環境規制、本地市場效應與產業空間多重均衡

喬 彬，王沛霖，雷 春，龐臨然

(1.太原科技大學 經濟與管理學院, 山西 太原 030024；2.澳大利亞紐卡斯爾大學，澳大利亞 紐卡斯爾 2300)

一、引言

產業集聚在帶來正向溢出效應的同時，也帶來了環境污染等負向效應。環境規制優于其他政策的關鍵點在于其不是通過中央—地方—企業的強制性被動傳導機制，而是通過對企業的生產和管理施加新的約束條件，使得企業必須調整行為(孫學敏，王杰，2014)[1]。但由于區域、產業、企業異質性的存在，以及應對環境規制的能力及策略的差異，必然導致區域、產業及企業競爭力變化，從而改變經濟要素空間作用力的均衡機制，引發生產要素的空間流動，進而影響產業空間分布。

二、文獻綜述

學界對于環境規制的研究多見于對企業(產業)生產率及創新補償效應的分析(Gray，et al.；Porter，et al.；王兵等，2010；李樹等，2013)[2-5]；還有一類研究重點從環境與貿易的視角出發，主要關注環境規制對企業出口的影響或是否存在環境避難所等效應的研究(Tobey,1990；Craciela，1995；Busse，2004；傅京燕等，2010)[6-9]；也有一些學者對環境規制與產業集聚的關系進行了實證檢驗(徐敏燕、左和平，2013；閆逢柱、蘇李、喬娟，2011；劉習平、宋德勇，2013)[10-12]。學者對于環境規制的研究多集中在對企業(產業)競爭力或產業集聚的理論探究與經驗研究，并以新古典經濟或者新增長基本理論為框架，盡管在此框架下可以實現生產要素最優配置的一般均衡，卻遺漏了空間因素。Krugman[13]開創的新經濟地理學把主流經濟學長期忽視的空間要素重新納入到一般均衡分析框架，通過空間作用力分析經濟活動的空間分布。此外，近年來“新”新經濟地理學(以下簡稱為NNEG)將企業異質性納入新經濟地理學框架，由于該理論更趨近于現實而得到學界的廣泛認同，這為研究環境規制對于產業空間分布影響提供了較好的基礎研究框架。

本文將環境規制融入“新”新經濟地理學(NNEG)框架，深入研究環境規制對市場效應的影響，理解產業空間分布的變化規律，為推進差別化的區域環境規制由管制向治理轉型以及促進區域協調發展提供參考。

三、短期均衡及市場效應分析

(一)環境規制下的短期均衡分析

通過參考新經濟地理學FE模型，設定本文的基本假設。假定一個經濟系統由南(不發達地區)北地區(發達地區)構成，兩個地區的偏好、技術、交易水平、稟賦相同；地區中只存在農業生產部門(A)和工業生產部門(M)，其中農業部門生產同質化的農產品，工業部門生產差異化的工業品；企業在生產過程中需要投入兩種生產要素即人力資本(企業家H)和一般勞動力(工人L)，其中假定人力資本可跨區域流動，一般勞動力只可以在同一區域流動，用*來區分南部地區的變量。

每個地區的消費者都有兩個層面的效用函數：使用柯布-道格拉斯型效用函數來表示的總效用函數；使用不變替代彈性(CES)函數來表示的子效用函數。具體如下：

(1)

(2)

其中，工業品種類用i來表示，C代表工業品消費數量，*代表產地在南部地區，μ是消費者的工業品支出比例，1-μ是消費者的農產品支出比例；σ為工業品替代彈性，這里假設為常數。

如果用Y來表示總收入，pi表示消費者消費一單位第i類工業品所需要支付的價格，消費者的消費預算約束為：

(3)

間接效用函數如下：

(4)

其中wH表示企業家的名義收入，wL表示工人的名義收入，P表示消費者生活成本指數，PM表示工業品價格指數。

產業集聚可以使得當地的環境產生污染，區域政府為了約束企業的污染行為從而進行環境規制(宋馬林、王舒鴻，2013)[14]。由于在現實中環境規制一般采取征稅方式，因此本文使用t和t*來區分兩地環境規制行為，這里假定稅率不發生變化，用外生常數t(南部為t*)表示。假設企業人力資本為固定投入(即F=1)，勞動力和污染成本為可變投入，企業成本函數為：

