碳交易政策下企業(yè)碳封存的效應(yīng)研究

魏守道

（廣東金融學(xué)院 工商管理系，廣東 廣州 510521）

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碳交易政策下企業(yè)碳封存的效應(yīng)研究

魏守道

（廣東金融學(xué)院 工商管理系，廣東 廣州 510521）

［摘 要］碳交易政策會(huì)對(duì)碳封存成本不同的國(guó)家產(chǎn)生不同的貿(mào)易效應(yīng)和福利效應(yīng)。具體而言：若碳排放邊際環(huán)境損害低于福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存成本較低的企業(yè)所在國(guó)家既不存在貿(mào)易效應(yīng)，也不存在福利效應(yīng)；若碳排放邊際環(huán)境損害介于福利效應(yīng)和貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值之間，碳封存成本較低的企業(yè)所在國(guó)家僅有明顯的福利效應(yīng)；若碳排放邊際環(huán)境損害超過(guò)貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存成本較低的企業(yè)所在國(guó)家有明顯的貿(mào)易效應(yīng)和福利效應(yīng)。

［關(guān)鍵詞］碳封存；碳交易；貿(mào)易效應(yīng)；福利效應(yīng)

一、引 言

碳捕獲與封存（Carbon capture and sequestration，Carbon capture and storage，CCS，也有學(xué)者稱之為碳捕集與封存）是一種長(zhǎng)期儲(chǔ)存碳排放的技術(shù)，傳統(tǒng)的方法依靠生物、化學(xué)和物理等手段實(shí)現(xiàn)。但二氧化碳也可以在向大氣排放后被企業(yè)捕獲和封存起來(lái)。1988年，世界氣象組織與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署共同創(chuàng)立了政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC，Intergovernmental Pannel on Climate Change）。第七次締約方大會(huì)上，IPCC受邀編寫一份關(guān)于碳封存的技術(shù)報(bào)告，并于2003年同意起草有關(guān)碳捕獲與封存的特別報(bào)告。為實(shí)現(xiàn)1997年《京都議定書》規(guī)定的碳減排目標(biāo)，IPCC建議開發(fā)和使用碳捕獲與封存技術(shù)，并估計(jì)到2100年，碳捕獲與封存的潛在收益可達(dá)到投入總成本的10％～55％①IPCC，Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage，New York：Cambridge University Press，2005，pp. 440 -445.。更有研究發(fā)現(xiàn)，如果發(fā)電廠能實(shí)施碳捕獲與封存技術(shù)，其碳排放量可以減少80％～90％。盡管碳捕獲與封存技術(shù)的長(zhǎng)期收益還存在著不確定性，但已經(jīng)有一些國(guó)家開始嘗試，開展的碳捕獲與封存項(xiàng)目也很多，比較著名的有：1996年開始經(jīng)營(yíng)的挪威Sleipner項(xiàng)目，是世界上首個(gè)將捕獲與封存用于商業(yè)的實(shí)例，每年可實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)噸碳封存量；加拿大也于2000年建成Weyburn -Midale二氧化碳監(jiān)測(cè)儲(chǔ)存項(xiàng)目，年碳封存量為150萬(wàn)噸；2004年，阿爾及利亞開始實(shí)施In Salah項(xiàng)目，每年實(shí)現(xiàn)120萬(wàn)噸碳封存量；2012年，挪威建成了世界最大的碳捕獲與封存示范工程，該項(xiàng)目受到歐盟重點(diǎn)支持，設(shè)計(jì)能力為每年捕獲10萬(wàn)噸二氧化碳。中國(guó)也積極響應(yīng)，已建成多個(gè)大型碳捕獲與封存項(xiàng)目，如華能- CSIRO燃燒后捕集示范項(xiàng)目，設(shè)計(jì)華能北京高碑店熱電廠二氧化碳捕獲率大于85％，年捕獲二氧化碳能力為3000噸；神華集團(tuán)10萬(wàn)噸/年碳捕獲與封存示范項(xiàng)目，是亞洲最大的捕獲全流程地下咸水層碳永久封存示范工程，2011年，該項(xiàng)目封存13417噸碳排放，預(yù)計(jì)2014年6月完成30萬(wàn)噸的目標(biāo)。由于碳捕獲與封存技術(shù)可以有效地減少全球碳排放量，對(duì)碳封存成本較低的國(guó)家有重要意義。我國(guó)在2009年哥本哈根氣候大會(huì)召開前就承諾到2020年實(shí)現(xiàn)單位GDP碳排放量比2005年下降40％～45％，如果能充分利用碳封存與捕獲技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)尤有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文主要從理論上探討兩國(guó)政府同時(shí)實(shí)施碳減排標(biāo)準(zhǔn)且碳交易許可政策下碳封存成本和邊際環(huán)境損害對(duì)兩國(guó)的貿(mào)易效應(yīng)、福利效應(yīng)以及福利—貿(mào)易效應(yīng)，得出有利于實(shí)施碳封存技術(shù)的條件，為政府和企業(yè)做出相關(guān)策略選擇提供參考。

