余光英 祁春節(jié)

(11華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,湖北武漢430070;21武漢科技大學(xué)城市學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)部,湖北武漢430080)

國際碳減排利益格局:合作及其博弈機(jī)制分析

余光英1,2祁春節(jié)1

(11華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,湖北武漢430070;21武漢科技大學(xué)城市學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)部,湖北武漢430080)

由于人類經(jīng)濟(jì)活動的大規(guī)模膨脹,溫室氣體的排放超出了地球生態(tài)系統(tǒng)對二氧化碳的自凈能力的限度,從而引起地球溫度上升,溫度上升過快對人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是一場大災(zāi)亂。本文通過非合作博弈分析可知,各國單獨減排二氧化碳達(dá)不到預(yù)期的水平,因為各國存在對公共物品搭便車的動機(jī);而京都議定書協(xié)議可以看作為一個合作博弈,這種合作博弈可以完成多于各國獨自聯(lián)盟時的減排量。根據(jù)京都議定書參與國締約國的不同政治經(jīng)濟(jì)狀況將該成員國分為四類:歐盟、美國、中國、其他國家,然后判斷這四類成員博弈結(jié)果。用合作博弈的解的概念判斷該合作目前不存在優(yōu)超,但現(xiàn)行的博弈是不穩(wěn)定的博弈。沃克機(jī)制是解決公共物品的一種有效機(jī)制,可以嘗試沃克機(jī)制的分配方式來實現(xiàn)集體理性和個體理性的統(tǒng)一,達(dá)到聯(lián)盟預(yù)定的碳減排目標(biāo),緩解全球氣候變暖問題。關(guān)鍵詞 《京都議定書》;碳減排;利益分配;合作;博弈機(jī)制

在過去的100年當(dāng)中,人類排放出大量的溫室氣體,使大氣中CO2濃度在20世紀(jì)初不足50 ppm,上升到目前大約400 ppm的水平。但是,地球生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的自凈能力每年只有30億t,全世界每年約剩下200多億t二氧化碳?xì)埩粼诖髿鈱又衃1]。二氧化碳的濃度超過一定的限度會引起大氣溫度上升。國際氣候變化專家2003年估計,到2100年地球氣溫會上升2℃-3℃。然而形勢并不如此樂觀,2007年聯(lián)合國IPCC在《第四次評估報告中》指出2050年底之前全球氣溫可能將上升4℃。2009年英國氣象局哈德利中心報告稱:若溫室氣體排放趨勢繼續(xù),20世紀(jì)50年代中期以前全球氣溫可能會升高4℃,有些地區(qū)可能會升得更高。氣溫升高會對農(nóng)業(yè)、水資源、海平面升高、自然生態(tài)系統(tǒng)等產(chǎn)生負(fù)面影響,2009年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)的報告稱,亞洲高山冰川以現(xiàn)在的融化速度,或?qū)⒆罱K威脅到世界20%-25%人口的供水、灌溉及水力發(fā)電。

為了人類免受氣候變暖的威脅,1997年在日本京都召開《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第3次締約方大會,149個國家和地區(qū)的代表通過了旨在限制溫室氣體排放量的《京都議定書》。2005年《京都議定書》正式生效,這是人類歷史上首次以法規(guī)的形式限制溫室氣體排放。根據(jù)《京都議定書》共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則:發(fā)達(dá)國家率先承擔(dān)具體減排任務(wù),發(fā)展中國家在第一階段沒有具體的減排責(zé)任[2]。

1 國際碳減排研究進(jìn)展

隨著《京都議定書》的發(fā)展,關(guān)于碳減排的文獻(xiàn)也不斷增多。有一些文獻(xiàn)關(guān)注碳減排必要性,認(rèn)為氣候變化對于人類來說是一個長期挑戰(zhàn),二氧化碳減排式是應(yīng)對全球氣候變化的措施之一[3]。有一些關(guān)注減排的技術(shù)性,研究了二氧化碳捕獲和封存技術(shù)(CCS)的原理和分類、技術(shù)現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展動態(tài)[4]。有一些關(guān)注碳減排的制度安排,如歐洲清潔空氣和水資源保護(hù)組織(CONCAWE)關(guān)于歐盟煉油廠的二氧化碳減排趨勢和減排方案等等[5]。還有一些關(guān)注碳減排的途徑,認(rèn)為森林是一種巨大的碳庫,可以充分利用森林碳匯來達(dá)到減排目的[6]。

