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区域大气污染协同减排补偿机制研究

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    在环境规制逐渐
从净化排放把持向环境品质管理转型的背景下,现行的单一行政区属地办理和管理模式对区域性流动性的大气净化已力不从心,导致减排倾向与环境品质改善不对应,因而,跨行政区域的配合办理亟需管理手腕和机制的创新。本文基于大气环境品质倾向视角,构建了区域上层管理部门(如国度或区域)和上层所辖各区的双层博弈模子,明白了大气净化减排本钱

撑持与减排量的函数关系,哄骗定量剖析方式模仿盘算出区域减排总本钱

撑持最小化情况下的净化协同减排弥补规范及各辖区所承当的净化物减排量,提出对现实减排量低于(超过)责任减排量的辖区给以弥补费的征收(嘉奖
)的管理机制,经由过程市场调节手腕完成区域内大气净化协同减排的倾向。在此基础上,以我国大气净化重点防控区(长株潭城市群)为例,采取
2004—2015年的统计面版数据,对区域内所辖各区二氧化硫减排量和协同减排弥补规范举行了定量测算。盘算了局表白为到达国度设定的2030年环境空气品质总体倾向,长株潭区域二氧化硫协同减排的弥补费规范为1 506元/t,以该弥补规范作为区域层面二氧化硫协同减排调控手腕,可在区域净化办理总本钱

撑持最小化的同时,完成域内各辖区本身
优点的最大化。文章最后就区域净化协同减排弥补机制提出了实行思绪及保障办法。基于此研讨,区域环境管理部门应设立专项的协同减排基金,专门用于区域大气品质的改善和进步一方面用于激励大气净化现实减排量超越本行政区域责任减排量的辖区,倾向是为区域空气品质比预期倾向更高、对住民衰弱发生的正向外部性买单;另外一方面用于对汗青包袱重、减排压力大、办理能力弱的辖区给以必然的政策倾斜或扶持;同时,区域环境管理部门还应从结构机构、买卖平台、法律法规等方面供应保障办法,确保协同减排弥补机制的顺利实行。 

  关键词 双层博弈模子;协同减排;弥补机制;配合办理

中图分类号 X323

文献符号码 A文章编号 1002-2104(2017)09-0076-07DOI10.12062/cpre.20170367

党中央、国务院高度重视大气净化防治工作,2013年9月,国务院发布《大气净化防治行动计划(2013—2017)》,明白求到2017年,天下地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上;国度环保部在2013年提出天下城市空气品质达标时间表, 2030年力爭天下所有城市到达《环境空气品质规范》中的二级规范,这标记着我国的环境管理重心由指令把持向品质管理转型升级。我国现行的总量把持是指对主净化物排放量设定五年减排把持倾向,而后自上而上层层分解到处所,总量减排与品质改善缺乏同步性。当局怎样完成环境品质达标形态下的区域大气净化物总量把持?怎样束缚
区域内各辖区经济高效地协同减排?和
怎样借助经济手腕完成区域内的宏观调控?这些都是各级当局环境品质管理体制改革亟需解决的关键问题。长株潭城市群是我国“十二五”期间大气净化防治的重点区域之一1,2015年天下366个城市PM2.5年均浓度排名中,长沙、株洲、湘潭三市别离处于第81、136和103位2,反映出该区域PM2.5净化较为严重,在重点区域开展大气净化物协同减排经济机制的研讨具有重意义。本文基于长株潭区域环境空气品质PM2.5达标的大气净化物总量把持倾向,经由过程树立双层博弈模子,结合区域排污和宏观经济数据,模仿盘算区域减排总本钱