TC=wH+(wLaM+tγ)x

(5)

其中當產出為x時，需要投入aMx單位的勞動力；當產出工業品x=1時，會造成γ單位的污染。

在該模型中，農業部門為完全競爭的市場結構，不存在環境污染行為，生產者按邊際成本定價，因此：

(6)

由消費者預算約束可以得到消費者對農工產品組合的需求函數為：

CM=μY/PM，CA=(1-μ)Y/pA

(7)

通過將式(1)改寫成CMPM=μY，假設在沒有儲蓄條件下，收入水平為Y，支出水平為E，其中，E=wHH+wLL，收入和支出相等，得到消費者對工業產品的支出為μE。在消費者對工業品的支出的約束下，考慮消費者在面對差異化工業品時的效用最大化一階條件，得到某一工業品j的消費量cj：

(8)

北部區域消費者總收入為E；H和L分別表示北部人力資本和工人的數量。北部企業的j產品在兩個地區銷售，即會有一部分產品運輸至南部地區。根據新經濟地理理論，企業產品在本地區銷售不存在交易成本，但若在其他區域銷售每一單位產品，會有τ-1單位產品在運輸過程中被消耗掉。因此，北部企業的產出量為：

根據DS壟斷競爭模型均衡時企業的凈利潤為零，因而產品價格為：

(9)

由于冰山運輸成本pS=τpN，得到下式：

(10)

x=c+τc*為北部企業總產出，銷售收入pNc+pSc*=pN(c+τc*)=pNx。當壟斷競爭企業均衡時，其產品所得到的利潤為零，此時可以得到公式：

pNx=TC=wH+(wLaM+tγ)xp=(wLaM+tγ)/(1-1/σ)

代入可得wH=pNx/σ。由于人力資本充當了資本的角色，此時所產生的經營利潤實際為人力資本的報酬wH，由銷售函數和工業品價格指數可得人力資本報酬函數：

(11)

令θ=sn+φ(1-sn)r，θ*=φsn+(1-sn)r，b=μ/σ，則北部企業的利潤函數為：

(12)

同樣，南部企業的利潤函數可以寫成：

(13)

r為區域環境規制差異，由上式可知該參數為不定成本比例的線性變換。環境規制通過作用于r來影響人力資本報酬。這里假設北部地區環境規制強度更高，則r≥1。另一個需要注意的重要參數是貿易自由度φ，當φ=1時，表示貿易成本為0；當φ=0時，代表貿易成本為∞。Ew表示兩地區的總支出即Ew=E+E*，sE代表北部地區支出份額，b是消費者消費工業品的份額μ和消費者偏好度σ的比值，人力資本報酬是隨著b的增加而增加的。

工業部門的空間分布可以由人力資本的分布來表示，通過總支出等于總收入，可知給定人力資本的分布模式sH，進而得到市場份額的分布模式。由于總收入為Ew，即wLLw與企業家全體收入之和，總收入又等于總經營收入，即式(12)和(13)表示的企業經營利潤的總和：

(14)

北部的支出可表示為：

E=SLwLLw+snnwwH=SLwLLw+bBEwsn

同時Sn=SH，所以：

(15)

而南部支出為：

(1-SE)=(1-b)(1-SL)+brB(1-SH)

(16)

由上面兩式可見，市場份額與人力資本及勞動力的分布狀態密切相關。

可見，在短期均衡條件下，如果人力資本分布保持不變，區域環境規制差異r的增加會使北部地區的市場份額減少。圖1展示了不同環境規制差異下人力資本份額SH與市場份額SE之間的關系。

圖1 不同環境規制差異下市場份額與人力資本份額的關系

(二)環境規制與產業集散效應

環境規制作為政府部門保護環境的管制手段，通過稅收作用于企業，構成了企業可變成本的一部分，影響企業的收益和人力資本的收入水平，顯然也會對產業集散效應產生不同程度的影響，進而影響產業空間分布。

