发展中国家碳税政策的选择及实施时机的效应——基于微分博弈的研究

魏守道

（广东金融学院工商管理系，广东　广州　510521）

发展中国家碳税政策的选择及实施时机的效应——基于微分博弈的研究

魏守道

（广东金融学院工商管理系，广东广州510521）

在发达国家即将开征碳关税的背景下，发展中国家可选择不实施碳税政策、先实施碳税政策、后实施碳税政策。引入碳排放量的动态变化，构建了相应的微分博弈模型，并求得马尔科夫完全纳什均衡解的表达式，再通过参数赋值求得数值解，分别从全球碳排放总量和企业利润两个方面研究了发展中国家选择碳税政策及实施时机的环境效应和贸易效应。结果表明：发展中国家碳税政策选择会产生不同的短期效应和长期效应；发展中国家实施碳税政策有明显的环境效应，先实施碳税政策有最明显的环境效应；发达国家具有明显的碳排放优势和不明显的生产成本劣势，或具有不明显的碳排放优势和明显的生产成本劣势时，发展中国家实施碳税政策有明显的贸易效应，先实施碳税政策有最明显的贸易效应。

碳关税；碳税；环境效应；贸易效应；微分博弈

1997年，《联合国气候变化框架公约》缔约方通过了《京都议定书》，规定了附件I国家（发达国家和经济转型国家）在《京都议定书》第一承诺期（2008—2012年）的减排目标，但没有规定附件II国家（发展中国家）的减排义务。该承诺期临近结束时，发展中国家和发达国家对是否继续履行《京都议定书》第二承诺期存在严重分歧。发达国家主张发展中国家经济增长较快，是碳排放增量剧增的主要原因，要求发展中国家承担碳减排目标。美国利用其在国际规则制定中的优势，提出类似于贸易政策的碳关税给发展中国家施压，如2009年6月通过的《美国清洁能源和安全法》规定：从2020年起，美国可对拒绝减排国家向美国出口的高耗能产品征收二氧化碳排放税。针对美国的碳关税政策，各国争议很大，WTO也认为涉嫌违反贸易规则，但提出可以应用碳税来抵消可能产生的“碳泄漏”。在实践中，北欧国家最早实施碳税政策，目前已有多个欧洲国家加入其中，其他国家如澳大利亚和日本等国也已开征碳税，美国和加拿大都在国内部分地区进行试点，发展中国家则还很少实施碳税政策。美国开征碳关税已进入倒计时，发展中国家如何应对是当前一个紧迫的任务。实际上，WTO裁决和欧盟等国家给出了一个方案，即在国内实施碳税政策。那么，一旦发展中国家实施碳税政策，会对发展中国家产生怎样的影响呢？由于发展中国家经济发展水平普遍不高，即便面临碳关税，发展中国家的政策制定仍以发展本国经济为重点，因此，本文建立了微分博弈模型，分析发展中国家选择碳税政策及实施时机对全球碳排放量和发展中国家企业利润的影响，研究发展中国家选择碳税政策及实施时机的环境效应和贸易效应。

