一、 引言

可持续发展与环境保护已经成为全球经济结构调整与经济发展的焦点，由于环境污染的“负外部性”特征，各个国家在分担具体的环境义务上存在重大分歧，这就导致了环境问题日趋恶化的总态势并没有明显改变。根据主流新古典边际分析，环境规制与经济增长是一对不可调和的矛盾：从微观上看，环境规制必然会带来企业直接成本的增加，挤压企业正常的研发支出，进而削减企业利润；从宏观上看，严格的环境规制虽然对增加全世界的整体福利有积极影响，但它会抑制一些污染产业的发展与竞争力，从而对单个实施国家或地区的经济增长具有负面作用。加之经济增长为创新提供的制度和经济支持是清洁技术创新的必要条件，就此而言，环境规制会滞碍技术创新。但是根据“波特假说”，从动态角度看，合理的环境规制政策可以刺激企业转向新技术的开发与应用，形成“创新补偿效应”，构建企业的先发优势与核心竞争力，从而，进一步推动清洁技术创新。实际上，不同国家不同行业的环境规制对清洁技术偏向的作用差异性主要取决于迂回生产的分工程度和分工模式的不同。为此，基于迂回生产的超边际分析，本文试图探讨两个问题：一是碳税规制是否具有清洁技术偏向效应；二是碳税规制在迂回生产中对清洁技术偏向的微观作用机理。

已有研究重点集中于实证分析碳税规制对清洁技术创新的影响。Ambec(2002)从组织失灵视角研究发现，碳税规制可以缓解企业管理人员的道德风险问题，从而提高清洁技术创新动力。Requate and Unold(2003)研究发现，当政府对工业行业实施碳税规制会使技术进步显著偏向清洁技术创新。Requate(2005)以研发投入为中介变量，考察了不同的环境规制工具促进清洁技术偏向作用的异质性。Aghion et al.(2012)基于汽车行业数据研究发现，相对于直接资助而言，碳税政策更能推动清洁技术创新。Acemoglu et al.(2012)从微观计量的角度论证了碳税政策的清洁技术创新效应具有较长的滞后性。王俊、刘丹(2015)使用中国汽车行业的面板数据研究发现，碳税规制能显著推动清洁技术创新。Calel and Dechezlepretre(2012)基于欧洲碳排放数据研究表明，碳税政策对清洁技术偏向具有直接引导作用。以上观点较好的吻合了“波特假说”中“环境规制能有效推动清洁技术创新”的观点。但截然相反的是，Gollop and Roberts(1983)认为，碳税政策会破坏企业在既定的预算约束和市场约束条件下做出的最优选择，增加企业成本，从而挤压清洁技术研发投入。Conrad and Wastl(1995)以德国工业行业数据为研究样本，从环境成本视角论证了碳税政策对清洁技术影响具有较强的负外部性，尤其是环境成本占总成本比例过高的行业。余伟、陈强(2015)的研究表明，碳税规制刺激清洁技术创新是一种耗费成本的措施，完全没有必要。另外，Cesaroni and Arduini(2001)以欧洲化学工业利申请数为代理变量进行研究发现，严苛的碳税规制与清洁技术创新不存在显著关系。李斌(2011)基于中国的工业三废污染数据，使用面板回归门槛模型研究发现，环境规制强度与清洁技术的关系呈正U形特征。董直庆(2015)等研究发现，碳税规制对清洁技术创新的作用并未表现出单一正向特征。

从现有的研究文献来看，理论界未能给出一个关于碳税规制对清洁技术创新作用的统一解释，碳税规制对清洁技术偏向效应的实证结果迥异，环境规制对不同国家的同一行业或同一国家的不同行业的清洁技术偏向的作用都是不同的。追根溯源，这其实是由于不同国家、不同行业的分工程度和分工模式存在较大差异所导致的。史鹤凌、张永生(2014)从新兴古典经济学理论视角，以超边际的一般均衡模型解释了单边的减排政策可以促进经济增长，否定了基于资源配置的传统边际分析方法所得出的结论——“减排政策将必然会给经济发展带来负面影响”，这为后续研究碳税规制影响清洁技术偏向的作用机理提供了一个新的分析思路。本文受史-杨模型(1995)和史-张模型(2014)的启发，以超边际分析为工具，以分工结构演化为主线，构建了一个包含排污税和减排补贴影响技术偏向的新模型，来定性分析碳税规制对清洁技术偏向的作用机理。本文余下部分的安排如下：第二部分，构建本文研究的基本理论模型；第三部分，对第二部分的理论模型进行超边际决策分析与一般均衡分析；第四部分，对求解的结果进行结构分析与结果讨论；第五部分，提出本文的政策启示。