雖然各個國家均認(rèn)為碳減排很重要,但是落實《京都議定書》具體減排任務(wù)卻舉步維艱。后京都時代的國際碳排放格局好像搖擺不定。崔大鵬(2003)從國際合作成敗的博弈機(jī)理、影響要素和轉(zhuǎn)化條件等入手,認(rèn)為氣候合作屬于一種國際合作,在此基礎(chǔ)上分析了有關(guān)《京都議定書》的國際談判的進(jìn)程與合作的困境,分析出國際合作的博弈機(jī)理、影響要素和轉(zhuǎn)化條件等完全適用于氣候談判與合作[7]。楊紅強(qiáng)把環(huán)境視為生產(chǎn)要素,運用H-O理論分析得出:各國之間環(huán)境要素稟賦的不同決定了各個國家在碳減排博弈過程的成本不同,環(huán)境保護(hù)通過成本控制對國際碳排放貿(mào)易產(chǎn)生影響,有利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[2]。李海濤從美國的減排政策和中國的立場來分析后京都時代主要CO2排放利益集團(tuán)之間的博弈,用槍手對決博弈模型來分析說明如果在后京都時代美國參加排放,那么國際社會的主要矛頭將指向中國[8]。呂學(xué)都認(rèn)為美國在聯(lián)合國氣候變化談判之外分別發(fā)起的各種合作,形成的相應(yīng)協(xié)定是游離在聯(lián)合國氣候變化框架公約之外的。雖然這些合作機(jī)制簡單易行,決策效率較高,但其涵蓋范圍有限,所確定的義務(wù)不具有法律約束力,只是對氣候變化框架公約和京都議定書的補充和推動[9]。陳洪波等指出溫室氣體排放空間是全球公共資源,每個國家個體理性選擇的結(jié)果往往導(dǎo)致“公地悲劇”?！毒┒甲h定書》是各國在溫室氣體減排領(lǐng)域博弈的結(jié)果,它在一定程度上緩解“公地悲劇”問題,但要真正解決“公地悲劇”,還需要更有效的機(jī)制激勵各國更廣泛地參與溫室氣體減排合作[10]。

2 國際碳排放的特性及非合作的無效率

211 公共物品特性

大氣中二氧化碳等溫室氣體的排放空間是公共物品。所謂公共物品是在邊際成本為零時為他人所用的物品或服務(wù)。公共物品有兩個顯著的標(biāo)志以區(qū)別于私人物品:消費的非競爭性和收益的非排他性。如果是私人物品,當(dāng)某個人消費了他,別人就不能再消費了,這是消費的競爭性;當(dāng)某一購買者支付了價格取得了該產(chǎn)品的所有權(quán),就排斥了其他人通過該產(chǎn)品獲得收益的權(quán)利,這是收益的排他性。公共物品則相反。非競爭性和非排他性兼而有之為純公共物品,只具其一是準(zhǔn)公共物品。碳排放空間具有消費的非競爭性,即一國排放了,并不妨礙其他國家繼續(xù)排放。同時,因為全球大氣無法在技術(shù)上進(jìn)行隔絕,無法把不付費排放的國家排除在外,具有收益的非排他性。

2.2 非合作博弈無效率[11]

碳排放空間是一種公共產(chǎn)品,各國單打獨干,即非合作減排,會導(dǎo)致碳排放過多,引起“公地的悲哀”。非合作博弈模型如下:假設(shè)全球有n個參與國同意碳減排或者意識到要進(jìn)行碳減排,每個參與國自愿提供碳減排量,碳減排量越多,意味著空氣的質(zhì)量越好,全球受益。但是這種減排量能否達(dá)到不會受到懲罰。

設(shè)第i個參與國的減排量為qi,總供給為 Q=假定參與國 i的效用函數(shù)為Ui(ei,Q),ei是各參與國的GDP,視為各國的私人產(chǎn)品。

meaix,Q)。約束條件是 piQ+PEiei=Mi,其中 Mi是越算約束,pi為減排量中各國所承擔(dān)的單位成本,PEi為GDP增長的成本(貢獻(xiàn))。

式(1)意味著各個國家達(dá)到經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境協(xié)調(diào)的最大效用時每個國家參與碳減排的邊際效用與GDP的邊際效用之比等于相應(yīng)的成本之比,即一單位的成本無論用于減排還是用于GDP的增長,帶來的效用都是一樣的。

一般情況下,(1)和(3)不相等。即從全球角度而言的帕累托最優(yōu)的減排量大于從各國自利最大化出發(fā)的減排量。單個國家沒有動力提供足夠的減排量,因為非合作博弈強(qiáng)調(diào)的是個體理性、個人選擇的最優(yōu),其結(jié)果可能是無效率的。