撑持最小化情况下的净化协同减排弥补规范及各辖区所承当的净化物减排量,为环境品质管理部门供应区域大气净化减排把持的决议手腕。

1 文献综述

区域净化减排机制的早期研讨主集中于两类,一类是基于庇古现实的庇古税,另外一类是基于市场的排污权买卖。然而,庇古税虽在现实上是可行的,但通常因为政策制定者不能掌握足够的信息,发生现实与预期误差较大的情形;而科斯现实在市场体系不十分健全的经济体中的现实后果并不是很好。近年来,许多学者测验考试将配合博弈现实应用于区域大气净化减排机制。Halkos3研讨了基于博弈现实方式的跨界酸雨问题,在信息齐备和不齐备的假设下,树立了配合与非配合均衡情形的显式和隐式模子。Jorgensen等4树立了两国净化把持的微分博弈模子,设计了增进两国长期配合随时间变化的效用转移激励机制。Germain等5基于环球存量净化物树立了静态计划模子,给出增进列国配合的效益转移机制,并提出优点各方的效益转移是必的。Paolella等6剖析了欧洲列国二氧化碳和美国二氧化硫排污权买卖市场,应用
最近发展起来的 GARCH 模子盘算了排污权买卖价格。Viguier7树立了一个M-矩阵博弈,研讨在欧盟买卖市场上温室气体排放量的调配问题,得出温室气体排放量买卖均衡解的算法。Rosendahl8采取
现实剖析和数值模仿的方式研讨了一个近似封闭的买卖系统中排污权买卖系统的买卖动机和买卖价格。Krawczyk9研讨了带耦合束缚
集的净化博弈问题,盘算了静态和静态平衡情形,为立法者供应建设性意见。Petrosjan等10应用
静态博弈论的方式构建了国度间配合治污静态博弈模子,盘算了各种也许联盟的特征函数值,哄骗沙普利值剖析对配合治污本钱

撑持在配合国度间举行公平调配。Zhao等11构建了空气净化物转让价格(TAPP)的双层模子,并运用该模子研讨中国的省际之间的空气净化把持问题,采取
净化严重的京津冀区域数据举行实证研讨,证明了TAPP模子在下降区域总减排本钱

撑持上的优越性,既能加重空气净化跨区域的转移问题,又可以使区域内资源哄骗更无效率。Shi等12构建了基于博弈论的跨区域空气净化模子研讨协同减排的本钱

撑持收益,并经由过程比拟博弈论中四种经典的收益调配方式对三市收益的影响,证明了区域大气净化协同减排机制在本钱

撑持收益方面的无效性与可行性。然而,这些研讨的重点几乎都是排污者之间的大气净化物转移市场机制问题,很少斟酌以大气环境品质(PM2.5)达标作为减排束缚
条件,也较少关注区域大气净化协同减排机制的构建。与此同时,国际和国内在区域层面基于环境品质倾向的净化协同减排机制的成功经验和可借鉴的模式还较少,值得举行深化的实证研讨。

 2 模子构建

双层多倾向计划模子的决议机制是上层决议者首先颁布发表其决议 x,这一决议将影响上层决议者的决议与倾向函数,上层决议者在这一前提下选取使自己的倾向函数到达最优的决议 y,而后上层决议者再按照上层决议者的反应做出合乎全局优点的决议。目前,双层多倾向计划模子已被广泛应用于交通信号把持、客运方案设计等问题,然而还未见在大气净化减排机制中的应用。本文将树立基于区域环境品质达标的大气净化协同减排机制的双层多倾向计划模子,此中上层决议者为区域大气环境品质管理机构,倾向函数为基于区域大气环境品质达标的净化物排放限额资源社会总效益最大和排污量最小;上层决议者为各辖区,剖析上层决议,依据本钱

撑持最小原则,设定本身
的现实减排量,使其倾向函数为办理本钱

撑持最小和减排效益最大。并且,本文在模子构建的基础上提出了相应实行思绪,其基本设想是区域大气环境品质管理机构作为模子的上层,应用
征收或嘉奖
协同减排弥补费的手腕,督促各辖区完成减排倾向,调动办理净化积极性。