一、文献综述

国内外学者既运用可计算一般均衡（CGE）模型分别模拟了开征碳关税和碳税的效果，也从理论上分别对它们进行了研究。

（一）开征碳关税的效果

国内外学者运用CGE模型对开征碳关税的效果的研究主要体现在控制碳泄漏、经济总量及受规制国家或实施国家贸易的影响方面。在控制碳泄漏方面，大部分学者发现碳关税的作用较小［1-4］，但Burniaux等［5］发现碳关税可有效控制碳泄漏，牛玉静等［6］则认为碳关税虽可抑制全球碳泄漏，但只有足够大的区域实施碳关税政策时，碳关税才能明显抑制全球碳泄漏。在对经济总量的影响方面，大多数研究发现碳关税会降低受规制国家GDP和全球福利［1-6］。在对受规制国家或实施国家贸易的影响方面，大部分研究模拟了仅开征碳关税的效果，朱永彬和王铮［4］发现不同行业的出口受影响程度不同，非金属矿物制造业部门出口遭受的负面影响较为严重，而金融保险等部门的出口不减反增，沈可挺和李钢［7］发现中国工业部门总产量和工业品出口量均受损严重，且这些负面影响会在一定时期内继续存在。还有部分学者从理论上研究了开征碳关税的效果。运用局部均衡分析方法方面，Gros［8］及曲如晓和吴洁［9］均推导出最优碳关税税率，前者着重研究开征碳关税对全球福利的影响，发现在一定条件下，开征碳关税可提高全球福利，后者探讨了开征碳关税对进口国和出口国的影响，发现受规制国福利会降低，实施国福利会上升。这些研究侧重于单个国家开征碳关税的效果，忽略了受规制国家可采取应对措施。少数学者运用动态博弈模型进行了弥补。王明喜等［10］假设美国先对发展中国家开征碳关税，其后发展中国家实施出口补贴政策，发现美国开征碳关税使美国企业获益增多，发展中国家企业获益减少。杨仕辉和魏守道［11］假定发展中国家可决定不实施贸易政策、选择于发达国家开征碳关税的同时或之后实施贸易政策，发现发展中国家贸易政策选择要视国家间生产成本差异、碳排放强度差异和边际环境损害值的大小而定，但实施该政策的最佳时机必定是在发达国家开征碳关税之后。

（二）开征碳税的效果

也有一些国内外学者运用CGE模型模开征碳税的效果，模拟结果存在严重分歧。在碳减排方面，Bruvoll和Larsen［12］发现征收碳税可降低单位GDP碳排放量，但不能降低碳排放总量，对碳减排的贡献也很小，多数学者则发现征收碳税可降低碳排放总量，实现既定的碳减排目标［13-16］。在对经济总量的影响方面，Barker等［13］认为征收碳税能促进GDP持续增长，朱永彬等［15］认为征收碳税可以轻微地增加GDP和社会总产出，王灿等［14］认为征收碳税会明显降低GDP，Lu等［16］以及王金南等［17］则认为对GDP的负面影响不大。还有部分学者从理论上研究了开征碳税的效果，研究成果主要体现在对国家福利、企业利润和低碳技术研发方面。在对国家福利影响方面，个别学者如Barcena-Ruiz［18］比较两国实施碳税政策顺序后发现，若污染溢出率足够低的情况下，两国会先后实施碳税政策，各国福利都得到改善，而且先实施碳税政策的国家福利水平更高；若污染溢出率足够高，两国会同时实施碳税政策。在对企业利润影响方面，Batabyal［19-20］分别研究了企业在产品市场进行斯塔克尔伯格产量竞争和古诺竞争的情形，结果均表明征收碳税对企业利润的影响是不确定的。对低碳技术研发的影响的研究成果集中于比较研发模式，杨仕辉和魏守道［21］对此进行了梳理。

（三）同时开征碳关税和碳税的效果

个别学者用CGE模型模拟了混合使用碳税和碳关税的效果，Veenendaal和Manders［22］发现仅征收碳税会降低能源密集型部门的竞争力，再征收碳关税使这些部门的竞争力只下降一半。

综上所述，碳关税和碳税已受到学术界的大量关注，研究成果也很丰富，但现有研究多侧重短期效应分析，没有分析长期效应。本文考虑碳排放量的动态变化，借用杨仕辉和魏守道［11］提出发展中国家生产成本较低、发达国家碳排放强度较低的假设，在发达国家即将开征碳关税的背景下，构建发展中国家选择碳税政策及实施时机的微分博弈模型，通过求得的数值解，研究了发展中国家选择碳税政策及实施时机的环境效应和贸易效应。本文的主要贡献体现在两个方面。第一，分别构建了碳关税背景下发展中国家不实施碳税政策、于发达国家开征碳关税之前实施碳税政策（下文简称为先实施碳税政策）、于发达国家开征碳关税后实施碳税政策（下文简称为后实施碳税政策）的微分博弈模型；第二，运用数值解，模拟了发展中国家选择碳税政策及实施时机全球碳排放量和发展中国家企业利润随时间变化的趋势，区分了短期效应和长期效应。

