化工企業(yè)污染物影子價格的估計——基于參數(shù)化的方向性距離函數(shù)

陳醒 徐晉濤

化工企業(yè)污染物影子價格的估計——基于參數(shù)化的方向性距離函數(shù)

陳醒1徐晉濤2,?

1.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100871; 2.北京大學(xué)國家發(fā)展研究院, 北京 100871; ? 通信作者, E-mail: xujt@pku.edu.cn

以化工行業(yè)為例, 利用參數(shù)化的方向性距離函數(shù)估算 2007—2012 年 867 家化工企業(yè)兩種空氣污染物(二氧化硫和氮氧化物)和二氧化碳的影子價格, 衡量污染的邊際減排成本, 得到如下結(jié)果: 1)樣本化工企業(yè)二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳的平均影子價格分別為 59.8 元/千克當量、388.13 元/千克當量和 164 元/噸當量; 2)研究時段二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳的影子價格總體上有所提升, 但分布變得更為分散, 企業(yè)間邊際減排成本差異變大, 說明“十一五”期間的行政手段未實現(xiàn)經(jīng)濟有效的減排; 3)通過繪制化工行業(yè)邊際減排成本曲線發(fā)現(xiàn), 要實現(xiàn)“十三五”規(guī)劃中的污染減排目標, 有效的環(huán)境稅稅率需要遠遠高于目前的環(huán)境稅稅率或碳市場平均碳價, 意味著目前的環(huán)境稅仍有很大的提升空間, 其中氮氧化物的有效稅率遠遠高于二氧化硫, 未來氮氧化物的稅率可能需要一定幅度的調(diào)整。研究結(jié)果可為建立更加完備的環(huán)境稅體系提供一定的科學(xué)依據(jù)。

影子價格; 方向性距離函數(shù); 化工企業(yè); 環(huán)境稅

改革開放以來, 化工行業(yè)①本研究中“化工行業(yè)”指化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè), 在國民經(jīng)濟行業(yè)分類(GB/T 4754—2017)中工業(yè)行業(yè)分類大類代碼是26。逐漸成為中國工業(yè)發(fā)展的重點行業(yè)和重點投資方向, 在國民經(jīng)濟發(fā)展進程中占據(jù)重要地位, 為中國經(jīng)濟騰飛做出卓越貢獻。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》, 2015 年中國化工行業(yè)工業(yè)增加值達到 2.77 億萬元, 分別占當年全工業(yè)行業(yè)總產(chǎn)值和工業(yè)增加值的 13.2%和 11.8%。中國各類化工產(chǎn)品的產(chǎn)量都居世界前列, 如化肥、合成氨、純堿、硫酸和燃料產(chǎn)量居世界第一, 農(nóng)藥、燒堿和輪胎等產(chǎn)量居世界第二。2015 年化工行業(yè)進出口貿(mào)易總額達到 1586 億美元, 占全國進出口貿(mào)易總額的 13.7%?；て髽I(yè)地域分布廣泛, 數(shù)量繁多。根據(jù)《2008 年工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫》的統(tǒng)計數(shù)據(jù), 化工行業(yè)企業(yè)數(shù)量達到 28224 家, 是高污染行業(yè)中數(shù)量最多的。

化工行業(yè)帶來 GDP 增長的同時, 其快速擴張和粗獷的發(fā)展方式也造成嚴重的環(huán)境污染問題。由于化工行業(yè)門類繁多, 產(chǎn)品多樣, 生產(chǎn)過程中排放的污染物種類多, 數(shù)量大, 毒性也往往較高。根據(jù)《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù), 2015 年中國化工行業(yè)排放工業(yè)廢水 25.64 億噸, 排放工業(yè)廢氣 36752億立方米, 產(chǎn)生工業(yè)固體廢棄物 32808 萬噸, 分別占工業(yè)部門總體排放的 14%, 5.3%和 10.5%。在所有工業(yè)行業(yè)中，化工行業(yè)的各類污染物排放量均位列前三。

