郭默，畢軍，王金南*

（1. 南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國家重點實驗室，南京 210023；2. 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院環(huán)境規(guī)劃與政策模擬重點實驗室，北京 100012）

中國排污權(quán)有償使用定價及政策影響研究

郭默1，畢軍1，王金南2*

（1. 南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國家重點實驗室，南京 210023；2. 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院環(huán)境規(guī)劃與政策模擬重點實驗室，北京 100012）

排放配額的價格是排污權(quán)有償使用政策的關(guān)鍵要素之一。本研究從分析排污權(quán)有償使用政策的內(nèi)涵出發(fā)，厘清有償使用政策與已有排污收費政策的區(qū)別，排污收費是企業(yè)為污染物排放造成對環(huán)境損害而支付的補(bǔ)償，而有償使用費是企業(yè)為污染物排放占用環(huán)境容量資源支付的稀缺租金。本研究同時考慮了現(xiàn)行排污收費政策和總量控制政策的影響，基于最優(yōu)化控制理論建立了COD和NH3-N兩種水污染物為獨立變量的價格模型，并對有償使用政策執(zhí)行后可能帶來的影響進(jìn)行了模擬預(yù)測。

排污權(quán)有償使用；價格；排污收費；污染物排放總量控制；最優(yōu)控制

引言

隨著近年來經(jīng)濟(jì)的高速增長，伴隨的污染負(fù)荷也迅速增長，我國面臨的環(huán)境壓力越來越大。為了解決面臨的環(huán)境問題，我國政府推行了一系列的政策，以期減緩經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境污染問題。這一系列政策中，排污權(quán)有償使用政策是當(dāng)前受到普遍關(guān)注的環(huán)境政策之一。政府希望通過該政策落實總量控制目標(biāo)，公平地分配初始排污權(quán)，建立政府主導(dǎo)的排污權(quán)交易一級市場。2007年起，我國推行了排污權(quán)有償使用政策，針對化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand, COD）、氨氮（ammoniacal nitrogen, NH3-N）、二氧化硫（sulfur dioxide, SO2）、氮氧化物（nitrogen oxide , NOx）四種污染物的初始配額需要有償取得。同時，財政部會同環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展和改革委員會先后批復(fù)了部分?。▍^(qū)、市）作為開展排污權(quán)有償使用和交易的國家級試點地區(qū)，截至2016年底，我國共有天津、江蘇、浙江、陜西等12個地區(qū)推行了排污權(quán)有償使用政策試點。

排放配額的價格是排污權(quán)有償使用政策中被關(guān)注的焦點。在排污權(quán)有償使用政策試點地區(qū)中，部分試點地區(qū)以污染物平均處理成本作為排污權(quán)有償使用配額的價格，另一部分地區(qū)的有償使用配額價格則以當(dāng)?shù)氐呐盼劢灰變r格做為參考依據(jù)。這種簡化的定價標(biāo)準(zhǔn)顧及了政策執(zhí)行的便利性，但是其科學(xué)性卻有待探究，與其他經(jīng)濟(jì)政策的重合也受到質(zhì)疑。在排污權(quán)有償使用政策出現(xiàn)之前，我國已有自1979年起試行、2003年起全國全面實施的排污收費政策[1, 2]。排污收費政策是中國環(huán)境管理制度中另一項重要的經(jīng)濟(jì)政策，排污收費是企業(yè)為了污染物排放對環(huán)境造成的損害而支付的補(bǔ)償費用。在實際中，因為計算污染物排放對環(huán)境造成的損害多有不便，所以以去除這些排放到環(huán)境中的污染物所需支付的成本為計費依據(jù)。部分排污權(quán)有償使用政策試點地區(qū)的排放配額價格也以污染物平均處理成本為計算依據(jù)，兩種相同的價格制定依據(jù)造成了有償使用是排污收費“重復(fù)政策”的質(zhì)疑。因此，有必要厘清排污權(quán)有償使用政策的理論基礎(chǔ)，該政策與排污收費政策的區(qū)別以及與其理論基礎(chǔ)相適應(yīng)的排污配額價格制定方法。自2018年1月1日起，中國將開征環(huán)境保護(hù)稅，現(xiàn)行的排污收費將“由費改稅”。屆時將根據(jù)“稅負(fù)平移”原則，根據(jù)現(xiàn)行排污收費項目設(shè)置環(huán)保稅的稅目，根據(jù)排污費計費方法來設(shè)置環(huán)保稅的計費依據(jù)，并以現(xiàn)行排污收費標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)設(shè)置環(huán)境保護(hù)稅的稅額標(biāo)準(zhǔn)。在環(huán)保稅開征后，原先的排污收費轉(zhuǎn)為環(huán)境稅中針對污染物排放的稅收部分[3]。因此，本研究依然針對排污收費政策進(jìn)行討論。

排污權(quán)有償使用政策的初衷是為了體現(xiàn)環(huán)境容量資源價值，將使用該資源導(dǎo)致的外部成本內(nèi)部化，并且提升該種資源的配置效率。那么，該政策收取的有償使用配額費用是否能體現(xiàn)環(huán)境容量資源的價值，是否提升了資源配置的效率，政策執(zhí)行后會帶來怎樣的影響，是否與其政策設(shè)計之初的目標(biāo)相一致，這些都是政策制定者們所關(guān)注的問題。

