環保產業相關主體博弈分析

張 震

(山東大學 經 濟研究院，山東 濟南 2 50100)

環保產業相關主體博弈分析

張 震

(山東大學 經 濟研究院，山東 濟南 2 50100)

在環保產業發展過程中，由于環保產業和污染企業之間存在著事實上的供需關系，因此生產企業的排污和污染治理策略對環保產業的發展及環保企業的生產有著重要的作用，而政府的環境規制將影響污染企業的排污或污染治理策略，同時也將影響到環保產業的發展。環保產業的利益很大程度上受到污染企業生產策略的影響。環保產業的目標同樣也是追求自身利益最大化，由于環境保護的外部性效應，因此環保產業利益的實現需要政府環境政策的支持。

環保產業;博弈模型;環保政策

一、引言

在環保產業發展過程中，由于環保產業和污染企業之間存在著事實上的供需關系，因此生產企業的排污和污染治理策略對環保產業的發展及環保企業的生產有著重要的作用，而政府的環境規制(如排污費的制定，環保生產企業的稅收補貼等)將影響污染企業的排污或污染治理策略，同時也將影響到環保產業的發展。政府為了消除經濟發展中的環境污染問題，通常采用向廠商排放的污染物征收費用的辦法來促使污染企業自行治理污染或者減少污染物的排放。針對政府的環境政策，污染企業需要使用環保產業的產品和技術服務來減少污染物的排放量或者治理污染。因此，環保產業事實上是在政府、污染企業、環保產業、社會公眾等多重力量的博弈中發展的。

政府為保證社會公眾免受環境污染和破壞帶來的影響，需要建立環境保護的相關制度和法規以約束污染企業的污染行為。但是，現實中政府在不同時期、不同地區對環境保護的態度會存在分歧。一方面環境保護制度有助于改善環境，有利于實現整體社會福利(利益)最大化;另一方面，環境保護制度的制定和實施在一定程度上限制了(污染)企業的發展，減緩了經濟發展的速度。因此，政府往往要同時面對生存空間和社會經濟發展兩方面的問題。如果政府不對環境污染加以管制，則企業為了追求利潤的最大化，寧愿以犧牲環境為代價，也絕不會主動增加環保設備投資。按照理性經濟人假定，所有企業都會從利己的目的出發，采取不顧環境的策略。①廖靚:《破解環保博弈的“囚徒困境”》，《經濟管理》2006年第11期。顯然，只有借助政府這個外力重新制定游戲規則，才能打破“納什均衡”下的重復博弈。也就是說，從根本上改變非合作博弈的狀況，才能真正實現企業間的競爭合作。②李健斌、劉楊:《重復博弈視角下的企業環保行為規制》，《山東社會科學》2009年第2期。

環境資源屬于公共資產，具有公共物品的非競爭性和非排他性特點。環保產業的發展與污染企業的排污或者污染治理策略密切相關，因此政府必須通過政策引導以及環保法制、規章等手段來糾正市場失靈的狀況，使得市場機制重新發揮資源配置的功能。

二、環保制度下的政府、環保產業、污染企業之間的博弈模型

(一)博弈參與方的相互作用與影響

環保制度下的政府、環保產業、污染企業間的博弈模型，描述了社會公眾、污染企業和環保產業產業鏈上的為追求整體社會福利最大化的政府，以及追求自身利潤最大化的環保企業、污染企業等各方的策略選擇。經濟發展在推動社會物質和文化發展的同時會造成環境的破壞，而環境污染具有負外部性特征，其經濟個體的行為對其它個體產生了負面影響，卻沒有因此而承擔相應的成本，由此導致了市場失靈。因此，政府應主動介入和干預。為了消除環境污染的負外部性以及維護環境資源的公共性，政府需要從全社會的角度整體考慮社會福利，并通過制定合理的環境政策使環境得到保護和改善。政府在考慮社會福利的時候，應該包括消費者剩余、生產廠商的利潤(污染企業和環保產業)、環境污染情況等內容。

