气候政策的经济环境效应分析——基于碳税政策、碳排放配额与碳排放权交易的政策视角

杨仕辉，魏守道

（暨南大学 经济学院，广州 510632）

伴随着世界经济的快速发展，全球工业化进程不断加快，人类活动对化石能源的需求越来越大，导致全球二氧化碳排放量日益增多，带来越来越严重的气候问题。同时，随着科学技术的不断发展和收入的逐步提高，人们越来越重视二氧化碳对全球气候造成的危害，对包括环境在内的生活质量提出了更高要求，促使政府实施气候政策以解决日益严重的碳排放问题。作为环境管制的一种措施，气候政策的设计和气候政策的经济环境效应日益成为各国政府和研究学者关注的对象。为控制二氧化碳排放量，设计的气候政策有碳排放权交易、碳排放配额及碳税、碳关税等。由于碳税和碳排放权交易政策被认为是可以实现碳排放责任有效分配和控制的手段，部分经济学家一直主张采用基于市场管制政策来控制二氧化碳排放。目前，欧盟成员国已全部开始征收碳税和碳关税，美国和加拿大也开始在国内部分地区尝试开征碳税。中国财政部早在2007年就正式将碳税列入税收研究计划，但是否实施尚存争议。碳排放权源于Dales［1］提出的排污权，他认为合理分配和交易排污权可以有效地控制环境污染。联合国政府间气候变化专门委员会于1997年12月通过了《京都议定书》，提出了清洁发展机制、联合履行和碳排放交易等减排措施。据此，2002年，英国正式开设了碳排放权交易市场，成立了全球首个二氧化碳排放权交易市场。美国虽然退出了《京都议定书》，但于2003年率先在京都机制以外的碳交易市场成立了基于国际规则的温室气体登记、减排和交易平台——芝加哥气候交易所。2003年，澳大利亚建立了新南威尔士温室气体排放交易体系。2005年，欧盟正式启动了欧盟排放交易体系，由欧盟和成员国政府设置并分配碳排放配额，各成员国在得到分配的排放配额后，可根据实际需要进行配额交易。日本为实现其京都碳减排承诺，于2008年实施试行的自愿排放交易体系，并于2010年正式启动总量限额交易体系。此外，新西兰也于2008年建立了全国范围内的碳交易体系。在发展中国家中，印度首先建立了碳排放权交易市场，中国也已在北京、天津和上海成立了三大碳排放权交易所，并将于2013年在北京等7省市开展碳排放权交易试点工作。墨西哥则已经通过了综合性的气候法案，为未来的市场化机制奠定了基础。从各国气候政策的实践来看，相较于碳税政策，越来越多的国家（地区）已实行或即将实施碳排放权交易政策，而且多数国家（如日本、新西兰、中国等）主要是将碳排放配额分配给本国企业后，允许该企业在本国碳交易市场上进行交易，但目前除了欧盟排放交易体系实现了欧盟成员间的碳排放交易，国家间的碳排放许可交易尚未实现。尽管如此，国际上有学者开始研究不同国家碳排放交易系统之间连接的效应，为构建和评价全球碳排放交易体系的绩效提供依据。

此外，气候政策的手段日益多样化，相关国际组织还提出碳封存、碳捕获、设立绿色气候基金等碳减排措施。可以预见，未来有可能实现全球或区域性（几个国家联合）的碳交易市场。对于这些气候政策的效果，可以从不同角度来分析，如从碳减排效应、贸易效应、市场效应及福利效应等，其结论可能不同。因此，有必要全面分析不同气候政策的效应。本文基于两国竞争假设和碳减排效率差异，分析两国碳税、碳排放配额政策组合和两国碳排放权交易系统连接时，气候政策对福利、碳减排、贸易与市场效应等的影响，多视角剖析不同气候政策的差异，对中国政府选择相关政策、参与气候合作、实现碳减排和企业科学决策等都具有重大意义。