首先,基于区域大气品质达标的倾向,区域大气环境品质管理机构依照区域环境容量和国度环保政策设定辖区i减排倾向量为rsi,并由此构建计划模子上层的倾向函数

式中,ri为辖区i的办理去除量,n为区域内辖区数量。同时,区域大气环境品质管理机构经由过程配置协同减排弥补规范p,对现实减排量低于责任减排量的辖区征收协同减排弥补费,对现实减排量超过责任减排量的辖区嘉奖
协同减排弥补费。

对模子上层的各辖区,办理本钱

撑持最小是其倾向,由此树立的各辖区减排本钱

撑持与减排量的关系为

各辖区的减排本钱

撑持=本辖区净化办理本钱

撑持+协同减排弥补费

协同减排弥补费=(责任减排量-现实减排量)×弥补规范=(现实排放量-排放限额)×弥补规范;此中排放限额是参照区域大气品质倾向和各辖区宏观经济要素而设定的。基于以上关系,树立上层倾向函数

式中,RC(ri)为辖区i在本行政区的减排本钱

撑持函数,ro为辖区i净化物发生量,rt为辖区i净化物排放限额。

因为各辖区减排能力有必然上下限,于是失掉以下束缚
条件

式中,rp为上一年度净化物发生量,l,ui为比例系数,数值均小于1。

综上,失掉双层计划模子以下

(5)式中,r*i为辖区最优去除量,(RC′i)-1(a)为净化物去除本钱

撑持函数导数的反函数。由此,可将该模子化为关于协同减排弥补费a的单层计划模子

经由过程计划模子的典型求解方式可失掉协同减排弥补规范及对应各辖区的减排量。

净化物去除本钱

撑持函数通常哄骗回归剖析失掉,许多文献中已对其举行了深化研讨,曹东、宋存义13等人提出了净化物联合增添用度函数。对工场而言,净化物增添的用度由三局部组成工场的净化物排放量,净化物入口浓度与进口浓度之比和工场的个性。由此,提出工场i的净化物增添用度可默示为

式中,Ci为工场i的净化物增添用度,Wi为工场i的净化物排放量,Ein为净化物入口浓度,Iin为净化物进口浓度,Xi为工场的个性(所处行业,所有制,厂龄等)。薛俭14在此基础上,以二氧化硫增添为例,提出了地区的净化物增添本钱

撑持函数以下

上式中,RCi为地区i二氧化硫去除本钱

撑持函数,W为地区二氧化硫排放量,D为地区二氧化硫去除量,θ,φ,μ是常数。

在研讨中我们发现表征地区经济情况的数据与地区净化物去除本钱

撑持有较大的相干
性,且地区各年分的单位净化物去除本钱

撑持有较大的差别,由此斟酌将经济指标引入回归剖析,从而斟酌地区的技术发展、经济发展及货币贬值等经济要素,从而失掉更好的回归了局。由此,综合斟酌各地区的净化物排放量、去除量和
经济指标举行各地区净化物去除本钱

撑持函数的回归盘算。回归公式以下

此中,参数E由表征地区经济发展水平的一系列指标归一化后,经由过程主成分剖析,哄骗主成分得分默示,其表达式以下

式中,α为系数,A为经济指标归一化后的数值。

对公式(10)举行取对数处置失掉下式

可经由过程SPSS软件举行线性回归失掉各参数值。

3 实证剖析

本文实证剖析以长株潭区域二氧化硫减排为例,哄骗本文构建的双层博弈模子模仿盘算长株潭各市为到达国度2030年大气品质倾向的排放限额、减排量和协同减排弥补标準。此中环境数据主依据《中国环境年鉴2004—2015》,经济指标主依据《中国区域统计年鉴2004—2015》和《湖南统计年鉴2004—2015》等相干
统计年鉴,和
湖南省环保厅和洁净消费查核核心调研的局部数据。此中年鉴数据如表1所示(2010年当前去除量数据为发生量与排放量之差,2011年及当前烟尘粉尘处置量合并统计),运用在岗职工平均工资、人均GDP、固定资产投资额、工业添加值等指标来表征区域宏观经济及产业发展水平。

