環(huán)境稅情景下企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新模擬

趙愛(ài)武，杜建國(guó)，關(guān)洪軍

1 江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013 2 山東財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250014

環(huán)境稅情景下企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新模擬

趙愛(ài)武1，杜建國(guó)1，關(guān)洪軍2

1 江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013 2 山東財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250014

環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新是解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)兩難問(wèn)題的重要途徑，為實(shí)現(xiàn)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的雙贏，環(huán)境稅應(yīng)以誘導(dǎo)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新為重要目的。

關(guān)于環(huán)境稅對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新的激勵(lì)作用，學(xué)者們基于不同的情景假設(shè)、研究樣本、分析方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，取得了并不一致的結(jié)論。一方面，環(huán)境稅可以激勵(lì)企業(yè)實(shí)施環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新，并通過(guò)創(chuàng)新補(bǔ)償機(jī)制，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)績(jī)效和環(huán)境績(jī)效的雙贏；另一方面，環(huán)境稅會(huì)帶來(lái)企業(yè)生產(chǎn)成本的增加，削弱企業(yè)的創(chuàng)新能力?？梢?jiàn)，環(huán)境稅對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的影響是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、演化的過(guò)程，單純依靠實(shí)證或數(shù)理方法難以全面認(rèn)識(shí)環(huán)境稅對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的影響機(jī)理。

基于社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，將環(huán)境稅情景下企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的研究置于復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)市場(chǎng)環(huán)境，在識(shí)別影響企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為關(guān)鍵因素及其傳導(dǎo)機(jī)制的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)理方法將微觀個(gè)體的特征、行為和規(guī)則描述為個(gè)體與環(huán)境的函數(shù)，進(jìn)而構(gòu)建企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為動(dòng)態(tài)仿真模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬不同消費(fèi)者選擇、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)境稅情景下企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為演化過(guò)程，探索環(huán)境稅征收時(shí)機(jī)及強(qiáng)度對(duì)企業(yè)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在市場(chǎng)機(jī)制、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)境稅的協(xié)同作用下，當(dāng)可替代環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)達(dá)到一定水平時(shí)，較高的環(huán)境稅能夠推動(dòng)企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)減排和增效的目標(biāo)，促使產(chǎn)業(yè)向綠色經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展；同時(shí)環(huán)境稅政策的實(shí)施時(shí)機(jī)對(duì)于產(chǎn)業(yè)向環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)方向演化起關(guān)鍵作用，這與環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展水平密切相關(guān)。反之，較低的環(huán)境稅情景下，可能出現(xiàn)企業(yè)花錢(qián)買(mǎi)污染的狀況，與環(huán)境稅初衷背道而馳。

本模型同時(shí)可以作為環(huán)境稅設(shè)計(jì)的參考工具，通過(guò)改變模擬參數(shù)，觀察企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為及其績(jī)效的演化。

環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新；環(huán)境稅；計(jì)算實(shí)驗(yàn)；經(jīng)濟(jì)績(jī)效；環(huán)境績(jī)效

1 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，30年間年均GDP增長(zhǎng)率高達(dá)9.8%。然而，在經(jīng)濟(jì)水平高速發(fā)展的背后，是粗放型傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式導(dǎo)致的資源匱乏和環(huán)境惡化，中國(guó)目前面臨的環(huán)境問(wèn)題是發(fā)達(dá)國(guó)家在上百年工業(yè)化過(guò)程中分階段出現(xiàn)的[1]。這一現(xiàn)象必將威脅中國(guó)社會(huì)的和諧發(fā)展，成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的瓶頸，并有損中國(guó)負(fù)責(zé)任的大國(guó)形象。發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國(guó)家的實(shí)踐表明，環(huán)境稅能夠?qū)?jié)能減排、保護(hù)環(huán)境起到很好的促進(jìn)作用。它在生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)格的核算中考慮了環(huán)境污染和生態(tài)破壞導(dǎo)致的社會(huì)成本，并通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制優(yōu)化環(huán)境資源配置，較之傳統(tǒng)的行政手段具有較高的經(jīng)濟(jì)效率，使企業(yè)能夠以最經(jīng)濟(jì)的方式對(duì)市場(chǎng)信號(hào)做出反應(yīng)[2]。中國(guó)仍然是發(fā)展中國(guó)家，城市化和工業(yè)化目標(biāo)尚未實(shí)現(xiàn)，仍需大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)以提高社會(huì)福利水平，解決大量貧困人口問(wèn)題。因此，兌現(xiàn)全球減排義務(wù)的同時(shí)，必須考慮經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)問(wèn)題，如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)成為亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。

2 相關(guān)研究評(píng)述

關(guān)于環(huán)境規(guī)制下企業(yè)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效能否實(shí)現(xiàn)雙贏的問(wèn)題，學(xué)者們基于不同的情景假設(shè)、研究樣本、分析方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停〉昧瞬⒉灰恢碌慕Y(jié)論。一方面，環(huán)境規(guī)制通過(guò)強(qiáng)制企業(yè)購(gòu)置治污設(shè)備和技術(shù)或限制污染密集型產(chǎn)品的生產(chǎn)、減少采用特定投入要素組合等多種方式達(dá)到所要求的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)帶來(lái)企業(yè)生產(chǎn)成本的增加，從而削弱企業(yè)的創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[3-5]。另一方面，環(huán)境規(guī)制和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力可以實(shí)現(xiàn)雙贏。PORTER et al.[6-7]認(rèn)為，合理的環(huán)境規(guī)制能夠激發(fā)企業(yè)的創(chuàng)新意識(shí)，促使企業(yè)主動(dòng)優(yōu)化資源配置效率，改造生產(chǎn)工藝或開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，并通過(guò)創(chuàng)新補(bǔ)償效應(yīng)獲取更高收益，提高企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。

可見(jiàn)，環(huán)境稅開(kāi)征是否有助于完成環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重任務(wù)，關(guān)鍵在于創(chuàng)新補(bǔ)償效應(yīng)的出現(xiàn)[8]。也就是說(shuō)，環(huán)境稅設(shè)計(jì)應(yīng)以誘導(dǎo)企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新發(fā)展為重要目的[9]，而不只是稅收所得。梁偉等[10]認(rèn)為，簡(jiǎn)單意義上的環(huán)境稅征收很難實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“雙重紅利”，環(huán)境稅會(huì)給宏觀經(jīng)濟(jì)帶來(lái)一定的負(fù)面影響；OUESLATI[11]和ABDULLAH et al.[12]的研究證實(shí)，長(zhǎng)期看，環(huán)境稅可以增加財(cái)政收入，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但短期內(nèi)其總的社會(huì)福利效應(yīng)是負(fù)的。因此，從促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的視角出發(fā)，ASHFORD et al.[13]和HAHN[14]強(qiáng)調(diào)環(huán)境規(guī)制制定者必須根據(jù)不同行業(yè)的可替代技術(shù)發(fā)展條件，認(rèn)真考慮規(guī)制設(shè)計(jì)的嚴(yán)格性、靈活性和實(shí)施的時(shí)機(jī)；許士春等[15]認(rèn)為，企業(yè)減排的主要影響因素是綠色技術(shù)創(chuàng)新能力和環(huán)境規(guī)制的嚴(yán)厲程度；而B(niǎo)ERGEK et al.[16]研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境規(guī)制在環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)擴(kuò)散中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，經(jīng)濟(jì)政策有利于激勵(lì)漸進(jìn)式創(chuàng)新，而只有嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制可以推動(dòng)新技術(shù)研發(fā)。同時(shí)，環(huán)境政策必須有一定的連續(xù)性，VAN VLIET et al.[17]研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)的政策工具在可替代能源采納中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。由此可見(jiàn)，行業(yè)特點(diǎn)、技術(shù)條件、開(kāi)征時(shí)機(jī)及稅率設(shè)置等多重因素影響環(huán)境稅在綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演的角色。