在污染企業生產過程中，污染企業參與博弈的目標是自身利益最大化，即通過生產策略和治污策略的結合，實現環境政策規制下的企業利潤最大化。污染企業的生產策略，即決定企業自身產品的產量;污染企業的治污策略，即污染企業決定治理污染物的多少及交納排污費的策略。通過生產策略和治污策略的調整，企業可以實現在政府環境規制下的利潤最大化。

影響污染企業利潤的因素，主要有市場需求潛力、排污費、環保產業的治污費用和生產成本等。市場需求潛力是指污染企業的產品要直接面對消費者，因此消費者對污染企業產品的需求潛力將直接決定污染企業的利潤;生產成本對于污染企業利潤的影響主要是因為污染企業的生產成本是既定的，在短時間內很難改變，因此短時間內影響污染企業利潤的因素就取決于企業的生產決策和對污染排放問題的決策，這里也包括政府對實施環境政策和發展環保產業的治污成本。假定政府的環境保護制度主要是通過征收排污費來影響污染企業的利潤、約束污染企業的污染行為，實現污染企業的私人最優生產水平和社會最優生產水平的統一，以達到保護環境的目的。那么，當政府制定較高的排污費征收標準時，污染企業就會選擇成本較低的治污策略，包括使用環保產業的產品或服務進行污染控制和治理;當政府制定的排污費征收標準較低時，且低于環保產業的治污成本和價格時，污染企業就會只選擇交納排污費，此時政府雖然得到了排污費，但是環境卻受到了污染。產業鏈視角下，環保產業和污染企業屬于同一產業鏈的上下游，環保產業為污染企業提供產品或服務，得到服務的污染企業生產的產品又最終提供給消費者。從這個意義上說，環保產業的利益很大程度上受到污染企業生產策略的影響。環保產業的目標同樣也是追求自身利益最大化，由于環境保護的外部性效應，因此環保產業利益的實現需要政府環境政策的支持。

(二)累進排污費模式下的政府、污染企業和環保產業之間的博弈模型

根據以上分析，構建排污費遞增模式下的政府、污染企業和環保產業之間博弈模型的基本假設:

其一，博弈參與者之間具備完全信息、同時行動，且各方策略均為已知，即完全信息靜態博弈。

其二，博弈各方均為完全理性，即政府的目標是實現整體社會福利(利益)最大化;污染企業和環保產業則分別追求企業利潤最大化。政府的環保制度主要是制定排污收費標準;污染企業的決策變量主要在于企業的產量Q1和污染排放量u(與政府制定的排污收費標準密切相關);環保產業的決策變量為環保產品的產量Q2。

具體來說，博弈各方在決策中所依據的決策變量主要有:

1．整體社會福利W。

整體社會福利主要包括:污染企業的利潤L1，環保產業利潤L2，污染造成的環境損失L3，政府征收排污獲得收入T，污染企業的消費者剩余S1，環保產業的消費者剩余S2構成。①原 毅 軍、耿殿賀:《環境政策傳導機制與中國環保產業發展——基于政府、排污企業與環保企業的博弈研究》，《中國工業經濟》2010年第10期。即:

2．污染企業產量Q1與排放量u。

污染企業的產品市場需求函數假定為:

其中，P1是產品價格，并假定由于排污企業生產的產品越多，其排放到環境中的污染物也就越多。因此，排污企業排放的污染排放量u與生產產品的數量Q1之間存在線性關系:

3．政府的排污費用收入T。

根據我國《中華人民共和國環境保護法》的規定，按所排放污染物的種類、數量和濃度，針對向自然環境排放廢棄物的行為強制征收一定資金。②《排污費征收使用管理條例》，《中華人民共和國國務院公報》2003年5月。為了研究方便，本文在不影響結論的情況下，假設政府的環保制度主要是征收排污費，且排污企業僅僅排放一種類型的污染物。假定政府在征收排污費時不是采用每單位污染物相同的收費標準，而是采用污染累進收費模式，即排污總的收費T是污染企業排放污染物u的線性遞增函數，即每單位污染物收取費用t，同時根據累進量u2收取費用tu2。