為了回答以上問題，本研究分析了排污權(quán)有償使用政策的理論基礎(chǔ)，厘清有償使用與排污收費的區(qū)別，基于動態(tài)最優(yōu)化控制理論建立了污染物排放配額價格計算模型，并利用2013年中國環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬計算，得到實現(xiàn)最佳社會總收益下的污染物排放量以及相應(yīng)的有償使用價格，并揭示了在該價格下企業(yè)可能出現(xiàn)的增加污染減排投資或選擇停產(chǎn)的行為。

2 排污權(quán)有償使用政策概述

2.1 排污權(quán)有償使用的內(nèi)涵

為了使下面的討論更有針對性，同時避免歧義，根據(jù)本文的研究主題，做出一些約定。排污權(quán)是指排污單位經(jīng)核定、允許其排放污染物的種類和數(shù)量[4]。排污權(quán)實際上包含了兩類信息，一類是允許企業(yè)排放的污染物種類，另一類是在特定時間內(nèi)允許排放污染物的數(shù)量。實踐中污染物的數(shù)量被稱為“排放指標(biāo)”或者“排放配額”。在本文中，將表示排污權(quán)中污染物的量化概念稱為“配額（allowance）”。企業(yè)購買的排污權(quán)，是指允許排放污染物的配額數(shù)量，而非沒有獲得合法排污許可的企業(yè)通過購買配額將非法排污變?yōu)楹戏ㄐ袨?；至于企業(yè)是否可以合法排放某種污染物，排放的最大量應(yīng)是多少，處于另一種重要的環(huán)境制度——排污許可證制度的管控范疇內(nèi)，本研究不作過多討論。

“排污權(quán)有償使用，是指在總量控制制度下，排污單位以有償?shù)姆绞将@取初始排污指標(biāo)的行為，其核心是按照‘環(huán)境容量是稀缺資源，環(huán)境資源占用有價’的理念形成反映環(huán)境資源稀缺程度的價格體系和市場，包括新建項目環(huán)境準(zhǔn)入排污指標(biāo)的有償獲取和現(xiàn)有排污單位初始排污指標(biāo)的有償分配”[4]。從實際上講，企業(yè)購買排放配額，無論出售方是政府還是其他企業(yè)，都是一種付費的“有償使用”行為；但“排污權(quán)有償使用”僅指企業(yè)從一級市場購買排放配額，即出售方是政府，二級市場企業(yè)間的排放配額交易不在本文的討論范圍內(nèi)。

排污權(quán)實質(zhì)上是環(huán)境容量資源的使用權(quán)，其客體是環(huán)境容量資源。環(huán)境容量資源是一種可再生的天然資源，但在一定的條件下（如環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或總量控制要求）具有稀缺性。此外，環(huán)境容量資源還具有以下屬性：使用過程伴隨的外部不經(jīng)濟(jì)性和地區(qū)差異性[5]。環(huán)境資源產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)生基于其稀缺性和外部不經(jīng)濟(jì)性[6]。環(huán)境資源產(chǎn)權(quán)是權(quán)利行為主體對環(huán)境資源擁有的一組權(quán)利，主要包括環(huán)境資源的所有權(quán)、使用權(quán)、轉(zhuǎn)讓權(quán)和收益權(quán)。一般來說，環(huán)境資源的所有權(quán)歸全民所有，并由國家或政府代理行使所有者的權(quán)利[6]。因此，本文中討論的排污權(quán)的內(nèi)涵只包括環(huán)境資源的使用權(quán)、轉(zhuǎn)讓權(quán)及收益權(quán)。

在已有研究中，排污權(quán)有償使用有若干種稱謂：有學(xué)者將稱之為排污權(quán)有償使用[7-10]，也有學(xué)者稱之為環(huán)境容量資源有償使用[11, 12]，還有另外一些學(xué)者稱之為排污權(quán)初始分配[13]。無論是哪種名稱，排污權(quán)有償使用是有明確的指向性，歸納其特點如下：

（1）排污權(quán)有償使用在排污交易框架中，對應(yīng)的是排污交易的一級市場，是政府和企業(yè)的交易，不涉及二級市場企業(yè)之間的交易；

（2）企業(yè)得到排放配額是以有償?shù)姆绞剑?/p>

（3）排污權(quán)有償使用政策中的排放配額具有時間、空間限制的特性。排放配額有規(guī)定的有效期，超期廢止。為了和現(xiàn)有的總量控制政策對接，排放配額的有效期為五年，起止時間與總量控制政策期契合。排放配額有空間限制的特點，尤其是非均質(zhì)的水體污染物，不同流域的排放配額是不能等同而視的。