為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展, 政府管理部門采取一系列嚴格的環(huán)境規(guī)制手段來解決工業(yè)部門的環(huán)境污染問題。2006 年開始, 將二氧化硫作為約束性減排指標列入“十一五”規(guī)劃。在“十二五”規(guī)劃中, 氮氧化物也被列為約束性減排指標。同時, 國家積極運用市場化的環(huán)境規(guī)制手段來實現(xiàn)綠色發(fā)展。其中, 環(huán)境稅和污染物排放權(quán)交易市場是解決我國環(huán)境污染問題的兩大關(guān)鍵措施。2018 年 1 月 1 日，環(huán)境稅正式開征。2020 年開始, 全國碳排放交易市場將在電力行業(yè)正式開展。兩種政策的實施都依賴于對污染物的合理定價。但是, 由于我國目前尚未形成一個完善的污染物排放權(quán)交易市場, 污染物不具備明確的市場價格。在缺乏排污權(quán)交易市場的情況下, 影子價格可以作為污染物減排成本的表征。因此, 對污染物影子價格進行測算是為污染物定價的關(guān)鍵。污染物的影子價格在環(huán)境政策制定中具有重要應(yīng)用價值, 如環(huán)境稅稅率的制定和排污權(quán)交易中污染物價格的設(shè)定[1]。對化工行業(yè)污染物影子價格的測算, 可以為未來環(huán)境稅額度的調(diào)整提供政策依據(jù)。

環(huán)境稅方案能否實現(xiàn)有效的減排, 取決于稅額是否與企業(yè)邊際減排的真實成本相適應(yīng)。從激勵企業(yè)減排的角度看, 如果環(huán)境稅額度遠低于企業(yè)邊際減排的真實成本, 那么企業(yè)將消極地繳納環(huán)境稅而不會積極地減少污染物排放, 從而難以實現(xiàn)既定的減排目標。目前, 絕大多數(shù)省份對污染物征收的稅額仍沿襲 2003 年排污費的征收標準, 具有很大的優(yōu)化空間。近十幾年來, 減排技術(shù)和環(huán)境規(guī)制力度不斷升級, 企業(yè)邊際減排的真實成本理應(yīng)有所提升, 環(huán)境稅稅額也應(yīng)順應(yīng)真實成本的變化而調(diào)整。目前的環(huán)境稅稅額是否與企業(yè)邊際減排的真實成本相匹配? 各行業(yè)、各地區(qū)的差異又有多大? 搞清這些問題需要詳實的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)性的分析。

現(xiàn)有的關(guān)于污染物影子價格的研究大多集中在省級或行業(yè)層面[1-5]?；诤暧^數(shù)據(jù)的研究很難甄別不同性質(zhì)企業(yè)減排成本的差異, 也無法看出行業(yè)內(nèi)或地區(qū)內(nèi)企業(yè)減排成本的分布, 導(dǎo)致研究結(jié)果對政策的指導(dǎo)意義十分有限; 運用企業(yè)數(shù)據(jù)的研究集中在區(qū)域集中度較高的火電行業(yè)和造紙行業(yè)[6-9], 對區(qū)域集中度較低、企業(yè)數(shù)量眾多的化工行業(yè)關(guān)注較少。此外, 現(xiàn)有研究集中在單一污染物, 如二氧化硫[10-13]和二氧化碳[4,14-17], 同時探討多種污染物的研究很少。在中國復(fù)合型污染的現(xiàn)狀下, 十分有必要測算工業(yè)企業(yè)排放多種污染物的減排成本, 從而更好地指導(dǎo)環(huán)境稅政策的改進。

基于上述背景, 本研究利用全國 867 家化工企業(yè)在 2007 年和 2012 年的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù), 基于效率分析和生產(chǎn)前沿分析的理論, 利用參數(shù)化的二次型方向性距離函數(shù), 估算主要空氣污染物和二氧化碳的影子價格, 以期為環(huán)境稅的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