二、國(guó)內(nèi)外研究綜述

國(guó)外學(xué)者對(duì)碳封存的研究比較多，一些學(xué)者從國(guó)別或地區(qū)對(duì)碳封存潛能進(jìn)行了研究。Fearnside比較了巴西在造林、可持續(xù)發(fā)展的林場(chǎng)管理（Sustainable Timber Management）和減少森林砍伐三種林業(yè)措施下碳封存的效果，發(fā)現(xiàn)減少森林砍伐措施最好，其次是可持續(xù)發(fā)展的林場(chǎng)管理措施，最差的是造林措施①Fearnside，P. M.，“Global Warming Response in Brazil’s Forest Sector：Comparison of Project-level Costs and Benefits”，Biomass and Bioenergy，Vol. 8，No. 5，1995，pp. 309 -322.。Xu估算了中國(guó)五個(gè)地區(qū)的碳封存量以及相關(guān)的成本與收益，發(fā)現(xiàn)如果這些地區(qū)都造林，碳封存量可達(dá)970萬(wàn)噸，是1988年整個(gè)中國(guó)工業(yè)碳排放量的16. 3倍②Xu，D.，“The Potential for Reducing Atmospheric Carbon by Large-scale Afforestation in China and Related Cost/ Benefit Analysis”，Biomass and Bioenergy，Vol. 8，No. 5，1995，pp. 337 -344.。Stavin發(fā)現(xiàn)如果美國(guó)政府不對(duì)土地征稅或提供補(bǔ)貼，年碳封存量約為460萬(wàn)噸；邊際碳封存成本會(huì)逐漸上升至66美元每噸，此時(shí)政府每年對(duì)土地使用征稅或補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為100美元/英畝，年碳封存量可達(dá)到700萬(wàn)噸③Stavin，R. N.，“The Costs of Carbon Sequestration：A Revealed-preference Approach”，The American Economic Review，Vol. 89，No. 4，1999，pp. 994 -1009.。De Jong等以墨西哥恰帕斯州的中高（The Central Highlands of Chiapas）為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)在50年內(nèi)，若二氧化碳的自我衰退率為0. 5％，每公頃森林的碳封存潛能為60～120噸，若二氧化碳的自我衰退率提高至1. 5％，每公頃森林的碳封存潛能為160～174噸，若二氧化碳的自我衰退率為1％，每公頃森林的碳封存潛能介于134～139噸之間；若對(duì)每噸碳封存量補(bǔ)貼0～5美元，實(shí)現(xiàn)的碳封存量可忽略不計(jì)，若碳封存補(bǔ)貼提高至5～15美元，則碳封存量會(huì)大大增加，若碳封存補(bǔ)貼達(dá)到40美元，碳封存量為5500萬(wàn)噸④De Jong，B. H.，Tipper，R.，Montoya-Gomez，G.，“An Economic Analysis of the Potential for Carbon Sequestration by Forests：Evidence from Southern Mexico”，Ecological Economics，Vol. 33，No. 2，2000，pp. 313 -327.。Sohngen和Mendelsohn發(fā)現(xiàn)利用森林進(jìn)行碳封存可以減少大約1/3的碳排放量，盡管碳封存成本很高，但是土地所有者會(huì)通過(guò)增加林地來(lái)進(jìn)行更多的碳封存⑤Sohngen，B.