政府環境規制對企業低碳技術創新行為的影響機制研究

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(哈爾濱工程大學 經濟管理學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

政府環境規制對企業低碳技術創新行為的影響機制研究

孟凡生，韓冰

(哈爾濱工程大學 經濟管理學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

為了促進企業實施低碳技術創新行為，本文利用演化博弈理論和數值仿真方法，建立政府與企業間的演化博弈模型，分析低碳技術創新投入補貼、碳稅和碳排放權交易三種環境規制工具對企業低碳技術創新行為的影響機制。結果表明：政府有必要實施環境規制來激勵企業實施低碳技術創新行為，且三種環境規制對企業影響各不相同；單獨實施創新投入補貼或碳排放權交易對企業低碳技術創新行為激勵效果不佳，需與碳稅制度結合才能起到有效的促進作用；三種環境規制工具的合理組合對企業實施低碳技術創新行為的激勵作用效果最佳；從長遠看，隨著時間的推移政府可以逐漸放松環境規制力度，企業也會繼續自發實施低碳技術創新行為。

政府環境規制；低碳技術創新行為；創新投入補貼；碳稅；碳排放權交易

1 引言

隨著全球氣候變暖、霧霾現象等問題的加劇，環境對人類生存發展提出的挑戰日漸嚴峻，發展低碳經濟已經成為世界各國關注的議題。低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，實質是通過提高能源利用率和開發清潔能源來提高綠色GDP的經濟問題。為了實現低碳經濟的藍圖，發展能源技術和低碳創新是其根本途徑。目前我國溫室氣體排放總量居世界第二，哥本哈根氣候大會上我國承諾至2020年實現單位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%至50%[1]，這給我國經濟發展帶來了較大的減排壓力。如此，低碳經濟背景給企業發展提出了新要求和新挑戰。企業如何實現減排不僅是影響我國是否能實現低碳經濟發展的重要因素，也是企業能否具備可持續競爭力以及能否適應未來市場競爭環境的決定性問題。然而實施低碳技術創新需要投入較大的成本，企業面臨大量的資金投入壓力對低碳技術創新望而卻步，因此政府有必要實施環境規制措施來彌補企業低碳技術創新成本與收益之間的反差，推動企業實施低碳技術創新的步伐。

環境經濟學認為政府的環境規制手段主要分為兩種——市場激勵型手段和命令控制型手段。市場激勵型手段包括碳排放權交易制度、補貼政策和碳稅制度等，命令控制型手段主要以強制性要求和處罰手段為主。有學者研究表明[2～4]，命令型控制手段屬于傳統的規制政策，與之相比，市場激勵型手段有顯著的優勢，實際上市場激勵型手段中也存在命令控制性的特點。我國計劃于2017年啟動全國碳排放交易體系。同時，國家發改委和財政部對符合清潔發展機制項目以基金贈款的方式予以投入補貼，隨著碳交易市場和基金贈款等激勵管理措施的推進，專家和學者逐漸將目光轉移向另一種環境規制手段——碳稅。因此，本文認為碳交易制度、投入補貼以及碳稅三種環境規制對企業實行低碳技術創新有重要影響，但如何影響企業低碳技術創新行為需進一步探討，三種規制手段需選擇推廣還是同步進行也需要得到深入研究。因此本文將針對上述問題展開研究，為政府環境規制的實施提供借鑒。

2 文獻綜述

低碳經濟背景下政府為鼓勵企業盡快實現低碳發展會實施一系列的政策和措施。綜合目前國內外實踐情形以及文獻研究，本文認為較為普遍且對企業低碳技術創新行為有比較深遠影響的規制措施包括碳稅、碳排放權交易以及創新投入補貼。

