企業環境研發、產品差異化與政府環境管制*

楊仕輝，魏守道

(1. 暨南大學經濟學院，廣東 廣州 510632；2. 廣東金融學院，廣東 廣州 510521)

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企業環境研發、產品差異化與政府環境管制*

楊仕輝1，魏守道2

(1. 暨南大學經濟學院，廣東 廣州 510632；2. 廣東金融學院，廣東 廣州 510521)

氣候變暖已成為全球日益關注的重要問題之一，實施環境管制政策是政府控制企業碳排放量的重要手段?；跂|道國企業和外資企業產品差異化競爭假設，建立了企業環境研發策略(環境研發卡特爾策略和獨立環境研發策略)與政府環境管制的三階段博弈模型，運用逆向求解法求得各階段均衡解，比較了不同環境研發策略下企業環境研發水平(及碳減排量)、政策環境管制水平及國家福利。結果表明：企業環境研發投入越多，政府最優碳排放稅越低；碳排放對環境造成的損害越大，政府最優排放稅越高，企業越致力于環境研發。對關鍵參數賦值和模擬后進一步發現，總體而言，環境研發卡特爾策略要優于獨立環境研發策略，但隨著產品差異化程度的縮小和環境研發溢出程度的降低，環境研發卡特爾策略優于獨立環境研發策略的程度也在縮小。因此，本文的研究可為外資企業和東道國企業產品策略選擇和環境研發策略選擇提供理論依據，也可為政府政策制定提供參考。

獨立環境研發；環境研發卡特爾；產品差異化；環境管制；博弈模型

1 引言

在過去的幾十年里，多邊市場一體化引起了世界貿易和各國經濟的急劇增長。這些增長改善了各國以及全世界的福利水平，但與此同時，也帶來了許多問題，如環境問題。隨著全球氣溫的上升與人們對環境問題的日漸關注，環境問題顯得越來越重要。WTO雖然是負責管理世界經濟與貿易秩序的組織，但是由于歷史和自身利益等原因，美國在倡導建立GATT時并沒有將環境議題納入進來，導致各國制定的貿易政策與環境政策之間并無很大關聯。各國對環境的控制，主要是從經濟效率角度對國內企業的污染排放加以管制，這是不受GATT/WTO管轄的。從1973-1979年的東京回合開始，到多哈回合，發達國家不斷地將環境議題納入到多邊貿易談判中來。在1997年的京都會議期間，工業化國家集體研究決定：在2008- 2012年間，將溫室氣體的總排放量穩定在至少低于1990年的5.2%的水平。隨著與氣候變化相關的“京都議定書”的生效，“附件I的國家”(Annex I Parties)都被分配了減少溫室氣體(GHG)排放的具體目標。為了實現這些目標，這些國家將不得不實施更加嚴厲的環境管制。不但如此，發達國家借口碳排放導致環境惡化，指責發展中國家實行“先發展、后治理”的經濟增長模式，執行了較低的環境管制，并通過貿易使得發達國家的產業競爭力下降。因此，發達國家將戰略貿易政策的分析框架引入到環境管制分析之中。大量的研究表明，政府的國內環境管制水平主要受FDI、研發等因素的影響，反過來，政府的國內環境管制水平也會影響FDI和研發。