2.2 排污權(quán)有償使用政策起源

中國的排污權(quán)有償使用政策源于排污權(quán)交易政策執(zhí)行中的實際需求。排污權(quán)交易，指在總量控制制度下排污單位為落實總量控制目標(biāo)、降低減排成本或獲取減排效益所進(jìn)行的排放權(quán)的交易行為[14]。排污交易政策被視為是能用最少的成本實現(xiàn)減排的政策[15]。在排污交易政策實施的初期，管理者以一定的規(guī)則向企業(yè)無償發(fā)放配額，隨著制度實施的深入，無償發(fā)放這種形式被認(rèn)為存在一定弊端[16]。由于進(jìn)入市場較早，那些無償獲得排污權(quán)的企業(yè)沒有付出成本就能得到因擁有配額而帶來的收益；相對于新進(jìn)入市場需要購買排污權(quán)的企業(yè)，政府補(bǔ)貼了無償獲得排污權(quán)的企業(yè)[17]。無償使用環(huán)境容量資源的方式會使資源配置處于一種低效率的狀態(tài)，使企業(yè)缺乏減少排污量的動力和壓力；并且無償獲得排污權(quán)會造成企業(yè)有申請超出實際需要的排污權(quán)的傾向；從管理部門的角度講，無償發(fā)放為尋租行為提供了空間，企業(yè)會嘗試通過獲取特批排污權(quán)的尋租途徑而獲得超額收益[11]。基于以上原因，中國政府推行了排污權(quán)有償使用政策。

2.3 排放配額定價方法回顧

排污權(quán)有償使用政策的核心因素之一是價格，研究者們提出了不同的定價方法。根據(jù)參與定價的主體不同可將定價方法分為三類：依靠市場定價、由政府定價、政府和市場同時參與定價。市場作為定價的主體時，是將排污權(quán)視為稀缺物品或金融產(chǎn)品，采取拍賣或期權(quán)、首次公開發(fā)行股票的方法來制定有償使用的價格。肖江文等人對初始排污權(quán)的拍賣進(jìn)行了分析，認(rèn)為競標(biāo)拍賣方式是初始排污權(quán)的一種合理的分配方式，投標(biāo)人越多，政府管理機(jī)構(gòu)所得收益越高[18]。施圣煒從期權(quán)定價的角度來考慮排污權(quán)初始分配問題[19]。王宇雯在引入環(huán)境成本的要素供求框架下對排污權(quán)初始分配作用機(jī)制進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上從實物期權(quán)視角建立初始定價模型，并結(jié)合實際對模型進(jìn)行了執(zhí)行價格非零方向的擴(kuò)展[20]。梅林海提出可以采用股票定價的方法Initial Public Offerings（IPO）來對排污權(quán)進(jìn)行定價[21]。由市場來定價這種手段，其優(yōu)點是市場參與者掌握著各自的成本核算信息，無需政府了解這方面的信息，對政府來說，節(jié)省了了解這些信息的成本。但是也應(yīng)認(rèn)識到，完全由市場決定價格時，向環(huán)境排放污染物這種行為的負(fù)外部性企業(yè)是不考慮的。

當(dāng)參與定價的主體僅為政府時，定價的依據(jù)就轉(zhuǎn)為成本、收益、損害及資源供求關(guān)系。一些學(xué)者認(rèn)為排污權(quán)有償使用價格與使用環(huán)境容量資源的成本有關(guān)。章錚將環(huán)境自凈能力視為環(huán)境容量資源，認(rèn)為其價格相當(dāng)于其邊際機(jī)會成本[22]。畢軍采用傳統(tǒng)市場法中的恢復(fù)成本法對環(huán)境容量的價格進(jìn)行了評估，進(jìn)而為初始排污權(quán)定價提供參考價格[23]。葉維麗認(rèn)為有償使用費收費標(biāo)準(zhǔn)的制定基于水環(huán)境資源的價值，以污染治理成本內(nèi)部化為定價依據(jù)[9]。另一部分學(xué)者認(rèn)為排污權(quán)價格要從使用環(huán)境容量資源的成本和收益兩個方面衡量，還應(yīng)考慮對環(huán)境造成的損害。黃桐城分別從治理成本和排污收益的角度構(gòu)造了排污權(quán)交易市場的定價模型[24]。郭琪認(rèn)為環(huán)境產(chǎn)權(quán)有償初始分配應(yīng)綜合考慮福利的代際補(bǔ)償成本和個體的代間交易成本，在實行標(biāo)價限量配置方式下，以邊際環(huán)境損害為基礎(chǔ)，體現(xiàn)交易成本地區(qū)差異[25]。于魯冀等人通過對水污染物排污權(quán)的內(nèi)涵進(jìn)行探討，提出了一種基于水環(huán)境容量價值的定價策略，該定價策略綜合考慮了水環(huán)境容量的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值，以及地區(qū)、行業(yè)間的差異，以期能夠更加準(zhǔn)確地反映水污染物排污權(quán)的內(nèi)在價值[26]。此外，學(xué)者們還從環(huán)境容量資源的供求視角來討論有償使用的價格。顏蕾等人建立了排污權(quán)交易初始定價模型，以得到的影子價格作為初始排污權(quán)的分配價格，進(jìn)而分析初始分配價格的形成機(jī)制[27]。林濤認(rèn)為，初始分配價格可以通過自然資源定價模型進(jìn)行設(shè)計；影子價格是初始分配價格和市場價格的重要參考，可利用污染物影子價格對初始分配價格進(jìn)行調(diào)控[28]。胡民利用影子價格模型對排污權(quán)交易市場中排污權(quán)的初始定價及交易中的市場出清價格的形成機(jī)制進(jìn)行了分析，指出通過影子價格可以為政府在初次分配排污權(quán)時尋求定價依據(jù)，從而達(dá)到企業(yè)的目標(biāo)和社會目標(biāo)相一致[29]。