二、 基本模型

聚焦于碳税规制的清洁技术偏向效应研究，本文选取排污税和减排补贴作为碳税规制的考察变量，将碳税规制推动清洁技术创新的事例模型化。

假设存在一个经济体，该经济中有M个天生相同的消费者-生产者，决策者集是个连续统，并且存在专业化经济。有一种消费品(z)，其生产需要使用劳动(l)加一种中间技术。中间技术包括污染技术或清洁技术两种，污染技术为y，清洁技术为x。两者的差异在于使用过程中排放的废水、废气或者废渣等污染排放量的不同。人们既可以自给消费品和中间技术，也可以从市场上购买。自给的消费品和中间技术的数量分别用z、y或x表示，消费品的售卖和购买量分别用z^s和z^d表示，污染技术的售卖和购买量分别用y^s和y^d表示，清洁技术的售卖和购买量分别用x^s和x^d表示。z、y、x的交易效率系数分别为k₁、k₂、k₃(0≤k₁≤1，0≤k₂≤1，0≤k₃≤1)。基本模型构建如下：

$ U=z+{k_1}{z^d} $

(1)

$ {z^p}={\left[ {{{\left({y+{k_2}{y^d}} \right)}^{\frac{\alpha }{\rho }}}+\left({x+{k_3}{x^d}} \right)} \right]^\rho }{l_z}^\alpha $

(2)

$ {y^p}=y+{y^s}={l_y}^b $

(3)

$ {x^p}=x+{x^s}={l_x}^c - f $

(4)

$ {l_x}+{l_y}+{l_z}=1 $

(5)

$ \lambda {p_z}{z^s}+{p_y}{y^s}={p_z}{z^d}+{p_y}{y^d} $

(6)

其中，(1)和(2)分别是最终产品的效用函数与生产函数，(3)是中间技术的生产函数，(4)是时间禀赋约束，(5)是劳动禀赋约束，(6)是预算约束。为使问题简化，假定：①指数a、b、c均大于1，即在每种商品和服务的生产上都存在专业化经济。②这里的中间技术，既可以采取污染技术生产，也可以由清洁技术生产。③最终产品对污染技术的产出弹性是α，最终产品对清洁技术的产出弹性是β，乘积αb、βc就可以分别视为随技术y和x数量增加的迂回经济程度，为了计算的方便，设α=β=1/2。④清洁技术生产具有较高的固定学习成本f，而污染技术生产学习成本较低，假定为零。⑤ λ为碳税规制后实际获得收入的比率系数。本文只考虑两种碳税规制指标：污染技术规制系数λ₁(排污税)与清洁技术规制系数λ₂(减排补贴)，均与销售量z^s相关。其中，λ₁=1-t，λ₂=1+h，t为排污税征收比率，h为减排补贴比率，两者均介于[0，1]区间。

三、 超边际决策及一般均衡分析

在本文考察的生产链条中，每个经济体可以自由选择的自给自足模式或专业化模式。为了聚焦本文研究的碳税规制对企业清洁技术偏向的影响机制这个目标，结合文定理(Wen，1998)，列出下列五种基本结构。

(1)自给自足模式A₁：自己生产污染技术y，并使用污染技术加劳动去生产最终产品z。

(2)自给自足模式A₂：自己生产清洁技术x，并使用清洁技术加劳动去生产最终产品z。

(3)污染型完全分工模式B：包含两种专业化选择，一类经济体专业化生产污染技术y，另一类经济体专业化生产最终产品z。

(4)清洁型完全分工模式C：包含两种专业化选择，一类经济体专业化生产清洁技术x，另一类经济体专业化生产最终产品z。

(5)过渡型分工模式D：包含三种专业化选择，第一类专业化生产清洁技术x，第二类专业化生产污染技术y，其中一部分人用清洁技术生产最终产品，另一部分人用污染技术生产最终产品。这是一种从污染型完全分工模式向清洁型完全分工模式的过渡型模式。