国内外有关碳税政策、碳排放配额和碳排放权交易政策比较的研究成果分为3类。有些学者认为，碳税政策与碳排放权交易政策之间不分伯仲。Weitzman［2］对碳税政策与碳排放权交易政策作了比较，得出了一种政策优于另一种政策的条件，发现若边际收益曲线比较平坦，碳税政策优于碳排放权交易政策；若边际成本曲线比较平坦，碳排放权交易政策优于碳税政策。杨晓妹［3］从成本、效果、公平性等6个方面对碳税政策与碳排放权交易政策进行了比较，认为从减排成本的可知性、企业间公平性、政策实施成本和政治可接受性上看，碳税政策较好；但从政府需要的信息成本和减排效果上看，碳排放权交易政策更优。也有部分研究成果表明，碳税政策优于碳排放权交易政策。Pizer［4］使用全球经济一体化气候模型模拟和比较了碳税与碳排放权交易政策获得的收益，发现从全球水平来看，碳税政策收益达3 370亿美元，碳排放权交易政策只有690亿美元的收益，碳税政策要好于碳排放权交易政策。Nordhaus［5］一直认为碳税政策优于碳排放权政策，并提出了5个方面的理由：①碳税政策下碳价格的设定可直接与气候科学和经济研究联系起来，操作上比较容易；②二氧化碳作为存量污染物，更适合使用税收手段加以管制；③政府可将碳税获得的资金用于研发和投资；④高度波动的价格不利于企业决策；⑤既有制度能用于碳税，无需重新设计或引入新制度。Hoel等［6］假设折现率为3%，年衰减率为0.5%，发现碳税政策下国家净福利比碳排放权政策高出好几倍。Newell等［7］假设了较高的折现率（5%）和年衰减率（0.83%），也得出类似结论。Michaelowa等［8］提出了设计国际气候制度的一个原则，即在收益不确定的情况下，不能使用成本收益分析，应根据成本有效性来实施价格政策，以此作为次优选择。但也有学者认为，碳排放权政策优于碳税政策。Buchanam等［9］认为，如果只从资源分配效率的角度看，碳排放权政策产生的结果与碳税基本一致；但从收入再分配角度看，在碳排放权政策下，原有企业可能会获利，即使受损也比碳税政策下的要小，故企业将更偏好碳排放权政策。Robert等［10］认为，为达到既定的碳减排目标，可以采取混合分配碳排放权的方式，即除了免费分配一部分碳排放权外，还允许以固定的价格从政府购买额外的碳排放权，并将该方式与碳税进行了比较，发现这种混合政策下国家福利略高。Stavins［11-12］认为美国短期内更欢迎免费分配碳排放配额的碳排放权交易制度，这主要是因为碳排放权政策能将稀缺租分配给私有部门。Keohane［13］认为碳排放权交易政策不仅能使政治辩论集中在环境政策的目标上，更重要的是能够促进国际合作，降低全球碳减排成本。Newell等［14］认为，20世纪70～80年代对市场经济的意识形态偏好转向了新自由主义，是造成发达国家青睐碳排放权交易的重要原因之一。也有少量研究以各国追求国家福利最大化为目的得出了支持碳排放权交易政策的观点。Yanase［15］运用微分博弈比较了碳税与碳排放配额政策，其线性反馈纳什均衡表明，碳税政策下各国净碳排放量会更多，国家福利水平会更低，即碳排放配额政策要优于碳税政策。张健等［16］选取了按照行业产出量和溯往原则分配碳排放权交易政策，运用可计算一般均衡模型比较了碳税政策与碳排放权交易政策对中国各行业的综合影响，结果表明：若中国仅实行碳税政策，则各行业的产出都会下降；若以行业产量分配碳排放权，原本因实行碳税政策已受损较大的行业遭受更大的损失；若以溯往原则分配碳排放权，可以平衡碳税对不同行业产生的差异。

在理论研究中，为简化分析，很多学者假设各国只有1个企业（此时，多数国家实施碳排放权交易政策的做法与碳排放配额政策无异），本文仍沿用该假设，假设2个国家各有1个企业，仅存在碳减排效率差异，政府可选择碳税、碳排放配额或碳排放权交易政策控制本国企业碳排放量，建立了政府气候政策选择与企业碳减排选择的两阶段博弈模型：两国选择（碳税，碳税）、（碳税，碳排放配额）、（碳排放配额，碳税）、（碳排放配额，碳排放配额）或（碳排放权交易，碳排放权交易）政策组合；企业决定产量和碳减排水平。运用逆向求解法求出了均衡解，从福利、贸易、环境效应（碳减排）和市场效应等多视角剖析气候政策的影响。