1 邊際減排成本與影子價格

影子價格定價方法是測算污染物邊際減排成本的重要方法之一。計算污染物影子價格的思路是將污染物視為生產(chǎn)活動過程中為了生產(chǎn)社會所需要的產(chǎn)品時產(chǎn)生的副產(chǎn)品(undesirable output), 即非合意產(chǎn)出。根據(jù)生產(chǎn)過程中合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出之間的數(shù)量替代關(guān)系以及合意產(chǎn)出的市場價格, 計算得到污染物的影子價格。污染物的影子價格定義為減少一個單位非合意產(chǎn)出所需要放棄的合意產(chǎn)出的機會成本[18]。污染物的影子價格是環(huán)境政策制定者重點關(guān)注的價格信息, 因為它可以為污染排放權(quán)交易和環(huán)境稅提供重要的參考信息。此外, 通過觀察企業(yè)污染物影子價格在年份和地區(qū)間的變動情況, 可以判斷環(huán)境規(guī)制能否實現(xiàn)經(jīng)濟有效的減排。在有效市場的假說下, 一個行業(yè)內(nèi)不同企業(yè)的污染物排放邊際收益是相等的。有效率的環(huán)境規(guī)制最終會促使行業(yè)內(nèi)所有企業(yè)的邊際減排成本收斂, 即該行業(yè)所有企業(yè)污染物的影子價格趨于收斂。

影子價格通常利用合意產(chǎn)出的市場價值, 并通過距離函數(shù)和對偶定理來計算。Shephard 距離函數(shù)和方向性距離函數(shù)是常用的影子價格函數(shù)模型, 求解方法包括參數(shù)法和非參數(shù)法。1981 年, Pittman[19]首次計算并比較污染物的影子價格, 雖然存在將污染物作為投入品納入生產(chǎn)規(guī)劃方程和模型假設(shè)較強等缺陷, 但正式開啟了該領(lǐng)域的研究。F?re 等[20]改進了污染物影子價格的求解方法, 運用 Pittman[19]的數(shù)據(jù), 構(gòu)建超越對數(shù)形式的距離函數(shù), 并用線性規(guī)劃求解造紙廠 4 種污染物的影子價格。在 F?re等[20]奠定研究框架后, 涌現(xiàn)大量類似的研究, 都使用產(chǎn)出距離函數(shù)模型推導(dǎo)非合意產(chǎn)出的影子價格[21-22]。F?re 等[23]進一步將方向性產(chǎn)出距離函數(shù)模型引入污染物的影子價格估計中, 使得合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出的數(shù)量能夠向不同方向變化, 在允許合意產(chǎn)出擴張的同時, 減少非合意產(chǎn)出的數(shù)量。這種模型十分貼近真實情況, 也成為目前計算污染物影子價格的公認方法, 被越來越多的學(xué)者采用[6,10,24]。在方法拓展和創(chuàng)新方面, 目前集中在解決方向向量選取對結(jié)果造成較大偏差的問題。從研究議題的角度, 除根據(jù)影子價格的變動分析污染治理政策的效率外, 不少研究增加了對污染物之間替代彈性的測算, 根據(jù)污染物之間的替代或互補關(guān)系來探究污染治理政策是否有協(xié)同效應(yīng)。