政府和市場都參與了排污權(quán)定價時，方式轉(zhuǎn)向參與主體間的博弈。夏德建從動態(tài)博弈的視角分析了政府與企業(yè)在排污權(quán)價格制定上的策略演化，對政府制定公平有效的排污權(quán)定價模式提供了可資借鑒的參考[30]。劉鋼等人利用合作博弈理論構(gòu)建了基于多利益相關(guān)者合作的湖域工業(yè)初始排污權(quán)納什議價(Nash-Bargaining)定價模型[31]。學(xué)界認(rèn)為在制定有償使用價格依據(jù)時，應(yīng)當(dāng)考慮社會平均治理成本、環(huán)境資源的稀缺程度、總量控制目標(biāo)、削減目標(biāo)完成情況、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等以及大部分企業(yè)經(jīng)濟(jì)承受能力等因素[9]。

現(xiàn)有研究討論了各種定價方法，但是沒有考慮現(xiàn)有相關(guān)環(huán)境政策對排放配額價格可能存在的影響。雖然排放配額價格的制訂應(yīng)包含許多要考慮的因素，但在排污權(quán)有償使用政策執(zhí)行試點的地區(qū)，大多還是以污染物治理的平均成本為主要考慮因素。事實上，污染治理平均成本也是排污收費制訂價格的主要依據(jù)[32]，鑒于此，關(guān)于有償使用政策是排污收費的重復(fù)政策的爭論從未停止。從理論研究的角度來看，亟待分析說明收取排污權(quán)有償使用費用的理論依據(jù)，厘清有償使用和排污收費之間的關(guān)系。從政策執(zhí)行的實際需求來看，在相應(yīng)的理論基礎(chǔ)之上，如何選擇合理的價格制定方法來計算有償使用價格是亟待解決的問題。除了排污收費這種經(jīng)濟(jì)型政策，中國環(huán)境管理制度中還有屬于命令控制型政策的總量控制政策。有償使用配額的價格與配額的總量有關(guān)，而一個地區(qū)的配額總量又與該地區(qū)的總量控制政策允許的污染物排放總量有關(guān)，因此，考慮有償使用配額價格的時候應(yīng)當(dāng)考慮總量控制政策對其的影響。除此之外，有償使用政策執(zhí)行后，會給企業(yè)、行業(yè)來何種影響？這些問題都是政策制定者們所關(guān)注的。

2.4 排污權(quán)有償使用的理論基礎(chǔ)

環(huán)境容量資源的使用過程伴隨著造成環(huán)境污染這樣一種外部不經(jīng)濟(jì)性的結(jié)果，而對造成環(huán)境污染的污染物排放行為收費是促使外部不經(jīng)濟(jì)性內(nèi)部化的一種有效方法。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)這兩者之間，人們希望找到一個均衡點，經(jīng)濟(jì)學(xué)上提出“最佳排污量”[33]的概念。根據(jù)帕累托最優(yōu)，在理想狀態(tài)下，污染造成的邊際損失曲線和邊際削減費用曲線的交點對應(yīng)的排污量即為最佳排污量，該排污量下對應(yīng)的費用即為將污染控制在最佳排放量的最佳費用[33]，如圖1所示。

圖 1 最佳排污量下排放者應(yīng)支付的最佳費用

在此情況下，排放者所支付的費用由面積B和C兩部分面積之和組成，面積B表示污染物排放量為W時的排放者對因環(huán)境污染而造成的損失支付的補(bǔ)償費用；而面積C代表了排放者為獲取環(huán)境容量資源W而支付的稀缺租金，也可認(rèn)為是受污染損害的一方，在接受污染損失補(bǔ)償時獲得的一種超額補(bǔ)償。在此，排放者繳納的費用包括兩個部分：污染損失補(bǔ)償費用和稀缺租金。對應(yīng)到現(xiàn)實政策中，污染損失補(bǔ)償費用是企業(yè)支付的排污收費，而稀缺租金實際上就是企業(yè)需要為排放配額支付的有償使用費。在理論上，可以區(qū)分有償使用費用和排污收費，但是在實際中，這兩種費用對企業(yè)來說都是支出的成本，是無法區(qū)分的。那么如何設(shè)計一種能考慮到現(xiàn)有排污收費的有償使用排放配額定價方法，是接下來重點關(guān)注的問題。