1.本地市場效應

假設企業家選擇企業所在地進行消費。當產業空間分布處于對稱狀態時(n=n*)，人力資本從南部地區向北部地區轉移。人力資源的轉移會帶動地區的消費支出，使得支出份額SE(北部地區)變大，假設唯一變量為貿易自由度，其取值范圍為(0≤φ<1)，市場規模的擴大使企業收入增加，從而帶動人力資本報酬增加，促進地區的支出與規模的擴大。這一過程是自我強化的，被稱為與需求關聯的循環累積因果效應。

對市場份額(SE)求導得：

(17)

可見，隨著市場規模的擴大，人力資本報酬也相應增加，存在本地市場效應。區域環境規制差異對本地市場效應的影響為：

(18)

2.價格指數效應

生活成本效應又稱為價格指數效應。當產業空間分布南北對稱時，人力資本由南部地區向北部地區遷移，北部地區的人力資本數量及工業品種類的數目(sn)會增加。產品數量的增多將降低北部地區的生活成本指數，南部地區生活成本指數相對提高。人力資本不斷向北部地區轉移，這種機制不斷強化，即為成本關聯的循環累積因果效應(陶長琪，周璇，2015)[15]。

在兩地區產業空間分布對稱情況下，若不考慮本地市場效應和市場競爭效應，對北部地區實際工資取對數并進行微分：

(19)

(20)

上式表明存在價格指數效應，且受到環境規制貿易自由度共同影響。令：

(21)

對區域環境規制差異變量(r)求導得到下式：

(22)

由式(21)可知，當φr<1時，價格指數效應為正，它強化了人力資本轉移導致的實際工資的差異。同時隨著r的增大，即區域環境規制差異增大，價格指數效應逐漸減弱。

3.市場競爭效應

為了區分生產轉移與支出轉移，FE模型假設人力資本的轉移主要是由名義工資差異所致，且轉移出去的人力資本收入返回原居住地的條件下，這時人力資本轉移只改變sn，而不改變sE。從產業空間分布對稱狀態開始，當一部分人力資本由南向北轉移，產業空間分布的均衡被打破，此時北部企業數目n增多，南部企業數目n*減少。這種趨勢使得北部的市場顯得更加擁擠，企業的消費者會減少，競爭也變得更加劇烈，北部企業經營利潤下滑。為了保持收支平衡，企業將不得不支付較低的名義工資。同時，隨著區域環境規制差異變量r的增大，北部企業的成本進一步提高，于是北部企業所能支付的名義工資又再一步降低，北部地區的吸引力下降，南部地區的人力資本不會再向北部地區轉移。可見，這種擾動具有自我消除初始擾動之影響的能力。

人力資本報酬表達式(11)對人力資本份額sn求導可得：

(23)

由于通過數理公式的推導我們無法分析考察環境規制差異變量r的增加對式(23)的影響，因此，這里運用圖解法即選取適當的數值代入其中，進行數值模擬分析。根據前述假設可以進行模擬參數的選擇：μ=0.4,σ=5,SE=0.5,EW=nW=1，貿易自由度φ分別取：0.3、0.5、0.8，環境規制差異變量r分別取：1、1.3、2，通過Python可以作圖如下(圖2)：

圖2 不同貿易自由度與不同環境規制下dwH/dsn的圖像

圖2中實線、虛線和點線分別代表環境規制差異變量為r=1、r=1.3、r=2時dwH/dsn的圖像。市場擁擠效應是由于人力資本集聚導致名義收入降低的過程，即dwH/dsn<0，在任一貿易自由度下，隨著環境規制差異的增大，使dwH/dsn<0的人力資本份額范圍越來越小，即市場競爭效應越來越弱。當其增大到某一程度后會發生dwH/dsn>0的情況，此時市場競爭效應消失。此外，由圖可知，市場競爭效應的臨界值與貿易自由度有關，即隨著貿易自由度的增加，市場競爭效應消失時的環境規制差異變量臨界值會越來越小。隨著北部地區環境規制強度的增加，使得企業更傾向于轉移至南部地區，此時北部地區企業份額的增加反而會提高當地的人力資本報酬，即區域環境規制差異增加會削弱市場競爭效應，直至市場競爭效應消失。

