3：完全合作創(chuàng)新模式(FC)

在完全合作-各個階段均進(jìn)行合作情形下，企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)量確定階段、減排研發(fā)投資階段均共同決策從而使企業(yè)的共同利潤最大化。因此，令qi=qj=q,Di=Dj=D。

(1)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量決策

企業(yè)的共同利潤最大化函數(shù)為:

(15)

對產(chǎn)量求一階導(dǎo)數(shù)

(16)

結(jié)論5通過分析完全合作情形下企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量可知，環(huán)境稅、碳排放權(quán)交易價格、補(bǔ)貼率之間的相關(guān)關(guān)系類似于完全不合作和半合作情形。但是完全合作情形下的企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)量低于競爭和半合作情形下的最優(yōu)產(chǎn)量。這也體現(xiàn)了企業(yè)通過合作降低市場供給總量以維持高價的目的。

(2)最優(yōu)減排水平?jīng)Q策

企業(yè)的共同利潤最大化函數(shù)為:

(17)

將所獲得的最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量代入利潤函數(shù)中得：

(σi+σj)k-(1-r)εD2

(18)

在(k+t)2(1+β)2<4bε(1-r)條件下，對減排水平求一階導(dǎo)數(shù)，二階導(dǎo)數(shù)小于0，得:

(19)

結(jié)論6通過分析企業(yè)完全合作情形下，獲得的企業(yè)最優(yōu)減排水平可知，其與環(huán)境稅、碳排放權(quán)交易價格、補(bǔ)貼率之間的相關(guān)關(guān)系類似于企業(yè)完全不合作情形下獲得的結(jié)論3。完全合作情形下減排水平低于半合作情形。但是，當(dāng)0<β<0.41時，完全合作狀態(tài)下的企業(yè)碳減排水平并不高于不合作情形。

(3)最優(yōu)補(bǔ)貼率的確定

社會最大化福利函數(shù)為:

(20)

將所求得的最優(yōu)生產(chǎn)產(chǎn)量和確定的技術(shù)溢出率代入社會福利函數(shù)中得：

F=2q(a-c)-2bq2+k(σi+σj+2(1+β)·

Dq-2Aq)-εD2-2dq(A-(1+β)D)

(21)

對減排研發(fā)投資補(bǔ)貼率求一階導(dǎo)數(shù)可得到社會福利最大條件下的補(bǔ)貼率rFC(見表1)。

表1 不同合作模式社會福利最大化條件下補(bǔ)貼

3 模擬仿真及分析

自2013年中國碳排放權(quán)交易試點、2018年相繼開始征收環(huán)境稅以來，企業(yè)減排決策必然受到環(huán)境規(guī)制政策的影響。本文運(yùn)用Matlab軟件對模型中的相關(guān)變量進(jìn)行賦值模擬，檢驗分析模型的合理性，并探討混合環(huán)境治理框架下企業(yè)碳減排行為的特點。

參照孫亞男[12]、李敏和劉青[28]等的研究，在模型最優(yōu)值存在情形下，對模型中各參數(shù)設(shè)定如下有效參考值：假設(shè)只有企業(yè)1和企業(yè)2，并且實行碳減排總量控制，年度排放限額為σi=σj=σ=1萬噸。根據(jù)廣州碳排放權(quán)交易所公布的2017年8月的碳配額日成交均價，取k=10元/噸；參考國家發(fā)改委及財政部課題組“中國環(huán)境稅稅制框架設(shè)計”專題組專家的建議，取t=10元/噸。根據(jù)柴油每升排放系數(shù)為2.6769kg/L，電能每千瓦時排放系數(shù)為0.8108kg/Kwh，假設(shè)每單位碳排放系數(shù)A=1.5萬噸。假設(shè)市場容量a=51，b=40，單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本c=1。企業(yè)減排研發(fā)投資的效率ε=40,企業(yè)排污對社會環(huán)境的邊際破壞程度d=11。假設(shè)在完全不合作下技術(shù)溢出率為0.1，在半合作和完全合作情形下技術(shù)溢出率為0.8。本文給出了減排補(bǔ)貼階段和減排水平確定階段各個變量之間的敏感性分析，從而更好地闡述環(huán)境稅、碳補(bǔ)貼、碳排放權(quán)交易對企業(yè)決策的影響。