二、发展中国家选择碳税政策及实施时机的理论模型

（一）基本假设

考虑一个由两国组成的开放经济：国家S（代表发展中国家），国家N（代表发达国家），各国国内各有一个生产企业，分别用企业S（代表发展中国家企业）和企业N（代表发达国家企业）表示。企业S和N企业生产同质产品，两企业在N国市场上进行Cournot竞争。企业i（i=S，N）边际生产成本为ci，产品需求函数为p=1-qS-qN，其中qi表示企业i产量，N国消费者剩余则为CSN=（qs+qN）2/2。在产品生产过程中，每单位产品产生εi单位碳排放。为减少碳排放量，各企业可实施减排。企业i的减排成本函数为，其中，ai＞0是企业i的碳减排量。设碳排放量会随时间的变化而变化，即碳排放量是动态变化的。借鉴Yanase［23］的研究，在t时刻，全球碳排放存量为S（t），对环境造成的损害函数为D=S2/2。为方便计算，设S（t）满足：S（0）=0。△t时间内，碳排放存量变化量为△S（t）=（εSqS-as+εNqN-aN）△t。由于发达国家主动征收碳税导致发达国家企业已经主动减排，但对国家减排政策的企业主动减排行为的滞后，发达国家不愿再进一步减排。因此，本文假设博弈的时点为发达国家已征收较低的碳税（不愿再进一步提高），而发达国家企业也没有采取减排行动。在模型中，可以把发达国家的碳税和减排作为常量。为简化起见，设tN=aN=0。令△t→0，整理可得：

鉴于美国等发达国家提出将对发展中国家征收碳关税，因此，在控制碳排放量方面，本文设发达国家政府对进口产品每单位碳含量征收碳关税，税率为。发展中国家政府则有三种可供选择的策略：不实施碳税政策，先实施碳税政策，后实施碳税政策。发展中国家和发达国家制定最优政策水平时，以贴现福利最大化为目的，贴现因子为。

由于发展中国家具有生产成本比较优势，发达国家在碳排放强度上具有比较优势，即。为简化计算，设

（二）模型求解

1.发展中国家不实施碳税政策的模型求解

发展中国家不实施碳税政策下，发展中国家企业没有主动减排的积极性，即有as=0。政府与企业的博弈规则为：发达国家先确定最优碳关税税率，两国企业观察到发达国家碳关税税率后确定最优产量。按照Yanase［23］的方法，两国企业利润最大化问题如下：

将（3）式代入发达国家福利函数，经整理，发达国家福利现值最优化问题为：

结合（5）式等号右边的一阶条件，整理后可得

求解（7）式可得

2.发展中国家实施碳税政策的模型求解

（1）发展中国家先实施碳税政策的模型求解。此时，政府与企业之间的博弈规则分为三个阶段。发展中国家和发达国家依次以本国福利现值最大化为目的确定最优碳税税率tS和碳关税税率，两国企业再同时决定本企业产量水平和减排水平。由于发展中国家实施碳税政策，发展中国家企业会承担减排。各国企业利润最优问题如下：

将（11）式代入发达国家福利函数，发达国家碳关税税率选择的最优化问题为：

由（13）式等号右边的一阶条件可得

经整理，发展中国家最优碳税税率选择问题可表述为：

由一阶条件可得

从而有：

由（19）式可求出A2，A3，B2，B3。同理，应取A2＜0，A3＜0。由于求解过程比较复杂，后文将给出数值解。故，发展中国家先实施碳税政策下，反馈纳什均衡解为：