本文主要贡献在于：①对不同国家气候政策选择的假设更为合理。绝大数研究假设不同国家都选择相同的气候政策，本文改进了该假设，允许不同国家选择不同的气候政策，使分析更加符合现实。②气候政策效应的多维分析。已有研究多分析气候政策的贸易效应，本文从全球福利、碳减排、贸易效应和市场效应等多视角分析气候政策效应，更详细地揭示了气候政策选择的复杂性。

1 理论模型构建

1.1 基本假设

假设世界上有3个国家：1国、2国和3国，1国和2国国内都只有1个无边际生产成本的企业，分别用企业1和企业2表示，两企业生产同质产品并将产品全部出口到3国，在3国市场上进行古诺竞争。3国产品需求函数p=1—qi—qk，i，k=1，2，i≠k，qi表示i企业产量。设生产单位产品产生单位碳排放量。i企业可实施减排，碳减排成本函数Ki=/（2γi），其中，ai＞0表示i企业碳减排量，γi＞0衡量i企业碳减排效率，该值越大，则i企业碳减排效率越高（碳减排成本越低）。为便于分析，设γ1=γ，γ2=1。则i企业净碳排放量ei=qi—ai。由于碳排放是典型的全球外部性问题，i企业产生的碳排放会增加全球碳排放量，恶化全球环境。为简化分析，设环境损害函数D=（ei+ek）2/2。为控制本国企业碳排放量，i国政府可选择碳税政策（对本国企业每单位净碳排放量征收税率为τi的碳税）、碳排放配额政策（向本国企业免费分配碳排放配额Ei，不允许企业之间交易该配额）或碳排放权交易政策（向本国企业免费分配碳排放配额Ei，并允许企业在碳交易市场上交易该配额）。

若i国实施碳税政策，则该国企业利润和国家福利为：

碳税政策下，i企业最优产量和碳减排选择为

若i国实施碳排放配额政策，则该国碳排放配额Ei=qi—ai，企业利润和国家福利为：

碳排放配额政策下，i企业最优产量和碳减排水平为

在两国均选择碳排放权交易政策下，设碳交易市场完全竞争，市场出清时碳排放权交易价格为pe。该国企业利润和国家福利分别为：

碳排放权政策下，企业i最优产量和碳减排选择分别为：

1.2 博弈规则

由于一国实施碳税或碳排放配额政策下，该国企业没有碳排放配额或无需交易碳排放配额，故不需分析另一国实施碳排放权交易政策的情形，即两国选择碳税政策（T）、碳排放配额政策（q）或碳排放权交易政策（Q）时，共5种政策组合——（碳税，碳税）、（碳税，碳排放配额）、（碳排放配额，碳税）、（碳排放配额，碳排放配额）和（碳排放权交易，碳排放权交易）。

两国政府与企业之间的博弈规则：首先，i国政府以本国福利最大化决定选择碳税政策（T）、碳排放配额政策（q）或碳排放权交易政策（Q）来控制本国企业碳排放量，并确定相应的碳税税率τi或免费分配的碳排放配额Ei；其次，在观察到政府确定的碳税税率τi或免费分配的碳排放配额Ei后，在利润最大化目标下企业决定产量和碳减排水平。