在環(huán)境稅的定量研究中，通常采用可計(jì)算的一般均衡方法(computable general equilibrium，CGE)作為政策模擬工具，研究環(huán)境稅對(duì)環(huán)境保護(hù)和宏觀經(jīng)濟(jì)的影響。然而，不同學(xué)者通過(guò)CGE模型得出不同的研究結(jié)論。李洪心等[18]的研究結(jié)果表明環(huán)境稅能夠產(chǎn)生雙贏效應(yīng)，而劉曄等[19]認(rèn)為環(huán)境稅的實(shí)施與環(huán)境質(zhì)量的改善并沒(méi)有必然的聯(lián)系。污染大戶中的“富人”有可能用更多的錢(qián)換取對(duì)環(huán)境污染的超容，環(huán)境稅還有可能被轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。何建武等[20]研究發(fā)現(xiàn)，以工業(yè)污染物排放全部達(dá)標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)征收環(huán)境稅，將影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)1%左右，并使制造業(yè)就業(yè)量減少1.8%，出口量下降1.7%；而LEE et al.[21]認(rèn)為，環(huán)境稅的征收涉及到各方利益，是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)問(wèn)題，環(huán)境稅開(kāi)征后能夠?qū)崿F(xiàn)的減排效果以及對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響，在不同的國(guó)家、地區(qū)和行業(yè)是有差異的。

已有研究從宏觀層面探討環(huán)境稅對(duì)環(huán)境保護(hù)和宏觀經(jīng)濟(jì)的影響效果，但從微觀層面揭示環(huán)境稅征收對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的影響機(jī)制、分析環(huán)境稅征收時(shí)機(jī)及強(qiáng)度等對(duì)創(chuàng)新補(bǔ)償效應(yīng)影響的研究尚不多見(jiàn)。本研究探尋不同環(huán)境稅情景下，企業(yè)選擇環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的動(dòng)因，揭示在環(huán)境稅、市場(chǎng)機(jī)制及產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)同作用下，環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新影響企業(yè)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的機(jī)制，打開(kāi)企業(yè)的“黑箱”，探討產(chǎn)業(yè)向綠色可持續(xù)方向發(fā)展的動(dòng)力源泉。該類研究難以通過(guò)面板數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確答案，社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法[22-23]可以在調(diào)查研究取得實(shí)證數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建具有自適應(yīng)能力的多智能體模型，模擬外部環(huán)境變化對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各主體行為及決策的影響，進(jìn)而觀察整個(gè)系統(tǒng)的宏觀“涌現(xiàn)”。作為一種自下而上的研究工具，計(jì)算實(shí)驗(yàn)已應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)的多個(gè)研究領(lǐng)域[24-27]。本研究通過(guò)構(gòu)建企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為動(dòng)態(tài)仿真模型，對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為與其內(nèi)生要素和外部驅(qū)動(dòng)之間的相互作用機(jī)理進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，探索環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的動(dòng)因，為制定政策提供參考依據(jù)，進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)政策的實(shí)施，推動(dòng)企業(yè)自覺(jué)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，步入綠色可持續(xù)發(fā)展之路，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的雙贏。

3 模型構(gòu)建

3.1 情景描述

本研究以對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的CO2征收環(huán)境稅為背景，研究征稅前后企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為的演變，并分析環(huán)境稅征收時(shí)機(jī)和強(qiáng)度對(duì)可替代環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展和擴(kuò)散的影響。系統(tǒng)初始階段該行業(yè)內(nèi)所有企業(yè)均采用傳統(tǒng)技術(shù)，生產(chǎn)工藝較為成熟，生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量較好，但CO2排放水平較高。雖然企業(yè)可以通過(guò)末端治理等手段減排，但受限于技術(shù)手段，減排效果有限。與之對(duì)應(yīng)的環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)CO2排放較低，但可替代原材料及創(chuàng)新技術(shù)的采用需要一定的設(shè)備投入和生產(chǎn)流程改造，由于生產(chǎn)工藝尚不成熟等原因，生產(chǎn)成本較高，且產(chǎn)品質(zhì)量不如傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品。但可以通過(guò)技術(shù)研發(fā)和改造等手段不斷改良生產(chǎn)工藝，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

環(huán)境政策設(shè)計(jì)的重要目的在于能夠誘導(dǎo)企業(yè)自覺(jué)選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，孫曉華等[28]研究發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者異質(zhì)性偏好為新產(chǎn)品提供了利基市場(chǎng)，在產(chǎn)業(yè)演化中發(fā)揮重要作用；趙愛(ài)武等[29]進(jìn)一步從消費(fèi)者價(jià)格敏感度、從眾心理、環(huán)保態(tài)度和消費(fèi)習(xí)慣等要素出發(fā)，探索消費(fèi)者綠色購(gòu)買(mǎi)行為中各要素的作用機(jī)制，分析企業(yè)選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的市場(chǎng)基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)對(duì)不同政策設(shè)計(jì)效率的考察需要結(jié)合企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)和消費(fèi)者市場(chǎng)選擇等多種復(fù)雜的自相關(guān)演化機(jī)制。由于實(shí)證方法難以找到不同環(huán)境政策背景的對(duì)照樣本，因此，本研究采用社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，參考AFAROUI et al.[30]和劉小峰等[31]構(gòu)建多智能體模型的部分設(shè)計(jì)思路，根據(jù)現(xiàn)實(shí)原型構(gòu)建計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停M企業(yè)在環(huán)境稅、市場(chǎng)機(jī)制和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)復(fù)雜環(huán)境下的環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為動(dòng)態(tài)過(guò)程。

本模型中主要包含消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)兩大類主體，消費(fèi)者根據(jù)自身偏好選擇不同生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品，而生產(chǎn)企業(yè)間自由競(jìng)爭(zhēng)，并根據(jù)各自的決策規(guī)則選擇產(chǎn)品技術(shù)路線。為更好地觀察不同環(huán)境政策情景下生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)境創(chuàng)新軌跡，本模型盡可能考慮現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜性，并對(duì)其進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化。