因为环境年鉴中并未给出完整的脱硫设备运行本钱

撑持情形,于是依据废气处置设备年运行本钱

撑持经由过程转换失掉二氧化硫年减排本钱

撑持,盘算公式以下

式中,D为某种净化物去除量,λ、α、β为公式中参数,别离默示去除每吨SO2、烟尘、粉尘本钱

撑持的比例系数,RCi为废气办理设备年运行用度,详细包括能源消耗、装备
折旧、装备
维修、职员工资、管理费、药剂费及设备运行无关的其他用度等。经由过程在洁净消费查核核心调研的湖南省洁净消费名目材料,脱硫名目处置本钱

撑持保持
在500 —1 300元/t,烟尘、粉尘除尘名目处置保持
在100 —300元/t。由此,参数取值为λ=10,α=1,β=1。对异常数据举行插值处置后,失掉长株潭三市二氧化硫处置年减排本钱

撑持见表2。

  各年份的经济参数E由主成分剖析失掉,各经济指标与脱硫设备年减排本钱

撑持相干
系数如表3所示。因而可知,所选取的宏观经济指标均与二氧化硫年减排用度有必然的相干
性。

  因而,哄骗SPSS软件可回归失掉各辖区二氧化硫去除本钱

撑持函数,各参数拟合了局如表4所示。

接下来,应用
BP神经网络预测二氧化硫排放量,应用
灰色预测经济参数得分,2017年长株潭三市各参数数值如表4所示。

构建基于环境达标的减排本钱

撑持与减排量关系模子,将表1中2010年的数据代入本钱

撑持函数可失掉各地二氧化硫减排本钱

撑持与减排量的关系以下

依据薛文博等15对大气环境容量的盘算,湖南省二氧化硫的环境容量为34.09万t,而2014年的排放量为55.950 4万t,超环境容量64.13%。2014年湖南省二氧化硫的发生量为180.697 9万t,现实去除量为124.747 5万t。依据下式,综合斟酌排放量的浮动空间,并认为长株潭与湖南省具有相似性,长株潭区域应在原来的排放量基础上再减排20%以达成环境容量倾向

(αR发生-βR去除)-CC=0

式中,α,β为比例系数,表征每一年发生量(R发生)与去除量(R去除)的变化,C为环境容量,该式成立则默示排放量到达环境容量限值。

综合国度预期的2030年完成环境达标的总倾向,斟酌到减排压力的边际递增效应(随着排污量基数的淘汰,减排难度呈递增趋势),本研讨以2014年的二氧化硫减排量为原始减排量,设定2017—2019年各辖区在原始减排量的基础上再减排3%,2020—2021年再减排2%,2022—2026年再减排1%,2027—2030年再减排0.5%,以完成逐渐
到达环境容量限值。综合斟酌各辖区的减排潜力和减排压力,失掉各辖区责任减排量,编写程序运算可失掉长株潭区域协同减排弥补规范,和
对应的各辖区基于本钱

撑持最小的现实减排量(见表5)。

4 结 论

协同减排弥补本质上是经由过程设定合理的弥补规范完成各辖区的减排责任在地理区间上的转移,从而使得区域范围内净化物(二氧化硫)减排总量餍足环境品质改善求的同时,完成区域范围总办理本钱

撑持的最小化。作为PM2.5重前体物的二氧化硫协同减排对区域雾霾净化的办理有重的增进作用。实证剖析了局表白,经由过程设定长株潭区域二氧化硫协同减排弥补规范1 506元/t,可以在到达国度既定的2030年大气品质总体倾向的同时完成区域净化减排总本钱

撑持最小化。因而,协同减排弥补规范的设定可为区域内不同行政区之间的配合办理供应优秀的激励机制,协同减排弥补机制可以作为国度和处所当局把持跨地区空气净化,完成区域环境品质改善的一种无效的调控手腕。