碳稅是低碳經濟背景下國際盛行的一種環境規制措施，受到國內外學者的廣泛關注。Wang單獨研究了碳稅政策對企業低碳創新的影響，尤其強調了碳稅政策對企業減少碳排放量的正向作用[4]。Meltzer以美國為例研究了碳稅對以低碳為目的的技術創新的影響作用，以及碳稅對國際貿易的影響，研究結果表明碳稅是推動綠色技術創新的重要途徑[5]。Frank和Les對在新西蘭實行的環境稅規制措施的研究表明，環境稅對新西蘭環境效益的提升有比較顯著的正向作用，碳稅相比環境稅對碳減排的作用更明顯[6]。與之相似，Chiristoph以完全競爭市場為假設條件研究認為碳稅會降低企業產品銷售量[7]。Govinda和Stefan經研究發現碳稅若與補貼政策同步實施可以緩解企業收益減少的問題，且碳稅作為政府收入可暫用作補貼支出，理論角度看碳稅和補貼政策的共同作用能夠提高企業減排的積極性[8]。

碳排放權交易最早在1997年簽訂的《京都議定書》中被提出，將其定義為溫室氣體(二氧化碳、氧化亞氮、氫氟碳化物、甲烷、全氟化物、六氟化硫)排放權的交易，由于二氧化碳占據絕大部分比例，所以簡稱為“碳交易”。近年來學者們對碳排放權交易的研究主要從碳排放配額分配機制、碳排放交易定價策略以及碳排放權交易產生的經濟效益等方面展開研究。碳交易對社會經濟的影響是多方面的，碳交易對提高能源效率有顯著的促進作用，但對企業經營收益的影響是相對復雜的，不能簡單說碳交易制度導致企業收益的提高或降低。

創新投入補貼是一種行為補貼，其實施是為了促進更多企業從事技術創新活動。創新投入補貼對企業創新行為的影響研究主要分為積極作用和消極作用兩個派別。在積極作用研究方面，Schrage[9], Luigi和Andrea[10]認為政府通過創新投入補貼能夠調整和糾正市場機制的失靈現象，不僅能夠降低企業的研發成本和風險，還能夠激發企業間的創新競爭。張春輝和陳繼祥[11]對創新投入補貼與企業創新模式的關系研究表明創新投入標準的提高會促使企業選擇顛覆性創新模式。在消極作用研究方面，González等[12]，Park[13]和Wallsten[14]發現政府的創新補貼可能會產生“擠出”效應，企業會由于得到政府的創新投入補貼而減少企業本身的創新投入，且對政府的投入補貼產生依賴，從長遠看不利于企業的可持續發展。

經對現有研究梳理發現，目前對碳稅、碳排放權交易和創新投入單項環境規制措施的研究已經取得了豐富的成果，但是對環境規制的組合研究較為少見，且主要集中于對碳稅和碳排放權交易制度的選擇研究，對創新投入補貼政策的研究主要集中在企業創新模式方面，在低碳經濟背景下如何選擇和整合環境規制措施，以及多種環境規制具體如何影響企業低碳技術創新行為仍然處于黑箱狀態。因此，本文以已有研究為基礎，構建政府與企業的演化博弈模型，研究低碳技術創新投入補貼、碳稅及碳排放權交易三種環境規制工具對企業行為的影響機制，并利用數值仿真進一步分析不同環境規制工具組合對企業行為的影響，為政府實施環境規制措施提供一定借鑒。

3 模型與假設

假設1在不考慮其它影響因素的“自然”狀態下存在一個由政府和企業組成的系統，政府有兩種可選擇的策略——實施環境規制和不實施環境規制，企業也有兩種可選擇策略——低碳技術創新和傳統技術。政府和企業都不能完全了解博弈的全部信息，也不能完全預測博弈的結果，只能以一定的概率預測博弈雙方的收益期望值。

假設2企業選擇傳統技術生產運營能夠獲得的收益設為P，企業選擇低碳技術創新策略后需投入創新成本，將此低碳技術創新總投入設為I，實施低碳技術創新后企業能源利用率和生產效率提升促使企業收益得到提高，設企業選擇低碳技術創新策略的收益為P′。企業選擇傳統技術時碳排放量是Q，選擇實施低碳技術創新后企業碳排放量降低，設為Q′(Q′