本研究所建模型旨在作為研究工具模擬不同環(huán)境稅情景下、在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)選擇的共同作用下環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的擴(kuò)散過(guò)程，模型僅提供對(duì)復(fù)雜環(huán)境各影響因素協(xié)同作用下企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的微觀動(dòng)力機(jī)制和環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)宏觀動(dòng)態(tài)擴(kuò)散路徑的模擬，因此，對(duì)主體個(gè)性的設(shè)置盡可能簡(jiǎn)化。如系統(tǒng)初始階段僅考慮自由競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，并假設(shè)企業(yè)主體規(guī)模和資金狀況相同。同時(shí)，本研究討論的環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新屬于生產(chǎn)工藝創(chuàng)新，考慮到信息不對(duì)稱情景下消費(fèi)者不了解企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)工藝細(xì)節(jié)，因此，沒(méi)有考慮消費(fèi)者對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的偏好屬性。另外，對(duì)產(chǎn)品不變報(bào)酬型的設(shè)置參考劉小峰等[31]構(gòu)建的生產(chǎn)企業(yè)模型，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程的設(shè)計(jì)及部分參數(shù)的設(shè)置參考AFAROUI et al.[30]構(gòu)建的化工企業(yè)技術(shù)改造模型。

3.2 基本假設(shè)

根據(jù)3.1中的情景描述，系統(tǒng)基本假設(shè)如下。

(1)G1為傳統(tǒng)技術(shù)，G2為環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，兩種技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品分別為G1技術(shù)產(chǎn)品和G2技術(shù)產(chǎn)品，兩類產(chǎn)品的價(jià)格和質(zhì)量不同，生產(chǎn)過(guò)程中單位產(chǎn)品的CO2排放也不同，且通過(guò)技術(shù)改造能夠達(dá)到的最低生產(chǎn)成本、最高產(chǎn)品質(zhì)量和最低CO2排放也不同。

(2)系統(tǒng)中共有m家生產(chǎn)企業(yè)，分別以企業(yè)主體編號(hào)i表示，i=1, 2, …,m，企業(yè)初始階段規(guī)模相同，全部采用G1技術(shù)，但由于G2技術(shù)代表了未來(lái)發(fā)展的方向，根據(jù)i企業(yè)對(duì)G2技術(shù)的關(guān)注程度，將一定比例的R&D投入用于G2技術(shù)前期研發(fā)和學(xué)習(xí)。當(dāng)滿足一定條件時(shí)，企業(yè)開(kāi)始采納G2技術(shù)正式生產(chǎn)，但G1技術(shù)可以同時(shí)并存，達(dá)到一定條件時(shí)企業(yè)放棄G1技術(shù)，企業(yè)對(duì)G2技術(shù)的采納閾值A(chǔ)dmin和G1技術(shù)的淘汰閾值A(chǔ)bandmin不同。為保證系統(tǒng)中生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)穩(wěn)定，維持自由競(jìng)爭(zhēng)格局，假設(shè)當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)虧損達(dá)到一定程度時(shí)退出市場(chǎng)，同時(shí)有新的加入者進(jìn)入市場(chǎng)，不考慮企業(yè)獲取貸款等外部資金的情況。

(3)系統(tǒng)中共有n個(gè)消費(fèi)者，分別以消費(fèi)者主體編號(hào)j表示，j=1, 2, …,n。假設(shè)產(chǎn)品為易耗必需品，消費(fèi)者每個(gè)周期均需購(gòu)買(mǎi)一件產(chǎn)品。由于消費(fèi)者不了解生產(chǎn)工藝細(xì)節(jié)，根據(jù)ZEPPINI et al.[32]的模型，創(chuàng)新產(chǎn)品擴(kuò)散中消費(fèi)者主要考慮產(chǎn)品價(jià)格、性能、消費(fèi)習(xí)慣和產(chǎn)品口碑，并具有一定的社會(huì)模仿能力。因此，假定消費(fèi)者根據(jù)產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量選擇不同企業(yè)、不同技術(shù)的產(chǎn)品，而不同消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量的偏好不同，且購(gòu)買(mǎi)決策受其他消費(fèi)者影響。同時(shí)，考慮到消費(fèi)者受消費(fèi)習(xí)慣的影響，具有一定的路徑依賴屬性，當(dāng)前期選擇的生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量在可容忍范圍內(nèi)時(shí)(以消費(fèi)者容忍度Tol表示)，消費(fèi)者本期仍選擇原企業(yè)，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量的容忍度不同。

(4)產(chǎn)品為不變報(bào)酬型，即生產(chǎn)效率不會(huì)隨生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而提高，只有通過(guò)技術(shù)改造才能提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本。因此，假定產(chǎn)品定價(jià)基于生產(chǎn)成本，即p=c(1+μ)，p為產(chǎn)品價(jià)格，c為生產(chǎn)成本，μ為生產(chǎn)企業(yè)的滿意利潤(rùn)水平(考慮生產(chǎn)者為有限理性)。假定所有生產(chǎn)企業(yè)滿意利潤(rùn)水平一致，可以通過(guò)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率水平反映其產(chǎn)品價(jià)格水平。

3.3 主體行為規(guī)則

3.3.1 消費(fèi)者主體行為規(guī)則

消費(fèi)者選擇產(chǎn)品時(shí)同時(shí)考慮產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量?jī)煞矫嬉蛩?，且只有?dāng)兩者達(dá)到消費(fèi)者對(duì)價(jià)格的最高承受能力和對(duì)質(zhì)量的最低要求時(shí)，消費(fèi)者才會(huì)考慮購(gòu)買(mǎi)。同時(shí)，不同消費(fèi)者對(duì)價(jià)格和質(zhì)量的偏好不同，且受其他消費(fèi)者選擇影響表現(xiàn)出從眾傾向。因此，消費(fèi)者選擇產(chǎn)品的效應(yīng)函數(shù)為

{(Xk,i,t-QT)(Msi,t-1+u(0,0.10)]inf}ξXj

(1)

圖1 消費(fèi)者主體產(chǎn)品選擇流程圖Figure 1 Product Choice Flow Chart of Consumer Agent

首次選擇產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者根據(jù)對(duì)每種產(chǎn)品的效應(yīng)函數(shù)，確定其選擇概率，隨機(jī)選擇產(chǎn)品。后續(xù)周期，消費(fèi)者依據(jù)路徑依賴原則，首先觀察當(dāng)期產(chǎn)品最低價(jià)格和最高質(zhì)量，當(dāng)原來(lái)選擇的產(chǎn)品性價(jià)比在消費(fèi)者可容忍范圍內(nèi)時(shí)，消費(fèi)者選擇原生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品；否則，根據(jù)各產(chǎn)品效應(yīng)函數(shù)重新確定產(chǎn)品選擇概率，隨機(jī)選擇產(chǎn)品。

消費(fèi)者主體各周期的產(chǎn)品選擇流程見(jiàn)圖1。

3.3.2 生產(chǎn)企業(yè)主體行為規(guī)則

根據(jù)假設(shè)，初始階段系統(tǒng)中所有生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模和資金狀況相同，每個(gè)模擬周期，企業(yè)從生產(chǎn)銷售活動(dòng)中獲取利潤(rùn)，并為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力開(kāi)展技術(shù)改造。本模型不考慮貸款等其他途徑獲取資金的情況，則生產(chǎn)企業(yè)的各周期可支配資金總額為

Bi,t=Bi,t-1+Πi,t-1-RDi,t-1

(2)