，Mendelsohn，R.，“An Optimal Control Model of Forest Carbon Sequestration”，American Journal of Agricultural Economics，Vol. 85，No. 2，2003，pp. 448 -457.。Benitez等發(fā)現(xiàn)如果碳價(jià)格穩(wěn)定在50美元/噸，造林措施可以封存全球能源部門1年內(nèi)產(chǎn)生的全部碳排放量，考慮到各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)和金融風(fēng)險(xiǎn)后，碳封存量將減少60％⑥Benitez，P. C.，McCallum，I.，Obersteiner，M.，Yamagata，Y.，“Global Potential for Carbon Sequestration：Geographical Distribution，Country Risk and Policy Implications”，Ecological Economics，Vol. 60，No. 3，2007，pp. 572 -583.。也有部分學(xué)者比較了碳封存和碳減排（Carbon Dioxide Abatement）這兩種控制碳排放的技術(shù)。Herzog等認(rèn)為封存的碳有可能會(huì)再泄漏到大氣中，通過(guò)碳封存收益的凈現(xiàn)值函數(shù)，構(gòu)建了衡量碳封存效率的指標(biāo)，并以海洋碳封存技術(shù)為例，運(yùn)用一維箱式擴(kuò)散模型（One Dimensional Box-diffusion Model）模擬了三種碳價(jià)格變化下暫時(shí)封存碳的收益和碳減排的收益，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳價(jià)格不變時(shí)，若在越深的海洋中封存碳，碳封存效率越高，越有可能獲得更多收益；當(dāng)碳價(jià)格呈指數(shù)上升時(shí)，碳封存效率不斷下降，碳減排收益更多；當(dāng)碳價(jià)格先呈指數(shù)上升若干年后再保持不變時(shí)，若在封存的碳泄漏量達(dá)到一定數(shù)量之前，新技術(shù)能阻止繼續(xù)泄漏，碳封存的效率也會(huì)較高，收益也會(huì)較多①Herzog，H.，Caldeira，K.，Reilly，J.，“An Issue of Permanence：Assessing the Effectiveness of Temporary Carbon Storage”，Climate Change，Vol. 59，No. 3，2003，pp. 293 -310.。Keller等也認(rèn)為碳封存技術(shù)封存的碳有可能會(huì)泄漏，運(yùn)用RICE（Regional Integrated Model of Climate and the Economy）對(duì)碳封存和碳減排的效果進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，運(yùn)用短期的碳封存方法（如造林）每實(shí)現(xiàn)100單位碳封存，相當(dāng)于61單位的碳減排；運(yùn)用長(zhǎng)期的碳封存方法（如利用地下砂石含水層或深海封存）的效果會(huì)更好，每封存100單位碳，相當(dāng)于95單位的碳減排；無(wú)論是否運(yùn)用碳封存技術(shù)，以及封存的碳是否會(huì)泄漏，政府設(shè)定的碳稅稅率會(huì)越來(lái)越高，接近邊際碳封存成本②Keller，K.，Yang，Z.，Hall，M.，Bradford，D. F.，Carbon Dioxide Sequestration：When and How Much？，CEPS Working Paper No. 94，2003.。