3 排放配額定價方法

3.1 建模過程

在建立排放配額價格模型時，我們考慮管理者和企業(yè)兩類主體。整個價格制定過程遵循一個三階段不完全信息博弈。第一階段，管理者給出一系列價格。一個有若干企業(yè)的地區(qū)，管理者先給出若干個針對該地區(qū)的排放配額的價格。第二階段，企業(yè)針對不同價格給出對策。有償使用政策實施后，企業(yè)需要支出的成本增加，若不采取相應(yīng)對策，企業(yè)收益會較有償使用政策實施前減少。企業(yè)追求的目標(biāo)是收益最大化，那么，企業(yè)會在可采取的對策中進(jìn)行成本收益測算，來決定應(yīng)選擇采取何種措施來應(yīng)對。假設(shè)企業(yè)可采取的應(yīng)對策略有兩種：調(diào)整產(chǎn)品產(chǎn)量，或增加污染減排投資。其中，企業(yè)調(diào)整產(chǎn)量可以增加或減少產(chǎn)量，以相應(yīng)地調(diào)整污染物產(chǎn)生量；調(diào)整污染減排投資可以提高污染減排設(shè)施運(yùn)行費用，或追加新的污染減排設(shè)施投資，以便調(diào)整污染物的排放量。第三階段，管理者根據(jù)整個地區(qū)的社會總收益決定價格。針對管理者給出的排放配額價格，該地區(qū)的每個企業(yè)都會有相應(yīng)的最優(yōu)收益的對策集。管理者會給出一系列的排放配額價格，比較每個價格下的社會總收益，選擇那個最優(yōu)總收益對應(yīng)的價格作為最終的排放配額價格。具體過程如圖2所示。

圖2 排放配額價格確定過程

3.2 情景設(shè)置

本研究中關(guān)注以下三種政策：排污權(quán)有償使用政策、排污收費政策、污染物排放總量控制政策。在構(gòu)建模型時排污權(quán)有償使用費用將被視為污染物排放成本納入企業(yè)的成本中，同時，排污收費也被作為污染物排放成本納入企業(yè)的成本中。中國的現(xiàn)行污染物控制政策中，污染物排放總量控制是一種重要的命令型控制政策?！翱偭靠刂剖菍⒐芾淼牡赜蚧蚩臻g（例如行政區(qū)、流域、環(huán)境功能區(qū)等）作為一個整體，根據(jù)要實現(xiàn)的環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)，確定該地域或空間一定時間內(nèi)可容納的污染物總量，采取措施使得所有污染源排入這一地域或空間內(nèi)的污染物總量不超過可容納的污染物總量，保證實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)”[34]。在模型中總量控制政策以限制值的形式來探討其影響，并以懲罰函數(shù)的方式在模型中實現(xiàn)。

為了在計算有償使用價格的同時討論其他相關(guān)政策的影響，我們在模型中設(shè)置了四種情景：在情景1中，我們希望了解僅實施有償使用政策時有償使用的價格會是多少。設(shè)置這種情景是為了和加入排污收費政策時的情景做對比，考量排污收費的效應(yīng)。情景2設(shè)置為有償使用和排污收費政策同時執(zhí)行的情形。在理論部分討論過，排污收費支付的是企業(yè)排放污染物對環(huán)境造成的污染損失補(bǔ)償費用，有償使用費支付的是企業(yè)因使用環(huán)境容量資源而獲得的稀缺租金。這兩種費用的性質(zhì)不同，但在現(xiàn)實中卻難以區(qū)分衡量。對于企業(yè)來講，都是增加了企業(yè)為污染物排放支付的成本。換一個角度考慮這個問題，在前面部分討論了實現(xiàn)最佳排污量的費用，是由污染損失補(bǔ)償費用和稀缺租金兩部分組成的，那么扣除既有排污收費，剩下的就是稀缺租金即本研究關(guān)注的有償使用費。情景3和情景4分別是在情景1和情景2的基礎(chǔ)上增加了總量控制政策?；鶞?zhǔn)情景就是未推行有償使用政策時的現(xiàn)實情境。

3.3 排放配額價格模型

排污權(quán)有償使用政策針對 COD和NH3-N兩種水污染物分別收取有償使用費用。在現(xiàn)有研究中，無論哪種計算方法，都是單獨計算COD和NH3-N這兩種污染物的價格，并未考慮其協(xié)同控制效應(yīng)。在本研究中，將COD和NH3-N的排放配額價格設(shè)置為兩個獨立變量，將其同時納入企業(yè)的污染物排放成本部分。