四、長期均衡及其穩定性分析

在對稱FE模型中，兩個區域的工人數量相等，即L=Lw/2，且人力資本具有空間流動性，其流動性是由人力資本的實際收入的空間差異所決定，人力資本H的流動方程為：

(24)

sH表示北部區域的人力資本份額，由于每個企業都只使用1單位的人力資本，因此人力資本份額也就是工業生產份額，即sn=sH。

當不存在人力資本流動時，經濟系統實現長期均衡。由式(24)可見，有兩種類型的均衡，第一種是內部長期均衡，這種均衡的條件是兩地區的實際工資相同，且人力資本或企業沒有完全集中在一個區域；第二種是核心邊緣(CP)均衡，這種均衡是人力資本或企業完全集中在其中一個區域，其中又分為以北部地區為核心的核心邊緣均衡(CPN)和以南部地區為核心的核心邊緣均衡(CPS)。不同類型長期均衡的條件可寫成：

ω=ω*，Ω′(sn)<0當0

ω>ω*，當sn=1

(25)

ω<ω*，當sn=0(我們用sn代替sH)

上式中的ω是實際收入，由于人力資本的實際收入涉及區域的生活成本指數，而生活成本指數中具有指數項，對實際收入比值取對數令其為Ω，則：

(26)

當Ω>0(Ω<0)時，說明北方(南方)地區的實際工資更高。考慮到區域實施環境規制，需要結合均衡條件，進一步分析區域環境規制對均衡穩定性的影響。

(一)無環境規制下的穩定性分析(圖3)

圖3 無環境規制情況下的搖擺線

南北兩地區均未實施環境規制來約束企業的情況下，即t=t*=0，文中模型變為最基本的FE模型，實際收入比例的對數Ω變為：

(27)

第一，對稱結構均衡(sn=1/2)是唯一的內部長期穩定均衡。

第二，貿易自由度由φ=1減少時，均衡穩定存在三種情況：當貿易自由度高時，只有A、B兩點的CP均衡是穩定的；當貿易自由度適中時，存在對稱結構、以北部地區為核心和以南部地區為核心結構三種均衡穩定情況；當貿易自由度較小時，對稱結構是唯一的長期均衡。

圖4為FE模型的戰斧圖解。實線和虛線分別表示穩定和不穩定的長期均衡。長期均衡穩定性分析有兩個關鍵的貿易自由度，一是突破點φb，即打破南北地區對稱產業空間結構的臨界點：

圖4 FE模型的戰斧圖解

(28)

二是持續點φs，即CP模型保持穩定的臨界點：

(29)

當φ<φs時，對稱結構是唯一的長期穩定均衡；當φ>φb時，核心-邊緣結構是穩定的長期均衡；當φs<φ<φb時，對稱結構、以北部地區為核心的核心-邊緣結構和以南部地區為核心的核心-邊緣結構分別為三個穩定的長期均衡。

(二)區域環境規制差異下的穩定性分析

當兩地區實施有差異的環境規制條件下，區域環境規制對均衡穩定性影響不盡相同。不失一般性，本文假設t>t*≥0，也即環境規制差異變量r>1。

1.CPN均衡

以北部地區為核心的核心邊緣結構均衡可以表示為Ω|sn=1，它的穩定條件由Ω>0來決定，變形后表示如下：

(30)

(31)

滿足fCPN(φ)=0的貿易自由度φ是CPN均衡從穩定轉變為不穩定的分界點。

考慮fCPN(φ)在r=1和r>1條件下的性質，作圖如下(圖5)：

圖5 r>1和r=1時fCPN(φ)的圖像

(32)

(33)

2.CPS均衡

以南部地區為核心的核心邊緣結構均衡可以表示為Ω|sn=0，它的穩定條件是Ω<0，可以表示如下：

(34)

(35)

令fCPS(φ)=0的貿易自由度φ即CPS均衡由穩定變為不穩定的臨界點。分析fCPS(φ)的性質，然后可以作出它的曲線圖(圖6)。

圖6 r>1和r=1時fCPS(φ)的圖像

當r>1時，fCPS(φ)=0在區間[0，1]上只有一個解，這說明與CPN均衡不同，CPS均衡由穩定變為不穩定的臨界點只有一個。

對任意r水平，令fCPS(φ)=0的貿易自由度為φS，是CPS均衡的持續點，當φ<φS時，CPS均衡不穩定，當φS<φ≤1時，CPS均衡穩定。由圖可見，當r增加時，CPS穩定均衡區間會包含更小φ值。