（2）发展中国家后实施碳税政策的模型求解。此时，政府与企业之间的博弈规则也可分为三个阶段。发达国家先确定最优碳关税税率，发展中国家再确定最优碳税税率tS，最后两国企业同时决定企业产量和减排水平。该模型的求解方法同发展中国家先实施碳税政策的模型，只是求解发展中国家最优碳税与发达国家最优碳关税的顺序相反。设发展中国家和发达国家福利最大化的值函数分别为和

三、发展中国家选择碳税政策及实施时机的环境效应

由（9）式、（20）式和（22）式知，任意发展中国家碳税政策下全球碳排放流量均可整理成，其中，和中均包含γ，ε，c，S（t）满足：S（0）=0。此一阶常微分方程的解为。图1展现了Sn，Ssn， Sns与t的关系。

首先，发展中国家不实施碳税政策和后实施碳税政策下，全球碳排放总量随时间变化呈现同向变化关系。全球碳排放总量在短期内增长较快，而后增长速度放缓。而在发展中国家先实施碳税政策下，全球碳排放总量水平与时间之间是反向变化关系。在短期内，全球碳排放总量下降较快，此后长期基本维持在最低水平。故无论发展中国家选择何种碳税政策，短期内全球碳排放总量变化较快，长期则处于稳定水平。其次，给定γ，ε，c，取值和任意时刻t，恒有Sn＞Sns＞Ssn。也就是说，与不实施碳税政策相比，发展中国家实施碳税政策下全球碳排放总量较低，而且先实施碳税政策下全球碳排放总量又比后实施碳税政策下低，即发展中国家实施碳税政策具有明显的环境效应，且先实施碳税政策的环境效应更为明显。

图1　发展中国家碳税政策选择及实施时机下全球碳排放总量比较

四、发展中国家选择碳税政策及实施时机的贸易效应

首先，发展中国家不同碳税政策选择及实施时机给发展中国家企业造成的短期影响和长期影响是不同的。具体而言，不实施碳税政策下发展中国家企业利润在短期内会先增加，实施碳税政策下发展中国家企业利润在短期内会先减少，但长期基本保持不变。其次，发展中国家选择碳税政策及实施时机的贸易效应较为复杂。具体言之，当发达国家企业在碳排放上具有明显优势和生产成本上不具有明显劣势（ε=0.1，c=0.1）或在碳排放优势不明显且生产成本明显劣势（ε=0.3，c=0.5）时，有成立。即发展中国家实施碳税政策有明显的贸易效应，且先实施碳税政策的贸易效应更为明显。当发达国家企业在碳排放优势和生产成本劣势均不明显（ε=0.3，c=0.1）时，对发展中国家的贸易效应不确定。若贴现率较低（γ=0.01），有，则发展中国家实施碳税政策没有贸易效应；若贴现率较高（γ=0.05或（γ=0.1），有，且在短期内，有，即与不实施碳税政策相比，发展中国家先实施碳税政策在短期内有贸易效应，在长期内没有贸易效应，但后实施碳税政策必定没有贸易效应。

图2　发展中国家碳税政策选择及实施时机下发展中国家企业利润比较

五、结论

本文考虑了碳排放量的动态变化，面对发达国家即将开征的碳关税，发展中国家可选择不实施碳税、先实施碳税和后实施碳税，构建了相应的微分博弈模型，求得各博弈模型的马尔科夫完全纳什均衡解的表达式，并分别在贴现率为γ=0.01，γ=0.05，γ=0.1下，选择ε=0.1，c=0.1、ε=0.3，c=0.1和ε=0.3，c=0.5，求出了各均衡的数值解，研究了发展中国家选择碳税政策及实施时机的环境效应和贸易效应。得出的结论有：

（1）无论发展中国家是否实施碳税政策及实施时机，短期效应和长期效应均有区别。在短期内，发展中国家不实施碳税政策和后实施碳税政策下，全球碳排放问题均会逐年增加，而发展中国家后实施碳税政策下，全球碳排放问题会逐年减少，但长期都会达到稳定水平；不实施碳税政策下发展中国家企业利润在短期内会先增加，实施碳税政策下发展中国家企业利润在短期内会先减少，但长期可达到稳定水平。

