基于演化仿真的碳排放政策復(fù)合機(jī)制設(shè)計(jì)

顧倩倩

(上海師范大學(xué)天華學(xué)院, 商學(xué)院, 上海 201815)

0 引言

我國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱“碳交易”)在促進(jìn)企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型方面取得了一定成效,但只能覆蓋到重點(diǎn)碳排放單位,在實(shí)施過(guò)程中暴露出了諸多問(wèn)題[1]。由此可見,單一的碳交易政策無(wú)法長(zhǎng)期有效地降低企業(yè)碳排放,吳力波等[2]的研究也表明,碳交易機(jī)制更適用于現(xiàn)階段的中國(guó)?！堵?lián)合國(guó)氣候變化框架公約》提出,基于市場(chǎng)機(jī)制的碳交易和碳稅是最重要的兩項(xiàng)碳減排措施[3],隨著未來(lái)我國(guó)減排力度增強(qiáng),可考慮引入碳稅來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)有碳排放政策的不足。碳稅政策按照二氧化碳排放量向排放主體征稅,會(huì)覆蓋所有的碳排放源,且政府可直接調(diào)控稅率,靈活性較強(qiáng)。再者,碳稅可以直接依托現(xiàn)有稅收體系,管理和實(shí)施成本較低。在低碳發(fā)展效應(yīng)方面,徐文成等[4]發(fā)現(xiàn)碳稅可以有效減少碳排放量,推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的背景下,碳交易與碳稅相結(jié)合的復(fù)合政策比單一政策的減排效果更優(yōu)[5]。雖已有學(xué)者對(duì)復(fù)合碳政策開展了一些研究,但忽視了碳稅較強(qiáng)的負(fù)外部性和政策實(shí)施過(guò)程中政府的監(jiān)管效用。企業(yè)在面對(duì)高額的碳排放成本時(shí),可能會(huì)選擇違規(guī)排碳行為,因此,在復(fù)合碳排放機(jī)制設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮政策強(qiáng)度對(duì)企業(yè)決策的影響,并輔以適當(dāng)?shù)恼O(jiān)管作為保障。由此本文充分考慮企業(yè)對(duì)政策的耐受程度,創(chuàng)新性地提出碳交易為主、碳稅作為懲罰性補(bǔ)充手段的碳排放復(fù)合機(jī)制的設(shè)計(jì)思路,借助演化博弈理論,將政府作為監(jiān)管主體納入博弈模型,探究有效政府監(jiān)管下碳交易與碳稅的復(fù)合政策同企業(yè)低碳減排策略之間的互動(dòng)關(guān)系,以期為我國(guó)碳排放政策的路徑優(yōu)化提供理論借鑒。

1 研究假設(shè)與建模

地方政府與碳排放企業(yè)都是有限理性的個(gè)體,且具有策略選擇、學(xué)習(xí)和模仿的能力。在長(zhǎng)期交互過(guò)程中,政府的策略集為{嚴(yán)格監(jiān)管,寬松監(jiān)管},企業(yè)的策略集為{低碳減排生產(chǎn),傳統(tǒng)生產(chǎn)}。在時(shí)刻t,政府選擇嚴(yán)格監(jiān)管策略的概率為y,企業(yè)選擇低碳減排策略的概率為x,0≤x,y≤1,且x,y均為時(shí)間t的函數(shù)。

政府建設(shè)復(fù)合碳機(jī)制的成本為C,無(wú)償分配給企業(yè)的碳排放配額為E,制定的碳稅稅率為t3。政府對(duì)企業(yè)行為的監(jiān)管成本為αC1,其中α為監(jiān)管概率,當(dāng)α=1時(shí),代表政府選擇的是嚴(yán)格監(jiān)管策略。

當(dāng)企業(yè)選擇低碳生產(chǎn)時(shí),需投入技術(shù)研發(fā)等減排成本C2,獲得基本收益R。減排后,企業(yè)可將多余的碳配額ΔE1以價(jià)格p在碳市場(chǎng)出售,其中ΔE1=E-E1。此時(shí),企業(yè)無(wú)需繳納碳稅,還可以享受所得稅優(yōu)惠稅率t1。企業(yè)的低碳技術(shù)不僅可以改善環(huán)境,還會(huì)為政府帶來(lái)招商引資等經(jīng)濟(jì)效益,記為Re。