假設4政府實施環境規制條件下企業選擇低碳技術創新會減少碳排量，帶來的環境效益為政府的規制收益設為Pg；政府不實施環境規制條件下企業選擇傳統技術會導致碳排放居高不下，公眾對政府的不作為產生消極抵觸情緒，導致政府信譽缺失公信度下降，將該損失設為W。

根據以上假設構建政府與企業間的博弈支付矩陣如表1所示。

表1 政府與企業間的博弈支付矩陣

4 演化博弈模型求解

由于政府和企業都是有限理性的個體，無法完全理性地判斷對方選擇的策略，所以依據演化博弈理論可知，企業實施低碳技術創新的收益

(1)

企業沿用傳統技術的收益

(2)

由(1)式和(2)式可得企業的平均收益

(3)

政府對企業實施環境規制的收益

Ug1=x[Pg-αI+βQ′-C]+(1-x)βQ-C=x[Pg-αI-β(Q-Q′)]+βQ-C

(4)

政府對企業不實施環境規制的收益

Ug2=xPg+(1-x)(-W)=x(Pg+W)-W

(5)

由(4)式和(5)式可得政府的平均收益

(6)

此時，由政府和企業構成的系統可用以下復制動態方程組來表示

(7)

利用雅克比矩陣的行列式和跡來判斷該五個局部穩定點的演化穩定性，即當矩陣的行列式為正值且跡為負值時，該點是系統的演化穩定點，對應的策略即為演化穩定策略。構建的雅可比矩陣如下所示

(8)

通過對(8)式的計算分析可知，當P′-P-I<0且βQ+W-C<0時，(0,0)是系統的均衡穩定解；當[αI+(β+γ)(Q-Q′)+(P′-P-I)]<0且βQ+W-C>0時，(0,1)是系統的均衡穩定解；當P′-P-I>0且-αI+βQ′-C<0時，(1,0)是系統的均衡穩定解；當[αI+(β+γ)(Q-Q′)+(P′-P-I)]>0且-αI+βQ′-C>0時，(1,1)是系統的均衡穩定解。將(x*,y*)帶入(8)式可知矩陣的行列式為正值且跡為0，恒為系統的鞍點，或向(0,1)點演化，或向(1,0)點演化，可并入上述情況中，因此不做細致探討。

綜合以上結果可知，當P′-P-I>0時，無論政府是否選擇實施環境規制策略，企業都會選擇低碳技術創新策略，因為此P′-I>P時，企業選擇低碳技術創新能夠獲得更多的經濟利潤，所以企業會自發選擇低碳技術創新策略，政府無需采取環境規制措施。當[αI+(β+γ)(Q-Q′)+(P′-P-I)]<0時，雖然政府的環境規制手段會給選擇低碳技術創新策略的企業帶來部分補償，但也不足以填補該類企業與選擇傳統技術策略企業收益的差額，所以此時企業會不顧政府的規制仍然選擇傳統技術策略，政府規制措施沒有起到預期效果。當[αI+(β+γ)·(Q-Q′)+(P′-P-I)]>0且βQ′-αI-C>0時，系統演化至在政府規制下企業選擇低碳技術創新策略的穩定狀態，此時企業選擇低碳技術創新策略的凈收益與選擇傳統技術策略相比更多，政府收取碳稅足夠轉作創新投入補貼和管理成本投入，從長遠考慮這種情況是政府和企業都能獲利的狀態所以能夠持續穩定。當P′-P-I<0且βQ+W-C<0時，政府的碳稅收入不僅不足以彌補實施環境規制的成本支出，而且將公眾對政府環境規制的認可量化也無法彌補差值，所以從長遠看在這種狀態下即使政府初始策略是實施環境規制，隨著時間的推移也會放棄規制選擇不實施環境規制策略，系統便穩定于政府不實施環境規制企業也不選擇低碳技術創新策略的狀態。