其中，Bi,t為i企業(yè)在t周期的可支配資金總額，Πi,t-1為i企業(yè)在(t-1)周期的當(dāng)期收益，RDi,t-1為i企業(yè)在(t-1)周期的R&D支出。

對(duì)于新的G2技術(shù)采納者，需要支付額外的技術(shù)轉(zhuǎn)換成本(如設(shè)備投入、人員培訓(xùn)費(fèi)用等)，因此

Bi,t=Bi,t-1+Πi,t-1-RDi,t-1-SCi,t

(3)

其中，SCi,t為i企業(yè)在t周期采納G2技術(shù)時(shí)的相關(guān)轉(zhuǎn)換成本。

生產(chǎn)企業(yè)主體各周期利潤(rùn)為

Πi,t=μ·Ci,t·Qi,t-FC

(4)

其中，Ci,t為i企業(yè)在t周期的產(chǎn)品變動(dòng)成本，Qi,t為i企業(yè)在t周期的產(chǎn)品銷量，F(xiàn)C為產(chǎn)品固定成本。

(1)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入/退出規(guī)則

當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)可支配資金小于一定水平時(shí)，企業(yè)宣告破產(chǎn)并從市場(chǎng)退出，同時(shí)一個(gè)新的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)。新進(jìn)入的生產(chǎn)企業(yè)所采用的技術(shù)路線模仿系統(tǒng)中現(xiàn)存的某個(gè)企業(yè)，模仿目標(biāo)的選擇概率基于各企業(yè)的市場(chǎng)份額。新企業(yè)模仿目標(biāo)企業(yè)的技術(shù)路線，其學(xué)習(xí)吸收能力為介于[0.80,1.20]的隨機(jī)數(shù)[30]，產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量和CO2排放等各項(xiàng)指標(biāo)在被模仿企業(yè)產(chǎn)品指標(biāo)基礎(chǔ)上乘或除(正指標(biāo)乘，逆指標(biāo)除)以隨機(jī)數(shù)，因此可以低于或超越被模仿企業(yè)。新企業(yè)的初始可支配資金B(yǎng)和固定成本FC與其他企業(yè)初始時(shí)類似，知識(shí)存量K和G2技術(shù)的轉(zhuǎn)換成本SC取行業(yè)平均值。

(2)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)路線選擇規(guī)則

每周期企業(yè)計(jì)算其對(duì)G2技術(shù)成熟度的感知，即

(5)

采納G2技術(shù)并不意味著一定放棄G1技術(shù)，根據(jù)假設(shè)，在同一企業(yè)兩者可以并存。是否淘汰G1技術(shù)，取決于G2技術(shù)的產(chǎn)品收入在企業(yè)總收入中所占的比重，即

(6)

(3)企業(yè)R&D活動(dòng)規(guī)則

每周期各企業(yè)通過(guò)R&D活動(dòng)提高產(chǎn)品各項(xiàng)性能，R&D投資額為

RDi,t=δ·Bi,t

(7)

其中，RDi,t為i企業(yè)在t周期的R&D支出，δ為R&D投資比例，前提是企業(yè)當(dāng)期可支配資金B(yǎng)i,t>0。

企業(yè)的R&D投資按比例分別用于G1和G2技術(shù)研發(fā)，即

(8)

(9)

1-exp(-αw·RDwatchi,t)≥u(0,1)

(10)

其中，αw為模式參數(shù)，反映前期研發(fā)和學(xué)習(xí)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的難易系數(shù)。u均勻隨機(jī)分布在[0,1]之間，反映了現(xiàn)實(shí)世界中創(chuàng)新活動(dòng)的不確定性。如果滿足條件，表明研發(fā)活動(dòng)獲得階段性成果，G2技術(shù)知識(shí)存量增加，且轉(zhuǎn)換為G2技術(shù)的成本降低。知識(shí)存量和G2技術(shù)轉(zhuǎn)換成本為

Ki,t=Ki,t-1+αk·u(0,1)·(Kmax-Ki,t-1)

(11)

SCi,t=SCi,t-1-αSC·u(0,1)·(SCi-1-SCmin)

(12)

其中，αk為模式參數(shù)，反映知識(shí)存量增加速度；αSC為模式參數(shù)，反映轉(zhuǎn)換成本降低速度；Kmax為知識(shí)存量的最大值，SCmin為轉(zhuǎn)換成本的最小值。

生產(chǎn)活動(dòng)中的技術(shù)改造過(guò)程與G2技術(shù)前期研發(fā)和學(xué)習(xí)過(guò)程類似，而技術(shù)改造能否成功取決于是否滿足

(13)

(14)

(15)

(16)

生產(chǎn)企業(yè)主體各周期的工作流程見(jiàn)圖2。

3.4 參數(shù)設(shè)置

設(shè)置系統(tǒng)模擬需要的公共參數(shù)及各主體的個(gè)性化參數(shù)等盡量考慮其客觀現(xiàn)實(shí)，對(duì)于現(xiàn)實(shí)中難以具體量化的參數(shù)(如消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量偏好的量化)，采用基本模型(無(wú)政策干預(yù)場(chǎng)景)進(jìn)行虛實(shí)聯(lián)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整參數(shù)反復(fù)模擬，觀察中間結(jié)果和最終結(jié)果，使各項(xiàng)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況吻合。確定模型基本參數(shù)后，再引入政策參數(shù)，觀察政策工具對(duì)模擬結(jié)果的影響。

3.5 參數(shù)討論

具體參數(shù)值的設(shè)置影響系統(tǒng)的具體模擬結(jié)果，但在一定范圍內(nèi)并不會(huì)改變系統(tǒng)的演化趨勢(shì)，每組參數(shù)均有一定的適用范圍。

(1)G1和G2技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量和成本屬性

G1和G2技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量和成本(決定產(chǎn)品價(jià)格)影響消費(fèi)者選擇。根據(jù)假設(shè)，G1和G2技術(shù)產(chǎn)品能夠達(dá)到的質(zhì)量上限和成本下限相同，因此，兩類技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量和成本極限值相同。但兩者初始值不同，G1技術(shù)產(chǎn)品的技術(shù)成熟、質(zhì)量和成本均接近極限值，而G2技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量和成本的初始值需要設(shè)置。分別以G1與G2技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量或成本的比值反映兩類技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量或成本的差異，設(shè)G1與G2技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量初始值比值為φ1，G1與G2技術(shù)產(chǎn)品成本初始值比值為φ2，則當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，φ1和φ2對(duì)產(chǎn)品最終市場(chǎng)份額的影響見(jiàn)圖3(50次模擬的平均值)。

圖2 生產(chǎn)企業(yè)主體工作流程圖Figure 2 Work Flow Chart of Enterprise Agent

表1 主要變量及初始賦值規(guī)則Table 1 Main Parameters and Initial Value

圖3 產(chǎn)品質(zhì)量和成本初始設(shè)置敏感測(cè)試結(jié)果Figure 3 Results of Sensitivity Test for Initial Setting of Product Quality and Cost

