区域排污权交易系统监管机制均衡分析*

金 帅 盛昭瀚 杜建国

(南京大学工程管理学院，江苏南京210093)

区域排污权交易系统监管机制均衡分析*

金 帅 盛昭瀚 杜建国

(南京大学工程管理学院，江苏南京210093)

有效的监管体系是发挥排污权交易制度优越性的根本前提。针对目前我国长期以来环境执法中“两高一低”的困境，本文通过构建管制者与排污企业之间的两阶段动态博弈模型，分析了排污权交易条件下企业的经营决策，包括生产、削减、违规与许可证交易等，进而从监管力度、许可证分配、违规处罚结构三方面，对有效实现总量控制目标的最优监管机制进行研究。结果表明:在严格依据总量控制目标的前提下，社会福利最大化与管制成本有效的监管机制目标一致;然而，管制者的执法收益应当得到足够警惕，在低执法收益下，社会最优的监管策略是采用边际处罚线性或递减的惩罚结构，设定足够的监管力度以激励企业守法排放;而当执法收益过分大于制裁成本时，任何追求成本有效的监管机制都会使制度流于形式。此外，在企业微观信息未知的情况下，结论依然具有指导意义。最后，结合结论对我国排污权交易监管现状进行了初步探讨。

排污权交易系统;监管机制;惩罚结构;最优策略

排污权交易是在污染物总量控制基础上进行的经济激励与直接管制相结合的减排手段［1］。这种基于市场的环境经济政策，不但在美国等发达国家环境管制中由理论构想变为现实，而且还构成了国际公约《京都议定书》的核心减排机制，继而引发全球范围的高度重视。自从1997年我国在本溪与南通开展试点工作，排污权交易已陆续在山东、河南、江苏等众省市如火如荼地应用到污染控制领域。2009年国家环保部还明确表示在太湖流域全面推行交易试点工作，向水污染物排放交易发出挑战。但是，我国实施排污权交易的环境与发达国家还存在明显的不足与差异，例如，资源欠缺导致监测能力有限的问题依然严峻、行政执法职能逐级授权但尚未建立垂直统一的监管体系、管理部门制裁成本大、行政理性强于理论意识、决策过程随意等，使得“守法成本高、执法成本高、违规成本低”的困境依然制约着该政策在我国的完善与推广。早在上世纪七十年代美国就对环境规制的高社会经济成本进行反思，进而基于成本－收益分析研究管制科学性的方法备受重视［2］。作为发展中国家，我国经济发展与人口激增带来的环境压力愈来愈大，相比之下能投入的环保资源却甚为缺乏。因此，研究行之有效的排污权交易监管体系是具有现实意义的应用研究课题。在理论研究方面，Downing与Watson最早提出环境政策实施的理论模型［3］。Harford重点研究了不完全可实施排污标准与税收下的企业行为［4］。排污权交易的不断推广也吸引了国内外众多学者探讨该政策下的企业行为与政府管制研究。例如，Malik研究了企业违规行为对市场效率的影响。结果证实，违规行为会影响许可证价格，进而影响其他企业行为，因此设计良好的交易机制必须考虑企业的违规动机［5］。Keeler则对不完全实施条件下，排污权交易和排污标准的效率进行比较，并发现当边际处罚加重或减轻时，企业会更多地污染环境;当边际处罚不变时，排污权交易更能提高市场效率［6］。进而，Stranlund重点研究存在预算约束的管制者如何在异质企业之间分配资源来监督和处罚违规企业，并建议在实施监督时应注重企业外部特征分配资源［7］。van Egteren等则应用市场势力模型分析了初始许可证对违规行为的影响，提出政府可利用初始分配来控制厂商的市场势力与违规行为［8］。进而在此基础上，陈德湖等还分析了存在交易成本的市场中厂商行为与政府管制问题［9］。李芳等运用两阶段博弈模型，探讨特定处罚下违规行为的控制机制，发现管制者要提高控制的时效性，且实施有效控制的要素存在优先顺序［10］。但是，以上研究成果主要集中在讨论企业违规行为的影响及其控制等方面，并未对成本有效的监管体系建设进行深入研究。本文将通过构建由一个管制者与多个排污企业组成的博弈模型［11］，在分析企业生产、削减、违规排放及许可证交易等最优决策的基础上，从监管力度、惩罚方案与许可证分配三方面，重点研究实现总量控制目标的最优监管机制设计。希望该尝试对排污权交易在我国的完善与推广有借鉴作用。

1 基本假设与参数

本文采取的分析框架如图1所示。并结合实际情况，作出如下假设:

