初始排污权拍卖机制经济学实验研究

唐邵玲，施棉军

(1.湖南师范大学数学与计算机科学学院，中国 长沙 410081；2.湖南工业大学科技学院，中国 株洲 412008)

“排污权交易”是指在满足环境要求的前提下，建立合法的污染物排放权利(即排污权)，并允许这种权利像商品一样买入和卖出，以此进行污染物的排放控制．实施排污权交易制度，在理论和实践中首要且最为关键的问题是初始排污权的分配．最早美国国会在《清洁空气法》修改案(1990)中提出了初始排污权的3类分配方式：免费分配、标价出售和公开拍卖，其中拍卖模式现已成为欧美发达国家主要采用的分配模式．理论上，总量控制下的排污权属于同质可分物品，其拍卖具有私有价值拍卖和共同价值拍卖的双重属性，可采用多种静态拍卖和动态拍卖机制．静态拍卖也称密封投标拍卖，只有一轮秘密投标，使得拍卖过程管理简单．初始排污权在静态拍卖方式下适用的拍卖机制有3种：统一价格拍卖(Uniform-Price Auction,UPA)、歧视价格拍卖或称投标支付拍卖(Pay-as-Bid Auction,PBA)及维克瑞拍卖(Vickrey Auction,VA)．动态拍卖即公开喊价拍卖，有多轮公开投标，竞价人有机会基于前几轮的公开信息，修改他们的投标价格．英式拍卖(即向上叫价拍卖，Ascending Auction)是最常用的动态拍卖．为了缩短拍卖轮次及时间，出现了一种英式拍卖的改良形式——向上叫价时钟拍卖(Ascending Clock Auction,ACA)．

本文运用拍卖理论与实验经济学研究方法，精心设计关于初始排污权(总量设为10)的3个静态拍卖实验——UPA实验、PBA实验和VA实验，一个动态拍卖实验——ACA实验，选择统计学专业三年级本科生为被试对象(分为4人组和6人组)，以Z-Tree软件为实验平台，进行两种估价分布下(正态分布和均匀分布)16局共计160个时段的拍卖实验，并对实验结果(拍卖效率、买者收益、卖者收益、成交量等)进行综合统计分析，验证动态拍卖是否优于静态拍卖，威克瑞拍卖是否优于统一价格拍卖和歧视价格拍卖，并检验拍卖方式、估价分布与竞价人数对拍卖效率、买者总收益、卖者总收益及成交量的影响是否显著，为我国初始排污权最优拍卖机制设计提供科学的经济学实验依据．

1 拍卖模型基本假设

(1)所有投标人对单个排污权的估价vi是[20,220]上的随机变量，服从某种概率分布(均匀分布或正态分布)．(2)投标人i可用单价pi购买qi个排污权，q∈[0,10]．(3)投标函数p=bi(q)：[0,10]→[20,220]，投标函数的反函数即为需求函数：q=qi(p)，表示当排污权价格为p时，其需求量为qi．(4)无论定价机制(拍卖方式)怎样，拍卖的市场出清价均由下式决定：p0=inf{p|∑qi(p)≤10}．(5)市场效率定义为被提取的最大剩余占总剩余的比例，即：市场效率η= 被提取的最大剩余/总剩余εc．(6)竞买人总收益和竞卖人总收益的计算取决于定价机制：

A．统一价格拍卖UPA：在规定期限内竞价人就自己想要的排污权数量和愿意支付的价格进行秘密投标，最后由拍卖人确定供求相等的出清价格，所有出价高于出清价的竞价人对于他们赢得的排污权均以相同价格p0(市场出清价格)支付．

买者总收益PPUPA=∑(vi-p0)qi，卖者总收益SPUPA=∑p0·qi.

B．投标支付拍卖PBA：投标价在市场出清价以上的竞价人将获得他们想要数量的排污权，赢标人支付的是自己的投标价格pi，卖者获得剩余．

买者总收益PPPBA=∑(vi-pi)qi，卖者总收益SPPBA=∑pi·qi.

C．维克瑞拍卖VA：所有竞价人的占优策略都是按自己的估价投标，出价高于出清价格的竞价人获得排污权，并支付其投标的机会成本p-imax(被拒绝的最高出价)．

买者总收益PPVA=∑(vi-p-imax)qi，卖者总收益SPVA=∑p-imax·qi.