(2)G1和G2技術(shù)產(chǎn)品CO2排放量屬性

(3)其他參數(shù)的敏感度測(cè)試

企業(yè)初始資金與固定成本的比值可以反映企業(yè)的相對(duì)財(cái)務(wù)狀況，敏感度測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩者的比值為[4,30]時(shí)，可以維持無(wú)環(huán)境稅情景下1%～5%的淘汰率，這與實(shí)證結(jié)果一致，且該比值范圍內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。本研究設(shè)B0=12，F(xiàn)C=2，即企業(yè)初始資金與固定成本的比值為6，在[4,30]范圍內(nèi)。另外，新技術(shù)轉(zhuǎn)換成本SC∈[12,40]，相應(yīng)的SCmax∈[6,30]時(shí)，測(cè)試結(jié)果與本研究設(shè)置的SC=20、SCmin=10一致。

其他參數(shù)的設(shè)置基于上述參數(shù)的具體設(shè)置值，并考慮其合理性，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)獲取。如αw，當(dāng)取值為[0.10,0.40]時(shí)，可以使新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成本的降低速度維持在合理水平。

4 模擬實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析

本模型以無(wú)政策工具干預(yù)的基本情景為基礎(chǔ)，主要分析環(huán)境稅征收對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為和環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)采納的影響。根據(jù)環(huán)境稅開(kāi)征時(shí)機(jī)和征收強(qiáng)度設(shè)計(jì)如下場(chǎng)景。

O為無(wú)環(huán)境稅征收的基本情景。

H0為系統(tǒng)初始階段開(kāi)始征收環(huán)境稅，此時(shí)可替代的環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)(G2技術(shù))轉(zhuǎn)換成本較高，且由于創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，G2技術(shù)產(chǎn)品成本較高且質(zhì)量較差；根據(jù)環(huán)境稅征收強(qiáng)度，設(shè)置H0_0.20、H0_0.40、H0_0.60、H0_0.80、H0_1.00和H0_1.50等子場(chǎng)景，分別對(duì)應(yīng)環(huán)境稅征收強(qiáng)度(或稅率)為0.20、0.40、0.60、0.80、1.00和1.50的情形。

H100為在環(huán)境稅征收預(yù)期(未正式開(kāi)征)下，系統(tǒng)運(yùn)行100周期，并從101周期開(kāi)始正式征收環(huán)境稅，此時(shí)可替代的環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)(G2技術(shù))轉(zhuǎn)換成本較低，且創(chuàng)新技術(shù)已得到一定發(fā)展，G2技術(shù)產(chǎn)品成熟度較高；根據(jù)環(huán)境稅征收強(qiáng)度設(shè)置H100_0.20、H100_0.40、H100_0.60、H100_0.80、H100_1.00和H100_1.50等子場(chǎng)景。

4.1 不同情景下企業(yè)技術(shù)路線及排放結(jié)果分析

環(huán)境稅征收情景下，當(dāng)模擬周期到達(dá)征收時(shí)機(jī)設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的CO2排放征收環(huán)境稅。因此，當(dāng)期利潤(rùn)(4)式調(diào)整為

(a)H0情景下企業(yè)技術(shù)路線 (b)H100情景下企業(yè)技術(shù)路線

(c)企業(yè)總排放量 (d)300周期時(shí)企業(yè)當(dāng)期排放量

Πi,t=μ·Ci,t·Qi,t-FC-CO2i,t·Qi,t·f

(17)

其中，f為單位產(chǎn)品單位CO2排放征收的環(huán)境稅，代表環(huán)境稅的征收強(qiáng)度(或稅率)。

當(dāng)f分別為0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00和1.50，環(huán)境稅實(shí)施時(shí)機(jī)分別為系統(tǒng)開(kāi)始階段(H0)和某中間階段(H100)時(shí)，其他參數(shù)設(shè)置與基本情景相同(此時(shí)f=0，即基本情景O)，系統(tǒng)運(yùn)行300周期，模擬結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4(a)和圖4(b)可知，采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的企業(yè)數(shù)量隨環(huán)境稅征收強(qiáng)度增加，而由圖4(c)和圖4(d)可知，隨著征收強(qiáng)度的增大，企業(yè)總排放量和300周期的當(dāng)期排放量呈下降趨勢(shì)，并當(dāng)征收強(qiáng)度大于0.80后，排放量急劇下降；由圖4(a)和圖4(b)可知，當(dāng)征收強(qiáng)度達(dá)到1.00時(shí)，所有企業(yè)均采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)；由圖4(c)可知，當(dāng)征收強(qiáng)度小于或等于0.60時(shí)，CO2排放量雖小于未征收環(huán)境稅(圖中征稅強(qiáng)度為0)時(shí)的情景，但在0.20～0.80時(shí)排放量隨征收強(qiáng)度變化不大；對(duì)比兩種環(huán)境稅征收時(shí)機(jī)，從圖4(a)、圖4(b)和圖4(d)可知，征收強(qiáng)度大于0.80時(shí)，兩類情景下的企業(yè)技術(shù)路線和300周期當(dāng)期排放量均差別不大，但圖4(c)顯示，總排放量H0情景小于H100情景；而征收強(qiáng)度小于1.00時(shí)，雖然圖4(d)顯示兩類情景下300周期當(dāng)期企業(yè)排放量差別不大，但H0情景下有更多企業(yè)最終選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)；不過(guò)意外的是，圖4(c)中總排放量在征收強(qiáng)度小于0.60時(shí)H0>H100，即早期采用環(huán)境稅情景下的總排放量反而高于100周期后才開(kāi)始施行環(huán)境稅情景下的總排放量。為進(jìn)一步分析原因，選取征收強(qiáng)度為0.40時(shí)，對(duì)比H0和H100下各周期G2技術(shù)產(chǎn)品所占市場(chǎng)份額，見(jiàn)圖5。

圖5 環(huán)境稅0.40下G2技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率Figure 5 Market Share of G2under Environmental Tax of 0.40

(a)300周期時(shí)累計(jì)淘汰企業(yè) (b)市場(chǎng)集中度

(c)H0情景下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) (d)H100情景下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

由圖5可知，H0和H100情景下G2技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率差別不大，均小于40%，也就是說(shuō)，更多的企業(yè)選擇傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。然而，在H0情景下，由于環(huán)境稅征收降低了企業(yè)技術(shù)改造的投入，在不采用環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的情況下，企業(yè)實(shí)際上是在花錢(qián)買(mǎi)污染，因而圖4(c)中早期開(kāi)始征收環(huán)境稅的H0情景總排放量反而大于100周期后才開(kāi)始征收環(huán)境稅的H100情景。可見(jiàn)，只有當(dāng)環(huán)境稅強(qiáng)度達(dá)到一定水平，才能促使企業(yè)積極選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)減排的目標(biāo)。