當(dāng)企業(yè)選擇傳統(tǒng)生產(chǎn)時(shí),獲得額外收益r,但不能享受稅收優(yōu)惠政策,只能按照正常稅率t2繳納所得稅,此時(shí)的碳排放量E2也會(huì)超過(guò)碳配額。如果企業(yè)自覺(jué)遵守碳政策,則需以價(jià)格p在碳市場(chǎng)購(gòu)買ΔE2的排放額,其中ΔE2=E2-E;如果企業(yè)為節(jié)省成本,選擇偷排等違規(guī)行為,則設(shè)偷排概率為β,若被政府部門發(fā)現(xiàn),需繳納罰款ΔE2t3,即為超配額碳量的碳稅稅金。

上述要素是政企之間的共同知識(shí),其中0≤α、β≤1,雙方的收益矩陣如表1所示。

表1 政企演化博弈模型的收益矩陣

(1)

根據(jù)Malthusian復(fù)制動(dòng)態(tài)方程的定義和求解方法[6],企業(yè)策略選擇的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(2)

結(jié)合式(1)(2),H1(x,y)可整理為

H1(x,y)=x(1-x){(R+pΔE1)(1-t1)-(R+r)(1-t2)+[(1-β)p+αβt3]ΔE2-

(3)

C2+(1-α)βΔE2t3y}

同理,可得到政府策略選擇的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程H2(x,y):

H2(x,y)=y(1-y)(1-α)[(βΔE2t3-C1)-βΔE2t3x]

(4)

2 演化博弈系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

由企業(yè)和政府的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程構(gòu)成的方程組,即為演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)系統(tǒng),它描述了這2個(gè)博弈主體策略演化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

(5)

其中,

(6)

(7)

(8)

(9)

將5個(gè)均衡點(diǎn)分別代入矩陣A,可得到對(duì)應(yīng)的Det(A)和tr(A),如表2所示。為簡(jiǎn)化表述,令

表2 各均衡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Det(A)和tr(A)的表達(dá)式

T1=(R+pΔE1)(1-t1)-(R+r)(1-t2)+

[(1-β)p+αβt3]ΔE2-C2

(10)

T2=(R+pΔE1)(1-t1)-(R+r)(1-t2)+

[(1-β)p+βt3]ΔE2-C2

(11)

S1=(1-α)(βΔE2t3-C1)

(12)

S2=-(1-α)C1

(13)

如果均衡點(diǎn)滿足Det(A)>0且tr(A)<0,則該點(diǎn)為系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn),其對(duì)應(yīng)的策略則為演化穩(wěn)定策略(ESS)[8]。經(jīng)求解,均衡點(diǎn)(1,1)和(x0,y0)都不是系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn)。接下來(lái),對(duì)其余3個(gè)均衡點(diǎn)的局部穩(wěn)定性進(jìn)行分析。具體結(jié)果如下:

(1) 當(dāng)T1>0,S1<0或S1>0時(shí),(1,0)是系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn),表示在政府的寬松監(jiān)管模式下,企業(yè)自主選擇低碳策略,這是政企合作博弈中最優(yōu)的ESS,也是碳排放政策的期望調(diào)控目標(biāo),稱之為系統(tǒng)演化的“目標(biāo)狀態(tài)”。從演化均衡條件可知,在政府寬松監(jiān)管下,企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型后的凈收益T1是影響政企策略選擇的實(shí)質(zhì)性條件。

(2) 當(dāng)T1<0、S1<0,T2<0或T2>0時(shí),(0,0)是系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn),對(duì)應(yīng)的ESS為(傳統(tǒng)生產(chǎn),寬松監(jiān)管)。

(3) 當(dāng)T1<0、T2>0、S1>0時(shí),系統(tǒng)不存在演化穩(wěn)定點(diǎn),政企雙方的演化路徑是圍繞中心點(diǎn)(x0,y0)的閉環(huán)軌道進(jìn)行周期性震蕩。

(4) 當(dāng)T2<0、S1>0時(shí),(0,1)是系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn),表示在政府的嚴(yán)格監(jiān)管模式下,企業(yè)漸進(jìn)穩(wěn)定于傳統(tǒng)生產(chǎn)策略,這是政企非合作博弈中最糟糕的一種穩(wěn)定狀態(tài),稱之為“政策失靈狀態(tài)”,這對(duì)政策成本造成嚴(yán)重浪費(fèi)。

3 數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)

為更直觀的展現(xiàn)碳交易與碳稅的復(fù)合政策對(duì)企業(yè)低碳減排行為的影響,本文參照張爽等[7]的仿真數(shù)據(jù)設(shè)置規(guī)則,依據(jù)分析結(jié)果中的演化均衡條件,利用MATLAB來(lái)開展政策效果模擬和敏感性分析,仿真結(jié)果如圖1～圖5所示,圖中曲線為政企系統(tǒng)策略選擇的演化路徑,橫坐標(biāo)為企業(yè)選擇“低碳減排生產(chǎn)”策略的概率,縱坐標(biāo)為政府選擇“嚴(yán)格監(jiān)管”策略的概率。