3.1 碳減排補(bǔ)貼率與相關(guān)變量之間的敏感性分析

首先分析減排補(bǔ)貼率對企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)量的影響，由圖1可知企業(yè)的最優(yōu)產(chǎn)量隨著補(bǔ)貼率的增加而增加，企業(yè)的補(bǔ)貼能夠有效的減緩企業(yè)減排投資的負(fù)擔(dān)。另外，完全合作情形下的產(chǎn)量要低于半合作及不合作情形，這是由于企業(yè)在生產(chǎn)階段合作，相當(dāng)于一個寡頭市場，企業(yè)可以控制產(chǎn)量及價格來謀求企業(yè)利潤的最大化。同時，減少產(chǎn)品數(shù)量還能夠剩余更多的碳排放權(quán)，從而獲得二級交易市場的收益，與結(jié)論5一致。而對半合作情形，兩企業(yè)必須生產(chǎn)足夠產(chǎn)品以應(yīng)對競爭對手。圖2給出了減排補(bǔ)貼率對企業(yè)最大利潤的影響，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)最大利潤也隨著補(bǔ)貼率的增加而增加，這與結(jié)論1、結(jié)論3和結(jié)論5相一致。相比之下，完全合作情形的企業(yè)最大利潤要高于其他兩種情況，這是因為企業(yè)通過減少產(chǎn)量節(jié)省了大量的碳排放交易權(quán)。

圖3顯示的是減排補(bǔ)貼率對企業(yè)最優(yōu)減排水平的影響。當(dāng)減排投資補(bǔ)貼相同時，企業(yè)減排水平大小序列為：完全合作>半合作>不合作情形。隨著補(bǔ)貼率的增加，企業(yè)減排量也隨著增加，這說明政府補(bǔ)貼能夠促進(jìn)企業(yè)減排投資。我們也觀察了在完全合作情形下，交易價格對企業(yè)最優(yōu)減排水平的影響。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳交易價格為10元/噸時，企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平要大于同一補(bǔ)貼率下碳交易價格為5元/噸時的減排量。由此可知，正如結(jié)論2、結(jié)論4和結(jié)論6所述，隨著碳交易價格的提高企業(yè)單位減排水平也會上升。但同時，在全合作且補(bǔ)貼率小于26%情形下，碳交易價格為15元/噸時企業(yè)單位產(chǎn)品減排量小于碳交易價格為10元/噸時的單位產(chǎn)品減排量。這說明當(dāng)政府在確定補(bǔ)貼率時不考慮碳排放權(quán)交易市場價格，而確定一個特定的、小于26%的補(bǔ)貼率時，碳交易權(quán)價格對企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平的影響是非線性的，因此在政府確定補(bǔ)貼率時，為了科學(xué)合理的促進(jìn)企業(yè)減排，要考慮碳排放權(quán)交易價格對企業(yè)減排補(bǔ)貼率的影響。