4.2 環(huán)境稅影響下的產(chǎn)業(yè)演化分析

通過(guò)4.1的分析可知，只有高強(qiáng)度的環(huán)境稅才能真正推動(dòng)企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，但過(guò)高的環(huán)境稅會(huì)加重企業(yè)負(fù)擔(dān)，并導(dǎo)致企業(yè)面臨生存危機(jī)。不同情景下企業(yè)生存狀況及環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)演化結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6(a)可知，在H0情景下，當(dāng)環(huán)境稅強(qiáng)度大于0.80時(shí)，累計(jì)被淘汰企業(yè)大量增加，表明環(huán)境稅的強(qiáng)度已超出企業(yè)的承受能力；在H100情景下，環(huán)境稅強(qiáng)度的增加對(duì)累計(jì)淘汰企業(yè)數(shù)量影響不大。這是由于H0情景下，征收高額環(huán)境稅雖然能夠促使企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，但由于環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)不成熟，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差，因此大量先期采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的企業(yè)被淘汰?，F(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，這勢(shì)必?fù)p害企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新的積極性，且增加產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，難以出現(xiàn)模擬中大量后續(xù)企業(yè)進(jìn)入的情況，也難以出現(xiàn)最終環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)完全擴(kuò)散的情景。由圖6(b)可知，環(huán)境稅強(qiáng)度在0.40～0.80之間時(shí)，H0情景下市場(chǎng)集中度(以赫芬達(dá)爾-赫希曼指數(shù)的倒數(shù)衡量)提高，出現(xiàn)少量企業(yè)壟斷市場(chǎng)的局面，且由圖6(c)可知，壟斷企業(yè)為采用組合技術(shù)(G1/G2)的企業(yè)，而完全采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的企業(yè)數(shù)量盡管已超過(guò)半數(shù)(圖4(a))，但所占市場(chǎng)份額較低，企業(yè)生存狀況欠佳，面臨被“擠出”的風(fēng)險(xiǎn)。而由圖6(b)可知，H100情景下，環(huán)境稅強(qiáng)度大于1.00時(shí)，才出現(xiàn)壟斷局面，而由圖6(d)可知，壟斷企業(yè)全部采用環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)。也就是說(shuō)，環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)獲得成功擴(kuò)散。

(a)O情景下各周期企業(yè)累計(jì)利潤(rùn)變化情況

(b)H100_1.00情景下各周期企業(yè)累計(jì)利潤(rùn)變化情況

可見(jiàn)，環(huán)境稅政策的實(shí)施時(shí)機(jī)對(duì)于產(chǎn)業(yè)向環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)方向演化起著關(guān)鍵作用。當(dāng)以促進(jìn)企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)采納為前提時(shí)，應(yīng)該選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)較成熟時(shí)推出環(huán)境稅，且環(huán)境稅需要達(dá)到一定強(qiáng)度才能真正發(fā)揮作用。綜合分析對(duì)不同情景的模擬，由圖4(b)可知，H100_1.00情景下征稅強(qiáng)度為1.00時(shí)全部企業(yè)采用G2技術(shù)；由圖4(d)可知，該情景下排放量最低；由圖6(d)可知，該情景下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為綠色；由圖6(a)可知，此時(shí)淘汰率也不高。所以，H100_1.00是最優(yōu)選擇，能夠有效促進(jìn)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)擴(kuò)散，降低CO2排放。

4.3 最優(yōu)情景下企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)上述分析，環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展到一定階段后，較強(qiáng)的環(huán)境稅情景H100_1.0在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和減排方面最優(yōu)。對(duì)比無(wú)環(huán)境稅的O情景和H100_1.00情景下各周期企業(yè)累計(jì)利潤(rùn)變化情況，見(jiàn)圖7。

由圖7可知，O情景下企業(yè)各周期平均累計(jì)收益基本在10左右，而H100_1.00情景下，盡管企業(yè)間收益差距拉大，但平均累計(jì)收益大于20。也就是說(shuō)，環(huán)境稅的征收使企業(yè)累計(jì)收益大幅提高，這也在一定程度上驗(yàn)證了波特假說(shuō)，即企業(yè)通過(guò)創(chuàng)新補(bǔ)償，獲得了環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的雙贏。

5 結(jié)論

本研究運(yùn)用社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，模擬環(huán)境稅征收不同情景下企業(yè)環(huán)境創(chuàng)新行為的動(dòng)態(tài)選擇過(guò)程，并分析不同情景下企業(yè)排放水平和經(jīng)濟(jì)效益的變化。模擬實(shí)驗(yàn)從征收時(shí)機(jī)和稅率設(shè)置兩個(gè)維度探討環(huán)境稅對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為選擇以及對(duì)企業(yè)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的短期和長(zhǎng)期影響，并分析環(huán)境稅與產(chǎn)業(yè)演化的關(guān)系。研究結(jié)果表明，較高的環(huán)境稅率對(duì)企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新行為具有促進(jìn)作用，并能夠促使企業(yè)向環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)型。但在環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)尚不成熟時(shí)，盲目的技術(shù)轉(zhuǎn)換會(huì)增加企業(yè)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，并損傷企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新的積極性，反而阻礙環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展和擴(kuò)散，不利于減排和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)和政府管理部門(mén)決策者提供了積極的管理啟示。

(1)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的采納應(yīng)考慮技術(shù)成熟度。當(dāng)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)尚不成熟時(shí)，高強(qiáng)度的環(huán)境稅雖然能促使企業(yè)采納環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，但早期的少數(shù)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)在與傳統(tǒng)技術(shù)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，甚至慘遭淘汰(H0下征收強(qiáng)度大于0.80的情景)，這必將影響企業(yè)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新的積極性。因此，制定環(huán)境稅政策應(yīng)充分考慮征收企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合可替代環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展水平，從加大環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的引進(jìn)和研發(fā)力度入手，積極扶持環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)，促使環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)盡快走向成熟。

(2)當(dāng)可替代環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)成熟時(shí)，可選準(zhǔn)時(shí)機(jī)出臺(tái)較高強(qiáng)度的環(huán)境稅，通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制和企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)等的協(xié)同作用，促使企業(yè)主動(dòng)選擇環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境績(jī)效和經(jīng)濟(jì)績(jī)效的雙贏。環(huán)境稅征收的強(qiáng)度要能夠達(dá)到促使企業(yè)主動(dòng)放棄傳統(tǒng)技術(shù)，否則可能出現(xiàn)企業(yè)花錢(qián)買(mǎi)污染的狀況，一定程度上還會(huì)降低企業(yè)技術(shù)改造的能力，增加總排放量(H0下征收強(qiáng)度小于0.60的情景)，與環(huán)境稅的初衷背道而馳。適當(dāng)?shù)沫h(huán)境稅征收時(shí)機(jī)和稅率設(shè)計(jì)可以在產(chǎn)業(yè)演化中發(fā)揮積極作用，通過(guò)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)替代傳統(tǒng)技術(shù)，可促使產(chǎn)業(yè)向綠色經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。

(3)消費(fèi)者對(duì)環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的選擇會(huì)直接影響系統(tǒng)的演化結(jié)果，在征收環(huán)境稅的同時(shí)，可通過(guò)對(duì)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品補(bǔ)貼等方式，降低產(chǎn)品成本，提高消費(fèi)者對(duì)環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品的選擇概率。同時(shí)，隨著消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)水平的提高，可以通過(guò)增加信息披露力度的方式，降低消費(fèi)者與企業(yè)的信息不對(duì)稱程度，引導(dǎo)消費(fèi)者主動(dòng)選擇環(huán)境友好產(chǎn)品。

本研究尚存在不足，需要在后續(xù)研究中進(jìn)一步深入。①本實(shí)驗(yàn)假設(shè)系統(tǒng)初始階段企業(yè)規(guī)模和資金狀況相同，沒(méi)有考慮不同市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的情況；②模型設(shè)計(jì)中，企業(yè)進(jìn)入機(jī)制設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)企業(yè)進(jìn)入意愿的影響；③消費(fèi)者產(chǎn)品購(gòu)買(mǎi)決策僅考慮了產(chǎn)品價(jià)格、質(zhì)量、消費(fèi)習(xí)慣和從眾效應(yīng)，沒(méi)有考慮其對(duì)產(chǎn)品環(huán)境屬性的偏好。

[1]張紅鳳,周峰,楊慧,等.環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展雙贏的規(guī)制績(jī)效實(shí)證分析.經(jīng)濟(jì)研究,2009,44(3):14-26.