(1)由于完善的污染总量核算体系应纳入社会、经济与环境等因素，得到实现三者效益统一的总量目标，管制者的基本职能是确保其实现;而且，目前在我国经济发展优于环境保护的行政意识依旧严重，管制者并没有过分改善环境的诱因。

(2)现实中对环境执法面临巨大的制裁成本［12］，包括惩罚与收缴罚金等相关的行政成本、调查取证与立案审查等带来的潜在成本以及因寻租行为而丧失的隐性成本等，故假定制裁成本与罚金线性相关。

(3)管制者虽然理论上为实现公共利益而存在，但现实中依然无法摆脱“经济人”的利益倾向。以太湖流域排污权交易为例，由于流域面积广大，事实上江苏、浙江与上海三地分别实施，执法职能被授权给各地环保部门，但即便在省市级也未建立垂直统一的监管体系。面对执法所得以及合谋等可能带来的收益，管制者难免利益主体化，这在发展中国家是非常普遍的现象［13］。

本文所涉及的主要参数符号汇总如下:

图1 排污权交易系统监管机制分析框架Fig.1 Analysis Framework of Supervision Mechanism in Emissions Trading System

N:排污权交易系统中企业数量;

E、L:分别为区域污染排放上限即许可证分配总量，则有效实施必须先满足L≤e1、ai、vi、、li:分别为企业污染产生量、削减量、违规排放量及许可证初始分配量与持有量;

E、A、V:分别为区域污染生成总量、削减总量及违规排放总量;

bi(ei):企业产品收益函数，bi'＞0＜0;

ci(ai):污染削减成本函数，ci'＞0＞0;

p:许可证市场价格;

πi:管制者对企业i的监管水平，0≤π≤1;

F(v):违规排放处罚函数，f(0)=0，F'(v)≥0;

μ、β、γ:分别为对每个企业进行监控所耗费的成本、收缴单位罚金的期望制裁成本与执法收益。

2 基本模型建立

在目前监管体系下，环境管制者无法拥有企业实际排污信息的完全知识，因而企业趋利性本质与污染治理的外部性决定了其生产及污染治理决策建立在各种方案的成本收益分析之上。而管制者的监管策略也应是在对社会、经济、环境等方面影响的权衡下设计的。

对于任意企业i，其产品生产带来的污染物主要有三种处理渠道:自身污染削减量ai、持有许可证对应的合法排污li及违规排放量vi。则守法企业为达总量控制目标，须ei≤ai+li;而对于违规企业，ei=vi+ai+li。假定许可证不能借贷或存储，但可以通过市场自由交易。则企业一旦存在许可证剩余，可通过卖出富余或降低削减量节约治污成本。故对于任何理性企业，ei=li+ai+vi。由此可见，企业决策制定需要在生产收益、削减成本、许可证价值及违规成本之间权衡。故其净收益可描述为

对于管制者，如果区域内存在违规行为，其一方面可通过使L≤－V确保目标实现，另一方面也可通过提高πi或F(v)迫使企业守法排放。然而，根据对现实环境执法过程的分析［14］，管制必然给其带来可能巨大的成本，包括区域监测成本、制裁成本、执法收益，期望管制成本TE(v，π)=(β － γ)πiF(vi)+ μπi，其中，v=(v1，v2，…vn)，π=(π1，π2，…πN)。进而，监管机制设计中需要综合考虑经济效益B(E，L)、社会治理成本C(A，L)及管制成本TE(v，π)等，以实现区域福利最大化。故管制者效用函数为

因此，管制者与排污企业之间是一个动态博弈过程。首先管制者选择L、π与F(v)，在实现总量目标的同时，最大化社会福利;而企业基于πi与F(v)，制定净收益最大化的经营决策。所以，该问题采用逆向归纳思路［11］解决。即，首先分析特定πi、F(v)下，企业最优经营决策:

进而，在考虑企业最优反应的基础上，设计实现社会福利最大化的监管机制:

3 企业决策行为分析

基于特定πi与F(v)，企业分两步决策，首先决定守法是否成本有效，然后再制定具体方案。若企业选择达标排放，则 ai+li=ei，vi=0，代入式(1)，由其一阶条件知，企业最优决策满足bi'(ei)=p，ci'(ci)=p;但若选择违规，则ai+li+vi=ei，vi＞0，此时，式(1)的一阶条件为

因为目标函数是严格凸函数，且约束条件为线性，因此能够得到唯一的关于(ei，ai，vi)的最优解。由式(4)可知，当πi=p/F'(v)时，企业最优违规量为v。进而可得，企业守法的监管水平阈值为