圖1 不同力度碳交易政策下政企策略選擇的演化路徑

3.1 碳交易政策模擬

模型中與碳交易政策相關(guān)的參數(shù)包括碳價(jià)p、企業(yè)的碳交易量ΔE1、ΔE2,因此可采用控制變量法來(lái)模擬不同力度碳交易政策對(duì)系統(tǒng)演化結(jié)果的影響。以基準(zhǔn)情形,即“政策失靈狀態(tài)”下系統(tǒng)的參數(shù)值為對(duì)照組,其中C1=1、C2=8、R=1、r=3、ΔE1=6、ΔE2=10、p=0.6、t1=0.3、t2=0.5、t3=0.5、α=0.6、β=0.5。此時(shí),系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn)為(0,1),即處于“政策失靈狀態(tài)”,仿真結(jié)果為圖1中的對(duì)照組曲線。維持其他參數(shù)值不變:① 在實(shí)驗(yàn)組1中,降低3個(gè)參數(shù)的取值,設(shè)定p=0.3、ΔE1=3、ΔE2=5(見圖1),系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn)仍為(0,1),該政策力度未能使系統(tǒng)向“目標(biāo)狀態(tài)”演化,這說(shuō)明當(dāng)碳價(jià)降低、企業(yè)的碳交易量減小時(shí),無(wú)法改善企業(yè)采用傳統(tǒng)技術(shù)的困境,此時(shí)碳交易政策的激勵(lì)作用非常有限;② 在實(shí)驗(yàn)組2中,提高3個(gè)參數(shù)的取值,設(shè)定p=0.9、ΔE1=9、ΔE2=15(見圖1),此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定點(diǎn)演化為(1,0),該政策力度可以引導(dǎo)企業(yè)開展低碳減排,使系統(tǒng)由“政策失靈狀態(tài)”轉(zhuǎn)化為“目標(biāo)狀態(tài)”,這說(shuō)明當(dāng)碳價(jià)提高、企業(yè)的碳交易量增加時(shí),可實(shí)現(xiàn)政策的預(yù)期調(diào)控目標(biāo)。

碳價(jià)主要受碳市場(chǎng)供求關(guān)系的影響,碳交易量則受制于企業(yè)減排能力和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),均不屬于政府調(diào)控范疇。因此,當(dāng)碳交易政策的激勵(lì)機(jī)制失靈時(shí),需借助其他手段進(jìn)行補(bǔ)救。有學(xué)者認(rèn)為面對(duì)異常波動(dòng)或長(zhǎng)期低迷的碳價(jià),政府依法、科學(xué)地調(diào)控碳價(jià)是非常必要的[9]。受其啟發(fā),現(xiàn)對(duì)碳價(jià)p進(jìn)行敏感性分析。以基準(zhǔn)情形中p=0.6為參照,維持其他參數(shù)取值不變,單一提高或降低p的取值,來(lái)模擬系統(tǒng)雙方的演化趨勢(shì)(見圖2),其中p=0.3/0.9/1.2是設(shè)置的3個(gè)實(shí)驗(yàn)值。從仿真結(jié)果可得,當(dāng)p=0.3時(shí),系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn)為(0,1),與基準(zhǔn)情形p=0.6一致,系統(tǒng)仍處于“政策失靈狀態(tài)”,但當(dāng)p=0.9/1.2時(shí),系統(tǒng)逐漸演化穩(wěn)定于(1,0)點(diǎn),即“目標(biāo)狀態(tài)”,這說(shuō)明提高碳價(jià)可以有效改善系統(tǒng)的演化困境,使系統(tǒng)漸進(jìn)收斂于穩(wěn)定點(diǎn)(1,0)。通過(guò)對(duì)比p=0.9和p=1.2的曲線還發(fā)現(xiàn),碳價(jià)越高,系統(tǒng)向均衡點(diǎn)的演化速率越快。

圖2 不同碳定價(jià)機(jī)制下政企策略選擇的演化路徑

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),碳交易政策中存在一個(gè)碳價(jià)閾值(仿真數(shù)值下的閾值是0.8478),當(dāng)碳價(jià)低于閾值時(shí),政策強(qiáng)度不足以改變企業(yè)的策略選擇,政策不能發(fā)揮其預(yù)期作用;反之,企業(yè)會(huì)主動(dòng)執(zhí)行碳減排,即趨向于選擇低碳減排策略。該結(jié)論也與圖2的仿真結(jié)果一致。