ZHANG Hongfeng,ZHOU Feng,YANG Hui,et al.Regulation performance of the win-win of environmental protection and economic development.EconomicResearchJournal,2009,44(3):14-26.(in Chinese)

[2]陳詩(shī)一.邊際減排成本與中國(guó)環(huán)境稅改革.中國(guó)社會(huì)科學(xué),2011(3):85-100.

CHEN Shiyi.Marginal abatement cost and environmental tax reform in China.SocialSciencesinChina,2011(3):85-100.(in Chinese)

[3]DENISON E F.Accounting for slower economic growth:the United States in the 1970s.SouthernEconomicJournal,1981,47(4):1191-1193.

[4]GOLLOP F M,ROBERTS M J.Environmental regulations and productivity growth:the case of Fossil-fueled electric power generation.JournalofPoliticalEconomy,1983,91(4):654-674.

[5]GRAY W B.The cost of regulation:OSHA,EPA and the productivity slowdown.TheAmericanEconomicReview,1987,77(5):998-1006.

[6]PORTER M E.America′s green strategy.ScientificAmercian,1991,264(4):168.

[7]PORTER M E,VAN DER LINDE C.Green and competitive:ending the stalemate.HarvardBusinessReview,1995,73(5):120-134.

[8]張成,陸旸,郭路,等.環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度與生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步.經(jīng)濟(jì)研究,2011,46(2):113-124.

ZHANG Cheng,LU Yang,GUO Lu,et al.The intensity of environmental regulation and technological progress of production.EconomicsResearchJournal,2011,46(2):113-124.(in Chinese)

[10] 梁偉,朱孔來(lái),姜巍.環(huán)境稅的區(qū)域節(jié)能減排效果及經(jīng)濟(jì)影響分析.財(cái)經(jīng)研究,2014,40(1):40-49.

LIANG Wei,ZHU Konglai,JIANG Wei.The regional energy conservation and emission reduction effect and economic impact of environmental tax.JournalofFinanceandEconomics,2014,40(1):40-49.(in Chinese)

[11] OUESLATI W.Environmental tax reform:short-term versus long-term macroeconomic effects.JournalofMacroeconomics,2014,40:190-201.

[12] ABDULLAH S,MORLEY B.Environmental taxes and economic growth:evidence from panel causality tests.EnergyEconomics,2014,42:27-33.

[13] ASHFORD N A,AYERS C,STONE R F.Using regulation to change the market for innovation.HarvardEnvironmentalLawReview,1985,9(2):419-466.

[14] HAHN R W.Economic prescriptions for environmental problems:how the patient followed the doctor′s orders.JournalofEconomicPerspectives,1989,3(2):95-114.

[15] 許士春,何正霞,龍如銀.環(huán)境規(guī)制對(duì)企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新的影響.科研管理,2012,33(6):67-74.

XU Shichun,HE Zhengxia,LONG Ruyin.The effects of environmental regulations on enterprise green technology innovation.ScienceResearchManagement,2012,33(6):67-74.(in Chinese)

[16] BERGEK A,BERGGREN C.The impact of environmental policy instruments on innovation:a review of energy and automotive industry studies.EcologicalEconomics,2014,106:112-123.

[17] VAN VLIET O,DE VRIES B,FAAIJ A,et al.Multi-agent simulation of adoption of alternative fuels.TransportationResearchPartD:TransportandEnvironment,2010,15(6):326-342.

[18] 李洪心,付伯穎.對(duì)環(huán)境稅的一般均衡分析與應(yīng)用模式探討.中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2004,14(3):19-22.

LI Hongxin,FU Boying.General equilibrium analysis and application pattern inquiry to environmental taxation.ChinaPopulation,ResourcesandEnvironment,2004,14(3):19-22.(in Chinese)

[19] 劉曄,周志波.完全信息條件下寡占產(chǎn)品市場(chǎng)中的環(huán)境稅效應(yīng)研究.中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì),2011(8):5-14.

LIU Ye,ZHOU Zhibo.Studies on effects of environmental taxes under oligopolistic markets with complete information.ChinaIndustrialEconomics,2011(8):5-14.(in Chinese)

[20] 何建武,李善同.節(jié)能減排的環(huán)境稅收政策影響分析.數(shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究,2009,26(1):31-44.

HE Jianwu,LI Shantong.The impacts of energy tax and environmental tax on China′s economy.TheJournalofQuantitative&TechnicalEconomics,2009,26(1):31-44.(in Chinese)

[21] LEE C F,LIN S J,LEWIS C,et al.Effects of carbon taxes on different industries by fuzzy goal programming:a case study of the petrochemical related industries,Taiwan.EnergyPolicy,2007,35(8):4051-4058.

[22] LAZER D,PENTLAND A,ADAMIC L,et al.Computational social science.Science,2009,323(5915):721-723.

[23] 盛昭瀚,張維.管理科學(xué)研究中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法.管理科學(xué)學(xué)報(bào),2011,14(5):1-10.

SHENG Zhaohan,ZHANG Wei.Computational experiments in management science and research.JournalofManagementSciencesinChina,2011,14(5):1-10.(in Chinese)

[24] 李悅雷,張維,熊熊.最小報(bào)價(jià)單位對(duì)市場(chǎng)流動(dòng)性影響的計(jì)算實(shí)驗(yàn)研究.管理科學(xué),2012,25(1):92-98.

LI Yuelei,ZHANG Wei,XIONG Xiong.Impact of tick size on market liquidity by agent-based modeling approach.JournalofManagementScience,2012,25(1):92-98.

[25] RIXEN M,WEIGAND J.Agent-based simulation of policy induced diffusion of smart meters.TechnologicalForecasting&SocialChange,2014,85:153-167.

[26] 吳術(shù),李心丹,張兵.基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)的賣(mài)空交易對(duì)股票市場(chǎng)的影響研究.管理科學(xué),2013,26(4):70-78.

WU Shu,LI Xindan,ZHANG Bing.Impacts of short sale on stock market based on computational experiment.JournalofManagementScience,2013,26(4):70-78.

[27] LOPOLITO A,MORONE P,TAYLOR R.Emerging innovation niches:an agent based model.ResearchPolicy,2013,42(6/7):1225-1238.