針對國內(nèi)企業(yè)污染物影子價格的研究 2005 年后陸續(xù)出現(xiàn)。涂正革[11]提出用非參數(shù)法構(gòu)建面板數(shù)據(jù)的方向性環(huán)境生產(chǎn)前沿函數(shù)模型, 計算 1999—2005 年各省二氧化硫的影子價格。陳詩一[1]匯總已有的參數(shù)法和非參數(shù)法, 并計算各省二氧化碳的影子價格。雖然這兩項研究是基于行業(yè)和省級層面, 數(shù)據(jù)質(zhì)量和結(jié)果外推到企業(yè)層面的意義有限, 但從方法和思路上對國內(nèi)后來的研究具有參考價值。Xu 等[6]首次利用企業(yè)層面的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)研究水體污染物影子價格, 通過福建和云南 34 個造紙廠 1986—1992 年的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù), 估算主要水體污染物的影子價格, 同時根據(jù)影子價格的收斂性質(zhì), 發(fā)現(xiàn)中國在這階段實施的排污收費制度未能實現(xiàn)經(jīng)濟有效的減排。萬倫來等[25]估算安徽 38 家煤炭開采企業(yè)“三廢”(廢水、廢氣和固體廢物)的影子價格。陳曉蘭[13]根據(jù) 2001—2005 年 96 家火電廠的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)估算二氧化硫和工業(yè)廢水的影子價格, 分別為 3.74 萬元/噸和 42 元/噸, 并根據(jù)影子價格的核密度分布圖發(fā)現(xiàn), 2001—2004 年影子價格逐漸升高且企業(yè)間差異變大, 但 2005 年再次放松, 說明在此期間環(huán)境規(guī)制的嚴格程度在提高, 但環(huán)境規(guī)制造成火電行業(yè)在資源配置上存在效率損失。魏楚[3]運用中國 104 個地級市 2001—2008 年投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)計算二氧化碳的影子價格, 發(fā)現(xiàn)二氧化碳邊際減排成本為 967 元/噸, 存在較大的地區(qū)差異, 東部省份顯著高于中西部省份, 從時間趨勢上看, 二氧化碳的邊際減排成本一直在攀升。王兵等[8]基于東莞市2004—2008 年 35 家造紙廠的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)得到COD 和粉塵的平均影子價格分別為 5.70 萬元/噸和 2.88 萬元/噸, 同時發(fā)現(xiàn)粉塵和 COD 存在替代效應(yīng), 且隨著時間逐漸加大。

總體來看, 有關(guān)污染物影子價格的求解研究, 大約有 30%聚焦于求解影子價格方法的改進, 70%為實證應(yīng)用研究。從研究對象上看, 對非合意產(chǎn)出的范圍正逐漸擴大, 不僅關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的各類空氣污染物, 也關(guān)注農(nóng)業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的非合意產(chǎn)出[26-27]。早期的研究對象主要是各類空氣和水體污染物, 如二氧化硫、氮氧化物、生物需氧量和化學(xué)需氧量等。之后, 由于氣候變化的議題愈發(fā)引起關(guān)注, 以二氧化碳為代表的溫室氣體成為重點研究對象。在 2000 年之前, 只有一篇文獻研究二氧化碳的影子價格[22], 2005 年以后, 相關(guān)的研究越來越多。從采用的方法看, 基于參數(shù)法的研究框架[20,23]最流行, 該框架下求解所得的影子價格有明確的經(jīng)濟含義, 同時對數(shù)據(jù)的要求不太高, 只需要投入和產(chǎn)出的數(shù)量信息。

2 方法選擇和模型設(shè)計

本研究采取參數(shù)化的方向性距離函數(shù)測算污染物的影子價格。根據(jù) F?re 等[23]的研究, 方向性距離函數(shù)模型建立在環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)效率(Environmental Production Technology)分析的理論基礎(chǔ)上。

距離函數(shù)用于描述環(huán)境技術(shù)的生產(chǎn)可能性集合。根據(jù) F?re 等[23]和 Chambers 等[28]的研究, 方向性產(chǎn)出距離函數(shù)表述如下:

距離函數(shù)和收益函數(shù)的對偶性是使用影子價格模型的基礎(chǔ), 產(chǎn)出導(dǎo)向距離函數(shù)的對偶形式是收益函數(shù)(投入導(dǎo)向的距離函數(shù)則是成本函數(shù)), 求解收益函數(shù)可以通過最大化收益來實現(xiàn)。令=(1, …,p)和=(1, …,q)分別代表合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出的價格向量, 基于環(huán)境技術(shù)生產(chǎn)可行性集和方向性距離函數(shù)的表達式, 收益函數(shù)可以表示為

根據(jù)拉格朗日定理和包絡(luò)定理, 方向性距離函數(shù)的影子價格求解公式(求解過程請訪問 http://xbna. pku.edu.cn查看附錄)為

求解影子價格需要方向性距離函數(shù)的具體形式。二次型函數(shù)具有良好的微分性質(zhì), 是此類研究的首選函數(shù)形式[20,23,27]。第個企業(yè)的二次型方向性產(chǎn)出距離函數(shù)表達式為

其中,,和分別表示投入品、合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出;,和分別代表,和的個數(shù), 其余為待估計參數(shù)。

