強制配售可再生能源政策與“綠色悖論”

汪恒　陳瑞

摘要：本文以強制配售可再生能源政策為對象，研究政策預期對化石能源開采量的影響，發現政策預期對化石能源市場的驅動作用與政策實施力度及持續時間有關。基于強制配售政策推動能源價格上漲這一假設，本文還發現政策的預期效應大于“綠色悖論”所產生的效應，即強制配售政策并非一定產生“綠色悖論”。具體而言，提高強制配售比例和提前實施強制配售政策都會促使高價能源預期更強更快地影響當前能源價格，導致目前能源價格上漲，進而降低當前化石能源消費，減慢溫室氣體排放，減緩全球變暖。

關鍵詞：綠色悖論；強制配售；可再生能源

中圖分類號：F0622文獻標識碼：A

收稿日期：2015-09-29

作者簡介：汪恒（1987-），男，安徽安慶人，上海財經大學經濟學院博士研究生，研究方向：環境經濟學、資源經濟學；陳瑞（1984-），女，沈陽人，上海財經大學經濟學院博士研究生，研究方向：行業自律組織理論、金融理論史，市場營銷史。

基金項目：上海財經大學博士研究生創新基金項目，項目編號：CXJJ-2012-398， CXJJ-2011-401。

一、引言

工業革命以來，人類大規模開采并使用化石能源，以煤、石油和天然氣為代表的不可再生能源為人類的經濟發展提供了充足的能量來源。然而，隨著資源利用的不斷推進，能源消耗的負面作用開始凸顯，其中最廣為人知的莫過于“全球變暖”①。氣候變暖的根本原因是人類社會大規模地使用化石能源，為了應對這一問題人類社會采取的主要措施是遏制化石能源的使用，可這一限用政策沒有考慮到化石能源的經濟屬性，極有可能帶來與政策制定者初衷完全不同的后果。Sinn（2008）就針對碳減排政策提出批評，指出由于這些政策形成的預期可能會改變化石能源生產者當前的行為，促使他們更加積極地生產化石能源，而這會加劇全球變暖，這就是著名的“綠色悖論”（Green Paradox）②。

要理解“綠色悖論”必須認識到化石能源不可再生這一特點，這意味著只要這些資源對于人類的經濟價值不消失，人類不主動放棄使用，那么能源對人類社會就具有稀缺性。因此，化石能源使用的關鍵不是用與不用的問題，而是早用與晚用、快用與慢用的問題。全球變暖的本質在于溫室氣體過快進入大氣從而導致人類社會無法適應快速變化的氣候，而我們對于化石能源的快用與早用就意味著溫室氣體的快排放與早排放，毫無疑問這會加速全球氣候的變暖。如果化石能源開采者意識到政策制定者為了應對全球變暖必然會在將來采取更加嚴厲的舉措，如加稅來遏制化石能源的使用，企業最優措施莫過于將原本用于未來開采的化石資源騰挪到現在開采，這樣就可以盡可能降低未來政策實施帶來的損失，而這必然導致化石能源的早用與快用，加劇全球變暖。Sinn（2008）使用一個隨著時間推移化石能源使用稅率不斷提高的模型，證明了稅率提高的預期將促使化石能源開采者更多地在當前進行生產。 Gerlagh（2011）將“綠色悖論”引申為弱和強兩種形式。所謂的弱綠色悖論是指由于可再生能源會更加便宜的預期而導致當前不可再生能源開采的加速；而強綠色悖論則是指綠色福利隨著綠色補貼的增加而減少③。“綠色悖論”意味著任何目前尚未推行或者正在計劃之中的碳減排政策都在加劇全球變暖，因為潛在預期使得企業提前進行了能源消費，而這恰恰與制定這些政策的本意相反。

本文考慮一個簡單的將在未來實施的強制配售可再生能源的政策。按照“綠色悖論”的思路，未來的強制配售會使得化石能源開采者在未來損失一部分收益，為了規避這一損失，化石能源開采者理應在政策實施前加速生產。然而，本文的研究表明：（1）政策實施力度越大，即提高強制配售比例，未必會使得現在的化石能源開采增加；但如果政策實施的持續時間較長，化石能源生產者在理性預期的指導下會增加前期的生產。（2）“綠色悖論”是否發生與政策實施的方法有關，這正是政策制定者和評論者所忽略的問題。

本文可能的貢獻在于：揭示了強制配售作為一種廣泛使用的新能源政策，其實施效果與“第二方”的政策實施方法有關。換言之，強制配售與“綠色悖論”之間沒有很強的因果關系，政策制定者與實施者不必“談虎色變”。