在環境管制與FDI的影響機制研究中，Bhagwati和Daly[1]認為在貿易自由化的背景下，為了吸引更多的FDI，發展中國家會紛紛降低環保標準以維持或提高競爭力，從而出現“競相降低標準”(Race to the Bottom)現象。按照“環境庫茲涅茨曲線”(Environmental Kuznets Curve)假說的觀點，隨著發達國家人均收入水平的大幅度提高，其國內環境污染水平早就已超過倒“U”型曲線的最高點，因此，政府會制定更加嚴格的環保標準，必然導致這些國家將大量被淘汰的高能耗、高污染的產業轉移到發展中國家。這些觀點得到了污染避難所假說的支持。該理論最早由Walter和Ugelow[2]提出，其核心觀點是：隨著國家之間FDI的規模不斷增加，豐裕環境資源的發展中國家出于經濟收入和政治因素的考慮，往往會放松國內的環境管制，誘使發達國家的污染密集型產業不斷轉向發展中國家。Baumol和Oates[3]從理論上系統地證明了污染避難所假說，認為發展中國家一旦實施寬松的環境標準，這些國家將成為世界污染的集中地。Oates和Schwab[4]的研究也表明，使用寬松的環境管制可以吸引外商投資。Markusen等[5]建立一個兩階段博弈模型，發現東道國為吸引投資會競相選擇寬松的環境政策；如果不想引進高污染行業的外資，東道國會競相選擇嚴格的環境政策。Bommer[6]使用了一個兩階段的博弈模型(第一個時期，環境政策是給定的，企業決定在這一時期使用的資本和技術水平；第二個時期，政府選擇對企業的環境管制水平，然后企業選擇第二個時期的投資水平)，研究了不完全信息下的環境政策制定。結果表明如果環境管制越嚴格，企業就會遷出，這很好的解釋了發達國家高污染行業轉移到發展中國家的現實。De Santis和Stahler[7]使用三階段的博弈模型(第一階段，企業同時決定他們的類型；第二階段，政府同時決定環境稅的水平；第三階段，企業在產品市場上進行古諾競爭)，研究了FDI對環境政策的影響。結果表明由于東道國有動機將租金從外資來源國轉移到東道國，FDI不會導致生態傾銷，相反，東道國會將環境稅設置在等于庇古稅的水平。夏友富[8]對外商投資中國污染密集產業進行了研究，認為外商在這些產業的投資已經占了相當大的比重，存在明顯的污染轉移傾向。郭紅燕和韓立巖[9]通過對外商直接投資、環境管制和環境污染的關系建立聯立方程模型，并運用中國1992-2006年的數據對其進行計量檢驗，結果表明：寬松的環境管制是吸引外商直接投資進入的一個重要因素，已經顯現出一定的“污染避難所”效應。

另一方面，在環境管制與環境研發的影響機制研究中，Sigurdson[10]指出，由于研發資源和環境的差異，各國開展研發的成本是不同的，所以選擇在低成本的研發地區開展研發可以提高跨國公司的競爭力。Katsoulacos和Xepapadeas[11]對寡頭企業開展環境研發競爭進行了研究，結果表明只有政府對企業的排污稅，企業才會進行環境研發。而且，每個企業的最優環境研發水平與社會福利最優的環境研發水平是不一致的。通過對研發補貼或征稅，政府可以糾正這種無效的研發。吳偉等[12]認為企業的效用水平主要由該企業在環境污染防治方面的投資，如果企業增加這方面的投資，能夠提高產品的銷售價格和銷售量而獲得更高的利潤。仿照Kamien等[13]劃分降低單位生產成本的研發形式，Chiou和Hu Jinli[14]假定排污稅是外生的，分析了三種環境研發聯合體：以聯合利潤最大化為目的的研發卡特爾(R&D Cartelization)；分享研發成果、以各自利潤最大化為目的的研發聯合體競爭(RJV Competition)；分享研發成果、以聯合利潤最大化為目的的研發聯合體卡特爾(RJV Cartelization)。得出的結論是：在研發卡特爾中，企業的產量是最低的，排污水平是最高的，社會福利水平是最低的；如果溢出系數足夠大，在研發聯合體卡特爾中，研發水平是最高的，排污水平是最低的，社會福利水平是最高的。但對溢出的假定不同：在研發卡特爾中不存在溢出，而在研發聯合體競爭和聯合體卡特爾中存在著溢出。Feinberg和Majumdar[15]對跨國公司在印度制藥業研發投資的溢出效應進行了測算，發現跨國公司在印度的研發主要以提高生產效率、降低成本和針對當地市場進行產品劑量調整為目的，與印度企業之間的知識聯系很少，對印度企業的溢出效應并不明顯。Poyago-Theotoky[16]假定排污稅率是內生的，并對企業獨立開展環境研發和參與環境研發卡特爾的效果進行了比較。發現如果污染對環境造成的損害比較小，以及雖然損害比較大、但如果研發是有效率的，企業參與研發卡特爾能產生更高的研發水平和社會福利水平，被政府征收更低的排污稅。Kolstad[17]和Conrad[18]認為假定企業先選擇環境研發水平，政府后確定排污稅更趨合理。因為企業預期到政府會征收排污稅，可能會生產更少的污染產品，并承擔更多的污染防治。