5 數值仿真

為了進一步探索低碳技術創新投入補貼、碳稅和碳排放權交易三種環境規制手段對企業低碳技術創新行為的影響，通過設定數值并利用MATLAB軟件仿真，直觀地體現政府與企業相互作用時系統的演化軌跡以及在政府環境規制作用下企業低碳技術創新行為演化的軌跡。在我國實際情況中，整體來看企業實行低碳技術創新短期內的凈收益與沿用傳統技術生產相比相對較少，所以將P′-P-I設定為負值。其它參數設置主要參考前文假設，設P′=11,P=7,I=6,Q=5,Q′=2.5，W=0.8，分別探討不同環境規制手段組合對企業低碳技術創新行為的影響。

5.1 一種環境規制工具

當政府分別單獨實施低碳技術創新投入補貼、碳稅和碳排放權交易時，不同情況下的企業策略選擇結果如表2所示。當政府只實施創新投入補貼一種環境規制時，企業若實施低碳技術創新行為雖然能夠從政府的投入補貼中獲得部分成本的補償，減少了低碳技術創新實際投入，但是從系統長期演化看，企業最終仍然會放棄低碳技術創新策略，選擇實施傳統技術策略來生產運營，如此看來，政府只實施低碳技術創新投入補貼一種環境規制措施雖然能夠提高企業實施低碳技術創新行為的積極性，能夠緩解高成本給企業帶來的壓力，但是由于企業得到補助后其凈收益低于選擇傳統技術策略的企業，所以即使企業在初始狀態選擇低碳技術創新策略，也會隨著時間的推移通過學習其他企業的策略和收益轉變策略選擇傳統技術。因此從長期來看，政府只實施低碳技術創新投入補貼一種環境規制措施不足以推動企業實施低碳技術創新行為。

表2 一種環境規制對企業策略的影響

當政府只實施碳稅一種環境規制措施時，隨著碳稅稅率的提高，企業逐漸從傳統技術向低碳技術創新策略轉移，所以可見政府實施碳稅規制措施能夠推動企業實施低碳技術創新行為，當碳稅稅率提高到一定的標準后，系統會演化至在政府實施碳稅規制措施的條件下企業選擇低碳技術創新策略的穩定狀態。因為此時企業采取低碳技術創新策略后的創新投入成本與碳稅稅費的總和低于選擇傳統技術策略的碳稅稅費，也就是說，在這種條件下企業選擇低碳技術創新策略的凈收益更高，所以企業最終會穩定在選擇低碳技術創新策略不變，企業繳納的碳稅成為了政府的稅收收入，彌補了政府實施環境規制的成本投入。因此從長遠來看，這是一種良性循環的系統。隨著碳稅稅率的提高企業選擇低碳技術創新策略的概率會隨之增加，但稅率增長至一定范圍后，企業策略演化至低碳技術創新的速度會逐漸減緩，所以碳稅稅率的適當增加可促進企業實施低碳技術創新策略，但碳稅稅率過高會給企業帶來過多負擔造成消極影響。

當政府只實施碳排放權交易這一種環境規制措施時，隨著碳排放交易價格的變動，系統大多處于循環波動狀態，無法演化至某一穩定狀態，而當碳排放交易價格過高時，系統演化至在碳排放權交易市場下企業選擇傳統技術策略的穩定狀態。因為在這種環境規制措施下，企業選擇低碳技術創新策略后賣出減少的碳排放量得到的收益是否能夠彌補企業創新投入成本具有很大的不確定性。在碳交易市場環境下，企業選擇低碳技術創新策略的概率也可能得到提升，可知碳排放權交易制度對企業低碳技術創新行為具有一定的推動作用，但此概率最低也可能降至0，所以整體看企業的策略選擇更偏向于傳統技術。因此，政府只實施碳排放權交易環境規制對企業實施低碳技術創新行為雖然有一定的推動作用，但這種作用不夠穩定且作用不顯著。