2 模型求解

2.1 （碳税，碳税）政策组合

该组合政策下，由企业i利润一阶条件，得：

回代该国福利函数，化简得

记σ1=39γ2+105γ+40，对式（5）求一阶条件，可得两国政府均选择碳税政策时的最优解（为节省篇幅，与本文结论无关的过渡性变量的解未列出，下文亦同）：

2.2 （碳排放配额，碳排放配额）政策组合

该组合政策下，由i企业利润一阶条件，得：

记σ2=65γ3+259γ2+228γ+57。同理，可得两国政府均选择碳排放配额下的最优解：

为确保两国均选择碳排放配额政策的模型存在内点解，需＞0，＞0，则需满足0.238 5＜γ＜1.849。

2.3 （碳排放权交易，碳排放权交易）政策组合

该组合政策下，由i企业利润一阶条件，得：

结合碳排放权交易市场的出清条件

记σ3=9γ2+39γ+41。同理，由一阶条件可求得两国均选择碳排放权交易政策均衡解：

为保证两国均选择碳排放权交易政策的模型有内点解，需＞0＞0成立，即需满足0.180 5＜γ＜1.825 7。

下面分析两国选择不同气候政策的情形。i国选择碳税政策且k国选择碳排放配额政策下，由各企业利润最大化一阶条件，得：

2.4 （碳税，碳排放配额）政策组合

记σ4=5（13γ2+39γ+15）。同理可得（碳税，碳排放配额）政策组合下的最优解：

2.5 （碳排放配额，碳税）政策组合

记σ5=（2+3γ）（13γ2+39γ+15）。同理有（碳排放配额，碳税）政策组合下的最优解：

Existence and temporal decay for the classical solution of parabolic-elliptic Keller-Segel system

3 政府最优气候政策选择

各国政府最优气候政策选择的原则：给定别国气候政策选择，本国选择能改善本国福利（有福利效应）的气候政策。

3.1 碳税与碳排放配额政策选择

比较可得：

式中：

因此，给定别国气候政策选择，本国选择碳税政策和碳排放配额政策的福利比较如命题1所示：

命题1对任意的0.238 5＜γ＜1.825 7，恒有

证明对于任意恒成立，因此，当各模型有内点解时，亦有。 证毕

命题1的含义：给定2国选择碳税政策，1国选择碳排放配额政策可以改善福利，有福利效应；给定2国选择碳排放配额政策，1国选择碳排放配额政策也有福利效应。即相比较于碳税政策，碳排放配额政策是1国的严格占优政策。同理，给定1国选择碳税政策，2国选择碳排放配额政策可以改善该国福利；给定1国选择碳排放配额政策，2国选择碳排放配额政策也可以改善该国福利。即较之于碳税政策，碳排放配额政策是2国的严格占优政策。即对各国政府而言，碳排放配额政策严格占优于碳税政策。若两国政府在碳税政策与碳排放配额政策之间进行选择，碳排放配额政策是两国政府的最优政策选择。这是由于碳排放配额政策与碳税政策的作用机制不同。碳排放配额政策下，政府免费分配碳排放配额，不会增加企业额外负担，使得企业尽可能扩大产量，直至净碳排放量等于其得到的碳排放配额。然而碳税政策下，政府会对企业每单位净碳排放量征税，增加了企业的额外负担。因此，相比较于碳税政策，碳排放配额政策既可在一定程度上促进企业扩大生产，又可将企业净碳排放量控制在一定范围内，改善国家福利。

3.2 （碳排放配额，碳排放配额）与（碳排放权交易，碳排放权交易）政策组合选择

经比较，有

式中，

两国均选择碳排放配额政策与均选择碳排放权交易政策的福利比较如下：

命题2对任意的0.238 5＜γ＜1.825 7，恒有ωQQ＞ωqq；若0.238 5＜γ＜0.480 4，有；若0.480 4＜γ＜1.671 3，有；若1.671 3＜γ＜1.825 7，有。

证明令υ1=0，可解得唯一正根=0.480 4。故若γ＞0.480 4，有υ1＞0，即；否则。同理，令υ2=0，可解得唯一正根=1.671 3。若γ＜1.671 3，有υ2＜0，即；否则。对任意γ＞0，υ3＞0恒成立。故结合各模型存在内点解的条件，容易得到命题2的结论。 证毕

相比于碳排放配额政策，碳排放权交易政策下各国政府不仅会免费分配碳排放配额，还允许企业之间进行交易，使得碳排放配额不足的企业可以向碳排放配额富余的企业购买碳排放配额。若企业购买碳排放配额后通过扩大生产能获得更多利润，则该购买行为会继续进行，同时，企业碳排放量也会越多。因此，各国福利变化是不确定的。但两国均选择碳排放权交易政策不会同时恶化两国福利，而且总可以提高两国总福利，并在一定条件下（0.480 4＜γ＜1.671 3）可同时改善各国福利。