本研究使用的模型包括兩種投入品、3 種非合意產(chǎn)出和一種合意產(chǎn)出。由于采用的是兩期面板數(shù)據(jù), 為充分考慮共同生產(chǎn)前沿下的時間效應(yīng), 加入時間變量 DI。這是根據(jù)企業(yè)數(shù)目設(shè)置的虛擬變量, 一般設(shè)定為企業(yè)總數(shù)量?1, 用來突出企業(yè)的個體差異。加入時間效應(yīng)后的方向性距離函數(shù)設(shè)定為

本文采用 Aigner 等[29]提出的線性規(guī)劃法求解二次型方向性距離函數(shù)的各個參數(shù)。求解目標是最小化所有企業(yè)與前沿面上企業(yè)的離差和, 目標函數(shù)表達式如下:

s.t.

其中, 條件 1 要求所有生產(chǎn)單元的生產(chǎn)行為都必須在生產(chǎn)可行集中, 即方向性距離函數(shù)非負; 條件 2要求合意產(chǎn)出具有自由處置性, 即如果合意產(chǎn)出增加, 則方向性距離函數(shù)值不會增加, 意味著企業(yè)變得更有效率, 與前沿面上最有效企業(yè)的距離更小; 條件 3 要求非合意產(chǎn)出具有弱可處置性, 即如果非合意產(chǎn)出增加, 方向性距離函數(shù)值不會減少, 即此時企業(yè)效率更低; 條件 4 與 3 類似, 要求投入具有弱可處置性; 條件 5 和 6 保證對所有產(chǎn)出變量的一階齊次性假定, 即產(chǎn)出變量的弱可處置性; 條件7 代表距離函數(shù)的對稱性。

F?re 等[23]的研究中, 方向向量選擇=(1, ?1), 即合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出擴張或收縮的比率一致, 合意產(chǎn)出每增加一單位, 非合意產(chǎn)出就減少一單位。選擇對稱性方向向量的好處之一是更符合現(xiàn)實情況, 即在面臨現(xiàn)實中的環(huán)境規(guī)制時, 希望環(huán)境污染物能減少, 而不是不變; 好處二是這樣單位向量的設(shè)定降低了求解難度。因此, 本研究選取該方向向量進行求解。

3 數(shù)據(jù)來源和變量選擇

目前國內(nèi)沒有專門統(tǒng)計化工企業(yè)投入、產(chǎn)出信息的數(shù)據(jù)庫, 因此本研究從中國工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫和環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中選取化工企業(yè)的數(shù)據(jù), 將兩個數(shù)據(jù)庫信息進行匹配, 得到目前已知最大規(guī)模的化工企業(yè)樣本。

3.1 數(shù)據(jù)來源

中國工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫是國內(nèi)廣為使用的微觀企業(yè)數(shù)據(jù)庫, 由中國統(tǒng)計局負責數(shù)據(jù)的收集和編制, 從 1998 年到 2013 年, 每年公布年度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫包括所有國有企業(yè)和年收入超過 500 萬人民幣的私營企業(yè), 指標根據(jù)各大企業(yè)的財務(wù)報表編制而成, 除企業(yè)的基本信息(如行業(yè)、地址和所有權(quán))外, 核心變量包括企業(yè)投入和產(chǎn)出信息, 如員工數(shù)量、資本投入、年收入、毛利潤、年利率和增值稅等。

環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫由中國環(huán)境保護部(現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境部)負責數(shù)據(jù)收集和編制, 涵蓋全國每個縣的主要污染源(包括重型工業(yè)污染企業(yè), 污水處理廠和固廢處理廠等), 污染物排放總量占每個縣的85%。指標是主要污染物(如二氧化硫、氮氧化物、化學(xué)需氧量和氮氨)的排放量。該數(shù)據(jù)庫中的企業(yè)多為重污染型企業(yè)。