当πi＞p/F'(0)时，守法排放是企业的最优决策;而当πi＜p/F'(0)时，企业违规量

式(7)是企业衡量自身违规量成本有效的重要标准。它表明，企业违规决策取决于许可证价格与政策变量等外部因素，而与自身微观特征无关。所以，即便有预算约束的管制者也不能依据企业微观差异而设定差异化监管策略。式(3)、(4)结合可得，

式(5)、(8)表明，企业的生产决策与削减决策都是保持其产品边际收益与削减边际成本和许可证市场价格相一致，并且都不受监管策略与惩罚方案的影响。

结论表明，排污权交易系统中的企业行为特征与命令－控制手段下截然不同。在后者，面临高削减成本或严格排放标准的企业存在更大违规动机，进而，企业内部特征是固定标准等制定的关键因素［7］。而排污权交易系统中，许可证价格将企业生产、削减以及违规等决策紧密联系在一起，并成为企业衡量自身决策成本有效的重要标准。通过交易，许可证直接从治理成本低的企业流向治理成本高的污染者，降低社会治理成本;同时，资源也间接地定向流动到生产收益更高的企业，提高资源利用率与社会资本。这是排污权交易区别于命令－控制手段的显著特征。而许可证价格在其中同时履行着价格的配给与分配功能［16］。

4 管制决策目标分析

通过以上分析，管制者可以推断在特定监管力度与惩罚方案下企业的最优决策，因而可在确保总量目标实现的前提下，进行监管机制设计，使区域社会福利最大化。

定理1 若监管机制满足L*=－Nv*，π*=p/f'(v*)，v*＜/N，则 p*、E*、A*为常数。

由此可知，只要管制者严格按照总量控制目标分配许可证，则区域污染治理成本与经济效益只与环境容量有关，并不受任何备选管制策略的影响。进而，福利最大化的监管机制设计实质上只需要实现管制成本有效。进而，管制者最优诱导违规量是下式的解

通过式(9)可以看出，管制者需要寻找在减少监控成本与增加制裁成本、执法收益之间均衡的监管机制。如果允许违规行为并不能降低管制成本，则需迫使企业合作守法，L*=;如果最优机制设计需要管制者诱导企业违规排放定量污染，则L*+Nv*=。但须满足v*≤/N，否则，排污权交易最终会沦为变相的排污收费制度。

5 最优监管机制分析

记L为(9)的拉格朗日方程，则管制者确定最优诱导违规量的一阶条件为

把惩罚函数用其二阶泰勒展开式近似表示，即F(v)≈a+bv+cv2，其中，a=0，b=F'(0)，c=F*(0)/2。由于0＜π≤1，故有效的惩罚方案须满足b+2cv*≥p。以下分四种情况分析管制者所面临的惩罚结构:

策略1 边际处罚固定策略，即F(v)=bv，b≥p，c=0。此时，式(10)可转化为Lv=p(β－γ)≥0

易知，只要(β －γ)≥0，则 Lv≥0，进而 v=0。而(β －γ)＜0时，目标函数单调递减，管制者会从更大的诱导违规处罚中降低自身成本甚至盈利，当v*≥N时，排污权交易制度将名存实亡。

因而，在β－γ＞0时，该策略发挥作用，且最优机制设计为 π*=p/b，L*=，驱使企业守法排放。

策略2 边际惩罚稳定递增策略，即F(v)=cv2，b=0，c＞0。由式(3)与式(4)可知，2cπv=p。若 v=0，则 p=0，进而 a=0。结果矛盾。故 v＞0，且 L=iv=0。解得 v*=［μ/c(β－γ)］1/2。由于 v*＜N，所以，β－γ＞N2μ是最优解存在的必要条件，否则，排污权交易制度有效性无法得到保障。

所以，该惩罚结构决定管制者在机制设计中诱导一定违规量成本有效。最优设计设定π*=p/2cv*以诱导企业v*违规排放，L*=－Nv*。

策略3 边际处罚递增策略，即F(v)=bv+cv2，b＞0，c＞0。式(10)可转换为

当(β-γ)b2≥2cμ 时，只有 v=0 才能保证式(12)成立，故Lv＞0。此时，最优机制设计是驱使所有企业达标排放，管制者宜设定π*=p/b，L*=。然而，由于0＜π≤1，依然需要保证b＞p才能达到预期目标。