我们不考虑自给自足结构和过渡型分工结构D，具体对完全分工模式B和C分析如下：

在结构B中，M个经济体在市场中可以有两种专业化选择，一类从事最终产品z的生产，另一类使用污染技术从事中间产品y的生产。其中，最终产品生产者专业生产z，l_z=1，一部分自用于自给(z>0)，一部分用于销售(z^s>0)。并从市场上购买y^d(y^d>0)。政府对污染技术采取按照销售量计征排污税，碳税规制系数为t。而中间产品生产者，他们使用污染技术专业生产y，l_y=1，自给量y=0，销售量y^s>0。并从市场上购买z^d(z^d>0)。为了计算方便，设z的价格为计价标准，即p_z=1。

最终产品生产专家的决策问题为：

$ \begin{array}{l} MaxU = z\\ s \cdot t \cdot {z^p} = {\left( {{k_2}{y^d}} \right)^\alpha }{l_z}^a \end{array} $

(7)

$ {l_z}=1\;\;\alpha=1/2\;\;{p_z}=1 $

(8)

$ \left({1 - t} \right){p_z}{z^s}={p_y}{y^d} $

(9)

其解为：

$ {U_z}=\frac{{{k_2}\left({1 - t} \right)}}{{4{p_y}}} $

(10)

$ {y^d}=\frac{{{k_2}{{\left({1 - t} \right)}^2}}}{{4{p_y}^2}} $

(11)

污染技术生产专家的决策问题为：

$ MaxU={k_1}{z^d} $

(12)

$ s \cdot t \cdot {z^p}=y+{y^s}={l_z}^b $

(13)

$ {l_z}=1\;\;y=0\;\;{p_z}=1 $

(14)

$ {p_y}{y^s}={p_z}{z^d} $

(15)

计算得到：

$ {U_y}={k_1}{p_y} $

(16)

$ {z^d}={p_y} $

(17)

利用效用均等化条件、市场出清条件和人口规模等式，即U_z=U_y、M₁y^d=M₂y^s和M=M₁+M₂(M₁和M₂分别是结构B中售卖最终产品z和中间产品y的人数)，结构B角点均衡时可得到：

$ {p_y}^*=\frac{{\sqrt {\frac{{{k_2}\left({1 - t} \right)}}{{{k_1}}}} }}{2} $

(18)

$ {M_1}=\frac{1}{{1+{k_1}\left({1 - t} \right)}}M $

(19)

$ {M_2}=\frac{{{k_1}\left({1 - t} \right)}}{{1+{k_1}\left({1 - t} \right)}}M $

(20)

$ {y^d}={k_1}\left({1 - t} \right) $

(21)

$ {z^d}=\frac{{\sqrt {\frac{{{k_2}\left({1 - t} \right)}}{{{k_1}}}} }}{2} $

(22)

$ U={U_z}={U_y}=\frac{{\sqrt {{k_1}{k_2}\left({1 - t} \right)} }}{2} $

(23)

在结构C中，M个经济体在市场中有两种专业化选择，一类从事最终产品z的生产，另一类从事清洁技术x的生产。其中，最终产品生产者专业生产z，l_z=1，一部分自用于自给(z>0)，一部分用于销售(z^s>0)。并从市场上购买x^d(x^d>0)。政府对使用清洁技术生产最终产品的经济体采取按照销售量给予减排补贴措施，减排补贴比率为h。而清洁技术生产者专业生产x，l_x=1，自给量x=0，销售量x^s>0。并从市场上购买z^d(z^d>0)。为了计算方便，设z的价格为计价标准，即p_z=1。

最终产品生产专家的决策问题为：

$ \begin{array}{l} MaxU = z\\ s \cdot t \cdot {z^p} = {\left( {{k_3}{x^d}} \right)^\beta }{l_z}^a \end{array} $

(24)

$ {l_z}=1\;\;\beta=1/2\;\;{p_z}=1 $

(25)

$ \left({1+h} \right){p_z}{z^s}={p_x}{x^d} $

(26)

其解为：

$ {U_z}=\frac{{{k_3}\left({1+h} \right)}}{{4{p_x}}} $

(27)

$ {x^d}=\frac{{{k_3}{{\left({1+h} \right)}^2}}}{{4{p_x}^2}} $

(28)