企業(yè)收益的漢密爾頓函數(shù)為：

情景1

企業(yè)i的收益為：

漢密爾頓函數(shù)為：

情景2

企業(yè)i的收益為：

漢密爾頓函數(shù)為：

情景3

模型函數(shù)形式同情景1，總量控制政策在模型中以罰函數(shù)形式實現(xiàn)。

情景4

模型函數(shù)形式同情景2，總量控制政策在模型中以函數(shù)形式實現(xiàn)。

社會瞬時總收益為：

社會總收益的漢密爾頓函數(shù)為：

模型中的變量及系數(shù)說明如表 1所示。

表1 變量及系數(shù)說明表

3.4 數(shù)據(jù)及算法

因為執(zhí)行排污權(quán)有償使用政策的職能承擔(dān)部門與行政管轄權(quán)是重合的，此外還有與排污收費政策和總量控制政策執(zhí)行范圍對應(yīng)的原因，將中國劃分省、直轄市一級行政區(qū)做為樣本子集。本研究涉及中國大陸境內(nèi)31個地區(qū)（各省市直轄市自治區(qū)），采用的數(shù)據(jù)是中國環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫2013年的數(shù)據(jù)，涉及31個地區(qū)（各省市直轄市自治區(qū)），3個大類，39個行業(yè)。2013年的環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)收錄了147 657家企業(yè)的基本信息、能源及原材料消耗信息、產(chǎn)品信息和污染物排放信息，涉及181個統(tǒng)計指標(biāo)。剔除部分樣本中的空值后共有30 865個可用的企業(yè)樣本。除此之外，本研究還使用了中國環(huán)境保護(hù)部總量減排數(shù)據(jù)庫（2013年）的地區(qū)污染物排放總量數(shù)據(jù)，各地區(qū)排污收費標(biāo)準(zhǔn)（最新標(biāo)準(zhǔn)），各行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（最新標(biāo)準(zhǔn)）。我們使用BFGS與粒子群優(yōu)化（Particle Swarm Optimization，PSO）兩層嵌套算法實現(xiàn)求最優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)值解，借助Matlab軟件計算實現(xiàn)。

圖 3 四種情景均值和基準(zhǔn)情景社會總收益對比

4 結(jié)果

4.1 最優(yōu)社會總收益

排放配額價格模型的優(yōu)化目標(biāo)是社會總收益最優(yōu)，模型模擬結(jié)果給出了社會總收益。圖3展示了社會總收益結(jié)果。

與基準(zhǔn)情景下的社會總收益相比，收取有償使用費后的社會總收益約為50%。這是因為在現(xiàn)階段的模型研究中，僅考慮了污染物排放對環(huán)境造成的損害，尚未考慮污染物排放量減少帶來的環(huán)境收益，如生態(tài)服務(wù)功能改善，以及對人體健康的影響等；這些部分會在將來的研究中實現(xiàn)。

想了解不同政策情景下的最優(yōu)社會總收益是否有差別，使用配對t檢驗來比較結(jié)果。表2展示了幾種情景下的社會總收益配對t檢驗。結(jié)果顯示，S1和S2，S3 和S4這兩對情景下的社會總收益是無顯著差別的，這意味著僅收取有償使用費用的政策情景與有償使用費用和排污收費的政策組合，這兩類情景下實現(xiàn)的最優(yōu)社會總收益仍是相等的。S1和S3，S2和S4，這兩對情景下的社會總收益有顯著差別，表明是否有總量控制政策對社會總收益有影響。

4.2 最佳污染物排放量

不同的社會總收益對應(yīng)著不同的污染物排放量，最優(yōu)社會總收益下的排放量是最佳污染物排放量。我們分別將COD和NH3-N兩種污染物在四種情景下的排放量均值和基準(zhǔn)情景進(jìn)行進(jìn)行對比，如圖4和圖5所示。從圖4可以看出，對比基準(zhǔn)情景，收取了有償使用費后大部分地區(qū)的COD排放量都有不同程度的下降。但是，北京、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東這七個地區(qū)，COD排放量卻是上升的。推測是因為這幾個地區(qū)每增加一噸污染物排放帶來的邊際收益是高于有償使用支出的，所以企業(yè)選擇多排放污染物。

表2 社會總收益配對t檢驗

圖 4 四種情景均值和基準(zhǔn)情景COD排放量對比

圖 5 四種情景均值和基準(zhǔn)情景NH3-N排放量對比

觀察圖5的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)另一個有趣的現(xiàn)象，在繳納有償使用費之后除了內(nèi)蒙、湖北、湖南、西藏、甘肅、青海、寧夏、新疆外，剩下的地區(qū)無論COD排放量呈上升或下降的趨勢，該地區(qū)NH3-N的排放卻是普遍上升的。推測其原因，這種現(xiàn)象與各地區(qū)企業(yè)產(chǎn)生的主要污染物不同及污染物處理設(shè)施針對的目標(biāo)污染物有關(guān)。有的企業(yè)產(chǎn)生的主要污染物是COD，NH3-N產(chǎn)生量與COD相比較少，那么該企業(yè)的污染物處理設(shè)施工藝主要針對的是COD（處理工藝主要針對哪種污染物可以從處理設(shè)施對不同污染物的分?jǐn)偺幚硇释茢嗟贸觯?，NH3-N的去除效果只是“協(xié)同”實現(xiàn)。在模型假設(shè)中，企業(yè)的投資作用在提高現(xiàn)有處理設(shè)施的處理效率上，而非增加新的處理設(shè)施，或是針對另一種污染物建設(shè)新的處理設(shè)施。這樣的假設(shè)與現(xiàn)實有差距，但在模型中刻畫增加新的處理設(shè)施或新工藝存在困難，因為增加新的處理設(shè)施，需要考慮的因素很多，比如企業(yè)污染物產(chǎn)生量、產(chǎn)生濃度對處理工藝的限制，新工藝的效率是否能超過舊有工藝，新工藝能否在現(xiàn)有工藝的構(gòu)筑物上實施，是否需要增加土建成本等這一系列的問題都必須針對具體案例討論，不能一概而論。所以模型中假設(shè)將增加的投資都作用在提高原有處理設(shè)施效率上。這樣一來，在模擬中，假如一個產(chǎn)生污染物主要為COD（NH3-N為伴生污染物）的企業(yè)選擇提高產(chǎn)品產(chǎn)量，增加污染減排投資提升污染物處理設(shè)施處理能力，那么相應(yīng)的NH3-N產(chǎn)生量增加，但是，污染物處理設(shè)施針對NH3-N的處理能力并沒有相應(yīng)提升，這就導(dǎo)致NH3-N的排放量較之前有增長。所以，這種結(jié)果是一個預(yù)警，現(xiàn)有處理設(shè)施針對NH3-N處理能力不足，若不增加處理設(shè)施，即使收取有償使用費后，NH3-N污染物排放量將會上升。