當r→，持續點φS→0，說明對于任何程度的環境規制差異(無論是由多大)一定存在φ使CPS均衡不穩定。若對于某貿易自由度φ下的CPS均衡不穩定，進一步可以求出，使CPS均衡穩定的最小環境規制差異rS為：

(36)

3.內部長期均衡

首先，通過上述分析可知，函數Ω(sn)會隨著環境規制差異變量r的增加而減少：

表明在短期內給定企業份額sn的情況下，不論是內部長期均衡狀態還是CP均衡，實際收入的比率Ω(sn)是隨著區域環境規制差異變量r的增加而減少的。根據FE模型，Ω(sn)函數的凹凸性最多改變一次，那么在非對稱環境規制情況下Ω(sn)同樣保持這個特性，如圖7。

圖7 不同環境規制差異下的Ω(sn)圖像

可見，環境規制差異變量r的增加使函數Ω(sn)下降，但是這種下降并不是均勻的，環境規制差異會影響Ω(sn)取得極值時的sn。據此，可以總結內部長期均衡穩定狀態的相關特性：

第一，當環境規制差異變量r增加至某一值時，對于任何貿易自由度φ>0，r再增加就會使Ω(sn)繼續下移，長期均衡不會穩定，rb沒有顯性解。

第二，當內部長期均衡穩定時，由于環境規制差異變量r>1，兩地區的企業份額變得不相等。當核心邊緣均衡時，區域環境規制差異微弱的變化不會引起企業轉移；而內部長期均衡狀態時，任何環境規制差異的變化都會引起企業轉移。

第三，當內部長期均衡處于穩定時，區域環境規制差異變量r增大超過rb時，形成產業集聚，內部長期均衡不再穩定，表現為突發式與漸進式兩種形式。

進一步考慮貿易自由度對均衡的影響，存在貿易自由度φb作為突破點。當φ>φb時，內部長期均衡不再穩定。然而在區域環境規制差異變量r>1的情況下，突破點成為環境規制差異變量r的函數，即φb(r)。也就是說，當貿易自由度φ在0和φb(r)之間時，內部均衡穩定，其中北部地區企業份額sn∈(0,1/2)，如果φ>φb(r)，內部均衡不再穩定。

考慮環境規制差異變量為r1，此時貿易自由度剛好為突破點φb(r1)，處于內部長期均衡穩定狀態，當環境規制差異略微增大至r2(r2>r1)，使Ω(sn)在貿易自由度仍為φb(r1)情況下，此時φb(r1)>φb(r2)。可見，φb(r)隨著r的增大而減小。

考慮貿易自由度處于內部長期均衡突破點的情況φ=φb(r)，此時Ω(sn)函數的極大值點分為兩種情況：第一，極大值點sn>0，Ω′(0)>0；第二，極大值點sn=0，Ω′(0)≤0，即代表產業集聚的兩種情況，突發式和漸進式。如圖8所示，這兩種情況下的環境規制差異變量分別為ra和rb。

圖8 當貿易自由度φ=φb(r)時突發式和漸進式轉移的搖擺線

進一步分析區分突發性產業集聚和漸進性產業集聚的區域環境規制差異變量r的臨界值。具體來說，是由在某個環境規制差異變量r下，Ω′(0)|φ=φS的符號決定的，φS是CPS均衡穩定的持續點。考慮貿易自由度由0變為1的過程，當Ω′(0)|φ=φS>0時，此時區域環境規制差異下的內部均衡突破點φb(r)是大于持續點φS的，此時產業集聚由內部均衡向CP均衡的轉變是突變式的；當Ω′(0)|φ=φS≤0時，區域環境規制差異下的內部均衡突破點φb(r)是等于φS的，產業集聚由內部均衡向CP均衡的轉變是漸進的。將Ω′(0)|φ=φS=0時的環境規制差異變量標記為rh。下面兩圖即為環境規制差異變量r和貿易自由度φ對均衡穩定性的影響。