為控制全球碳排放量，發(fā)達(dá)國(guó)家也陸續(xù)推出環(huán)境規(guī)制政策，如碳稅、碳交易政策等，很多學(xué)者已研究了單個(gè)環(huán)境規(guī)制政策的效果③④⑤Batabyal，A. A.，“Game Models of Environmental Policy in an Open Economy”，The Annals of Regional Science，Vol. 30，No. 2，1996，pp. 185 -200.。因此，將碳封存與環(huán)境規(guī)制政策結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究又是一個(gè)新的研究角度。Gerlagh和Van der Zwaan假設(shè)企業(yè)有三個(gè)途徑減少碳排放：能源儲(chǔ)存、使用含碳較少或不含碳的能源、運(yùn)用碳捕獲與封存技術(shù)，而政府有五種可選的環(huán)境政策：征收碳稅、化石燃料稅、對(duì)使用不含碳能源提供補(bǔ)貼、將碳稅收入補(bǔ)貼給不含碳的能源、將化石燃料稅收入補(bǔ)貼給不含碳的能源，運(yùn)用自上而下的經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境模型（Top-down Economy-Energy-Environment Model）的方法構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)的自上而下模型，通過(guò)數(shù)值模擬后發(fā)現(xiàn)：將化石燃料稅收入補(bǔ)貼給不含碳的能源是解決全球氣候問(wèn)題最節(jié)約的方式；每年碳封存量達(dá)到2000萬(wàn)噸以后，碳捕獲與封存技術(shù)的邊際成本才會(huì)很高；運(yùn)用碳捕獲與封存技術(shù)可以降低全球碳排放控制成本⑥Gerlagh，R.，Van der Zwaan，B.，“Options and Instruments for a Deep Cut in CO2Emissions：Carbon Dioxide Capture or Renewables，Taxes or Subsidies？”，The Energy Journal，Vol. 27，No. 3，2006，pp. 25 -48.。Le Kama等假設(shè)一國(guó)經(jīng)濟(jì)中只有化石燃料這一種消費(fèi)品，按照Ramsey模型的分析框架，研究了使碳捕獲與封存達(dá)到最優(yōu)的政策，發(fā)現(xiàn)若化石燃料開采成本滿足一定條件，運(yùn)用碳捕獲與封存技術(shù)可以長(zhǎng)期有效地控制碳排放，并求出了最優(yōu)的碳捕獲與封存比率和碳稅稅率，還發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的碳捕獲與封存比率應(yīng)逐漸降低，但碳稅稅率可以保持不變⑦Le Kama，A. A.，F(xiàn)odha，M.，Lafforgue，G.，Optimal Carbon Capture and Storage Policies，TSE Working Paper No. 09 -095，2009.。Caplan首次將碳排放標(biāo)準(zhǔn)政策和碳交易許可政策引入碳封存模型中。假設(shè)經(jīng)濟(jì)中有兩個(gè)碳封存企業(yè)和兩個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，碳封存企業(yè)之間碳封存成本不同，碳封存成本較低的企業(yè)處于領(lǐng)導(dǎo)地位，成本較高的企業(yè)處于跟隨地位，而且碳封存企業(yè)追求利潤(rùn)最大化，產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)只追求碳減排成本最小化，先提供了模型求解的思路，然后模擬了碳封存企業(yè)之間碳封存量和利潤(rùn)。結(jié)果表明，碳封存成本較低的企業(yè)會(huì)封存較多的碳，利潤(rùn)水平也更高⑧Caplan，A. J.，“Carbon Sequestration and Permit Trading on the Competitive Fringe”，Economic Modelling，Vol. 28，No. 6，2011，pp. 2803 -2810.。

國(guó)內(nèi)也有少數(shù)學(xué)者初步研究了碳封存。張軍和李桂菊比較了地質(zhì)封存、海洋封存、礦石碳化和工業(yè)利用四種碳封存方案，并介紹了該技術(shù)在國(guó)際上的應(yīng)用狀況。認(rèn)為選擇合適的封存地點(diǎn)，進(jìn)行完善的設(shè)計(jì)和管理可以有效地封存碳⑨張軍、李桂菊：《二氧化碳封存技術(shù)及研究現(xiàn)狀》，載《能源與環(huán)境》2007年第2期。。韓文科等介紹了碳捕集與封存的全球總體進(jìn)展，從多個(gè)方面探討了當(dāng)前面臨的主要問(wèn)題，給出了對(duì)我國(guó)的啟示⑩韓文科、楊玉峰、苗韌、陳子佳、安琪：《全球碳捕集與封存（CCS）技術(shù)的最新進(jìn)展》，載《宏觀經(jīng)濟(jì)研究》2009年第12期。。劉蘭翠等闡述了碳捕獲與封存技術(shù)潛在的環(huán)境影響，介紹了該技術(shù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，提出了我國(guó)建立碳捕獲與封存技術(shù)環(huán)境影響的管理框架中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題①劉蘭翠、曹東、王金南：《碳捕獲與封存技術(shù)潛在的環(huán)境影響及對(duì)策建議》，載《氣候變化研究進(jìn)展》2010年第4期。。李健和許楠?？紤]到碳捕集、碳運(yùn)輸和碳封存三個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了碳捕集與封存全過(guò)程的成本和收益估算模型，并運(yùn)用實(shí)例計(jì)算發(fā)現(xiàn)碳封存項(xiàng)目的收益超過(guò)了成本，具有經(jīng)濟(jì)可行性②李健、許楠希：《碳捕集與碳封存項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)》，載《科技管理研究》2012年第8期。。