為了探討幾種情景下污染物排放量的差異，我們分別對S1和S2，S3和S4，S1和S3、S2和S4的最佳COD和NH3-N排放量做配對t檢驗。S1和S2，S3和S4的配對t檢驗?zāi)康氖菫榱藱z驗這兩對情景下是否考慮排污收費政策對最佳污染物排放量的影響；S1和S3、S2 和S4配對t檢驗是為了檢驗總量控制政策對最佳污染物排放量是否有影響。配對t檢驗結(jié)果如表3所示。

表3 COD和NH3-N 最佳污染物排放量配對t檢驗

對S1和S2、S3和S4做配對t檢驗結(jié)果顯示，在是否有排污收費政策的情景下，最佳污染物排放量沒有差別。也就是說，在兩種政策組合下的最佳污染物排放量是相等的。這說明僅收取有償使用費和排污收費加有償使用費這兩種政策對同一地區(qū)能實現(xiàn)相同的最佳污染物排放量。對S1和S3、S2和S4做配對t檢驗結(jié)果顯示，總量控制政策對COD的最佳排放量有明顯影響，有總量控制政策時的COD最佳排放量小于沒有總量控制政策時的最佳排放量；對NH3-N則無明顯影響，有無總量控制政策的NH3-N最佳排放量無明顯變化。

4.3 排污權(quán)配額有償使用價格

有償使用政策中最關(guān)心的就是有償使用排放配額的價格，圖6和圖7給出了實現(xiàn)社會總收益最優(yōu)目標(biāo)時各種情景中各地區(qū)排放配額的價格。

圖6 四種情形下各地區(qū)COD排放配額的有償使用價格

分組對比四種情景下的排放配額價格，情景1高于情景2，情景3高于情景4。推測該原因與情景設(shè)置有關(guān)。情景1和情景3僅考慮有償使用政策的情景，情景2和情景4除了考慮有償使用政策外還考慮了排污收費政策。回顧前面討論的針對最佳排污量的收費，是由污染損失費用和稀缺租金兩部分組成的，扣除既有排污收費，剩下的就是有償使用費用。那么情景1的價格高出情景2的價格，可以解釋為情景2中支出的排污收費，情景3和情景4同理。若兩種情景有償使用價格之差等于排污收費價格，即證實了前面的假設(shè)：為實現(xiàn)社會總收益最優(yōu)時的最佳排污量，企業(yè)應(yīng)支付的污染物排放成本中包括對環(huán)境造成損害的補(bǔ)償及企業(yè)因使用環(huán)境容量資源而獲得的稀缺租金?，F(xiàn)實中僅以排污收費的形式對企業(yè)收取了環(huán)境損害補(bǔ)償，而因使用環(huán)境容量資源帶來的稀缺租金卻沒有收取。本研究采用的模型計算出了扣除環(huán)境損害補(bǔ)償之后的稀缺租金，現(xiàn)在擬實行的有償使用費用彌補(bǔ)了缺失的稀缺租金部分。

為了證實情景1與2，情景3與4之間的價格差異即為排污收費造成的差異，分別對情景1-2和情景3-4的有償使用價格差值和排污收費價格做配對t檢驗，結(jié)果如表 4所示。根據(jù)配對t檢驗結(jié)果可知，兩種污染物的有償使用價格在情景1和情景2、情景3和情景4下的差值與排污收費值無差異。那么可知，兩種情景下的有償使用價格，實現(xiàn)了相同的最優(yōu)社會收益。實證結(jié)果支持了前面排污權(quán)有償使用費的理論基礎(chǔ)：情景1與情景2的有償使用價格差值應(yīng)當(dāng)是排污收費的價格，該結(jié)果體現(xiàn)了這種差異。

表4 情景1-2、情景3-4的有償使用價格差值和排污收費價格的配對t檢驗

從排放配額價格結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象：部分地區(qū)的NH3-N價格為零?；仡欁畛踅⒛Ｐ偷碾A段，在模型中將COD和NH3-N的排放配額價格設(shè)置為兩個獨立的變量，希望能找到實現(xiàn)最優(yōu)社會總收益的排放配額價格組合。企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，污染物產(chǎn)生量也隨之發(fā)生變化。根據(jù)其所在企業(yè)及生產(chǎn)工藝的不同，有的產(chǎn)品是同時產(chǎn)生COD和NH3-N兩種污染物a其中一種污染物為主要污染物，另外一種為伴生污染物。，但另一些產(chǎn)品僅產(chǎn)生單一污染物b這里的“單一污染物”，僅針對本研究關(guān)注的COD和NH3-N兩種污染物而言。，如僅產(chǎn)生COD或NH3-N。對于同時產(chǎn)生兩種污染物的產(chǎn)品來說，假如該企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品產(chǎn)量，兩種污染物的產(chǎn)生量都會發(fā)生變化，而且這個變化趨勢是共線的。這樣一來，調(diào)整其中一種污染物產(chǎn)生量，另外一種污染物的產(chǎn)生量也隨之變化。對于這樣的企業(yè)來說，對其主要污染物進(jìn)行有償使用收費以控制其排放量，另外一種伴生污染物也會得到控制。所以模型給出了這樣的模擬結(jié)果：如果該地區(qū)大部分企業(yè)是COD和NH3-N同時產(chǎn)生的，那么僅對COD收取有償使用費，即可實現(xiàn)該地區(qū)的社會總收益最優(yōu)。