5.2 兩種環境規制工具

當政府實施低碳技術創新投入補貼和碳稅兩種環境規制時，若創新投入補貼系數設為0.1和0.2，企業最終會選擇低碳技術創新策略，而當創新投入補貼為0.3、0.4和0.5時，企業的行為演化呈現出循環波動的不穩定現象，無法演化至某一穩定策略。加入了低碳技術創新投入補貼政策不僅不會促進企業低碳技術創新策略行為的演化速度，反而會使企業的策略選擇進入不穩定狀態。且在碳稅稅率一定的情況下，加入低碳技術創新投入補貼政策會使演化曲線斜率變小，也就是說，低碳技術創新投入補貼政策會減緩企業向低碳技術創新策略演化的速度。此外，當碳稅稅率較低時企業最終會選擇傳統技術策略，當碳稅稅率有一定提高時，企業行為會演化至不穩定狀態，而當碳稅稅率增加至一定程度后，企業最終會穩定于選擇低碳技術創新策略。當創新投入補貼選值0.2且只有這一種環境規制措施條件下，企業最終會選擇傳統技術，對比可知，在創新投入補貼政策的基礎上加入碳稅政策會促進企業選擇低碳技術創新策略，然而這種推進作用只有當碳稅稅率達到一定的標準以后才會顯現。因此，實施低碳創新投入補貼與碳稅兩種環境規制措施時，碳稅是必要的規制措施，而低碳技術創新投入補貼不僅是不必要的，更是有阻礙作用的規制手段。

當政府實施碳稅和碳排放權交易兩種環境規制時，上節分析結果表明當僅有碳稅一種環境規制措施且碳稅稅率為0.4時，企業最終會選擇傳統技術策略，在同等條件下加入碳排放權交易規制措施，隨著交易價格的提高，企業行為會逐漸向低碳技術創新策略演化，說明在政府實施碳稅和碳排放權交易兩種環境規制時，碳排放權交易措施從中起到了重要的推動作用。相似地，上節分析發現當碳排放權交易價格取值0.4時企業最終會選擇傳統技術，在同等條件下加入碳稅規制措施且增大碳稅稅率至一定范圍后，企業最終會選擇低碳技術創新策略，所以在實施碳排放權交易和碳稅兩種環境規制措施時，碳稅對企業選擇低碳技術創新策略有顯著的推動作用。綜上可知，碳稅和碳排放權交易兩種規制措施的結合對企業實施低碳技術創新行為有顯著的推動作用，二者的推動力都不可忽視，且觀察曲線的變化趨勢發現碳稅稅率和碳排放權交易價格的提升要限定在一定范圍內，低于該范圍不能起到推動作用，超過該范圍則會減緩企業低碳技術創新行為演化的速度，這個范圍的確定應該視具體情況而定。

當政府實施低碳技術創新投入補貼與碳排放權交易兩種環境規制時，對比發現，同等條件下在低碳技術創新投入補貼政策基礎上再實施碳排放權交易規制不會促使企業行為向低碳技術創新演化。也就是說，在同等條件下低碳技術創新投入補貼與碳排放權交易規制措施的結合不能促使企業選擇低碳技術創新策略。

表3 兩種環境規制組合對企業策略的影響

5.3 三種環境規制工具

對比三種規制工具組合實施下企業的策略選擇結果可知(表4)，在創新投入補貼系數和碳稅稅率都較低時，碳排放權交易規制工具對企業低碳技術創新行為有一定的促進作用。當碳稅稅率增加到0.6時，無論碳排放權交易價格是0.3或是0.6企業最終都會選擇低碳技術創新策略，此時碳排放權交易價格為0.6比價格為0.3時企業行為演化速度有所減緩。當創新投入補貼系數α設定為0.1時，企業行為演化的趨勢與創新投入補貼系數為0.05時相似，同樣是當碳稅稅率增加至0.6以后，無論碳排放權交易價格為0.3或0.6企業最終都會選擇低碳技術創新策略。當創新投入補貼系數α增加至0.15時，碳稅稅率為0.6，企業最終會選擇傳統技術策略，此時碳排放權交易價格的增加并未起到明顯促進作用；當繼續增加碳稅稅率至0.9時，無論碳排放權交易價格是0.3或0.6企業都會演化至在政府環境規制作用下企業選擇低碳技術創新策略的穩定狀態。由此可知，當創新投入補貼系數和碳稅稅率達到較高水平時，碳排放權交易價格的變化對企業行為最終演化結果影響不顯著。此外，當固定碳稅稅率和碳排放權交易價格且不斷增加低碳技術創新投入補貼系數，可能會使企業從選擇傳統技術策略轉變到無法穩定的循環波動狀態，并不會促使企業最終穩定于選擇低碳技術創新策略。