碳價(jià)對(duì)碳交易政策的實(shí)施效果有重要影響,但碳價(jià)主要受市場(chǎng)機(jī)制調(diào)節(jié),存在失靈可能,因此,碳交易政策無(wú)法穩(wěn)定有效地激勵(lì)企業(yè)開展低碳減排。

3.2 碳稅政策模擬

本文設(shè)定的碳稅政策是具有懲罰性質(zhì)的碳規(guī)制,政策效果主要受政府監(jiān)管力度α和碳稅稅率t3的影響。下文通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)參數(shù)α進(jìn)行敏感性分析,當(dāng)參數(shù)值設(shè)定為C1=1、C2=8、R=1、r=3、ΔE1=6、ΔE2=10、p=0.6、t1=0.3、t2=0.5、t3=1.27、α=0.6、β=0.5時(shí),系統(tǒng)的演化路徑為圖3中的α=0.6曲線。接著,以當(dāng)前設(shè)定值為參照,維持其他參數(shù)值不變,提高或降低α的取值來(lái)模擬系統(tǒng)雙方的演化趨勢(shì)。從仿真結(jié)果可知,當(dāng)α=0.3時(shí),系統(tǒng)無(wú)漸進(jìn)穩(wěn)定點(diǎn),政企雙方的策略選擇呈閉環(huán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),但當(dāng)α=0.9時(shí),系統(tǒng)會(huì)漸進(jìn)收斂于(1,0)點(diǎn),穩(wěn)定于“目標(biāo)狀態(tài)”,且演化速率高于α=0.6。

圖3 不同政府監(jiān)管力度下政企策略選擇的演化路徑

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),政府監(jiān)管概率α存在一個(gè)閾值(仿真數(shù)值下的閾值是0.5953)。當(dāng)監(jiān)管概率小于閾值時(shí),系統(tǒng)無(wú)演化穩(wěn)定狀態(tài);反之,系統(tǒng)會(huì)漸進(jìn)穩(wěn)定于“目標(biāo)狀態(tài)”,這說(shuō)明一定程度的政府監(jiān)管是保證懲罰性碳稅政策效果的必要前提。該結(jié)論也與圖3中的仿真結(jié)果一致。

3.3 碳交易與碳稅的復(fù)合機(jī)制模擬

政府部門對(duì)虛報(bào)、瞞報(bào)、拒報(bào)溫室氣體排放報(bào)告行為的最高罰款只有3萬(wàn)元,這對(duì)有限理性的高產(chǎn)值碳排放企業(yè)往往起不到應(yīng)有的懲罰和警示作用。在利益驅(qū)使下,傳統(tǒng)生產(chǎn)型企業(yè)的偷排概率β很可能處于較高水平,即其選擇碳交易的概率(1-β)相對(duì)較小。也就是說(shuō),偷排概率能從側(cè)面反映碳交易政策的強(qiáng)度,而碳稅稅率可直接反應(yīng)碳稅政策的強(qiáng)度,因此,可通過(guò)β與t3之間的相互關(guān)系來(lái)探究復(fù)合政策對(duì)企業(yè)低碳減排激勵(lì)的協(xié)同影響機(jī)制。

將基準(zhǔn)情形中的參數(shù)值C1=1、C2=8、R=1、r=3、ΔE1=6、ΔE2=10、p=0.6、t1=0.3、t2=0.5、α=0.6、β=0.5代入能夠使系統(tǒng)達(dá)到“目標(biāo)狀態(tài)”的演化穩(wěn)定條件T1>0,可得使系統(tǒng)穩(wěn)定于“目標(biāo)狀態(tài)”的最低碳稅稅率t3=1.27,仿真結(jié)果如圖4中的對(duì)照組曲線。維持其他參數(shù)值不變,設(shè)定不同的β,可求得相應(yīng)的最低碳稅稅率t3,3組實(shí)驗(yàn)值及仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同力度的復(fù)合政策下政企策略選擇的演化路徑

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,隨著企業(yè)偷排概率的增加,促使其選擇低碳減排策略的最低碳稅稅率呈下降趨勢(shì)。從政策效果來(lái)看,企業(yè)偷排概率的增加,弱化了碳交易政策的激勵(lì)力度,但圖中四條曲線的演化穩(wěn)定點(diǎn)均為(1,0),說(shuō)明碳稅的強(qiáng)化效應(yīng)高于碳交易政策的減弱效應(yīng)。換言之,當(dāng)碳交易政策效果有限時(shí),政府可借助懲罰性碳稅政策激勵(lì)企業(yè)減排。因此,碳交易與碳稅協(xié)同互補(bǔ)的復(fù)合政策能有效激勵(lì)企業(yè)低碳減排,助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