以往的相關(guān)研究是利用企業(yè)名稱對兩個數(shù)據(jù)庫進行匹配[30]。由于環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫只有 2007 年和2012 年的數(shù)據(jù), 因此先對兩個年份進行匹配, 保留在此期間都存在的企業(yè), 然后再與 2007 年和 2012年的工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫匹配, 從而獲取對應(yīng)企業(yè)的財務(wù)信息。之后, 進行數(shù)據(jù)清洗: 首先去除關(guān)鍵財務(wù)指標(如勞動力、資本和總產(chǎn)出)缺失的企業(yè), 然后去除明顯不符合會計準則(如勞動力和固定資產(chǎn)為負, 流動資產(chǎn)、固定資產(chǎn)或凈固定資產(chǎn)超過總資產(chǎn), 當期折舊大于累計折舊)的企業(yè)。對環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理主要是去除重點污染物排放量(二氧化硫和氮氧化物)和用煤量(用來計算二氧化碳排放量)缺失的企業(yè)。

經(jīng)過上述匹配流程, 最終得到 2007 年和 2012年包含 867 個化工企業(yè)投入產(chǎn)出信息的平衡面板數(shù)據(jù)。這個時間段與“十一五”規(guī)劃(2006—2011 年)的時段基本上重合, 在此期間中央頒布一系列較為嚴格的環(huán)境規(guī)制手段, 特別是對二氧化硫提出全國削減 10%的減排目標。研究這期間化工企業(yè)污染物影子價格的變化, 能夠充分地反映“十一五”期間指標約束型環(huán)境規(guī)制的實際效果。

3.2 指標選取

投入指標的選取: 因為一般企業(yè)生產(chǎn)過程中的投入品是資本和勞動力, 所以本研究選擇固定資產(chǎn)凈值年平均余額作為企業(yè)的資本代理指標, 若沒有提供固定資產(chǎn)凈值年平均余額, 則采取“固定資產(chǎn)凈值 = 固定資產(chǎn)原值 ? 累計折舊”的計算公式估算;選擇企業(yè)從業(yè)人員平均人數(shù)作為勞動力代理指標,由于數(shù)據(jù)限制, 對勞動力素質(zhì)(如從業(yè)人員教育水平)不做區(qū)分。

產(chǎn)出指標的選取包括合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出兩部分。

合意產(chǎn)出指標的選取。表征企業(yè)的產(chǎn)出主要有工業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)銷售收入和工業(yè)增加值 3 個變量。其中, 工業(yè)增加值只與固定資本、勞動力和土地 3 種投入要素相關(guān), 是最接近企業(yè)財富創(chuàng)造的產(chǎn)出指標[31]。但是, 2012 年工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)中未提供工業(yè)增加值的數(shù)據(jù), 且沒有中間投入品相關(guān)信息, 因此無法根據(jù)“產(chǎn)品銷售額 ? 期初存貨 + 期末存貨 ? 中間投入 + 增值稅”[32]來計算工業(yè)增加值。為了保證2007 年和 2012 年合意產(chǎn)出指標的統(tǒng)一, 選擇工業(yè)總產(chǎn)值(現(xiàn)價)作為合意產(chǎn)出的指標。

表1 樣本化工企業(yè)主要變量描述性統(tǒng)計

非合意產(chǎn)出指標的選取: 結(jié)合中國長期較為嚴重的大氣污染以及復(fù)合型空氣污染的背景來考慮。二氧化硫和氮氧化物是 PM2.5的重要前體物, 隨著中國對大氣污染的治理, 臭氧已悄然成為夏季的首要污染物, 作為臭氧的重要前體物, 氮氧化物引起政府部門的關(guān)注。因此, 選取二氧化硫和氮氧化物作為非合意產(chǎn)出的指標。

2007 年和 2012 年全國共計 867 家化工企業(yè)面板數(shù)據(jù)的所有指標及基本統(tǒng)計描述如表 1 所示。

從排放強度變化趨勢(圖 1)看, 2007 年到 2012年, 二氧化硫和氮氧化物的排放強度都降低 2/3 以上, 說明“十一五”期間的約束型指標是有效的。

從分省化工企業(yè)的排放強度(圖 2)看, 中西部省份(如新疆、寧夏和內(nèi)蒙古等)化工企業(yè)的排放強度都較高, 北京、浙江、上海和江蘇等東部發(fā)達省份的化工企業(yè)污染物排放強度較低。