綜上所述，運(yùn)用碳封存技術(shù)控制碳排放已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，多數(shù)國(guó)內(nèi)學(xué)者還受限于文字描述，缺乏更深入的研究，國(guó)外學(xué)者的研究成果頗為豐富，但也主要運(yùn)用實(shí)證模型模擬碳封存的效果。本文以Caplan的模型為基礎(chǔ)，主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是將碳排放標(biāo)準(zhǔn)視為由模型內(nèi)生決定的，即政府設(shè)定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)和碳封存決策；二是引入了產(chǎn)品市場(chǎng)，此時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)不再是追求本企業(yè)成本最小化，而是以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)決定本企業(yè)產(chǎn)量，從而既可以分析兩國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)之間的差異（貿(mào)易效應(yīng)），也可分析國(guó)家之間的福利差異（福利效應(yīng)）；三是假設(shè)碳封存企業(yè)之間是完全競(jìng)爭(zhēng)的，以探討最為一般的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。

本文其余部分安排如下：第三部分是本文的理論模型，構(gòu)建了政府與企業(yè)相互博弈的兩階段模型，并運(yùn)用逆向求解法求出該模型的均衡解；第四部分利用模型的均衡解比較了兩國(guó)企業(yè)之間的總利潤(rùn)以及國(guó)家之間的福利；最后是本文的結(jié)論與政策含義。

三、理論模型構(gòu)建與求解

（一）基本假設(shè)

世界上有兩個(gè)國(guó)家：S國(guó)和N國(guó)，各國(guó)均有一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和碳封存企業(yè)，i（= S，N）國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)用i1表示，碳封存企業(yè)用i2表示。設(shè)i國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本為0，且產(chǎn)品全部出口，在國(guó)際市場(chǎng)上進(jìn)行古諾競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品需求函數(shù)為p =α- qi1- qk1，i，k = S，N，i≠k，其中，qi1表示i企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)量。由于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，設(shè)單位產(chǎn)品產(chǎn)生單位碳排放。另一方面，碳封存企業(yè)可以捕獲和封存碳排放量。i企業(yè)碳封存成本為Ci=βiq2i2，其中，qi2為i企業(yè)碳封存量，βi＞0衡量i企業(yè)碳封存效率，為便于分析，設(shè)β1=1，β2=β。i國(guó)政府為控制本國(guó)碳排放量，對(duì)本國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)設(shè)定碳排放標(biāo)準(zhǔn)為Ei，并允許產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可自由地從碳封存企業(yè)購(gòu)買所需碳封存量，碳封存交易市場(chǎng)出清條件為qi1- Ei＋qk1- Ek= qi2＋qk2，設(shè)此時(shí)碳封存交易價(jià)格為A。i國(guó)碳排放對(duì)本國(guó)環(huán)境損害函數(shù)為Di=ηE2i/2，其中，η＞0衡量碳排放的邊際環(huán)境損害。

政府與企業(yè)之間的博弈規(guī)則如下：第一階段，i國(guó)政府以本國(guó)福利最大化為目標(biāo)設(shè)定碳排放標(biāo)準(zhǔn)Ei；第二階段，i國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和碳封存企業(yè)觀察到各國(guó)設(shè)定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)后，以本企業(yè)利潤(rùn)最大化為目的，各自決定產(chǎn)品生產(chǎn)量qi1和碳封存量qi2。