4．環境污染損失L3。

對于環境污染造成的損害可以考慮用損害函數來描述。一般來說，環境中的污染物越多，所產生的損害也越大。事實上，環境污染的損害取決于污染物的類型和被污染的環境狀況。為了研究方便，在這里將環境污染的損害統一使用貨幣計量單位。其損害函數為:

其中，L0表示環境對污染的同化能力，即在0—L0范圍內產生的污染物，環境可以對其進行自然的處理，因此不會產生環境污染損害。U表示環境污染物的數量。

5．環保產業的邊際治理污染成本和價格。

排污企業對環保設備和服務的需求將直接影響到環保產業的產品生產和定價策略。因此，在環保產業產品定價過程中，政府排污費和排污企業的需求是最主要的影響因素。假設環保產業治理污染的邊際成本MC由基本單位治理成本C0和污染控制成本C1組成，Co可描述為環保產業初期投入的廠房設備、其他投入的沉沒成本等。由于污染物越多，其治理的邊際成本越大，假定治理成本與污染物數量u呈線性遞增關系，即:

其中，α表示每治理一單位污染需要的成本。而環保產業獲得利潤最大化的條件是P2=MR=MC，因此，根據以上描述，污染企業生產Q1數量的產品，會產生kQ1的污染物，而環保產業的產品價格為P2:

此外，假設排污企業排放的污染物越多，需要的環保產業的產品就越多，即環保產業的產品數量與污染物的數量之間存在技術上的線性關系:

其中，β表示治理一個單位的污染物所需要的環保產品的數量。

根據(式3)和(式4)，政府征收的最后一個單位污染物的排污費為:

由于環保產品的邊際成本MC=C0+αkQ1，當Mt=MC時，

此時的產量是污染企業的臨界產量。污染企業會根據以下不同的實際情況和均衡產量來做出策略選擇。

不同情況下的博弈均衡分析:

(1)當環保產業初始治理污染成本C0＞tK，且Mc斜率大于 MT的斜率，即αk＞2tk2時，此時 t＜min(C0/K，α/2K)。由于環保產業的初始污染控制成本C1是遞增的，而政府的排污費收取也是遞增的，因此當環保產業的邊際治污成本大于政府的邊際排污費，即MC＞MT，污染企業的所有污染都會選擇繳納排污費，對環保產業沒有任何需求。

(2)當環保產業初始治理污染成本C0＞tK，但Mc斜率小于MT的斜率，即 時，此時(α/2K)＜t＜ (C0/K)。均衡產量為Q1*，當污染企業的產量Q1＞Q1*時，超過均衡產量的部分由于排污費用過高，導致污染企業會選擇委托環保產業治理污染;當污染企業的產量Q1＜Q1*時，污染企業會選擇繳納排污費。

(3)當環保產業初始治理污染成本C0＜tK，且Mc斜率大于MT的斜率，即(C0/K)＜t＜(α/2K)時，均衡產量為Q1*，當污染企業的產量Q1＞Q1*，超過均衡產量的部分由于治理費用過高，導致污染企業會選擇繳納排污費;當污染企業的產量Q1＜Q1*的部分，污染企業會選擇環保產業治理的方式來治理污染。

(4)當環保產業初始治理污染成本C0＜tK，且Mc斜率小于 MT的斜率，即 t＞max((C0/K)，(α/2K))時，由于排污費隨著產量增加遞增較快，而治理成本則增長較慢。因此，污染企業根據市場需求來決定自己的產量，并且所造成的污染全部會委托環保產業來進行治理。

環保產業在均衡產量下的利潤分析:

根據(式3)，(式8)和(式9)，環保產業最大化時的利潤可以表示為:

上述公式是政府排污費對環保產業利潤影響的反應函數，是環境等制度影響環保產業發展的直接體現。其中，只有排污費標準t為決策變量，可以由政府調節其大小，而參數α，β，K和C0均為市場環境參數，短期內無法人為地進行調整和改變。