[28] 孫曉華,郭少蓉.新技術(shù)、異質(zhì)性偏好與產(chǎn)業(yè)演化.系統(tǒng)工程學(xué)報(bào),2014,29(3):334-342.

SUN Xiaohua,GUO Shaorong.Heterogeneity preferences,new technology and evolution of industry.JournalofSystemsEngineering,2014,29(3):334-342.(in Chinese)

[29] 趙愛(ài)武,杜建國(guó),關(guān)洪軍.基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)的有限理性消費(fèi)者綠色購(gòu)買(mǎi)行為.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2015,35(1):95-102.

ZHAO Aiwu,DU Jianguo,GUAN Hongjun.Green purchase behavior of bounded rational consumers based on computational experiments.SystemsEngineering-Theory&Practice,2015,35(1):95-102.(in Chinese)

[30] AFAROUI N,BROUILLAT E,JEAN M S.Policy design and technological substitution:investigating the REACH regulation in an agent-based model.EcologicalEconomics,2014,107:347-365.

[31] 劉小峰,盛昭瀚,杜建國(guó).產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)與顧客選擇下的清潔生產(chǎn)技術(shù)演化模型.管理科學(xué),2013,26(6):25-34.

LIU Xiaofeng,SHENG Zhaohan,DU Jianguo.Evolutionary model of cleaner production technologies under product competition and consumer choice.JournalofManagementScience,2013,26(6):25-34.(in Chinese)

[32] ZEPPINI P,FRENKEN K,KUPERS R.Thresholds models of technological transitions.EnvironmentalInnovationandSocietalTransitions,2014,11:54-70.

SimulationofEnterpriseEnvironmentalTechnologyInnovationGiventheContextofEnvironmentalTax

ZHAO Aiwu1，DU Jianguo1，GUAN Hongjun2

1 School of Management, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China 2 School of Management Science and Engineering, Shandong University of Finance and Economics, Ji′nan 250014, China

Enterprise environmental technology innovation is the key to solve the problem of sustainable economic development and environmental sustainability. In order to improve both environmental performance and economical performance, environmental tax should be designed to induce enterprise environmental technology innovation.

With regard to the incentive effect of environmental tax on enterprise environmental technology innovation, scholars have made different conclusions based on different scenarios hypothesis, research samples, analytic methods and experimental models. On the one hand, environmental tax can stimulate enterprises to actively carry out environmental technology innovation. By the innovation compensation mechanism, enterprises can improve both economic performance and environmental performance. On the other hand, environmental tax will increase the cost of enterprises and weaken their innovation abilities. The effects of environmental tax on enterprise environmental technology innovation is a dynamic, evolutionary process. It is difficult to fully understand the influence mechanism of environmental tax on enterprise environmental technology innovation behavior by simply relying on empirical or mathematical methods.

This research is based on computational experimental method in social science and takes into account the complex and changing market to study the environmental technology innovation behavior. First of all, key factors and their transmission mechanism are identified and verified. Then, individual characteristics, behaviors and rules are described as the “function” of individual and its circumstance using mathematical methods. Further, a dynamic enterprise environmental technology innovation adoption model is built and the corresponding computer system is employed to simulate the evolution of enterprise technology innovation given the context of different customer choice, product competition and environmental tax scenarios. The model is employed to explore the impacts of timing and intensity of environmental tax on enterprise environmental performance and economic benefit. The experimental results show that the synergistic effects of market mechanism, enterprise competition and environmental tax can promote enterprises to adopt environmental innovational technology when the tax rate is high enough and the alternative environmental technology innovation reaches a certain level. This would reduce emissions yet improve economic benefits, and promote the industry to become green and sustainable. Meanwhile, the timing of the implementation of environmental tax policy plays a key role in the evolution of an industry to environmental technology innovation. It is related to the development level of environmental innovational technology. On the contrary, when the environmental tax is quite low, enterprises may “buy” pollution, though this is not the original intention of environmental tax.

This model can be used as a reference tool to test environmental tax by changing relative simulation parameters, and to observe the evolution of enterprise environmental technology innovation behaviors and its performance.

environmental technology innovation；environmental tax；computational experiment；economical performance；environmental performance

Date:March 24th, 2015

DateNovember 18th, 2015

FundedProject:Supported by the National Natural Science Foundation of China(71171099,71471076,71201071), Joint Research of the NSFC-NRF Scientific Cooperation Program(71411140250), the Humanities and Social Science Planning Foundation of Education Ministry(14YJAZH025) and the Shandong Natural Science Foundation(ZR2013GM003)

Biography:ZHAO Aiwu, doctor in engineering, currently works as a lecturer in the School of Management at Jiangsu University. Her research interests include modeling of complex system and computational experiment in social science. Her research works have been published in theSystemEngineering-Theory&Practice,ChineseJournalofManagementScience, andJournalofIntelligent&FuzzySystems. E-mail：aiwuzh@126.com

DU Jianguo, doctor in management, is a professor in the School of Management at Jiangsu University. His research interests include theory and methodology of complex system. His research works have been published in theJournalofManagementScienceinChina,SystemEngineering-Theory&Practice, andJournalofSystem&Management. E-mail：jgdu2005@126.com

GUAN Hongjun, doctor in engineering, is a professor in the School of Management Science and Engineering at Shandong University of Finance and Economics. His research interests include theory and methodology of management science, e-commerce. His research works have been published in theSystemEngineering-Theory&Practice,ChineseJournalofManagementScience, andJournalofIntelligent&FuzzySystems. E-mail：jjxyghj@126.com

F273.1

A

10.3969/j.issn.1672-0334.2016.01.004

1672-0334(2016)01-0040-13

2015-03-24修返日期2015-11-18

國(guó)家自然科學(xué)基金(71171099,71471076,71201071)；國(guó)家自然科學(xué)基金中韓國(guó)際合作與交流項(xiàng)目(71411140250)；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目(14YJAZH025)；山東省自然科學(xué)基金(ZR2013GM003)

趙愛(ài)武，工學(xué)博士，江蘇大學(xué)管理學(xué)院講師，研究方向?yàn)閺?fù)雜系統(tǒng)建模與社會(huì)科學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)，曾在《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》《中國(guó)管理科學(xué)》和《Journal of Intelligent & Fuzzy Systems》等雜志發(fā)表論文，E-mail：aiwuzh@126.com

杜建國(guó)，管理學(xué)博士，江蘇大學(xué)管理學(xué)院教授，研究方向?yàn)閺?fù)雜系統(tǒng)理論與方法，曾在《管理科學(xué)學(xué)報(bào)》《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》和《系統(tǒng)管理學(xué)報(bào)》等雜志發(fā)表論文，E-mail：djg@ujs. edu.cn

關(guān)洪軍，工學(xué)博士，山東財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院教授，研究方向?yàn)楣芾砜茖W(xué)理論與方法、電子商務(wù)等，曾在《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》《中國(guó)管理科學(xué)》和《Journal of Intelligent & Fuzzy Systems》等雜志發(fā)表論文，E-mail: jjxyghj@126.com

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