4 結(jié)果分析

4.1 影子價格的年際變動

根據(jù)測算得到的污染物影子價格基準結(jié)果, 探究 2007 年和 2012 年影子價格的分布情況, 結(jié)果如圖 3 所示?？梢钥闯? 2007 年污染物影子價格集中度很高, 峰值出現(xiàn)在靠左較低的位置。說明在 2007年, 污染物影子價格較低, 企業(yè)之間邊際減排成本的差異較小。2012 年的曲線右移, 意味著與 2007年相比, 樣本化工企業(yè)污染物總體影子價格在提高。3 種污染物影子價格的峰值都提高較多, 這與該時段國家對環(huán)境治理力度逐步加強的實際情況相符。特別是 2006 年二氧化硫削減 10%的目標列入“十一五”規(guī)劃中, 中央采取多種形式的環(huán)境規(guī)制手段來確保目標的達成, 因此樣本企業(yè)的邊際減排成本必定越來越高。

圖1 2007和2012年化工行業(yè)二氧化硫和氮氧化物排放強度變化

從圖 3 中影子價格的分布情況看, 3 種污染物影子價格的分布都從集中變得分散, 2012 年影子價格的集中度比 2007 年差很多。影子價格的分布代表行業(yè)內(nèi)部企業(yè)減排成本的趨同程度。影子價格分布范圍越廣, 說明企業(yè)之間的減排成本差異越大。這一現(xiàn)象的政策涵義是, 由于企業(yè)間減排成本差異較大, 因此采取行政命令來減排的成本較高, 效率較低。這種低效率的政策在短期內(nèi)可能會有一定的效果, 但由于成本較高, 難免出現(xiàn)不支持、不協(xié)調(diào)的情況, 從長期來看容易導(dǎo)致污染的反復(fù), 無法形成治理的長效機制。結(jié)合對減排政策經(jīng)濟效率的理論解釋, 要想環(huán)境政策實現(xiàn)社會減排總成本最小化的目標, 全行業(yè)所有企業(yè)污染物影子價格(即邊際減排成本)應(yīng)當趨同, 收斂一致。如果企業(yè)邊際減排成本差異變大, 則說明未能實現(xiàn)經(jīng)濟有效的減排。因為只有經(jīng)濟手段才能使邊際減排成本收斂一致, 從而達到減排總成本最小化的目的[6,21]。如圖 3 所示, 越來越分散的影子價格說明企業(yè)之間邊際減排成本差異越來越大, 說明在樣本研究時段, 政府采取的行政手段未能實現(xiàn)經(jīng)濟有效的減排。

圖2 分省化工行業(yè)二氧化硫平均排放強度變化

圖3 化工行業(yè)二氧化硫(a)、氮氧化物(b)和二氧化碳(c)影子價格的密度分布

圖4 化工行業(yè)二氧化硫(a)、氮氧化物(b)和二氧化碳(c)減排成本曲線

4.2 最優(yōu)稅率的制定

由于現(xiàn)實中污染物排放權(quán)交易市場的缺失, 污染物的價格不可得, 因此污染物的影子價格成為制定環(huán)境稅的重要依據(jù)。根據(jù)上述計算結(jié)果, 將所有企業(yè)根據(jù)污染物影子價格從高到底排序, 并逐一累加企業(yè)的污染物排放量, 繪制橫軸為行業(yè)污染物的總排放量、縱軸為污染物影子價格的化工行業(yè)邊際減排成本曲線(即行業(yè)內(nèi)所有企業(yè)邊際減排成本曲線的加總), 如圖 4 所示。通過對邊際減排成本曲線數(shù)值模擬, 可得到近似的函數(shù)形式, 用于有效環(huán)境稅稅率的制定。由橫軸的減排量目標值，找到縱軸上對應(yīng)的理論影子價格, 即實現(xiàn)該排放量應(yīng)收取的有效稅率。

從圖 4 可見, 二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳的有效稅率分別為 59.8 元/千克當量、388.13 元/千克當量和 164 元/噸當量, 與陳詩一[1]對二氧化碳的估計結(jié)果比較接近。同時, 氮氧化物的影子價格也明顯高于二氧化碳的影子價格, 與陳詩一等[5]利用城市污染排放數(shù)據(jù)計算的結(jié)果一致。