根據上述分析，環保企業的利潤函數在dL2/dt=0時達到最大，此時，環保產業最大化時的利潤與政府排污費標準t，環保企業成本C0，治理成本與污染物數量關系參數α以及排污企業排放的污染量與生產產品的數量之間關系系數K均存在直接關系。因此，提升環保產業利潤的途徑，一方面與政府的排污收費標準t有關，另一方面也與環保產業自身的技術水平有關。

通過上述4種情況的分析來看，污染企業的選擇治理污染還是選擇繳納排污費用，其策略選擇主要在于政府制定的t值與(C0/K)和(α/2K)之間的比較。

第一種情況表明，政府部門制定的t較小時，對企業的約束作用也小，企業仍舊會選擇排污，政府雖然獲得了排污費，但環境卻受到了破壞。

第二種情況表明，即使政府部門制定較低的排污費標準t，但是環保產業如果通過自身技術創新和進步(可以在政府的稅收補貼或者政策支持下)，能夠有效地降低對污染治理的成本時(即邊際治污成本曲線雖然遞增但較為緩和時)，仍然能夠鼓勵企業選擇環保產業產品或服務。

第三種情況表明，在較高的排污費t下，企業首先會選擇污染治理策略，當產量超過均衡產量時，超出部分會選擇繳納排污費。

第四種情況表明，政府制定過高的排污費t，而環保產業自身成本較低的情況下，企業會完全選擇污染治理，而不會繳納排污費。實際中，政府為追求環境保護的目標會強制企業采取環保行為。

由于Q1*=(C0－tK)/(2tK－α)K，所以污染企業可以據此來對自己的排污策略進行決策，當Q1＞Q1*時，污染企業的策略分為兩部分，產量大于Q1*的部分，企業會選擇繳納排污費;當產量小于 Q1*的部分，污染企業會選擇環保產品或服務來治理污染。因此，企業的策略選擇很大程度上依賴于政府制定排污費的標準。

三、討論與啟示

首先，在無政府規制的情況下，污染企業為追求自身利潤最大化必然會選擇犧牲環境的策略而采用污染生產的方式。而改善這一狀況的途徑可以是政府通過環保制度的建立與實施，向污染生產的企業征收排污費，向環保生產的企業進行一定的稅收補貼，使“看不見的手”的市場機制發揮作用。在累進排污費制度模式下的政府、污染企業和環保產業之間的博弈模型中，由于環保產業與污染企業之間存在著產業鏈上的供需關系，因此政府的環保制度(如排污費標準)對環保產業的利潤有間接的影響作用，其傳遞過程是通過排污費標準的高低來約束和改變污染企業的生產策略，從而影響其對環保設備產品和治理污染服務的需求。

其次，從前面的博弈的結果可以知道，當博弈均衡時，環保產業的利潤與政府排污費之間存在非線性關系，這說明，環保產業的利潤與政府排污費標準之間有著密切聯系。由此，環保產業要提高產業自身的利潤，一方面要依靠政府的制度推動，另一方面則要加強環保產業自身的技術創新和技術進步，減少治理單位污染所需要的成本，從而鼓勵污染企業在決策時更多的選擇環保企業的產品，并提高環保產業的利潤水平。

再次，由于污染企業生產的產品數量小于均衡產量的部分會選擇購買環保產業的企業產品和服務來治理污染，因此采用累進排污收費制度，企業會更多的將其產品造成的污染交由環保產業來治理，從而提高對環保產業企業產品的市場需求，對環保產業的發展會起到更大的促進作用。在實際應用中，政府也可以考慮采用按污染量分級收費方式，即每隔一定數量制定一個累進收費標準，而不是采用固定的單位收費標準。

F062．9

A

1003－4145［2012］04－0157－03

2011－11－03

張 震，男，山東大學經濟研究院博士研究生。

(責任編輯:欒曉平E－mail:luanxiaoping@163．com)