3.4 所得稅優(yōu)惠政策激勵(lì)效應(yīng)模擬

經(jīng)政府認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè),其所得稅稅率可降至15%[10],據(jù)此,本文在模型設(shè)定時(shí),對(duì)低碳減排企業(yè)設(shè)置了所得稅優(yōu)惠政策。同3.3節(jié),將參數(shù)值C1=1、C2=8、R=1、r=3、ΔE1=6、ΔE2=10、p=0.6、t1=0.3、t2=0.5、t3=1.27、α=0.6、β=0.5作為基準(zhǔn)設(shè)定,其仿真結(jié)果為圖5中的對(duì)照組曲線。維持其他參數(shù)值不變,設(shè)定不同的t1,可求得相應(yīng)的最低碳稅稅率t3,3組實(shí)驗(yàn)值及仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同所得稅優(yōu)惠稅率與碳稅稅率組合下政企策略選擇的演化路徑

結(jié)果顯示,當(dāng)政府對(duì)低碳減排企業(yè)設(shè)置所得稅優(yōu)惠政策后,促使企業(yè)選擇低碳減排策略的最低碳稅稅率逐漸減小,但不影響系統(tǒng)雙方向目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(1,0)演化。這說(shuō)明稅收優(yōu)惠政策的正向激勵(lì)效應(yīng)在一定程度上可以代替較高強(qiáng)度的碳稅懲罰效應(yīng)。從政策效果來(lái)看,稅收優(yōu)惠可直接提高企業(yè)收益,引導(dǎo)資源合理配置,有效激發(fā)企業(yè)減排活力,實(shí)現(xiàn)企業(yè)、環(huán)境的雙重紅利。

4 總結(jié)

本文提出了一種碳交易為主導(dǎo)、碳稅為輔助的復(fù)合政策機(jī)制,在政府的有效監(jiān)管下可以長(zhǎng)效地激勵(lì)企業(yè)低碳減排。研究結(jié)果及相關(guān)建議如下。

(1) 碳交易政策效果主要受碳價(jià)和企業(yè)碳交易量等因素的影響,而碳交易量又會(huì)直接影響碳價(jià)。因此,政府要進(jìn)一步優(yōu)化配額分配方式,使碳配額更加符合企業(yè)的實(shí)際需求,以利于形成合理的市場(chǎng)化碳價(jià)。此外,政府可嘗試建立碳價(jià)調(diào)控機(jī)制?；谑袌?chǎng)需求的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)碳價(jià)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控和干預(yù),使市場(chǎng)碳價(jià)高于閾值而又不長(zhǎng)期處于過(guò)高水平,以有效發(fā)揮政策的減排激勵(lì)作用。

(2) 碳稅政策效果受碳稅稅率直接影響,并受政府監(jiān)管概率調(diào)控,且碳稅稅率與政府監(jiān)管成本呈負(fù)相關(guān)。在實(shí)際中,政府可參考同等經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的國(guó)家的碳稅稅率,在閾值以上范圍確定稅率,并以降低監(jiān)管成本為目標(biāo),不斷創(chuàng)新監(jiān)管方式以提高監(jiān)管質(zhì)效。

(3) 在實(shí)施碳交易與碳稅的復(fù)合政策時(shí),要充分體現(xiàn)碳稅對(duì)碳交易政策的補(bǔ)充作用,只有當(dāng)碳交易政策失靈,即企業(yè)有違規(guī)排碳行為時(shí),才對(duì)其征收懲罰性碳稅,以倒逼企業(yè)進(jìn)行低碳減排。

(4) 當(dāng)政府對(duì)低碳減排企業(yè)設(shè)置所得稅優(yōu)惠政策時(shí),企業(yè)減排收益增加,碳交易政策效果得以強(qiáng)化。“雙碳”目標(biāo)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的中長(zhǎng)期規(guī)劃,而企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的投資回報(bào)周期長(zhǎng),因此長(zhǎng)期性的激勵(lì)政策非常有必要。政府應(yīng)加快建設(shè)低碳技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的企業(yè)設(shè)置所得稅優(yōu)惠稅率,以減輕稅負(fù),激發(fā)企業(yè)減排動(dòng)力。