二、理論背景和基本模型

（一）強制配售政策與“綠色悖論”：相關理論背景

強制配售政策與“綠色悖論”之間是否存在因果關系已經在經濟學界引發了廣泛的爭論。有些學者認為，強制配售政策與“綠色悖論”之間沒有因果關系。例如，Hoel（2010）證明在未來可再生能源技術成本下降的情況下，“綠色悖論”并不成立。Gronwald et al.（2010）通過構造特定的生產模型將石油生產模式設定為哈博特（Hubbert）模型（即石油產出會先增加后減少，這會形成一個石油產量的峰值），然后將Sinn（2008）理論應用于模型中，證明稅率的上升會推遲石油產量的峰值，從而否定了“綠色悖論”。另外一些學者指出，“綠色悖論”的出現是有一定前提的。例如，趙健和王敏（2011）認為如果市場是完全競爭的，那么“綠色悖論”仍然起作用；然而一旦市場是完全壟斷的，即使政府鼓勵對可再生能源的使用，也有可能會讓壟斷者推遲對不可再生資源的開采。Quentin（2011）認為那些試圖使可再生能源替代不可再生能源的補貼會導致“綠色悖論”，而在某些特定條件下，結果則恰恰相反，如對于那些邊際成本隨著產量不斷增加的可再生能源的補貼就不會導致“綠色悖論”。Van and Withagen（2012）指出如果從綠色福利的角度考慮，未來較為便宜的可再生能源未必會導致綠色福利的下降，從而舉出了“綠色悖論”的一個反例。

總之，在強制配售政策與“綠色悖論”關系這一問題上，學術界已經做出了許多值得稱道的貢獻。本文選取一種目前普遍采用的綠色政策對這一問題重新進行審視。目前世界各國的綠色政策當中幾乎都有強制使用可再生能源的條款④，較為典型的如乙醇汽油政策。在目前可再生能源價格仍然高于不可再生能源價格的現實條件下，要實現這些目標只能有兩種方法：（1）給予可再生能源補貼，使其獲得市場競爭力；（2）強制配售可再生能源，讓消費者和生產者共同承擔可再生能源成本。本文從后一視角詮釋強制配售政策與“綠色悖論”之間的關系。

（二）基本模型

考慮一個政策是外生給定的局部均衡模型。假定有兩種能源產品，化石能源和可再生能源，它們是完全替代的且可再生能源市場與化石能源市場均是完全競爭的。 令q（t）和X（t）分別代表在時刻t能源的供給和剩余的化石能源儲量，初始的儲量為X0。qf（t）和qs（t）分別代表在時刻t化石能源和可再生能源的供給量。假定所有的能源都有著固定的邊際成本且固定成本為0，令單位化石能源和可再生能源的成本為cf和cs且cf因為可再生能源市場是完全競爭的且邊際成本是個常數，所以可再生能源的最優供應是：

qs（t）==0，ifp（t）

對于可再生能源，由于市場是完全競爭的，價格就應該為其成本，即：

ps（t）=cs（tτ）（6）

根據本文的設定，我們可以得出第二階段市場上的能源價格為：

p=（1-α）pf（t）+αps（t）=[（1-α）cf+αcs]+（1-α）λτert（tτ）（7）

顯而易見，在時刻τ之后，市場上的能源成本就是化石能源和可再生能源的混合成本cb=（1-α）cf+αcs。為方便討論，本文同時將（1-α）λτ定義為ηb。

現在考慮在第一階段開始時即時刻0時化石能源廠商的最優化問題。由于市場是完全競爭的，化石能源廠商面臨的問題事實上仍然與基礎模型一致。那么給定市場價格，考慮強制配售政策的話，第一階段化石能源供應的決定由下列的最優問題決定：

max∫τ0e-rt[pf（t）qf（t）-cfqf（t）]dt

s.t.X（t）·=-qf（t），∫τ0qf（t）dt=X0-Xτ（8）

令ηf代表未來有強制搭售政策時當前的化石能源儲量的影子價格，化石能源的供給由Hotelling法則來決定，即化石能源的價格等于目前化石能源儲量的影子價值加上單位化石能源的開采成本：

