碳關稅貿易效應的博弈分析

楊仕輝，熊競邦

(暨南大學 經濟學院，廣東 廣州 510632)

碳關稅貿易效應的博弈分析

楊仕輝，熊競邦

(暨南大學 經濟學院，廣東 廣州 510632)

通過建立寡頭壟斷模型，考慮發達國家和發展中國家生產同質產品的兩個廠商，引入碳關稅概率和環境破壞成本系數，設定碳關稅概率在[0,1]浮動，兩國破壞成本系數同時變動，研究了對稱生產成本下，兩國環境破壞系數變動對兩國廠商產量、稅收和福利的影響；不對稱生產成本下，兩國生產成本的差距擴大對廠商產量變化的影響，通過Matlab數值模擬找到了特定情形下使產量最大化的碳關稅概率。結論認為，破壞成本和生產成本高的國家，傾向于選用較大的碳關稅概率征收碳關稅來保護本國廠商的國際競爭力，減少碳泄露。

碳關稅；古諾寡頭壟斷模型；碳關稅概率；破壞成本；對稱生產成本

引言

氣候變化是一個全球性的問題，如果全世界為一個統一的經濟體，可以應用庇古稅來減少碳排放。由于沒有超國家主權的權威機構來強制執行，國家間的合作就顯得特別重要。對企業進行強制性減排會在無形中增加企業的生產成本，削弱企業參與國內外市場競爭的能力。隨著貿易壁壘逐年被“破壁”，許多國家都不愿采取嚴格的環境管制政策來使國內企業競爭力受到威脅。

除了競爭力缺失的問題之外，生產企業可能會從環境友好的國家轉移到環境管制相對寬松的國家，這就是所謂的污染避難所假說(PHH)。過去許多實證文獻是與污染避難所假說背道而馳的，新的研究表明，污染避難所假說是有其合理性的。污染避難所假說與碳泄露密切相關，碳泄漏是指發達國家減排會引起發展中國家排放量的增長，研究表明，如果潛在的碳泄露率高達130%將會帶來不利的影響，因為采取環境管制的國家不僅會被削弱競爭力，而且會使環境狀況更加惡劣。如果采取全球性的節能減排行動，碳泄露率會大大降低。各國學者都在尋求能保護因單邊政策工具運用而競爭力受損的企業的方案，一種選擇是將征稅收入反哺給嚴重受損的企業，另一種是基于產出進行碳排放額度分配。這些方案盡管在一定程度上保護了企業，但是會帶來更大的福利損失[1]。

除了通過資源循環利用來將相關企業的損失最小化，嚴格的貿易政策也可以被用來解決企業競爭力缺失問題，而且可以使非參與國加入政策聯盟[2-3]。在理論研究中，多次提到邊境稅調整可以用來限制從高排放的國家進口能源密集型產品。赫爾(Hoel，1996)[4]認為，一國在最大化其福利的過程中，如果將每個人的排放也納入環境破壞成本，則必須實施碳關稅或者有差別的國內碳稅才能減少因碳泄露帶來的競爭力損失。目前，美國和歐盟正在考慮是否征收碳關稅[5]。

征收碳關稅背后的一大阻礙是，實施環境管制的該國和其他未實施環境管制的國家相比，產業競爭力較弱。因此，碳關稅可以消除從環境管制寬松的國家進入環境管制嚴格的國家的產品競爭力優勢。在過去的文獻中，邊境稅是可以被用來調整國內外差別稅收時的競爭力狀態的。我們注意到，當所有國家都在國內征收碳稅的同時對進口產品征收碳關稅，就形成了國內產品和進口產品的公平競爭環境。但是，出口產品還是遭到了損失。許多學者認為，環境政策應該基于消費而不是生產[6]。按照這一理論，本國生產產品在出口他國之前不應該被征稅。

征收碳關稅是否與WTO國際貿易規則相抵觸以及征收碳關稅的合法性問題也是不斷地受到質疑。伊斯梅爾和諾伊霍夫(Ismer & Neuhoff，2007)[7]認為在BAT規則下征收碳關稅是和WTO規則相符合的，在這種方案下，不考慮產品來自哪個國家，對任何產品征收相等的單位稅收，可以大大簡化信息不對稱的問題。