4 气候政策组合的碳减排效应和全球福利效应

4.1 气候政策组合的碳减排效应

各气候政策组合下，全球碳排放量分别为：

从而有

命题3 对任意的0.238 5＜γ＜1.825 7，恒有eQQ＜eTT，eQQ＜eqq，eQQ＜eTq，eQQ＜eqT。

证明 对于任意γ＞0，恒有eQQ＜eTT，eQQ＜eqq，eQQ＜eTq，eQQ＜eqT，故当各模型有内点解时（0.238 5＜γ＜1.825 7），eQQ＜eTT，eQQ＜eqq，eQQ＜eTq，eQQ＜eqT亦成立。 证毕

碳排放权交易政策使得各国企业可以交易碳排放配额，碳排放配额富余的企业可通过出售碳排放配额而获得额外收益，因此，企业有较大的减排动力。故两国均选择碳排放权交易政策下全球净碳排放量最少，全球碳排放效应最显著，即碳排放权交易政策能最有效地控制全球碳排放。

4.2 气候政策组合的全球福利效应

全球福利函数由所有国家福利之和构成，其中，3国福利函数定义为3国消费者剩余扣除环境损害。因此，各气候政策组合下，全球福利函数依次为：

比较后，有

式中：

命题4对任意的0.238 5＜γ＜1.825 7，恒有WQQ＞WTT，WQQ＞Wqq，WQQ＞WTq，WQQ＞WqT。

证明令ω1=0，可求得唯一正根=9.087 5。若0＜γ＜9.087 5，有ω1＜0，即WQQ＞WTT成立；否则，有WQQ＜WTT。同理，令ω2=0，可求得唯一正根=7.625 3。若0＜γ＜7.625 3，有ω2＜0，即WQQ＞Wqq成立，反之则WQQ＜Wqq成立；令ω3=0，可求得唯一正根=7.939 5。若0＜γ＜7.939 5，有ω3＜0，即WQQ＞WTq成立，反之则WQQ＜WTq成立。令ω4=0，可求得唯一正根=9.121 1。若0＜γ＜9.121 1，有ω4＜0，即WQQ＞WqT成立，反之则WQQ＜WqT成立。考虑各模型有内点解的条件，易得命题4的结论。 证毕

命题4的含义是：从全球福利看，相比较于其他3种气候政策组合，两国均选择碳排放权交易政策可以改善全球福利，具有福利效应。这是由于碳排放权交易政策允许各国企业交易碳排放配额，使得有限的碳排放配额可以在全球范围内合理配置，实现帕累托改进，提高全球福利。

5 气候政策组合的贸易效应和市场效应

5.1 气候政策组合的贸易效应

企业利润比较为：

式中：

因此，不同气候政策组合下的贸易效应如下：

命题5对任意的0.238 5＜γ＜1.825 7，恒有

证明当γ＞0时，恒成立。令ε1=0，可解得γ的3个正根分别为：

若0.322 3＜γ＜3.874 7，有ε1＞0，即；否则，有。令ε2=0，可解得γ的唯一正根=1.273 6。若0＜γ＜1.273 6，有ε2＜0，即；否则，有。令ε4=0，可解得γ的唯一正根=3.028 2。若0＜γ＜3.028 2，有ε4＜0，即；否则，有。令ε5=0，可解得γ的唯一正根=3.418 5。若0＜γ＜3.418 5，有ε5＜0，即；否则，有。令ε6=0，可解得γ的唯一正根～γ7=0.754 4。若0＜γ＜0.754 4，有ε6＜0，即；否则，有。令ε8=0，可解得γ的唯一正根～γ8=6.937 1。若0＜γ＜6.937 1，有ε8＜0，即；否则，有。结合各模型存在内点解的条件，易有命题5的结论。 证毕

也就是说，与两国均选择碳税政策相比，两国均选择碳排放权交易政策总是可以提高2国企业利润，并有较大可能提高1国企业利润，总体上还是存在贸易效应；相对于各国选择不同气候政策而言，两国均选择碳排放权交易政策总是会提高实施碳税政策国家企业的利润，降低实施碳排放配额国家企业的利润，即仅对实施碳税国家有明显的贸易效应；较之于两国均选择碳排放配额政策，两国均选择碳排放权交易政策下不存在使各国企业所得均增加的可能，即对两国均无贸易效应。