4.4 有償使用政策對行業(yè)的影響

排污權(quán)有償使用政策的目標(biāo)之一是希望能夠刺激企業(yè)增加污染減排投資，減少污染物排放。因此是否能對企業(yè)污染排放行為產(chǎn)生影響也是考量有償使用政策有效性的指標(biāo)之一。有償使用價格模型的模擬結(jié)果給出了不同情景下選擇增加污染減排投資和選擇停產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量信息（企業(yè)計劃的產(chǎn)品產(chǎn)量為零即認(rèn)為該企業(yè)選擇停產(chǎn)）。圖8和圖9分別展示了各行業(yè)選擇增加污染減排投資的企業(yè)個數(shù)和選擇停產(chǎn)的企業(yè)個數(shù)。根據(jù)圖8可知，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、紡織業(yè)是選擇投資企業(yè)數(shù)量排在前三的行業(yè)。而據(jù)圖9可知，紡織業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、造紙和紙制品業(yè)也是選擇停產(chǎn)企業(yè)數(shù)量最多的三個行業(yè)。

圖8 追加治理投資企業(yè)數(shù)量在四種情景下的均值

圖9 停產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在四種情景下的均值

5 總結(jié)

本文闡述了排污權(quán)有償使用的內(nèi)涵，厘清了其與排污收費政策的理論區(qū)別：排污收費支付的是排污行為對環(huán)境造成對損害的補(bǔ)償，有償使用費是企業(yè)為使用環(huán)境容量資源而支付的稀缺租金。在考慮了現(xiàn)行的排污收費政策前提下，基于最優(yōu)化控制理論構(gòu)建了有償使用價格模型，該模型計算了實現(xiàn)最優(yōu)社會總收益時的有償使用排放配額價格，避免了使用與排污收費相同計算方法而造成的重復(fù)問題。此外，本研究還模擬了排污權(quán)有償使用政策執(zhí)行后可能產(chǎn)生的政策效應(yīng)。模擬結(jié)果顯示，有償使用費是現(xiàn)行排污收費的補(bǔ)充，這兩種費用組合后能共同實現(xiàn)最優(yōu)社會收益下的最佳排污量。各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，有償使用政策實施后COD和NH3-N這兩種污染物的排放量變化趨勢也不同?？偭靠刂普邥档蜕鐣偸找妫珔s能促使污染物排放量下降。排污權(quán)有償使用政策實施后，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、紡織業(yè)是選擇投資企業(yè)數(shù)量位于前三的行業(yè)；紡織業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、造紙和紙制品業(yè)也是選擇停產(chǎn)企業(yè)數(shù)量最多的三個行業(yè)。

需要強(qiáng)調(diào)的是，由于模型的簡化及數(shù)據(jù)的限制，模型模擬的精度是有限的。在模型的社會總收益部分中，計算污染物排放對環(huán)境造成的損害僅使用了恢復(fù)成本法，尚未包含對生態(tài)環(huán)境造成的損害及對人的健康造成的損害；同樣，環(huán)境質(zhì)量改善帶來的正向收益也未納入其中。因此，在未來的研究中我們會將污染物排放帶來的生態(tài)服務(wù)價值影響及對人體健康的影響的核算納入模型中。

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Pricing the Payment for lnitial Emission Allowance in China

GUO Mo1, BI Jun1, WANG Jinnan2*
（1. State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210023; 2. State Environmental Protection Key Laboratory of Environmental Planning and Policy Simulation, Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012）

The allowance price is one of the key points to payment for initial emission allowance (PIEA) policy. We analyzed the connotation of PIEA policy, and clarified the difference between PIEA and pollution charge (PC) policy. PC compensated for demerged emission and PIEA paid for scarcity rent. Considering the impact of existing PC policy and Total Emission Control (TEC) policy, we established a pricing model with COD and NH3-N as two independent variables based on optimal control theory to simulate the potencial effect after PIEA being implemented.

payment for initial emission allowance; pricing; pollution charge; total emission control; optimal control

X196TU982.2

1674-6252（2017）01-0041-11

A

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.01.041

中國水體污染控制與治理專項水污染物排污權(quán)有償使用關(guān)鍵技術(shù)與示范研究課題（項目號：No.2013ZX07603004）。

*責(zé)任作者： 王金南（1963—），男，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院副院長，主要從事環(huán)境規(guī)劃與政策研究，E-mail：wangjn@caep.org.cn。

郭默（1983—），女，博士生，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，主要從事環(huán)境規(guī)劃與政策研究，E-mail：guomo@caep.org.cn。