近年來，許多研究分析了單邊環境政策下，征收碳關稅對經濟體的局部或全局的影響[8-11]。大家認為，征收碳關稅有利于保護面臨激烈國家競爭的能源密集型產業。在國內研究中，曲如曉和吳潔(2011)通過構建一個兩國局部均衡的碳關稅模型來分析碳關稅對進口國、出口國的影響。結論表明，進口國征收碳關稅能提高本國福利水平、降低出口國的福利水平，但具體福利變化程度取決于進口國國內碳稅、出口國是否征收碳稅、進出口國國內碳密集度水平等情況[12]。李和林(Li & Lin，2013)通過比較國內不同的節能減排政策工具的潛在影響，建立一般均衡模型來進行實證分析，指出不同的氣候政策工具對經濟結構有不同的影響。在所有的減排工具中，減少10%的碳密集度水平，收入循環的碳關稅會以最低的成本、最小的產出損失減少碳排放[13]。

已有的文獻在探究一定環境政策下一般均衡效應問題取得了很大進步，但這些研究一般都假設其他國家對這些政策采取觀望態度，而只在福利最大化時考慮這一政策因素，忽視了這些國家可能會通過采取相應的應對政策來作出回應的情形。本文通過古諾寡頭壟斷模型，分析國家和廠商如何對不同的碳關稅概率水平作出回應，不同的環境破壞系數和碳關稅概率水平如何影響廠商的產量、稅收和福利水平。

一、雙寡頭模型

為了評價碳關稅貿易效應對福利的影響，本文采用了加入環境破壞成本和消費者剩余的雙寡頭模型。考慮位于兩個國家生產同質產品的兩個廠商，兩國分別為1國和2國，1國代表發達國家，2國代表發展中國家。兩國都試圖尋找一種稅收政策，通過對本國產品征稅或補貼，對進口產品征收碳關稅，來使國家福利最大化。為了使模型簡化，考慮只有碳稅和碳關稅的情形，并且假設1國是產品的唯一消費者。

在文中，用下標1表示1國廠商的變量，用下標2表示2國廠商的變量，定義t1和t2分別為1國和2國征收的每單位的碳稅，α為征收碳關稅的概率，給定0≤α≤1。在此，本文認為α是由IEA或者WTO規定的外生變量。在極端情形下，α=0代表不征收碳關稅，而α=1代表碳關稅正好調整為兩國碳稅的差異。碳關稅用式(1)表示：

BTA=α(t1-t2), 0≤α≤1,0<β≤1

(1)

1國和2國的利潤函數可用式(2)表示，其中，c代表廠商不變的邊際生產成本，β定義為成本系數，代表1國和2國的成本差異。

(2)

(3)

全微分：

推論1的含義：當價格的邊際變化的變化率為0時，1國產量隨增收碳稅的增加而減少。2國的產出取決于碳關稅的值，即取決于α的大小，當α足夠小，即0≤α<0.5時，碳關稅足夠小，此時2國產量隨1國碳稅遞增；當α足夠大，即0.5<α≤1時，碳關稅足夠高，此時2國產量隨1國碳稅遞減。

命題2 任意條件下有dq1/dα>0,dq2/dα<0，dq1/dβ>0,dq2/dβ<0成立。

命題2的含義：在任意條件下，概率α對1國的產出有正面的影響，對2國的產出有負面影響。1國產量隨成本系數β的增加而增加，2國反之。

二、特例分析

由于單純的數理分析太過抽象和復雜，用特例進行具體說明。在此，簡化線性逆需求函數為：

p=A-Q=A-(q1+q2),p′=-1,p″=0

(4)

得出利潤函數為：

π1(q1,q2,t1)=[A-(q1+q2)-c-t1]q1

(5)

π2(q1,q2,t1,t2)=[A-(q1+q2)-βc-α(t1-t2)]q2

(6)

1國和2國通過選擇q1和q2來最大化式(5)和式(6)中的利潤：

(7)

(8)

令?π1/?q1=0,?π2/?q2=0，可得出：

將p=A-Q=A-(q1+q2)代入上述q1,q2中有：

可得到：

(9)

(10)