D．向上叫价时钟拍卖ACA：拍卖过程有一个数字时钟显示拍卖品的当前价格．首先拍卖人宣布一个初始价格，竞价人开始投标(表明在此价格上他们愿意购买的排污权的数量)，当需求量超过用于此次拍卖的排污权数量时，拍卖人就将价格上调一个增量，竞价人再次竞标(重新表达在新价格下自己的需求数量)，此过程不断重复直至没有过剩需求，在最终供求平衡的出清价格上竞价人被授予他们投标的数量．

买者总收益PPACA=∑(vi-p0)qi，卖者总收益SPACA=∑p0·qi，p0表示结束轮时钟显示的价格.

2 实验结果统计分析

2.1 描述性统计分析

将16局共计160时段的实验结果，按相应公式计算出各个时段的拍卖效率值η、买者的总收益PP及卖者的总收益SP(PP与SP的值由Z-Tree实验程序计算自动输出)，采用SPSS软件进行数据处理，可得到关于3种静态拍卖方式和动态的ACA在不同估价分布及不同参与人数条件下市场效率指标η的均值及标准差(见表1和表2)、买者总收益PP、卖者总收益SP及成交量Q的均值及标准差(因文章篇幅原因略)．

表1 3种静态拍卖效率η均值及标准差

表2 动态拍卖ACA的效率η均值及标准差

从静态拍卖的样本描述性统计结果来看，统一价格拍卖UPA与维克瑞拍卖VA的市场效率非常接近，远高于歧视价格拍卖PBA的市场效率，均匀分布与正态分布的拍卖效率相差不大，4人组的拍卖效率与6人组的拍卖效率也相差不大．而动态的向上叫价时钟拍卖ACA在不同分布下的拍卖效率相差不大，但不同的参与人数对时钟拍卖的市场效率可能会有差异．样本数据反映出的这些差异在统计上是否显著，需要进行相应的统计假设检验．

2.2 统计假设及检验结果

我们采用多因素方差分析法来检验拍卖方式、估价分布与参与人数对拍卖的市场效率η、买者收益PP与卖者总收益SP是否产生显著影响．

2.2.1 静态拍卖机制的统计检验 表3是拍卖方式、估价分布与参与人数对静态拍卖效率影响的方差分析表，分析结果表明：3种静态拍卖方式的市场效率存在显著差异，但不同估价分布和不同参与人数条件下的静态拍卖的市场效率没有显著差异．

表3 静态拍卖市场效率多因素方差分析表

表4是进一步对3种静态拍卖方式的市场效率进行两两统计比较检验的结果，表明统一价格拍卖UPA和维克瑞拍卖VA的市场效率确实明显高于歧视价格拍卖PBA的效率，而UPA与VA的市场效率两者没有显著差异．

表4 3种静态拍卖方式市场效率的两两t检验结果

同理，我们可进行拍卖方式、估价分布与参与人数对静态拍卖买者总收益、卖者总收益和成交量影响的多因素方差分析(输出结果略)，分析结论是：1)静态拍卖方式和参与人数对买者总收益PP有显著影响，且PPUPA>PPVA>PPPBA；4人组的买者总收益高于6人组的：PP4>PP6． 2)竞价人的估价分布对各种静态拍卖的买者总收益PP没有显著影响．3)估价分布与参与人数对静态拍卖的卖者总收益SP和成交量均没有显著影响，但拍卖方式对SP有显著影响，其中统一价格拍卖的卖者收益SPUPA与维克瑞拍卖的卖者收益SPVA明显高于歧视价格拍卖的SPPBA，但SPUPA与SPVA没有显著差异；QUPA与QVA相差不大，但QUPA>QPBA，QVA>QPBA．

表5是对3种静态拍卖方式进行综合比较的结果，表明统一价格拍卖机制UPA无论在市场效率、买者收益、卖者收益，还是其成交量都明显强于歧视价格拍卖PBA，且不弱于维克瑞拍卖VA．

表5 3种静态拍卖方式综合比较

注：表中的*个数表示指标高低程度.