（二）模型求解

針對(duì)以上兩階段博弈模型，使用逆向求解法求解。

1．第一階段——企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)量和碳封存量選擇

由（1）式的一階條件有：q*i1=（α- q*k1- A）/2，再回代（1）式，可將i國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)利潤(rùn)函數(shù)化簡(jiǎn)為πi1= q*i12＋AEi。由（2）式的一階條件可得q*S2= A/2，q*N2= A/（2β），πi2=βiq*i22。由碳封存交易市場(chǎng)出清條件可得碳封存交易價(jià)格為A*=2β（2α-3Ei-3Ek）/（3＋7β），從而得到：

由（4）式有：?q*i1/?Ei=?q*i1/?Ek=2β/（3＋7β），?q*S2/?Ei= -3β/（3＋7β），?q*N2/?Ei= -3/（3＋7β）。從而有如下命題：

命題1 對(duì)于任意的β＞0，?q*i1/?Ei=?q*i1/?Ek＞0，?q*S2/?Ei＜0，?q*N2/?Ei＜0恒成立；若0＜β＜1?q*S2?Ei＜?q*N2?Ei成立；若β＞1，?q*S2?Ei＞?q*N2?Ei成立。

命題1的含義是：無(wú)論碳封存成本高低，若一國(guó)設(shè)定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)越寬松，兩國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)增加同樣多的產(chǎn)量，兩國(guó)碳封存企業(yè)都會(huì)減少碳封存量，但各企業(yè)減少的碳封存量要視兩企業(yè)之間的碳封存成本而定。若N國(guó)碳封存企業(yè)成本較低，則該企業(yè)碳封存量會(huì)減少得較多；若S國(guó)碳封存企業(yè)具有較低的碳封存成本，則該企業(yè)碳封存量會(huì)下降得更多。也就是說(shuō)，寬松的碳排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)增加各國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)量，但會(huì)減少各國(guó)碳封存量，成本較低的碳封存企業(yè)碳封存量會(huì)減少得較多。

推論1 若β=1，有?q*S2/?Ei=?q*N2/?Ei＜0。

即兩國(guó)碳封存企業(yè)成本相同，則一國(guó)設(shè)定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這兩個(gè)企業(yè)碳封存量的影響也相等。

2．第二階段——政府最優(yōu)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)選擇

由（5）式的一階條件解得均衡解如下（囿于篇幅，本文僅列出了部分均衡解）：

其中，Δ1=6β＋3η＋7βη，Δ2=92β2＋36β＋49β2η＋42βη＋9η，φ1=61β2＋48β＋9，φ2=3＋7β，φ3=58β2＋49β＋9，φ4=71β2＋78β＋15，φ5=63β2＋46β＋9，φ6=64β2＋43β＋9，φ7=95β2＋54β＋15，φ1=62β2＋48β＋9，φ2= 1187β3＋1469β2＋600β＋81，φ3= 4635β3＋5741β2＋2409β＋351，φ4= 321β3＋373β2＋157β＋27，φ5= 5β2＋2β＋1，φ6= 63β2＋47β＋9，φ7= 1190β3＋1469β2＋597β＋81，φ8=4235β3＋5997β2＋2553β＋351，φ9=215β3＋437β2＋199β＋27，φ10=β2＋6β＋1。

四、碳封存的福利——貿(mào)易效應(yīng)

（一）碳封存的貿(mào)易效應(yīng)

記η1=6β/（3＋7β）。由（10）知，對(duì)于任意η＞0，當(dāng)0＜β＜1時(shí)，有S1＞N1，S2＜N2和sign（S-N）= sign（6β-3η-7βη）成立。若η＞η1，則6β-3η-7βη＜0成立，即有S＜N，反之則反。為此稱η1為貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，如圖1所示。因此，有如下命題：