將q1,q2分別對t1,t2求導：

將q1,q2分別對α進行求導處理：

求導結果表明，1國產出q1隨著概率α的增加而增加，即征收碳關稅越高，產出越高，2國產出則剛好相反。

將q1、q2代入式(5)和式(6)可得利潤函數：

(11)

(12)

1國和2國的福利函數可以式(13)和式(14)表示，其中，U(Q)-pQ為消費者剩余，π1為生產者剩余，T1為稅收收入，ED代表環境破壞成本。為了使分析盡量簡潔，假設1國只有一個消費者市場，由簡化的線性逆需求函數和消費者剩余的定義，可得出U(Q)-pQ=Q2/2。考慮到發展中國家和發達國家環境破壞成本的差異，假設其中Δ2<Δ1。

(13)

(14)

將式(13)、式(14)最大化，即

將t1對t2求導：

三、數值分析

本文用Matlab數值分析進行簡化，模型中有6個變量：生產成本c，成本系數β，破壞成本系數Δ1和Δ2，線性需求函數中的A，碳關稅概率α。為使數值模擬便于控制，對上述參數進行了一些基本設置：(1)A=2，此時并不影響數值模擬中的定性分析；(2)C

1.對稱生產成本

生產成本相同，即β=1時，通過比較破壞成本系數的差異進行數值分析，圖1中，均衡產量、碳稅和福利均為碳關稅概率α的函數。取兩組特例Δ1=0.5，Δ2=0與Δ1=1，Δ2=0.1，比較了兩國環境破壞成本相差不遠以及兩國環境破壞成本相差較大的情形。在Matlab中，當取其他特值進行數值模擬也能得出相似的命題，結果不會發生定性的改變。得到的結論如下：

命題3 給定Δ1=0.5，Δ2=0，當α=0.1時，1國產出更高，征收碳稅最少，1國福利最大，總福利也達到最大值；當α=0.4時，1國產出最少，征稅最高，1國福利最小，總福利也為最小值。給定Δ1=1，Δ2=0.1 ，當α=0.9時，1國福利和總福利同時達到最大值；當α=0.4時，1國福利和總福利為最小值。對于2國的產出，碳稅和福利的關系不能確定。

命題4 對任意給定的α，隨著1國的破壞成本系數由0.5急劇地上升到1，2國的破壞成本系數由0增加到0.1，兩國的產出均大幅減少，1國產出的減少幅度比2國大。

命題3和命題4可以這樣理解：隨著Δ1和Δ2不同程度的上升，生產成本會上升，1國和2國會更嚴格地進行碳排放控制，均會愿意進行節能減排，意味著兩國均會生產更少，1國由于破壞成本系數上升幅度更大，環境標準更嚴格，產出下降比1國更大。當兩國的破壞成本系數都較小時，使兩國福利最大化的碳關稅概率很小，接近于0；反之，當兩國的破壞成本系數均上升后，使1國和總福利最大化的碳關稅概率很大，接近于1。說明在1國的破壞成本系數急劇上升的情形下，1國傾向于征收高額的碳關稅來保護本國生產企業。

2.不對稱生產成本

對稱成本代表了發達國家和發展中國家博弈的情形，在發展中國家，比如中國，生產成本會更低，因此有必要探討一下不對稱生產成本的情形，由于此情形對碳稅和福利的影響較為復雜，故只研究對產量的影響。在圖2中，考慮兩種情形，2國比1國生產成本低50%和10%。

命題5 對于給定的Δ1=1，Δ2=0.1和α， 當β從1下降到0.9再到0.5時，即隨著2國成本比1國成本低10%至50%，2國的產量平穩上升，1國產量的波動起伏越來越大。

隨著生產成本差異性的擴大，1國維持競爭優勢越發困難，此時征收碳關稅不失為有利的政策選擇。

四、結論

本文借鑒了布蘭德和斯潘塞(Brander & Spencer，1985)[14]研究邊境稅調整對廠商和政府的戰略決策影響的模型，引入碳關稅調整企業競爭力。當僅考慮位于兩個國家生產同質產品的兩個廠商，兩國分別為1國和2國，1國代表發達國家，2國代表發展中國家，問題就被簡化成發達國家傾向于對來自環境管制不夠嚴格的發展中國家的進口產品征收碳關稅來保持其市場競爭力。