2.2.2 动态拍卖机制ACA的统计检验 下面讨论估价分布与参与人数对动态的向上叫价时钟拍卖ACA市场效率影响．进行多因素方差分析的检验结果如表6所示．检验结果表明：估价分布对动态拍卖效率没有影响，但参与人数对市场效率有显著影响，且竞价人数越多，效率越高(η6>η4，均值之差t检验统计量t=4.385)．

表6 ACA拍卖效率多因素方差分析结果

同理，对估价分布与参与人数对动态拍卖买者总收益和卖者总收益影响的多因素方差进行分析(输出结果略)，结论是：1)估价分布对买者总收益PP有显著影响，且均匀分布下的PP显著高于正态分布下的PP，即PPU>PPN，而参与人数对动态拍卖买者收益没有显著影响．2)估价分布对动态拍卖的卖者总收益SP没有显著影响，但参与人数对动态拍卖卖者收益SP有显著影响，且参与人数越多，卖者收益越高(SP6>SP4)．

2.2.3 静、动态拍卖机制的统计比较 最后，将静态拍卖的优胜者UPA与动态的ACA从拍卖效率、卖者收益、买者收益及成交量等4个方面进行统计比较分析，其描述性统计比较结果见表7，并采用单因素方差分析法进行4个指标差异程度的假设检验(输出结果略)，统计分析结果显示：在0.05的显著水平下，ACA的拍卖效率、买者收益和成交量均明显高于UPA，仅卖者收益SP与UPA没有显著差异，但在0.1的显著性水平下，也有SPACA>SPUPA．两种拍卖机制的综合比较结果见表8．

表7 UPA与ACA描述性统计结果

表8 动、静态拍卖方式综合比较结果

3 研究结论与建议

通过上述4种拍卖机制共计16局160时段实验结果的综合统计分析，我们得出如下结论．

结论1：统一价格拍卖UPA是初始排污权进行静态拍卖的最佳选择(因为UPA的市场效率、买者收益、卖者收益及成交量均明显强于PBA，且不弱于VA)．在这种拍卖机制下，不仅竞价人比较容易掌握拍卖程序，能吸引众多小的参与者，而且当市场势力不是问题时，理论和实验均表明统一价格拍卖UPA的市场效率非常接近维克瑞拍卖VA．

结论2：竞买人对排污权的估价分布对静态拍卖的效率、卖者收益和买者收益均没有显著影响，而参与人数仅对静态拍卖的买者总收益有影响，且参与人数越少，买者总收益会越高，但在UPA中这种影响并不显著．因此，对于静态拍卖，无论是理论研究还是实验研究，均可接受估价分布为均匀分布的假设．若初始排污权拍卖选择UPA机制，则拍卖参与人之间不会彼此排斥，更能体现统一价格拍卖UPA的公平与公正．

结论3：估价分布对动态拍卖ACA的效率和卖者收益没有影响，但参与人数对市场效率和卖者收益均有显著影响，且竞价人数越多，效率越高，卖者收益越大．这表明参与初始排污权拍卖的企业数越多，政府就越应该选择高效率与高收益的ACA机制．

结论4：估价分布对ACA的买者总收益有显著影响，且均匀分布下的买者收益显著高于正态分布下的买者收益．如果这一结论在大样本实验下也成立，在理论上将直接影响对竞买人最优竞价策略的理论分析．

结论5：动态拍卖优于静态拍卖．实验结果表明ACA的拍卖效率、买者收益和成交量均强于UPA，仅卖者收益与UPA没有显著差异．这是因为UPA机制本身给予了竞价人产生需求缩减的动机，赢得竞标的竞价人能够用他们的投标估价影响市场出清价格，这就可能导致一些无效率的结果．而在动态的ACA中，拍卖的行动规则改善了价格发现功能，ACA通过提供暂定的价格信息，有利于竞价人掌握拍卖品的真实价格信息，轮次之间的休整时间可让竞价人根据新信息重新调整出价策略，以减少决策成本，提高收益．

上述实验研究结果表明：初始排污权拍卖最优机制为动态的向上叫价时钟拍卖ACA机制．就中国目前的状况而言，笔者建议初始排污权的拍卖宜采用动态的ACA机制．其主要理由是：(1)理论与实验均已表明ACA的效率和买者收益远远高于其他任何拍卖机制，能最有效地分配环境资源，吸引众多的排污企业积极参与．(2)中国的排污权交易二级市场的建立与完善还需要较长时间，短期内难以为UPA机制提供必要的价格信息，尤其是秘密保留价的确定较为困难．(3)密封拍卖最为重要的保密性原则极易遭受委托人败德行为的破坏，而公开进行的ACA机制则能有效避免此类问题的发生．(4)对ACA交易过程及竞价策略的复杂性问题，完全有可能通过对竞价人进行适当培训来解决．

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