與環(huán)境稅法規(guī)定的環(huán)境稅額(表 2)相比, 本研究計算得出的有效環(huán)境稅稅率均高于目前執(zhí)行的稅額。

5 結(jié)論與討論

本文基于 2007—2012 年中國 867 個化工企業(yè)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù), 選取工業(yè)總產(chǎn)值作為合意產(chǎn)出, 二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳作為非合意產(chǎn)出, 運用二次型方向性產(chǎn)出距離函數(shù), 估算 3 種污染物的影子價格, 得到以下主要結(jié)論。

1)對污染物影子價格的年際變化趨勢的分析表明, 2007—2012 年期間, 樣本化工企業(yè) 3 種污染物的影子價格進一步分散, 說明雖然企業(yè)提高了二氧化硫減排的力度, 但企業(yè)間的減排成本差距拉大, 行政手段的反彈和失效在一定程度上表明實行環(huán)境經(jīng)濟手段的必要性。

表2 全國各省環(huán)境稅稅率

說明: 稅額數(shù)據(jù)根據(jù)各地省份網(wǎng)站整理, 取3種污染物(二氧化硫、氮氧化合物和煙粉塵污染物)稅額標準的平均值。河北和江蘇省內(nèi)不同城市的環(huán)境稅額有差異, 取各城市的平均值。

2)若要實現(xiàn)“十三五”的減排目標, 二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳的有效環(huán)境稅率分別需要達到59.8 元/千克當量、388.13 元/千克當量和 164 元/噸當量?，F(xiàn)行的環(huán)境稅稅率低于本研究測算的結(jié)果。為了充分地運用市場化手段建立環(huán)境稅的長效機制, 應(yīng)當適當?shù)靥岣攮h(huán)境稅稅率, 以期達到經(jīng)濟有效的減排。對于全國性的碳交易市場, 可能需要提高二氧化碳在一級市場的拍賣價格。

3)從政策制定者的角度來看, 在“十三五”規(guī)劃的環(huán)境污染物減排目標下, 二氧化硫和氮氧化物的有效稅率均高于目前的環(huán)境稅稅率, 其中氮氧化物的有效稅率高于二氧化硫。因此, 未來對于環(huán)境稅的調(diào)整應(yīng)當基于污染物的種類, 不宜對所有污染物征收同樣的稅率。

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Estimation of Shadow Price of Major Pollutants in China’s Chemical Firms: An Empirical Analysis Based on Directional Distance Function

CHEN Xing1, XU Jintao2,?

1. College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871; 2. National School of Development,Peking University, Beijing 100871; ? Corresponding author, E-mail: xujt@pku.edu.cn

This study estimated the shadow price of two air pollutants (sulfur dioxide and nitrogen oxides) and carbon dioxide in 867 chemical firms from 2007 to 2012 using a parameterized directional distance function to measure the marginal abatement cost of pollutants. The result is as follows. 1) The average shadow prices of SO2, NOx and CO2in the sample chemical firms were 59.8 yuan/kg equivalent, 388.13 yuan/kg equivalent and 164 yuan/ton equivalent, respectively. 2) The shadow prices of the three pollutants showed an upward and fragmented trend, implying that traditional target-bound emission reductions policies during the 11th Five-Year-Plan had not been economically effective. 3) By plotting the marginal abatement cost curve (MACC) of chemical industry, we find that in order to achieve the pollution reduction targets set by the 13th Five-Year Plan, the effective environmental tax rate should be much higher than the current environmental tax rate or the average carbon price in the carbon market, which means that the current environmental tax may require some adjustment. The shadow price of nitrogen oxides is much higher than that of sulfur dioxide, therefore the tax rate of nitrogen oxides may need a certain degree of adjustment. The results can provide some reference for the future establishment of a more complete system of environmental tax.

shadow price; directional distance function; chemical firms; environmental tax

10.13209/j.0479-8023.2021.008

2020–02–11;

2020–05–20