模型中，引入碳關稅概率α，在0到1之間取值，碳關稅概率α決定了采用兩國征稅差異的多大比例作為征收碳關稅的額度。碳關稅的從無到有使得發展中國家不能再隨意征收低水平稅收來搭便車。為了達到分析的目的，模型中引入了環境破壞成本系數，環境破壞成本和生產成本更高的國家傾向于征收更高額的稅收，因此，征收碳關稅可以通過保護企業競爭力減少碳泄露來提高環境管制嚴格的國家的福利水平。

[1]DISSOU Y.Efficiency and sectoral distributional impacts of output-based emissions allowances in Canada[Z].The B.E.Journal of Economic Analysis and Policy,2006,5(1):1-33.

[2]BARRETT S.Environment and Statecraft: The Strategy of Environmental Treaty-Making[M].Oxford:Oxford University Press，2005.

[3]KEMFERT C.Climate coalitions and international trade: assessment of cooperation incentives by issue linkage[J].Germany Energy Policy，2004,32(4):455-465.

[4]HOEL M. Should a carbon tax be differentiated across sectors? [J].Journal of Public Economics，1996,59(1):17-32.

[5]GODARD O.Unilateral European Post-Kyoto climate policy and economic adjustment at EU borders[Z].Paris:Ecole Polytechnique,Polede Recherche en Economie et Gestion,2007:7-15.

[6]COURCHENE T J，ALLAN J.Climate change: the case for a carbon tariff/tax[J].Policy Options ，2008,29(3):59-64.

[7]ISMER R，NEUHOFF K.Border tax adjustment: A feasible way to support stringent emission trading[J].European Journal of Law and Economics，2007,24(2):137-164.

[8]BABIKER M.Climate change policy，market structure，and carbon leakage[J]. International Economics，2005,65(2):421-445.

[9]DEMAILLY D，QUIRION P.CO2abatement，competitiveness and leakage in the European cement industry under the EU ETS: Grandfathering vs.output-based allocation[J].Climate Policy,2006,6(1): 93-113.

[10]DISSOU Y,EYLAND T.Carbon control policies，competitiveness，and border tax adjustments[J]. Energy Economics，2011,33(3):556-564.

[11]FISCHER C，FOX A K.Comparing policies to combat emissions leakage: Border tax adjustments versus rebates[Z].SSRN eLibrary,2009.

[12]曲如曉,吳潔.論碳關稅的福利效應[J].中國人口·資源與環境,2011(4):37-42.

[13]LI A J，LIN B Q.Comparing climate policies to reduce carbon emissions in China[J].Energy Policy,2013(60):667-674.

[14]BRANDER J,SPENCER B.Export subsidies and international market share rivalry[J].Journal of International Economics,1985,18(1-2):83-100.

(責任編輯：宛恬伊)

The Game Analysis of Carbon Tariff’s Trade Effects

YANG Shihui，XIONG Jingbang

(School of Economics，Jinan University，Guangzhou 510632，China)

The duopoly model proposed in this paper considers two firms producing a homogeneous good and located in two countries that referred to as developing and developed.Besides，the carbon tariff parameter and environmental damage cost are added to the model.Parametric values inside the set [0,1] are used to represent the extents of the carbon tariff parameter.Under symmetric and asymmetric costs，the simultaneous change of environmental damage costs in both countries influences the quantity，tax and welfare separately.Finally，numerical simulation is conducted to yield the optimal carbon tariff parameter，maximizing the output.The result is that，the higher the damage cost and productive cost are，the more likely the country will implement carbon tariff to protect the competitiveness of domestic firms and reduce carbon leakage.

carbon tariff；duopoly model；carbon tariff parameter；damage cost；symmetric cost

2014-12-09

國家自然科學基金項目“環境傾銷與環境管制的博弈分析、效應比較與策略分析”(71273114)

楊仕輝(1965—)，男，暨南大學經濟學院教授，博士生導師，研究方向為戰略環境—貿易政策研究；熊競邦(1990—)，女，暨南大學經濟學院碩士研究生，研究方向為地區與國別經濟。

F745.3

A

1008-2700(2015)02-0059-08