策略 4 边际处罚递减策略，即 b＞p，且 b≥－2cmaxei，c＜0。此时，

因为 b2+2bcv+2c2v2＞0，所以，当 β－γ＞2cμ/b2时，Lv＞0，进而 v=0;当 β－γ =2cμ/b2时，若 v＞0，则 Lv＞0，式(11)不成立，同样有 v=0，Lv＞0;而当 β－γ＜2cμ/b2时，由于目标函数单调递减，管制者可从诱导更大违规量中获得更多利益。

因而，当满足β－γ≥2cμ/b2时，该策略下存在最优监管机制，为激励企业完全守法排放，L*=，π*=p/b。

以上结果整理可得结论2:

结论2 不同惩罚结构决定了管制者的监管策略。当最优设计需要驱使企业守法时，惩罚结构需满足(βγ)b2≥2cμ;而当最优设计需要诱导企业进行一定违规量时，惩罚结构则应满足(β－γ)b2＜2cμ。

然而，管制者选择激励企业守法排放还是诱导违规关系到许可证供给量及最优监管水平的确定。因此，成本有效的惩罚结构还需在第一类策略(包括策略1、4和3中(β－γ)b2＜2cμ的情况)与第二类策略(策略2和3中(β－γ)b2≥2cμ的情况)之间选择。

假定两类策略在相同的监管力度^π下实施，则所有备选策略下的监测成本都等于Nμ^π。由于第一类策略中b0=p/^π，则期望处罚为零，进而TE0=Nμ^π;而在第二类策略下，bv+2cvv=p/^π，v＞0，则期望处罚大于零，TEv=Nμ^π+N(β － γ)(bvv+cvv2)。进而，TE0≤TEv。从以上分析可知，若第二类策略下存在最优解均须满足β－γ＞0;第一类策略下，尤其是采用边际处罚递减的策略适用条件更宽，而且最优机制设计独立于管制成本参数，仅与许可证价格有关。因此，可得结论3。

结论3 实现总量控制目标的社会最优监管机制设计为 π=p/b，L=，F(v)=bv+cv2，其中 b＞ p，(β － γ)b2≥2cμ，以激励企业守法排放。

结论表明:①实现总量控制的最优机制设计是激励企业守法排放。这并不是单纯地设置更高的惩罚力度或监管水平，而是需要追求监管水平、处罚力度的统一。②当管制者存在高执法收益时，为防止其职能缺位，上级管理部门强制选择边际处罚递减的惩罚结构，在一定程度上依然可束缚其朝激励企业守法的方向努力。

6 最优管制机制的进一步分析

(1)违规处罚存在固定惩罚的情况，即a＞0。毋庸置疑，巨大的固定罚款额度可以对企业产生“吓阻作用”，迫使其守法排放。若最优机制激励企业守法，π=p/b，L=，F(v)=bv+cv2，则加入固定惩罚依然可保证企业决策不受影响。而若最优监管机制需要诱导企业违规排放，由结论1可知，企业最优违规量与a无关，但a＞0比a=0时却加重了制裁成本负担。因此，存在固定惩罚时，最优机制设计依然为激励企业守法排放。

(2)由于良好设计的拍卖机制可以使竞价者泄露自身的价值偏好，进而形成均衡价格，因此，管制者完全可把最近一次或多次有效的许可证拍卖价格作为机制设计的依据。所以，虽然模型中许可证价格的确定需要有企业产品收益与污染削减成本的完全信息，但在信息不完全情况下，只要能够保证区域排污权交易系统中许可证市场价格形成的合理性，则最优机制设计依然只与价格有关，这是排污权交易区别于传统行政手段的另一明显特征。

(3)基于该特征，管制者还可将许可证市场价格直接整合，设计一种更优的监管机制。即管制者与企业约定惩罚依据为当期市场价格，F'(0)=Tp，T＞1。此时，监管水平为1/T，就可在保证企业守法的情况下实现成本有效。该机制不但能够节约在设计过程中区域成本收益核算所耗费的大量人力与物力资源，还因不必定期对监测与惩罚方案等进行调整而保证了政策的稳定性。同时，它还使监管能力限制在动态经济下不再成为制约监管的因素。现实中，在2003年美国清洁空气法案中已经开始尝试该机制［16］。但由于它需要市场价格不能偏离自身价值，因此无形中对市场机制的成熟度提出更高要求。

7 结束语

本文通过建立管制者与排污者间的两阶段博弈模型，从均衡视角对排污权交易系统监管机制进行初步探讨。结论表明，排污权交易比传统命令－控制手段相比具有明显的差异性与优越性，实现总量控制目标的监管机制设计也相对简单易行。国外实践同样表明，该政策在污染控制方面具有成本有效性高、管理成本低等特点，并成为总量控制下最具潜力的环境政策［17］。然而，我国现行监管体制却对其推广产生了严重的阻滞作用。