圖1 企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)量vs減排補(bǔ)貼率

圖2 企業(yè)最大利潤vs減排補(bǔ)貼率

圖3 最優(yōu)減排水平vs減排補(bǔ)貼率

圖4 碳交易價格、減排補(bǔ)貼率與最優(yōu)減排水平

3.2 碳排放權(quán)交易價格與相關(guān)變量之間的敏感性分析

本文繼續(xù)探討碳排放權(quán)交易價格對企業(yè)減排行為的影響。圖5顯示碳排放權(quán)交易價格與減排投資補(bǔ)貼率負(fù)相關(guān)。可以看出，隨著碳排放權(quán)交易價格的增加，政府對減排投資的補(bǔ)貼率逐漸減小，這說明碳排放交易政策可以有效降低政府的補(bǔ)貼，減輕政府的負(fù)擔(dān)，碳交易市場的建立是解決碳排放問題的重要手段。在半合作方式下政府補(bǔ)貼率最高，原因在于半合作情形下的產(chǎn)量要高于完全合作情形，企業(yè)既需要碳排放權(quán)來生產(chǎn)，又需要碳排放權(quán)在二級市場上交易獲得更多收益。因此，這種半合作方式需要政府投入的碳減排補(bǔ)貼更高。由圖6可知，從企業(yè)最優(yōu)減排水平角度來看，隨著碳交易價格的上升，企業(yè)的最優(yōu)減排水平也上升。這表示碳排放交易權(quán)政策可以有效的激勵企業(yè)進(jìn)行減排創(chuàng)新研發(fā)，提升企業(yè)的最優(yōu)減排水平從而增加企業(yè)的額外利潤。同時我們觀察到，碳排放權(quán)交易價格對企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平的影響并不是線性的，在半合作與全合作情形下，在碳排放權(quán)交易價格達(dá)到12元/噸左右企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平達(dá)到最高值。在完全不合作情形下，在碳排放權(quán)交易價格達(dá)到7.6元/噸時單位減排水平便已經(jīng)達(dá)到最大。并且，半合作情形下減排水平要明顯大于完全合作情形。如圖5、圖6所示，政府在確定最佳補(bǔ)貼率時，需要將碳排放權(quán)交易價格納入考量。

圖7展示了企業(yè)節(jié)余的碳排放交易權(quán)隨著碳排放權(quán)交易價格變化的走勢?？梢钥闯?，節(jié)余碳排放權(quán)交易量與交易價格成正比，這說明碳排放權(quán)交易價格越高，企業(yè)越有動力節(jié)約初始分配的碳排放權(quán)，以在碳市場換取經(jīng)濟(jì)利益。節(jié)約碳排放權(quán)有兩種手段：一是加強(qiáng)減排研發(fā)，提高企業(yè)產(chǎn)品單位減排水平，但企業(yè)必然要投入資金，從而給企業(yè)利潤帶來壓力。二是減少產(chǎn)品數(shù)量，但是減少產(chǎn)品數(shù)量也會影響企業(yè)的利潤。從圖7可以看出，在完全合作情形下的碳排放權(quán)交易量要明顯大于半合作與不合作的兩種情形。這是由于在完全合作情況下，企業(yè)通過產(chǎn)品階段合作形成一個寡頭，雖然產(chǎn)量減少，但是可以提高價格維持企業(yè)利潤，同時也可以大量節(jié)約初始碳排放配額在碳交易市場上。

圖8進(jìn)一步顯示了社會最大福利隨著碳排放權(quán)交易價格的增加而增大，這說明碳排放權(quán)交易市場的存在能夠有效增加社會福利。此外，我們觀察到，在不合作、半合作、完全合作三種情形中，半合作情形的社會福利是最佳的。因為完全合作情形下企業(yè)在生產(chǎn)階段合作會形成單寡頭市場，產(chǎn)品數(shù)量會小于生產(chǎn)階段不合作的情形。而對于企業(yè)最大利潤而言，雖然全合作情形下的企業(yè)的最優(yōu)產(chǎn)量要小，但是由于形成了單寡頭壟斷市場，企業(yè)的利潤反而大于半合作情形。同時由圖6可知，半合作下企業(yè)單位減排水平要高于完全合作情形，所以綜合來看，半合作情形下社會福利最大。