清洁技术生产专家的决策问题为：

$ MaxU={k_1}{z^d} $

(29)

$ s \cdot t \cdot {x^p}=x+{x^s} - {l_x}^c - f $

(30)

$ {l_x}=1\;\;x=0\;\;{p_z}=1 $

(31)

$ {p_x}{x^s}={p_z}{z^d} $

(32)

计算得到：

$ {U_x}={k_1}{p_x}\left({1 - f} \right) $

(33)

$ {z^d}={p_x}\left({1 - f} \right) $

(34)

利用市场出清条件M₁x^d=M₂x^s、效用均等化条件U_z=U_x和人口规模等式M=M₁+M₂(M₁和M₂分别是结构C中售卖最终产品z和清洁技术y的人数)，结构C角点均衡时可得到：

$ {p_x}^*=\frac{{\sqrt {\frac{{{k_3}\left({1+h} \right)}}{{{k_1}\left({1 - f} \right)}}} }}{2} $

(35)

$ {M_1}=\frac{1}{{1+{k_1}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right)}}M $

(36)

$ {M_2}=\frac{{{k_1}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right)}}{{1+{k_1}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right)}}M $

(37)

$ {x^d}={k_1}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right) $

(38)

$ {z^d}=\frac{{\sqrt {\frac{{{k_3}}}{{{k_1}}}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right)} }}{2} $

(39)

$ U={U_z}={U_x}=\frac{{\sqrt {{k_1}{k_3}\left({1+h} \right)\left({1 - f} \right)} }}{2} $

(40)

四、 结构分析及结果讨论 (一) 污染型完全分工结构(B)的角点均衡信息

在污染型完全分工结构中，存在环境规制时，排污税征收比率为t(0≤t≤1)，所以在其他条件不变的情况下，随着排污税征收比率t的上升和污染技术交易效率k₂的下降，污染技术的价格p_y^*、污染技术的需求y^d以及人均真实收入U^*都会降低，同时从事最终产品生产的经济体M₁会增大，而从事污染技术生产的经济体M₂会缩小。特殊地，当t=0时，提供污染技术的经济体M₂=Mk₁/(1+k₁)达到最大值；当t=1时，提供污染技术的经济体M₂=0，没有人再提供污染技术，但是这时人均真实收入会为零，由于最终产品的生产必须有中间技术的参加，所以出现这个现象的经济学含义就是：当环境规制强度达到一定限度时，会造成所有工厂倒闭。这与新古典经济学理论是保持一致的。

结论1：排污税具有负向效应。在只有污染技术存在的结构中，环境规制的强弱会对污染技术偏向产生显著负向影响，即随着排污税征收比率的上升和污染技术交易效率的下降，提供污染技术的经济体会急剧减少，但这是以损害社会福利为代价的。

(二) 清洁型完全分工结构(C)的角点均衡信息

在清洁型完全分工结构中，存在环境规制时，减排补贴比率为h(0≤h≤1)，所以在其他条件不变的情况下，随着减排补贴比率h和清洁技术交易效率k₃的上升，清洁技术的价格p_x^*、清洁技术的需求x^d以及人均真实收入U^*都会增加，同时从事最终产品生产的经济体M₁会缩小，而从事清洁技术生产的经济体M₂会扩大。但是在其他条件不变时，随着清洁技术固定学习成本f的增加，清洁技术的价格p_x^*会增加，而清洁技术的需求x^d以及人均真实收入U^*都会减少，同时从事最终产品生产的经济体M₁会扩大，从事清洁技术生产的经济体M₂会缩小。特殊地，当f=1时，提供清洁技术的经济体M₂=0达到最小值，没有人再提供清洁技术，并且这时人均真实收入会为零，这是由于最终产品的生产必须有清洁技术的参加，所以出现这个现象的经济学含义就是：当清洁技术学习成本达到一定限度时，即使存在补贴，也是无效的。

结论2：减排补贴具有正向效应。在只有清洁技术存在的结构中，环境规制的强弱会对清洁技术偏向产生显著正向影响，即随着减排补贴比率和清洁技术交易效率的上升，提供清洁技术的经济体会迅速增加，并且会带来社会福利的增加。但是清洁技术的固定学习成本会对清洁技术偏向产生负向影响，即随着清洁技术固定学习成本的增加，提供清洁技术的经济体会快速减少，且当清洁技术固定学习成本达到一定限度时，即使存在补贴，也是无效的。