從以上研究中可以發現，不少學者對FDI、環境研發與環境管制的影響機制進行了研究。就模型設計來看，大多假設競爭產品是同質的，多建立兩階段博弈模型：有的假設政府先行選擇環境管制措施，有的則假設企業先行選擇環境研發水平。本文借鑒前人的研究成果，建立一個三階段博弈模型：假設競爭產品為差異化產品，東道國企業和外資企業同時選擇環境研發策略(獨立環境研發；環境研發卡特爾)，政府隨后設定環境政策，競爭企業再決定產品差異化程度和產量。再通過逆向求解法，求解博弈模型的均衡解，比較產品差異化、企業環境研發對政府環境管制水平和國家福利的影響。本文貢獻主要體現在兩個方面。一是比較產品差異化競爭條件下企業環境研發策略的環境效應和社會福利效應，得出的結論比同質產品競爭更具有一般性。二是理論分析了企業環境研發策略(獨立環境研發和環境研發卡特爾)、產品差異化程度對政府環境管制水平和國家福利的具體影響，得到了相關命題和結論。

本文的結構安排如下：第二部分構建了企業與政府相互博弈的三階段博弈模型，并對該模型進行了求解；第三部分比較了企業選擇獨立環境研發策略與環境研發卡特爾策略的環境效應，得出了若干命題；第四部分選取了部分參數的具體值，對這些環境效應進行了模擬；第五部分總結全文。

2 模型構建與求解

2.1 基本假設與變量定義

圖1 企業環境研發、產品差異化與政府環境管制博弈樹

由于企業不會考慮碳排放的社會成本，以福利最大化為目標的東道國政府會采取政策措施進行糾正。設東道國采取的措施是對每單位凈碳排放征收t單位的排放稅(Emission Tax)。

企業s(=i,k)的利潤函數為：

(1)

東道國福利函數為：

W=(πi+πk)+(U-piqi-pkqk)+t(ei+ek)-α(ei+ek)2/2

(2)

2.2 博弈樹

設定博弈規則如下：(1)企業先行選擇環境研發策略(獨立環境研發；環境研發卡特爾)。(2)政府在接收到企業研發信息后設定是否征稅以及征稅水平，顯然，企業環境研發投入和溢出效應越大，企業減排水平就越高，政府環境管制水平應越低，即對企業征收的碳排放稅就會越低，反之則反。(3)企業在接收到政府環境管制政策信息后，決定企業產品差異化程度和產量。企業和政府之間的博弈策略選擇詳見圖1所示。

2.3 模型求解

針對多階段的博弈模型，可以使用逆向求解法求解。

2.3.1 階段3——企業最優產量選擇

企業追求利潤最大化，因此，由(1)式的一階條件得：

(3)

解得企業產量為：

(4)

2.3.2 階段2——政府最優管制水平

政府的目標是本國福利最大化，因此，對(2)式求一階條件：

(5)

可求得政府最優征稅水平為：

t*=(2α-1)(1-c)-α(2+γ)(1+β)(zi+zk)/(2α+γ+1)

(6)

命題1 ?t*/?zs<0，即企業s(=i,k)的環境研發投入越多，政府最優碳排放稅就越低。

2.3.3 階段1——企業最優環境研發水平

(1)獨立環境研發。如果企業選擇獨立環境研發策略，由于預見到會被征收碳排放稅，從而影響到第三階段的企業利潤，因此，企業在第一階段會選擇研發以減少碳排放量，從而提高企業利潤，此時，企業的目標仍是各自利潤的最大化。將(4)式和(6)式代入(2)式，再求一階條件，可解得企業s(=i,k)選擇獨立環境研發策略情況下的最優環境研發水平(碳減排量)為：

(7)

將(7)式回代(4)、(6)、(1)、(2)式，可分別求得：

(8)

(9)

(10)

(11)

(2)環境研發卡特爾。若企業選擇環境研發卡特爾策略，企業的目標是最大化兩企業利潤之和，即π=πi+πk，由一階條件可得環境研發卡特爾策略時的最優碳減排量為：

(12)

將(12)式回代(4)、(6)、(1)、(2)式，可分別求得：

(13)

(14)

(15)

(16)

對(7)式和(12)式求γ的一階導數，可得：

(17)

(18)

(19)

(20)

其中，σ1=9β+3β2+(3+β)(2β+γ+2)γ+4,σ2=7β+β2+6γ+2βγ+8,σ3=3+β，σ4=(3+β)(1+γ)2,σ5=γ2+2αγ+3γ+2,σ6=(4α2+2αγ+2α-γ-1)(γ2+2αγ+3γ+2),σ7=2(2α-1)γ3+(16α2+9α-8)γ2+(16α3+34α2+3α-10)γ+2(8α3+8α2-α-2)。