pf（t）=cf+ηfert（t<τ） （9）

由于此時市場上只有化石能源，即市場上的能源價格就是化石能源的價格，我們可以得出第一階段市場上的能源價格為：

p=pf（t）=cf+ηfert（t<τ）（10）

由于政策在事先就被預期，能源的價格應該在政策宣布時即t=0時就發生調整，而在時刻t=τ時價格應該是連續的，即：

cf+ηferτ=cb+ηberτ（11）

在化石能源完全耗竭時，即能源市場完全由可再生能源開始占領時，價格同樣應保持連續，即：

p（T～）=cs（12）

由于化石能源會被完全耗竭，我們可以得到：

∫τ0h（p（t））dt+（1-α）∫T～τh（p（t））dt=X0（13）

按照式（11）-（13），我們可以得出強制配售政策下的能源價格路徑，具體見圖2。

圖2強制配售時的資源價格路徑

從圖2中可以看出，在第一階段，能源成本較低，但價格以較高的速率增長；而在第二階段，能源成本較高，但價格以較慢的速率增長。圖2給出的資源價格路徑與Hartwick（1978）中的不可再生資源價格路徑十分相似，事實上，我們完全可以把強制搭售政策前后的能源視為兩種成本不同的不可再生資源，從而將這兩個模型聯系起來。盡管如此，兩者還是有不同之處：（1）Hartwick模型中兩種資源的轉換時間是內生的，而本文則是外生給定的；（2）Hartwick模型中兩種資源不能同時使用是因為一種資源不可能有兩種價格，而本文中兩種不同質的資源是政策強制所造成的。

三、強制配售政策與“綠色悖論”的關系

對于政府而言，其實施強制配售政策的力度可以由兩個指標來含量：一個是政策本身的強度α，該值越大，表明政府要求的強制搭售的可再生能源比例越高，即政策強度越大，對于當前的影響也就會越明顯（具體的結果需要進一步分析）；另一個就是政策實施的時間τ，該值越小，實施的時間就會越早，化石能源廠商采取的行動可能就會越大（這一結果也需要進一步分析）。

給定（11）-（13）式，我們可以得到定理1。

定理1：如果能源市場是完全競爭的，強制配售政策的強度α越大，政策實施前的化石能源價格就會越高，政策實施后的化石能源價格就會越低，化石能源耗竭的時間就會越晚，即ηf/α>0；λτ/α<0；T～/α>0。

圖3給出了如果政策強度變化，能源價格路徑的變化圖。當政策強度由α增加到α′后，當期的價格由cf+ηf上升到cf+ηf′，且在時刻τ之前，能源價格都比原來要高。由于h′（p）<0，這意味著在政策實施前，化石能源消費量會下降；結合化石能源總量是給定的，這同時表明在政策實施之后消費的化石能源會增多。從圖3中還可以看出，如果將第二階段的價格路徑貼現至時刻0的話，政策強度由α增加到α′會使得時刻0和時刻τ時的能源價格更高；但是在第二階段中，政策強度更高時的能源價格在開始時價格更高，但最終會低于政策強度更低時的價格，并且使得化石能源耗竭時間由T～推遲到T～′。

這一結論與“綠色悖論”正好相反，更大政策強度的綠色政策預期帶來了當期化石能源消費量的下降，其中的邏輯在于：由于在第二階段搭配使用了高成本的可再生能源，使得第二階段能源市場的價格上升，而第二階段的能源價格上升的預期導致了第一階段的能源價格一起隨之上升。這一上升趨勢大于因為“綠色悖論”效應帶來的價格下跌趨勢，因而從總的效果來看，第一階段價格上升，化石能源消費量減少。

進一步考慮極端情況。如果α=0，那么這就是前文所述的基礎模型；如果α=1，那么在時刻τ之后化石能源就要被強制退出市場。當α=1時，ηb/α趨近于負無窮大，這意味著ηb在α趨近于1時已經是負值了，這種情況是不可能的，因為這意味著化石能源廠商所得的價格pf（t）小于化石能源的成本cf，此時化石能源廠商必然退出市場。事實上，ηb最小值就為0，此時無論α如何提高，ηb都為0。由此，我們可以得出：

推論1：如果能源市場是完全競爭的，強制配售政策的強度α存在某一上限α-，α-∈（0，1），如果超過這一限度，化石能源廠商接受的價格就是化石能源開采成本。

同理，給定（8）-（10）式，我們同樣可以得出現階段能源消費與強制配售政策開始實施時間τ的變化對于現在能源消費的影響，即定理2。

定理2：如果能源市場是完全競爭的，強制配售政策的時間τ越早，政策實施前的化石能源價格就會越高，政策實施后的化石能源價格就會越低，化石能源耗竭的時間就會越晚，即ηf/τ<0；λτ/τ>0；T～/τ<0。

定理2反映了政策實施時間的預期對于現階段能源生產的影響。從中可以發現，提前政策實施時間產生的預期所導致的效果同樣與“綠色悖論”不一致，即政策實施的時間提前一方面會導致現在的能源價格上升，化石能源廠商在第一階段的化石能源產出減少；另一方面將導致第二階段中的化石能源價格下降，化石能源廠商更多得在這個階段生產，從而避免產生綠色悖論。