（2）发展中国家实施碳税政策具有明显的环境效应，而且先实施碳税政策下的环境效应更为明显。与发展中国家不实施碳税政策相比，实施碳税政策下全球碳排放总量较低，而且先实施碳税政策下全球碳排放总量最低。

（3）发展中国家选择碳税政策及实施时机对发展中国家是否具有贸易效应要视两国碳排放、生产成本差距、贴现率而定。当发达国家企业在碳排放上具有明显优势和生产成本上不具有明显劣势，或在碳排放优势不明显且生产成本明显劣势时，发展中国家实施碳税政策有明显的贸易效应，且先实施碳税政策的贸易效应更为明显；当发达国家企业在碳排放优势和生产成本劣势均不明显时，贴现率较低下，发展中国家实施碳税政策没有贸易效应，贴现率较高下，发展中国家先实施碳税政策在短期内有贸易效应，在长期内没有贸易效应，但后实施碳税政策必定没有贸易效应。

本文的政策含义是，面临发达国家即将开征的碳关税，发展中国家应先实施碳税政策。相对于发达国家，发展中国家碳减排技术研究起步较晚，而且发展中国家普遍注重经济发展，对环境保护的认识和宣传不够，企业的环境保护意识淡薄，主动减排的积极性不高，碳减排技术远落后于发达国家，单位产品碳排放量也远高于发达国家。虽然在全球气候变化大会上，发达国家承诺向发展中国家提供碳减排资金援助和技术支持，但经过发展中国家的多次要求，发达国家仍未兑现承诺，发展中国家与发达国家之间的碳减排技术差距进一步拉大，发达国家碳排放优势越来越明显。另一方面，发展中国家普遍缺乏资本和技术，劳动密集型产品成为重要的出口产品。随着中国等发展中国家工业进程的加快和经济发展速度的提高，这些国家对劳动力的需求越来越大，劳动力成本呈现上升趋势，原来具有的生产成本优势被逐渐削弱。因此，在发达国家具有明显碳排放优势和不明显劣势的现实下，为避免碳关税可能造成的不利影响，发展中国家应尽早实施碳税政策。

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Choice and Timing Effect of Carbon Tax Policy for Developing Countries——AnalysisontheDifferential Game

WEI Shou-dao
（Business Administration Department，Guangdong University of Finance，Guangzhou 510521，China）

At the time when developed countries are about to levy carbon tariff，developing countries still can decide whether to and when to carry out the carbon tax policy.Taking into account of the dynamic changesofcarbonemission，threedifferentialmodelsareconstructedrespectively.Accordingtothe expressions of Markov Perfect Nash，numerical solutions are also obtained by assigning parameters specific values.Furthermore，in order to study the environment effect and trade effect of carbon tax policy chosen by developing countries and the timing for this policy，stocks of global carbon emission and profits of firms under these policies are compared respectively.The results show that different choices of developing countries can lead to different short-term and long-term effects.It's also shown that the carbon tax policy，when implemented in developing countries，can generate significant environment effect；the earlier，the greater. The results also show that when developed countries gain obvious advantage in carbon emission but not obvious disadvantage in cost，or when they gain not obvious advantage in carbon emission and obvious disadvantage in cost，the developing countries can get significant trade effect by carrying out the carbon tax policy，the earlier，the greater.

carbon tariff；carbon tax；environment effect；trade effect；differential game

F810.422

A

1673-5609（2016）03-0001-10

2016-03-06

广东省自然科学基金博士启动项目“供应链低碳技术研发策略研究：基于政府环境规制和消费者低碳偏好的分析与比较”（2015A030310199）。

魏守道（1983－），男，湖北武汉人，广东金融学院讲师、经济学博士，研究方向：环境规制政策。

［责任编辑：唐秋凤］［英文编辑：刘健］［责任校对：雯子］