3 合作博弈模型構(gòu)建

合作博弈是指參與者之間能達(dá)成一個具有強(qiáng)制性協(xié)議的博弈,強(qiáng)調(diào)集體理性?！毒┒甲h定書》是設(shè)定強(qiáng)制性減排目標(biāo)的第一份國際協(xié)議,其參與國與締約國之間的博弈是一種合作博弈。對于合作博弈有兩個重要的問題需要解決:一是合作(聯(lián)盟)是怎樣形成的,二是合作中的成員如何分配他們可以得到的利益。

311 聯(lián)盟的形成

雖然目前已有170多個國家簽定了《京都議定書》,為了分析的簡單可以將其分為四類成員的聯(lián)盟。

一類是歐盟等承諾具體減排任務(wù)的國家。歐盟及其成員國于2002年正式批準(zhǔn)了《京都議定書》。歐盟等率先采取氣候變化行動,明確表示不給發(fā)展中國家設(shè)定減排義務(wù),并且積極推進(jìn)與發(fā)展中國家在低碳技術(shù)方面的交流與合作。2007年3月,歐盟各成員國領(lǐng)導(dǎo)人一致同意,單方面承諾到2020年將歐盟溫室氣體排放量在1990年基礎(chǔ)上至少減少20%。

一類是美國。美國1998年在《京都議定書》簽字,2001年退出,世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家中只有美國沒有簽署《京都議定書》。但2002美國推出溫室氣體減排方案和自己的減排計劃,不過該計劃比《京都議定書》的任務(wù)要小得多。截至2004年,主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家的溫室氣體排放量在1990年的基礎(chǔ)上平均減少了3.3%,但美國的排放量卻相比上升了15.8%。美國眾議院于2009年通過的《限量及交易法案》和《清潔能源安全法案》,均授權(quán)美國政府可以對包括中國在內(nèi)的不實施碳減排限額國家的進(jìn)口產(chǎn)品征收碳關(guān)稅。同時在聯(lián)合國第四次氣候變化國際談判會議上美國威脅要放棄京都議定書目標(biāo),并敦促其他發(fā)達(dá)國家同其一道,設(shè)定一個旨在促進(jìn)所有國家共同減排的新框架條約?？梢?美國想搭國際減排的便車,或者說不想讓其他國家搭便車,主要是發(fā)展中國家,但又想在碳減排中擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)角色。

另一類是中國。2002年中國向聯(lián)合國交存了《京都議定書》的核準(zhǔn)書。中國在第一期承諾中沒有減排任務(wù),只是參與清潔能源發(fā)展機(jī)制(CDM)。一方面中國受益于該機(jī)制,中國在CDM的賣方市場中具有較強(qiáng)競爭力,比如在理想狀態(tài)下,僅通過CDM這一渠道,2010年當(dāng)年的投資流量就可達(dá)到52億-174億美元[12]。另一方面中國壓力巨大。中國的能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭占比高出世界平均水平兩倍多。由于煤炭在幾大類能源中碳排放系數(shù)最高,達(dá)到0.75,使得我國單位能源消耗的二氧化碳排放量明顯偏大。2006年,中國綜合能源效率為1 076美元/t標(biāo)煤,只有日本、法國、德國和英國的1/7到1/5,略高于美國的1/4,甚至比印度低四成[13]。雖然現(xiàn)在中國不承擔(dān)具體的減排量,以美國為首的一些國家強(qiáng)烈要求中國承諾具體減排任務(wù),壓力巨大。

還有一類是其他參與《京都議定書》但沒有具體減排任務(wù)的國家,比如77國集團(tuán)。77國集團(tuán)是發(fā)展中國家的代表,強(qiáng)調(diào)“共同但有區(qū)別的原則”,并堅持在后京都談判中不接受進(jìn)一步的承諾,強(qiáng)調(diào)發(fā)達(dá)國家應(yīng)對發(fā)展中國家起表率作用。

312 聯(lián)盟的利益分配

碳減排是與經(jīng)濟(jì)利益掛鉤的,無論是美國退出《京都議定書》,還是澳大利亞退出再進(jìn)入,都是利益博弈的結(jié)果。因此,碳減排對于各國而言不單純是環(huán)境問題,更是經(jīng)濟(jì)問題,還有政治地位的較量,在此以環(huán)境收益和經(jīng)濟(jì)收益狀況再加上政治地位的收益為碳減排的利益分配。用向量=(x1,x2,x3,x4)表示實施減排的利益分配,其中x1表示歐盟等的分配,x2表示美國的分配,x3表示中國的分配,x4表示聯(lián)盟內(nèi)其他國家的分配。