命題2 對(duì)于任意的β，η＞0，

（1）當(dāng)0＜β＜1時(shí)，若0＜η＜η1，有S＞N；若η＞η1，有S＜N；

（2）當(dāng)β＞1時(shí)，若0＜η＜η1，有S＜N；若η＞η1，有S＞N。

命題2的作用機(jī)制如下：N國(guó)碳封存成本較低，在碳封存上具有比較優(yōu)勢(shì)，碳封存量也較多，獲利也較大。其次，N國(guó)設(shè)定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格，使得N國(guó)生產(chǎn)企業(yè)購(gòu)買的碳封存量較多，增加了其成本負(fù)擔(dān)，降低了其利潤(rùn)。N國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)是否會(huì)提高則取決于這兩個(gè)方面的大小。當(dāng)邊際環(huán)境損害臨界值低于貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值時(shí)，N國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)會(huì)減少，該國(guó)的貿(mào)易效應(yīng)不顯著；反之，N國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)會(huì)減少，對(duì)該國(guó)有明顯貿(mào)易效應(yīng)。

（二）碳封存的福利效應(yīng)

其中，λ1=（3＋7β）2，λ2= 9＋25β。由（11）式知，當(dāng)β＞1時(shí)，sign（WˉS-WˉN）= sign （λ1η2＋2βλ2η- 12β2）。令λ1η2＋2βλ2η-12β2=0可解得η2=β（-9 - 25β）/（3＋7β）2，η3= -β（9＋25β＋）/（3＋7β）2。因η3＜0，故η=η2符合條件，η2為福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值。因此，有如下命題：

命題3 對(duì)于任意的β，η＞0，

（1）當(dāng)0＜β＜1時(shí)，若0＜η＜η2，則S＞N成立；若η＞η2，則S＜N成立；

（2）當(dāng)β＞1時(shí)，若0＜η＜η2，則S＜N成立；若η＞η2，則S＞N成立。

命題3意味著，若N國(guó)具有碳封存成本優(yōu)勢(shì)，當(dāng)碳排放邊際環(huán)境損害高于福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值時(shí)，N國(guó)福利水平較高，存在福利效應(yīng)（如圖2中左上角陰影部分所示）；反之則福利效應(yīng)不明顯。這與碳封存是否存在貿(mào)易效應(yīng)的作用機(jī)制類似。不同的是，國(guó)家福利不僅包括企業(yè)總利潤(rùn)，還包括對(duì)環(huán)境的損害。如前所述，碳封存成本越低的國(guó)家碳排放標(biāo)準(zhǔn)越為嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境的損害也較小。因此，碳封存成本越低的國(guó)家福利水平是否越高還要視邊際環(huán)境損害值而定。

圖1　兩國(guó)利潤(rùn)比較

圖2　兩國(guó)福利比較

（三）碳封存的福利—貿(mào)易效應(yīng)

以上僅研究了碳封存的貿(mào)易效應(yīng)或福利效應(yīng)，現(xiàn)將兩者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。容易證明，對(duì)于任意的β，η＞0，η1＞η2恒成立，如圖3所示。因此，綜合命題2和命題3有：

命題4 對(duì)于任意的β，η＞0，

（1）當(dāng)0＜β＜1時(shí)，若0＜η＜η2，則S＞N，S＞N成立；若η2＜η＜η1，則S＜N，S＞N成立；若η＞η1，則S＜N，S＜N成立；

（2）當(dāng)β＞1時(shí)，若0＜η＜η2，有S＜NS＜N；若η2＜η＜η1，有S＞N，S＜N；若η＞η1，有S＞N，S＞N。

命題4的含義是：若碳排放邊際環(huán)境損害小于福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存成本較低的企業(yè)所在國(guó)家的企業(yè)總利潤(rùn)較少，國(guó)家福利也較低，也就是說(shuō)，既沒(méi)有貿(mào)易效應(yīng)，也沒(méi)有福利效應(yīng)；若碳排放邊際環(huán)境損害介于福利效應(yīng)和貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值之間，碳封存成本較低企業(yè)所在國(guó)家的企業(yè)總利潤(rùn)還是較少，沒(méi)有貿(mào)易效應(yīng)，但國(guó)家福利會(huì)較高，即有明顯的福利效應(yīng)；若碳排放邊際環(huán)境損害大于貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存成本較低企業(yè)所在國(guó)家的企業(yè)總利潤(rùn)和國(guó)家福利都會(huì)較高，此時(shí)既有明顯的貿(mào)易效應(yīng)，也有明顯的福利效應(yīng)。