圖5 減排補(bǔ)貼率vs碳交易價格

圖6 企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平vs碳交易價格

圖7 企業(yè)節(jié)余碳交易量vs碳交易價格

圖8 社會最大福利vs碳交易價格

3.3 環(huán)境稅和企業(yè)技術(shù)溢出率的敏感度分析

除了碳減排補(bǔ)貼率、碳排放權(quán)交易價格，對企業(yè)征收環(huán)境稅也是一種可以促進(jìn)企業(yè)減少碳排放的有效手段。需要指出，由本模型中企業(yè)最優(yōu)減排水平D的表達(dá)式可以看出，環(huán)境稅對最優(yōu)減排水平的作用與碳排放權(quán)交易價格相似。魏茨曼指出，當(dāng)市場處于完全競爭、完全信息和交易費(fèi)用為零的狀態(tài)時，環(huán)境稅與碳排放交易制度二者在政策效果上具有一致性，且當(dāng)邊際減排成本與邊際減排收益相同時二者等價。本文假設(shè)企業(yè)在商品階段是完全競爭、完全信息情形，所以結(jié)論便是兩者效果相同。但現(xiàn)實世界里這些假設(shè)很難滿足，環(huán)境稅和碳排放權(quán)交易機(jī)制的政策效果并不相同。環(huán)境稅機(jī)制有較低的制度成本，在操作性上更簡便；而碳交易機(jī)制在對信息變化的反映上具有很強(qiáng)的靈活性，這也增加了企業(yè)碳排放決策的風(fēng)險和難度;此外，相較于環(huán)境稅這種間接性的碳減排激勵機(jī)制，碳排放權(quán)交易下的減排效果更顯著。

本文進(jìn)行了半合作情形下環(huán)境稅以及技術(shù)溢出率的敏感度分析。如圖9顯示，在半合作情形下，隨著環(huán)境稅從1元/噸增加到5元/噸，企業(yè)的減排水平反而減少，當(dāng)環(huán)境稅增加到10元/噸，企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平會隨之提高。這說明環(huán)境稅如同碳排放權(quán)交易價格一樣，對企業(yè)單位產(chǎn)品減排水平的影響是非線性的。同時，環(huán)境稅會給企業(yè)帶來較大的負(fù)擔(dān)，而且由于稅收是以政府為主體運(yùn)作，存在權(quán)力尋租的空間。

圖10則給出了半合作情形下另外一個會影響企業(yè)減排投資的因素—企業(yè)之間的技術(shù)溢出率的影響。技術(shù)溢出率與企業(yè)最優(yōu)減排水平之間存在階段性變化，其中半合作、完全合作情形閾值分別為β=0.5和β=0.41。這說明，只有超過閾值，企業(yè)間進(jìn)行碳減排研發(fā)合作才會提高企業(yè)最優(yōu)減排水平，供給更多的碳排放權(quán)，獲得較高的碳排放權(quán)價格。但根據(jù)我們所得的半合作情形下政府對企業(yè)投資補(bǔ)貼的表達(dá)式可以看出，減排補(bǔ)貼率與技術(shù)溢出率成正比，這說明隨著企業(yè)之間搭便車的情況越來越嚴(yán)重，為了維持社會福利最大化，政府承擔(dān)的負(fù)擔(dān)也會越來越重。

圖9 半合作情形下環(huán)境稅的敏感度分析

圖10 半合作情形下技術(shù)溢出率的敏感性分析

4 結(jié)語

隨著我國碳減排的需求越來越迫切，在面對企業(yè)減排及減排研發(fā)動力不足、環(huán)境政策實施存在局限性等問題時，政府如何有效的利用環(huán)境政策激勵企業(yè)進(jìn)行減排創(chuàng)新、提高減排水平引起了越來越多的關(guān)注。本文以社會福利最大化為前提，將碳排放權(quán)交易與環(huán)境稅政策、碳補(bǔ)貼政策相結(jié)合，通過環(huán)境政策混合治理框架下的政府-企業(yè)博弈三階段模型，即政府最優(yōu)投資補(bǔ)貼率確定階段、企業(yè)減排投資階段、企業(yè)生產(chǎn)階段，運(yùn)用逆推歸納法，分析了碳排放權(quán)交易價格、企業(yè)減排研發(fā)投資行為選擇和政府最優(yōu)碳減排補(bǔ)貼決策之間的動態(tài)影響，得出如下結(jié)論。