圖9 環境規制差異r>1情況下的戰斧圖解

圖10說明了四種貿易自由度下環境規制差異對產業集聚的影響。左側兩圖描述了在貿易自由度小于無環境規制情況下r對均衡穩定性的影響。此時內部均衡向CPS均衡過渡的形式有兩種，上圖表示的是內部長期均衡平緩過渡到CPS均衡的情況，下圖表示的是突變式的企業轉移。右上圖是貿易自由度在φs<φ<φb區間時，內部均衡向CPS均衡過渡是突變式。當環境規制差異r=1時，內部長期均衡和CP均衡都是穩定的，而隨著r的增大，CPN均衡不再穩定，內部長期均衡在逐漸變得不穩定。右下圖貿易自由度φ>φb，此時在r=1時，只有CP均衡才是穩定的，隨著r的增大，CPN均衡逐漸變得不穩定。

圖10 不同貿易自由度下均衡穩定性與環境規制差異變量r間的關系

五、簡要結論

短期中，當北部地區的環境規制強度低于南部地區時，北部地區的本地市場效應的強化機制并不會減縮；當北部地區環境規制強度高于南部地區時，由于北部是個大市場，在短期內環境規制強度增強引起的分散力并不會超過本地市場效應引致的聚集力。因此，盡管環境規制差異會弱化本地市場效應和價格指數效應，不利于人力資本的進一步轉移(李勝蘭等，2014)[16]，但還足以導致北部地區產業向外轉移。長期中，以北部地區為核心的長期均衡(CPN)穩定的范圍在縮減，環境規制強度較弱的欠發達地區更傾向于形成產業集聚。

綜上所述，環境規制和產業集聚之間呈現倒U形特征，說明在短期內環境規制的實施并不會引起北部產業轉移，此時的聚集力大于分散力；隨著環境規制強度進一步增強，企業生產成本上升，北部地區擁擠效應所形成的分散力要大于本地市場效應所引致的聚集力，北部地區的企業會逐漸向南部地區轉移。

六、結論和政策建議

近年來，隨著我國經濟的發展，環境污染的問題逐漸嚴重，隨之而來的治理問題也使得我國各地的環境規制不斷增強。本文在“新”新經濟地理學模型框架下，通過從分稅制下區域環境規制異質性出發，研究了環境規制影響產業空間分布均衡的內在機制。在短期中，區域環境規則異質性會減弱本地市場效應和價格指數效應，不利于人力資本流動。環境規制強度高的地區名義收入會降低，市場競爭效應引起的產業分散力會增強。由于北部地區擁有較大市場，環境規制強度增強引起的分散力在短期并不會超過本地市場效應引發的聚集力，因此，盡管環境規制差異會弱化本地市場效應和價格指數效應，不利于人力資本流動，但是北部地區環境規制的變化強度還沒有使得北部地區的企業向外轉移。長期中，在區域環境規制差異一定的情況下，貿易成本處于高水平和低水平時，產業集聚更傾向于發生在環境規制強度較弱區域。以北部地區為核心的長期均衡(CPN)穩定范圍在縮減，區域環境規制異質性與產業集聚存在倒U形關系，這使得隨著區域環境規制異質性的增強，將對區域產業空間分布產生廣泛的影響。此外，環境規制與貿易自由度綜合作用可以引致產業空間穩態的變動。

本文研究的政策啟示在于：第一，長期來看，區域間環境規制異質有利于促進產業集聚，實現區域經濟一體化。欠發達地區通過環境規制保護區域生態環境的同時，還可以為產業聚集形成和發展創造良好的外部條件，實現“綠水青山就是金山銀山”。第二，在現有的環境規制強度下，應該以發展綠色經濟為出發點，使得產業分工與綠色發展相協調，實現環境規制對地區產業集聚抑制最小化。第三，制定適度的環境規制不會影響地區產業集聚，環境規制強度需要根據經濟發展與區域環境狀態進行靈活調整，從而提高產業集聚效應。

誠然，本文使用的“新”新地理學框架的兩地區兩部門假設，忽略了多地區情形下廠商及地區之間錯綜復雜的競爭及共謀行為，這會影響對于國外國內環境規制下對正負外部性影響的內在差異，進一步放松假定條件來深刻理解現實中制度對區域發展的影響，這是本文未來的研究方向。