(三) 角点结构B与C的超边际比较静态分析

对角点结构B与C进行超边际比较静态分析，可以得到不同参数条件下的一般均衡解如下：①当t≥1-$\frac{{{k_3}}}{{{k_2}}}$(1+h)(1-f)时，结构C始终优于结构B，于是清洁技术与最终产品生产完全分工的结构C成为一般均衡，即专门提供清洁技术的专家从分工中演化出现。这表明，排污税征收比率t越高，减排补贴比率h越高，清洁技术固定学习成本f越小，清洁技术交易效率越高，越有利于生产清洁技术的专家的产生。②当t < 1-$\frac{{{k_3}}}{{{k_2}}}$(1+h)(1-f)时，结构B始终优于结构C，于是污染技术与最终产品生产完全分工的结构B成为一般均衡，即专门提供污染技术的专家从分工中演化出现。这表明，排污税征收比率t越低，减排补贴比率h越低，清洁技术固定学习成本f越大，清洁技术交易效率越低，越有利于生产污染技术的专家的产生。③在没有排污税和减排补贴等环境规制的情况下，在只有污染技术存在的完全分工结构中，均衡时U_B=0.5$\sqrt {{k_1}{k_2}} $，在只有清洁技术存在的完全分工结构中，均衡时U_C=0.5 $\sqrt {{k_1}{k_3}\left({1 - f} \right)} $。显然，如果k₃(1-f)>k₂，则U_C>U_B，即清洁技术的交易效率足够高和/或固定学习成本足够低，超过污染技术交易效率，清洁技术存在的完全分工结构就成为最优选择；如果k₃ < k₂，污染技术存在的完全分工结构就成为最优选择。因此，由结构B与C的一般均衡信息可以推导出结论如下：

结论3：排污税与减排补贴具有复合效应。对比存在污染技术与清洁技术两种完全分工结构，环境规制的强弱会对清洁技术偏向产生正向影响，对污染技术偏向产生负向影响，即随着排污税征收比率和减排补贴比率的上升，提供清洁技术的专家数量会迅速增加，而提供污染技术的专家数量会快速减少，并且会带来社会福利的增加；随着清洁技术交易效率上升和污染技术交易效率下降，有利于促进经济结构从污染技术分工结构转向清洁技术分工结构；清洁技术的固定学习成本会对清洁技术偏向产生负向影响，降低清洁技术的固定学习成本也有利于促进经济结构从污染技术分工结构转向清洁技术分工结构。

五、 政策启示

从新兴古典经济学的分工理论出发，根据碳税规制激励清洁技术偏向的影响机理研究，可以得到如下政策启示：

(1)政府实施碳税规制十分必要。如果没有碳税规制(即排污税和减排补贴均为零)，在清洁技术替代污染技术的初始阶段，清洁技术的交易效率往往很低，再加上其较高的固定学习成本，污染型完全分工结构是一般均衡，不会自动转向清洁型完全分工结构，并形成结构锁定。为了打破这种结构锁定效应，政府实施碳税规制(排污税、减排补贴等)改变市场需求和效用水平进而改变分工结构是十分必要的。

(2)分担清洁技术开发的固定学习成本。清洁技术的开发存在较高的固定学习成本，而且清洁技术还处于产品孕育成产期，市场规模小，不能发挥规模经济效应，单位产品分摊的固定学习成本高，导致价格高，不利于市场推广。这时需要通过政府补贴、减税、清洁技术专项科研基金、清洁技术研发投资风险基金等形式来分担固定学习成本，降低单位产品价格，进而推动经济结构由污染技术分工结构转向清洁技术分工结构转化。

(3)提高清洁技术的交易效率。交易效率是制约结构转换的重要因素。在清洁技术应用推广初期，由于受基础设施不完备、制度不健全及消费习惯等因素影响，其交易效率往往较低。为了提高其交易效率，可以从三方面入手：①政府投入与社会投入相结合，加大清洁技术应用推广的基础设施建设力度(如充电桩建设)；②完善清洁技术上网机制，确保清洁技术优先上网；③加大舆论宣传，提倡清洁技术消费。