5.2 气候政策组合的市场效应

因此，不同气候政策组合的市场效应如下：

命题6对任意0.238 5＜γ＜1.825 7，sQQ1＞恒 成 立；若0.238 5＜γ＜1，有，成立；若1＜γ＜1.825 7，有，成立。

证明对任意的γ＞0，有恒成立；若0＜γ＜1，有成立；若1＜γ＜2.555 1，有成立；若2.555 1＜γ，有和成立。由于同一政策组合下，两国企业市场份额之和为1，故每一政策组合下，2国企业市场份额变化与1国企业市场份额变化完全相反。考虑各模型存在内点解的条件，易得命题6。 证毕

命题6的含义：两国均选择碳排放权交易政策下，与两国选择相异的气候政策相比，实施碳税政策国家企业的市场效应（市场份额）提高，实施碳排放配额政策国家企业的市场效应削弱；相比于两国均选择碳税或碳排放配额政策，具有碳减排优势国家企业市场效应会提高，处于碳减排劣势国家企业市场效应会下降。

综合以上分析，表1列出了两国最优气候政策选择的贸易效应和市场效应。

表1 两国最优气候政策选择的贸易效应和市场效应

6 结语

本文假设2个只存在碳减排效率差异的企业在第三国市场上进行产量竞争，各企业所在国可实施碳税、碳排放配额或碳排放权交易政策控制本国企业碳排放量，构建了政府气候政策选择与企业碳减排选择的博弈模型，得出了两国最优气候政策组合，分析了该政策组合下全球福利、碳减排、贸易效应和市场效应的变化。结果表明：两国均选择碳排放权交易政策可以改善两国福利，在一定条件下可成为两国最优政策组合；从全球福利和碳减排效应看，两国均选择碳排放权交易政策总是可以增进全球福利和降低全球碳排放量，有利于全球碳减排；从贸易效应和市场效应来看，两国均选择碳排放权交易政策并不总是能增加各国企业利润和扩大市场份额，即该最优政策组合并不严格优于其他政策组合，与其他政策组合不相上下。

虽然本文基于两国企业存在碳减排差异，但也可适用于碳减排对称（γ=1）下各国气候政策选择的分析。由式（16）～（20）可以发现，从各国福利看，两国均选择碳排放权交易政策依然是最优的，也有利于全球气候改善（减少碳排放），还会改进全球福利，但从贸易效应和市场效应看，两国均选择碳排放权交易政策并不一定能提高各国企业利润和出口竞争力。由于本文假设两国企业具有相同的边际生产成本，两国碳减排对称则意味着两国是对称国家，故重视国家和全球福利以及全球碳减排的对称国家（发达国家）容易选择碳排放权交易政策。不足之处在于，假设各国只有1个企业，无法严格区分碳排放配额政策与只允许企业在国内碳交易市场上交易碳排放配额的碳排放权政策，因此，增加各国企业数量后再进行分析是本文进一步完善的方向。

本文的政策含义：在开放条件下，政府选择最优气候政策是个复杂的过程，要充分考虑本国和别国气候政策选择对国家福利、碳减排、贸易效应和市场效应等多个方面的影响。与碳排放权交易政策相比，一国单方或多国共同选择碳税政策不会提高各国和全球福利以及全球碳减排，也无法提高企业所得，碳税政策既得不到政府青睐，也不受企业欢迎，会逐渐被各国遗弃。对发达国家而言，由于经济实力和环保意识都较高，应率先积极行动，与其他发达国家一起主动承担全球碳减排的责任，为实现碳排放权交易的全球化作出表率。就中国目前而言，为了给中国技术革新和产业结构调整提供市场化的激励机制，提高中国在新兴国际碳交易市场中的地位，为中国在低碳经济竞争中赢得先发优势，中国也需要加强国内碳交易市场的建设。然而，由于经济发展水平落后，中国政策制定仍以发展本国经济为主，尚不宜全面开放碳交易市场。从长远来看，待经济实力增强后，中国也应积极参与全球碳交易，共同为全球减排作出贡献。