即碳封存企業(yè)具有相同的碳封存成本，則兩國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)以及兩國(guó)福利水平也分別相等。

圖3　兩國(guó)福利和利潤(rùn)比較的綜合圖

五、結(jié)論與政策含義

本文假設(shè)兩個(gè)國(guó)家各有一個(gè)生產(chǎn)成本相同的產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和碳封存成本不同的碳封存企業(yè)，各國(guó)政府實(shí)施碳排放標(biāo)準(zhǔn)政策控制本國(guó)碳排放量，并允許企業(yè)之間自由交易碳封存量，構(gòu)建了政府與企業(yè)相互博弈的兩階段模型：政府先設(shè)定碳排放標(biāo)準(zhǔn)，然后產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)選擇產(chǎn)量、碳封存企業(yè)選擇碳封存量，運(yùn)用逆向求解法求得模型的均衡解，研究了碳封存企業(yè)成本和邊際環(huán)境損害對(duì)兩國(guó)企業(yè)總利潤(rùn)的影響（貿(mào)易效應(yīng)）、對(duì)國(guó)家福利的影響（福利效應(yīng)）以及福利—貿(mào)易效應(yīng)。結(jié)果表明：從企業(yè)總利潤(rùn)來(lái)看，只有當(dāng)邊際環(huán)境損害高于貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值時(shí)，較低碳封存成本企業(yè)所在國(guó)家企業(yè)總利潤(rùn)較高，即有明顯的貿(mào)易效應(yīng)；從國(guó)家福利來(lái)看，當(dāng)且僅當(dāng)碳排放邊際環(huán)境損害大于福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，擁有較低碳封存成本企業(yè)的國(guó)家才有較高的國(guó)家福利，即有明顯的福利效應(yīng)；從福利—貿(mào)易效應(yīng)來(lái)看，唯有碳排放邊際環(huán)境損害大于貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值時(shí)，碳封存成本較低企業(yè)所在國(guó)家企業(yè)總利潤(rùn)和國(guó)家福利才都會(huì)較高，即同時(shí)具有貿(mào)易效應(yīng)和福利效應(yīng)。

本文的政策含義是：如果碳排放邊際環(huán)境損害還未達(dá)到福利效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存處于劣勢(shì)的國(guó)家進(jìn)行碳封存對(duì)其國(guó)內(nèi)企業(yè)和整個(gè)國(guó)家都是有利的；如果碳排放邊際環(huán)境損害處于福利效應(yīng)和貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值之間，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高且在碳封存成本上具有優(yōu)勢(shì)的國(guó)家積極進(jìn)行碳封存是有利可圖的；如果碳排放邊際環(huán)境損害很大，超過(guò)了貿(mào)易效應(yīng)的邊際環(huán)境損害臨界值，碳封存技術(shù)有利于所有在碳封存成本上具有優(yōu)勢(shì)的國(guó)家。

［責(zé)任編輯 王治國(guó) 責(zé)任校對(duì) 王景周］

［基金項(xiàng)目］國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《環(huán)境傾銷與環(huán)境管制的博弈分析、效應(yīng)比較與策略選擇》（批準(zhǔn)號(hào)：71273114）；廣東省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目《供應(yīng)鏈低碳技術(shù)研發(fā)策略研究：基于政府環(huán)境規(guī)制和消費(fèi)者低碳偏好的分析與比較》（批準(zhǔn)號(hào)：2015A030310199）。

［作者簡(jiǎn)介］魏守道（1983—），男，湖北武漢人，廣東金融學(xué)院工商管理系講師，經(jīng)濟(jì)學(xué)博士，主要從事戰(zhàn)略環(huán)境—貿(mào)易政策研究。

［收稿日期］2013 -05 -30

［中圖分類號(hào)］F741

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1000 -5072（2016）01 -0122 -07