由(17)-(20)式可得命題2：

命題2表明：給定α>1/2，無論企業選擇獨立環境研發策略還是環境研發卡特爾策略，若產品差異化程度越小(即γ越大)，企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)越低；當β1<β<β2時，研發溢出越多，若δ<δ2，獨立環境研發策略和環境研發卡特爾策略下的企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)越低；若δ2<δ<δ1，獨立環境研發策略下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)越低，環境研發卡特爾策略下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)越高；若δ>δ1，獨立環境研發策略和環境研發卡特爾策略下的企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)越高。

推論2 給定α>1/2，如果β=0(企業之間不存在環境研發溢出)，若δ<δ3，獨立環境研發和環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)均達到最大值；若δ3<δ<δ4，獨立環境研發企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)最小，環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)最大；若δ>δ4，獨立環境研發和環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)均為最小。

推論3 給定α>1/2，如果β=1(企業之間存在環境研發完全溢出)，若δ<δ5，獨立環境研發和環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)均為最小值；若δ5<δ<δ6，獨立環境研發企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)達到最大值，環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)取最小值；若δ>δ6，獨立環境研發和環境研發卡特爾下企業最優碳減排量(及最優環境研發水平)均到達最大值。

對(7)式、(12)式、(9)式和(14)式求α的一階導數，可得：

(21)

(22)

(23)

(24)

其中，ε1=(1+γ)(4+3γ+βγ),ε2=(1-β)(2+2γ+βγ),ε3=(1+γ)2(2+γ)(3+β)。?1=(1+β)3(4+6γ+3γ2+2βγ+βγ2),?2=4(β+βγ+γ+2),?3=2(1+γ)(2+βγ+γ),υ1=(1+β)4(1+γ)2。

命題3的含義是：無論采取獨立環境研發策略還是環境研發卡特爾策略，只要碳排放對環境造成的損害越大，政府最優碳稅水平也越高，企業就越會致力于環境研發。企業生產對環境造成的損害越大，政府環境規制政策越為嚴格，碳稅稅率也越高，企業預見到這一后果后，也會投入越多的環境研發資金，提高環境研發水平。

3 獨立環境研發與環境研發卡特爾的環境效應比較

由于?qi/?ei≠0，ti=D′+Pi/εi·?qi/?ei≠D′，其中，εi是價格彈性，ti是次優減排稅，而不是最優的庇古稅。因此，可以對獨立環境研發與環境研發卡特爾的環境效應進行比較。

3.1 企業利潤比較

由(10)式和(15)式，可得：

(25)

其中，φ≡α(2-2αγ+γ)(1+β)2(1-β)+δ[2α+4α2β+(2α-1)(1+γ)β]，Δ≡δ(2α+γ+1)2+4α(1+γ)(2α+γ+2)(1+β)2，Γ≡δ(2α+γ+1)2+α(1+β)[(1+γ)(2+γ)(3+β)+2α(βγ+3γ+4)]。

即對于任意給定的碳排放損害、產品差異化程度和環境研發溢出率，從企業利潤最大化出發，環境研發卡特爾策略嚴格優于獨立環境研發策略。

3.2 研發水平、政府環境管制水平及國家福利比較

由(7)式和(12)式，可得：

(26)

由(9)式和(14)式，可得：

(27)

由(11)式和(16)式，可得：

Wc*-Wu*=(1-c)2(2α+γ+1)2φm/(ΔΓ)2

(28)

其中，m≡2α2(1+γ)(1+β)4w1+α(1+β)2(w2+w4)δ+(2α+γ+1)2w3δ2>0，w1=(1+γ)(2+γ)(7+β)+2α(2β+24γ+5γ2+8γβ+3γ2β+22)+4α2(3γβ+5γ+8)，w2=(1+γ2)(4β+3γβ+11γ+18)+2α(1+γ)(4β+17βγ+7βγ2+3γ2+19γ+14)，w3=(1+γ)(2+β)-2α(β-γβ+1)+4α2β，w4=4α2(14β+27βγ+14βγ2+6γ2+15γ+8)。

(1)由于1/2<α<(2+γ)/(2γ)，φ的第一、二項均為正的。有：φ>0；

推論5 當β=1時，環境研發卡特爾策略下達到的最優碳減排量(及最優環境研發水平)和社會最優福利水平比獨立環境研發策略的要高，政府最優排放稅要低。

4 環境效應模擬

選取不同的研發溢出程度β=0,0.2,0.5,0.7,1，以及產品差異化程度γ=0.2,0.5,1，使用Matlab7.0軟件，模擬了企業選擇獨立環境研發策略與環境研發卡特爾策略的環境效應，如圖2所示。與獨立環境研發策略相比，在區域I、區域II和區域III中，環境研發卡特爾下的企業最優碳減排量和國家福利較高，環境規制水平較低，相反，在黑影部分中，環境研發卡特爾下的企業最優碳減排量和國家福利較低，環境規制水平較高。由于區域I、區域II和區域III的總面積要遠大于黑影部分面積，故環境研發卡特爾策略比獨立環境研發策略要占優，這與命題5的結論是一致的。當產品差異化程度越低(γ的值越來越大)，選擇獨立環境研發策略的概率會上升(但仍很小)。