(1)监管能力不足的局面长期存在。在我国，尚未形成有效的公众参与机制，环境保护责任及投资主要由政府承担。然而，分税制的实施使中央财政能力得到有力加强的同时，却造成地方政府事权与财权的不匹配;上级转移支付却由于立法不完善、时效性差、随意性大等原因，不能真正缓解地方财政困难;以GDP为主导的晋升考核激励体系，驱使地方政府专注于经济发展，而对监管能力建设投入相当有限且缺乏动力［18］。进而，经费不足、监测设备紧张、技术人员缺乏等现象普遍存在，尤其在基层部门。

(2)现行法律法规对环境违法行为的处罚强度与监管能力脱节。其一，环境立法违法行为处罚过轻。如《大气污染防治法》及《水污染防治法》等处罚依据都对罚款数额进行双重限定，严重影响了执法力度;其二、环保部门处罚方式以罚款为主，而关停等具威慑力的处罚决定权在地方政府，后者更多受区域经济利益驱动;其三，环保部门缺乏直接强制执行手段，制裁成本过高，很多违法行为得不到应有惩罚。据相关统计，我国企业环境违法成本不及治理成本的10%，尚不及环境损害成本的2%［18］。

(3)惩罚结构对监管成本有效具有深刻影响，而环保部门一再强调加大惩处力度的同时，众多实施细则中罚则不清却是一直被忽视的重大缺陷。这使管制者的惩罚结构选取各异，进而影响其对违规行为的态度及监管水平的选择。并且，在目前环保资源缺乏但未形成垂直统一监管体系的情况下，通过加大执法所得留存比例来弥补地方部门资源不足的方法确实值得上级部门的审慎思考。

(4)排污权交易作为我国环境规制中一项新的制度安排，存在着制度变迁中的路径依赖问题。在监管方面，管制者还未意识到排污收费与排污权交易下企业行为特征的显著差异;在处罚力度上，许多行政细则仍依据排污费制定惩罚标准，而目前偏低的排污费征收标准不能充分反映治污成本和环境资源损失;注重初始分配市场的构建，而合理的许可证价格形成机制尚未确立，以至于价格机制还不能对企业环境友好型经营发挥经济激励作用;总量控制落实不到位，违规者缴纳排污费与罚款即可获得事实上的排污权;等。在多方面影响下，区域内企业无法树立起排污产权观念，制度实施一直受排污费等行政管制手段的刺激和惯性，阻碍了自身的发展。

不可否认，现实中排污权交易系统是一个由众多具有智能性与适应性的异质主体组成的复杂系统，经验驱动的行为偏差与架构效应以及要素之间非线性交互结构，使其长期演化具有不稳定性与多态均衡。政策本身的复杂性、实施效果的滞后性、系统演化的不确定性以及过程的不可逆性等原因使得政府对该政策一直持谨慎态度。因此，本文对排污权交易监管机制的一般均衡分析，还是下一步应用计算实验方法［19］，从动态复杂性、有限理性视角对复杂系统进行深入细致研究的理论基础。

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AbstractEffective supervision is the prerequisite for enforcing emissions trading programs to exert its advantages.Addressing the persistent predicament in environmental law enforcement in China，by constructing a two-stage dynamic game of regulator and polluting firms，the optimal supervision mechanism to achieve a fixed aggregate emissions target cost-effectively in emissions trading system is studied，including supervision level，the aggregate supply of permits and penalty shape.The results show that，the enforcing benefits should be paid more attention.When enforcement benefits are smaller，inducing full compliance with a linear or decreasing marginal penalty and setting adequate supervision level is cost-effective.However，when enforcing benefits are excessively larger than sanctioning costs，emissions trading system would become a mere formality.Finally，the results hold without any knowledge of firms’private information，and recommendations are made when combining the results with the status of environmental supervision in China.

Key wordsemissions trading system;supervision mechanism;penalty shape;optimal strategy.

Study on Supervision Mechanism in Regional Emissions Trading System

JIN ShuaiSHENG Zhao-han DU Jian-guo
(School of Management and Engineering，Nanjing University，Nanjing Jiangsu 210093，China)

F205，X32

A

1002－2104(2011)03－0014－06

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.03.003

2010－07－28

金帅，博士，主要研究方向为计算实验与环境经济政策。

*国家自然科学基金资助项目(No.70731002);教育部博士点科研基金资助项目(No.20090091110001)。

(编辑:于 杰)