5 协同减排弥补机制的实行思绪和提议

(1)实行思绪。各辖区协同减排弥补费盘算方式为该辖区昔时的责任减排量与其现实减排量之差乘以协同减排弥补规范,若盘算了局为正,则对该辖区予以减排弥补费的征收;了局为负,则对其予以减排弥补费的嘉奖
。现实上讲,如果模子上层的预期大气品质倾向配置合理(可达性强),且下属各辖区(市)的办理能力(技术或经济水平)可餍足倾向办理的求,则区域内弥补经费的嘉奖
额(以JL默示)与征收额(以ZS默示)应基本保持
平衡,即JL≈ZS,这是协同减排机制的最优均衡形态。否则,弥补经费的嘉奖
额与征收额就会失衡,其缘由剖析以下若JL>ZS,这也许是因为局部辖区的减排积极性高、净化办理能力强,势必使减排后果超越预期品质倾向,使住民可以享受到更好的空气品质;相同,若ZS>JL,这也许是因为局部辖区的办理能力(技术或经济水平)难以到达预期空气品质倾向的求。

基于以上剖析,区域环境管理部门应设立专项的协同减排基金,专门用于区域大气品质的改善和进步。详细来说,当JL>ZS时,应从协同减排基金中领取必然资金(G1=JL-ZS)用于激励大气净化现实减排量超越本行政区域责任减排量的辖区,倾向是为区域空气品质改善程度高于预期倾向,并对住民衰弱发生的正向外部性买单。当ZS>JL时,协同减排基金也应领取必然资金(G2 = ZS-JL)用于对汗青包袱重、减排压力大、办理能力弱的辖区给以必然的政策倾斜或扶持。

  (2)政策提议。在协同减排弥补机制的详细实行层面,本文提出以下政策提议①成立专门的区域大气环境品质管理机构,由区域(省)环境品质主管部门和各辖区(市)主管领导组成,作为区域大气净化协同减排的结构者和协调者,负责按期结构召开跨行政区配合会议,以明白区域总体减排倾向。负责协同减排弥补费的征收、嘉奖
和协同减排基金的筹集,完成协同减排弥补资金在辖区间的横向转移和纵向财政预算保障,對超越预期品质倾向的减排举行激励,对办理能力较弱的地区予以科技支撑与政策扶植。遵循“按实效奖征”的原则,切实做到区域内大气净化办理资金的统筹管理,专款公用。②构建区域协同减排市场买卖平台,各辖区为餍足排放限额应当增添的责任减排量可进入买卖平台举行市场买卖,可以参照我国已经成功试点的碳买卖平台,树立“总量制约—市场买卖”机制并监督实行。随着辖区间相互依赖关系的深化和配合办理能力的増强,真正完成市场主导的跨行政区域大气净化配合办理与联防联控。③树立迷信的辖区排放限额调配机制,合理确定各辖区(市)的排放限额,并综合斟酌各辖区宏观经济、产业结构、发展计划等要素,按期调整其排放限额,以餍足当局和民众更高的环境品质求。④完善法律法规和配套政策,区域大气净化协同减排是一项系统工程,为完成大气环境品质的基本改善,必需综合应用
法律、经济、技术和必的行政手腕,统筹协调,以完成标本共治的倾向。出台大气净化协同减排的相干
法规与实行条例,推动
区域大气净化协同减排的进程。⑤实行领导干部减排倾向考核制,将二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大气净化物减排纳入各级当局的绩效考核,考核不合格者,须追查当局相干
领导的环境责任。⑥加强对协同减排弥补机制实行的监督,完善省级环保主管部门的纵向监督和各市基于配合关系的横向监督,同时增进来自新闻媒体、环保结构和公众的社会监督,共同保障协同减排弥补机制的规范执行,严格弥补资金运用的范围和用途,坚决查处违规运用、截留或改变资金用途等行为。

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