(1)若碳排放的損害程度比較低(即1/2<α<(2+γ)/(2γ))，環境研發卡特爾策略嚴格優于獨立環境研發策略(如圖中區域I所示)。但由于(2+γ)/(2γ)是γ的遞減函數，隨著產品差異化程度的變小，環境研發卡特爾策略優于獨立環境研發策略的可能性在變小(即圖中區域I面積在變小)。當產品無差異時，(2+γ)/(2γ)的值僅為1.5。也就是說，如果東道國企業和外資企業選擇產品無差異策略，碳排放損害程度介于0.5-1.5之間，環境研發卡特爾策略優于獨立環境研發策略的條件最嚴格，即區域I的面積最小；而且，由于(2+γ)/(2γ)與β無關，故環境研發溢出率對區域I沒有影響；

5 結語

圖2 研發溢出(β)、產品差異化(γ)、環境效應(α)對企業(s)研發效率(δ)的影響注：區域I、區域II以及區域III均代表；黑影區域代表，,水平的虛線代表γ(1+β)2(1-β)/(2β)的值，垂直的虛線代表(2+γ)/(2γ)的值。

本文的政策含義主要體現在以下幾個方面。(1)企業采取產品差異化戰略會進一步激勵企業環境研發投入和碳減排的動機。這方面跨國公司具有較大的比較優勢，發展中國家企業要從中學習；(2)政府要制定促進企業環境研發溢出的激勵機制，以使環境研發成果能加快本國競爭企業的碳減排；(3)為降低碳排放量，企業應盡可能實施研發卡特爾策略，甚至完全共享彼此研發成果，既可提高環境研發水平和社會福利，還可使各企業面臨較低的碳排放稅；(4)政府應該制定激勵企業環境研發投入的碳排放稅政策。作為政策制定者和執行者，政府應加強環保宣傳，并通過制定差異化政策引導企業積極參與碳排放減排。即對主動減排企業制定較低的碳排放稅，對不自愿減排企業制定較高的碳排放稅。如此，既可降低企業碳排放量，又可提高主動減排企業減排積極性，還能懲罰不自愿減排企業，迫使其加入減排行動中來；(5)監測企業污染排放對環境的損害程度，對損害程度越大的越要從重征收排放稅。

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Environmental R&D, Product Differentiation and Environmental Regulation

YANG Shi-hui1, WEI Shou-dao2

(1. College of Economics, Jinan University, Guangzhou 510632,China;2.Guangdong University of Finance, Guangzhou 510521,China)

Global warming has been one of the most important issues around the world, and environmental regulation has been an important tool to control carbon emission for government. Under the assumption that a host-country enterprise and a foreign enterprise produce differentiated products, a three-stage game model is constructed to examine how the organization of environmental R&D-independent environmental R&D and environmental R&D cartel affects environmental regulation. By backward induction, equilibriums are got. With these equilibriums, levels of environment R&D (and reduction of carbon emission), environmental regulation and welfare are compared between different R&D strategies respectively. It’s found that the more enterprises expend on environmental R&D, the lower the emission tax will be, and if carbon emission can cause more serious damage to environment, government will set higher emission tax and enterprises will be committed to more environmental R&D. By assigning several specific values to key variables, it’s further found that environmental R&D cartel is dominant to independent environmental R&D in general. However, the possibility that environmental R&D cartel is dominant to independent environmental R&D will be lower as degrees of product differentiation and environmental R&D spillover between enterprises decrease. So, this paper not only contributes to the strategic choice for both foreign enterprise and host-country enterprise, but also contributes to policy making for government.

independent environmental R&D; environmental R&D cartel; product differentiation; environ- mental regulation; game model

1003-207(2016)01-0159-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.01.019

2013-09-19；

2014-10-01

國家自然科學基金資助項目(71273114)

簡介：楊仕輝(1965-)，男(漢族)，江西豐城人，暨南大學經濟學院教授，博士，博士生導師，研究方向：氣候政策，E-mail:yangshh@126.com.

F741, F270

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