第一，從政策作用效果來看，碳減排補(bǔ)貼政策能夠減輕企業(yè)減排投資負(fù)擔(dān)，激勵企業(yè)進(jìn)行減排技術(shù)創(chuàng)新投資，提高減排水平。碳排放權(quán)交易政策不僅有效提高企業(yè)的減排水平，而且碳排放權(quán)交易價格的增加能減輕政府對減排投資的補(bǔ)貼，降低政府的負(fù)擔(dān)。碳排放權(quán)交易價格的增加也會提升企業(yè)的最大利潤和社會最大福利，這表明碳排放權(quán)交易市場不僅是解決污染問題最有效的一種方式，而且也會帶來社會最大福利的提高。

第二，從企業(yè)競爭與合作方式來看，半合作情形下的企業(yè)減排水平最優(yōu)，不僅能夠較好地推動國家減排目標(biāo)的實現(xiàn)，而且也能最大化社會福利。半合作情形既克服了完全合作情形下的壟斷市場的形成，又能克服競爭情形下減排研發(fā)投入的分散性，實現(xiàn)減排技術(shù)的合作創(chuàng)新。這說明在產(chǎn)品市場和技術(shù)研究市場的雙重作用下，企業(yè)減排投資要比縮減產(chǎn)量更為有效地實現(xiàn)國家減排目標(biāo)。

根據(jù)研究結(jié)論對碳減排政策的實施提出以下建議。(1)實行綜合有碳排放權(quán)交易、環(huán)境稅以及碳補(bǔ)貼政策的混合治理框架。相較于單一政策，混合治理框架情形下政府和企業(yè)能夠更加靈活的安排自身減排策略，有助于實現(xiàn)碳排放總量控制，降低碳減排政策實施阻力。(2)充分利用碳排放權(quán)交易市場機(jī)制。政府在制定補(bǔ)貼率時，可以參考碳排放權(quán)交易市場中碳交易價格，當(dāng)碳交易市場中碳交易價格上升時，政府可相應(yīng)的降低補(bǔ)貼率；碳交易價格下降時，相應(yīng)的提高補(bǔ)貼率。完善的碳交易市場可以實現(xiàn)有限碳排放權(quán)的有效分配，也是企業(yè)能夠積極參與交易的前提，能夠促進(jìn)企業(yè)達(dá)到最優(yōu)碳排放博弈決策。(3)確定合理的環(huán)境稅水平。過高的環(huán)境稅會增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，對于不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的地區(qū)可以實行有差別的環(huán)境稅。同時也要認(rèn)清，政府如何充分整合政府環(huán)境稅、碳補(bǔ)貼、碳排放權(quán)交易市場以及合作激勵政策等不同環(huán)境治理工具仍然是一個難題，需要我們進(jìn)一步思考如何從完全信息市場結(jié)構(gòu)到不完全信息市場結(jié)構(gòu)的分析。

當(dāng)然，本研究還存在有待改進(jìn)之處。在模型構(gòu)建過程中對考慮的因素進(jìn)行了簡化，如將產(chǎn)品市場看作完全競爭、把環(huán)境稅的作用等同于碳排放權(quán)交易價格，這種情況在現(xiàn)實中是無法成立的。在模型建立的同時并沒有考慮消費(fèi)者低碳產(chǎn)品支付意愿和其對產(chǎn)品需求量的影響。此外，模型只考慮了擁有兩家企業(yè)的行業(yè)碳減排行為問題，未來需要在多企業(yè)環(huán)境中進(jìn)一步驗證模型的合理性和實用性。