圖4給出了如果政策實施時間由τ變化至τ′，價格路徑如何變化。從圖4可以看出，第一階段的能源價格都隨著政策實施時間推遲而下降，而第二階段的能源價格則隨之上升，化石能源的耗竭時間也隨之提前。這其中的原因在于：由于實施強制配售政策，未來的能源價格必然上漲，如果預期到未來價格的上漲，那么政策越早實行，當期受到的影響就會越大，價格就會上漲得越高；而如果政策實施時間越遲，廠商就有更多的時間來調整價格適應未來的高價，從而降低現在的價格。

同討論政策強度一樣，本文也將研究極端情況時政策實施時間對于現階段能源生產的影響。如果τ=0，也就是完全沒有形成預期的話，由于被強制配售可再生能源，能源的成本提高，價格也會隨之提高，對能源的消費量下降，而只占能源消費一部分的化石能源消費也必然會隨之減少，這表明“綠色悖論”將無法形成。這一結果說明了一個很重要的結論：“綠色悖論”是預期導致的，沒有預期就不會有“綠色悖論”。如果τ=T，即化石能源耗竭完畢才開始使用，那么這一政策對化石能源廠商就沒有影響，化石能源廠商仍然會按原來的價格路徑來進行生產。

四、結論

本文分析了存在強制配售可再生能源的預期時能源市場的應對策略，或者說“綠色悖論”在強制配售政策下是否一定發生的問題，結果表明強制配售政策不會產生“綠色悖論”。如果提高政策的實施強度，要求化石能源廠商在未來搭配銷售更高比例的可再生能源，未來的高價政策預期會導致現在化石能源廠商提價，這不會導致“綠色悖論”；如果改變政策實施時間，提前要求強制配售可再生能源的話，這一舉措會導致化石能源廠商預期未來的高價能源會提前到來，而這會降低現階段的化石能源消費，從而減少現階段的碳排放，也不會導致“綠色悖論”。本文的研究還表明，預期的形成是綠色悖論產生的最主要原因，如果無法形成預期，例如立即開始實施，“綠色悖論”將不會產生。

注釋：

①全球變暖與溫室效應密切相關，溫室效應是指由于地球大氣中存在著以水蒸氣和二氧化碳為代表的溫室氣體，部分被太陽輻射到地表然后又被反射的熱量被留在大氣層當中，這使得地球的溫度保持在一定的范圍之內。但是當大氣層當中溫室氣體含量增加后，被留下來的熱量也會增加，這會導致大氣平均溫度的上升。如果這種上升的趨勢過快，將會導致全球氣候的急劇變化，如果人類社會無法適應這種快速變化，就會產生巨大的損失。而人類對于化石能源的大規模開發就會導致溫室氣體排放的增加，而這恰恰會導致溫室氣體在大氣中含量的快速上升。所以從本質上講，全球變暖就是指人類無法適應自己所導致全球氣候快速變化而產生的危機。

②Sinn H W. Public policies against global warming： a supply side approach[J].International Tax and Public Finance， 2008， 15（4）：360-394.

③Gerlagh R. Too Much Oil[J].CESifo economic studies， 2011， 57（1）： 79-102.

④在美國，《可再生燃料標準》要求燃料生產商按照一定比例將可再生燃料與汽油混合，該政策最早由美國環保署（EPA）根據《2005年能源政策獨立法案》制定，巴西則是世界上第一個不使用純汽油做汽車燃料的國家 ，而在國內，乙醇汽油也在積極推廣之中。除了乙醇汽油，各國對于其他可再生能源的推廣使用也十分積極，如丹麥要求以2020年為基準，可再生能源滿足全國35%的能源需求，其中風電將滿足全國50%的電力需求 ；而依據國務院新聞辦公室發布的《國家應對氣候變化規劃（2014-2020年）》，中國風電和光電裝機容量要分別達到2億千瓦和1億千瓦。

參考文獻：

[1]Gronwald M， Jus D， Zimmer M. The Green Paradox and the Choice of Capacity[R].working paper， 2010.

[2]Hoel M. Is there a green paradox？[R].CESifo working paper： Energy and climate economics， 2010.

[3]Sinn H W. Public policies against global warming： a supply side approach[J].International Tax and Public Finance， 2008，15（4）： 360-394.

[4]Van der Ploeg F， Withagen C. Is there really a Green Paradox？[J].Journal of Environmental Economics and Management，2012，64（3）： 342-363.

[5]Wang M， Zhao J. Climate Change Impacts of Renewable Energy Policies： the Role of Capacity Constraints and Market Power[R].Working Paper， 2011.