表4 三種環境規制組合對企業策略的影響

6 結論與建議

本文以技術創新理論為基礎，利用演化博弈理論方法構建了政府和企業間的博弈模型，求得系統的演化穩定策略及達到穩定需要滿足的條件。最后利用數值仿真分別研究不同環境規制組合對企業低碳技術創新行為演化的影響。結果表明在企業實施低碳技術創新行為獲得的凈收益大于企業選擇傳統技術的凈收益時，無論政府是否進行環境規制企業都會穩定于選擇低碳技術創新策略。如果在環境規制下企業實施低碳技術創新行為獲得的凈收益少于企業選擇傳統技術的凈收益時，雖然有政府的規制，企業也會傾向于選擇傳統技術策略。因此如何調整環境規制的具體實施策略成為是否能夠推進企業實行低碳技術創新的關鍵問題。依據穩定性分析及數值仿真研究，本文對環境規制工具的實施提出以下建議：第一，單獨實施低碳技術創新投入補貼或碳排放權交易市場規制措施從長遠看不能鼓勵企業最終選擇并穩定于低碳技術創新策略，但單獨實施收繳碳稅可促使企業實施低碳技術創新行為，因此若只出臺一種環境規制措施選擇收繳碳稅將是比較科學的選擇。第二，低碳技術創新投入補貼與碳排放權交易組合實施從長遠看對企業的激勵作用相對有限，政府應將低碳技術創新投入補貼政策與碳稅組合實施，或是將碳排放權交易與碳稅組合實施，如此能長遠地激勵企業實施低碳技術創新行為。第三，與實施一種或兩種環境規制措施相比，將低碳技術創新投入補貼、碳稅和碳排放權交易三種環境規制工具合理組合，不僅能夠促進企業選擇低碳技術創新策略，而且隨著時間的推移，政府可以逐漸放松環境規制力度，企業也會繼續自發實施低碳技術創新行為。

本文主要從低碳技術創新投入補貼、碳稅和碳排放權交易三種環境規制工具入手，利用政府與企業之間的相互作用研究環境規制對企業低碳技術創新行為的影響機制，為制定和實施相關環境規制提供了一定的理論依據。

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ResearchonImpactofGovernmentEnvironmentalRegulationonEnterprises’LowCarbonTechnologyInnovationBehavior

MENG Fan-sheng, HAN Bing

(SchoolofEconomicsandManagement,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)

In order to promote enterprise to implement low carbon technology innovation, this paper establishes an evolutionary game model between government and enterprise, and analyzes how environmental regulations such as investment subsidies, carbon tax and carbon emissions trading influence enterprises’ behavior of low carbon technology innovation based on evolutionary game theory and numerical simulation. Results show that it is necessary to implement environmental regulations to encourage enterprises to implement low carbon technology innovation behavior and the effects of these three regulations are not identical. Inspiration effects of carrying out innovation investment subsidies and carbon emissions trading separately are not very well, so these two regulations should be put into practice with carbon tax. A reasonable combination of these three kinds of environmental regulations has great incentive effects on enterprises, and the government can gradually relax environment regulations while enterprises continue to implement low carbon technology innovation behavior spontaneously over time.

government environmental regulation; low carbon technology innovation behavior; innovation investment subsidies; carbon tax; carbon emissions trading

2016- 01-13

國家軟科學研究計劃資助項目(2014GXS4D099)

F224.32

：A

：1003-5192(2017)01- 0074- 07doi：10.11847/fj.36.1.74