另外,用 U(I)表示參與者的總和收益,U(i)表示單個參與者(即不與任何人聯(lián)盟,不參與《京都議定書》)時的收益,參與人的收益取決于環(huán)境質(zhì)量中的效用,還取決于由于參加碳減排給各國帶來的收入效用,以及各國在碳減排的過程中的政治影響力的效用,參與人在減排中的收益就是這些效用之和,i=1,2,3,4。

4 合作博弈模型分析

4.1 合作博弈的解

合作博弈求解的目的是希望得到博弈的“理性”最終分配。理性的分配是指:對聯(lián)盟來說,整體收益大于其每個參與人單獨博弈時候的收益之和;另外,對于聯(lián)盟內(nèi)部而言,應(yīng)存在著具有帕累托改進(jìn)性質(zhì)的分配規(guī)則,即每個加入聯(lián)盟的參與人獲得的收益比不加入聯(lián)盟時多。如果對 n個參與者而言,存在一個向量 x=(x1,x2,……,xi)滿足:①∑xi=U(I);②xi≥U(i)。其中,U(I)表示 i個參與人的總和收益,U(i)表示單個參與人獨自聯(lián)盟時候的收益,則合作博弈中的分配是理性的[11]。

可用優(yōu)超法來定義合作博弈的解。優(yōu)超的定義:設(shè) x和y為n人合作博弈(I,U)的兩個分配,S

由于在四類成員中,只有歐盟等有具體減排任務(wù)的國家負(fù)擔(dān)重。如果歐盟不承擔(dān)具體的減排任務(wù),假設(shè)這時的利益分配為 y1,相對于有具體減排任務(wù)時候 x1而言,環(huán)境效用下降了,政治效用下降了,經(jīng)濟(jì)效用可能增加,但增加的幅度一般不會超過環(huán)境效用與政治效用的下降之和。因為這些國家經(jīng)濟(jì)很發(fā)達(dá),對環(huán)境以及政治地位的偏好強(qiáng)于發(fā)展中國家,何況這些國家 GDP的增長速度已經(jīng)不高,所以總體而言 y1

另一類利益分配的格局是美國承擔(dān)分配給他的具體減排任務(wù),假設(shè)這時美國的利益分配為 y2。相對于沒有承諾具體減排任務(wù)而言,此時全球的環(huán)境效用提高了,對于美國也如此。另外,美國國際政治形象改善了。至于經(jīng)濟(jì)狀況,一般情況下,在承擔(dān)具體減排任務(wù)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展會受到影響,假如美國的經(jīng)濟(jì)因此受到影響,但只要這種影響的效用小與政治和環(huán)境效用的提高,那么總體效用仍然是上升的,這種利益分配優(yōu)超了現(xiàn)在的分配格局。而事實上,至少在2009年為止美國將經(jīng)濟(jì)利益看得非常高,所以他拒絕具體的減排任務(wù),故有 y2

另外,如果現(xiàn)在中國參加具體的減排任務(wù),對于中國的發(fā)展影響將是非常大的,所以不滿足優(yōu)超條件。其他的發(fā)展中國家也是如此。因此,可以斷定,現(xiàn)在這種博弈的分配是當(dāng)時情況下的一種均衡分配。

412 穩(wěn)定集

穩(wěn)定集要求聯(lián)盟具有內(nèi)部穩(wěn)定和外部穩(wěn)定。內(nèi)部穩(wěn)定性指聯(lián)盟內(nèi)部成員的分配不能某一個成員的分配優(yōu)于另一個成員,否則,這種分配會造成聯(lián)盟內(nèi)部的不穩(wěn)定。條件外部穩(wěn)定性指加入聯(lián)盟的成員的分配應(yīng)高于不加入聯(lián)盟的成員的分配,否則,參與人就沒有加入聯(lián)盟的積極性。穩(wěn)定集定義:對于 n個合作博弈(I,U),分配集 W

對于《京度議定書》協(xié)議,存在內(nèi)部不穩(wěn)定。x=(x1,x2,x3,x4)為現(xiàn)有分配。同樣是發(fā)達(dá)國家,美國沒有簽訂具體的減排任務(wù),而歐盟等則有具體任務(wù)。長期如此,美國是眾矢之的,美國成為了全球環(huán)受破壞的罪魁禍?zhǔn)?美國的國際形象會相當(dāng)糟,而歐盟等政治地位會上升,歐盟也不會讓美國長期搭便車。因此,存在一種新的利益分配優(yōu)于現(xiàn)在的分配狀況,即美國承擔(dān)具體的減排任務(wù)。假如此時的利益分配為 y=(y1,y2,y3,y4),其中 y1表示歐盟的分配,y2表示美國的分配,y3表示中國的分配,y4表示聯(lián)盟內(nèi)其他國家的分配。由于美國承擔(dān)具體減排任務(wù)后,對全球的整個社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境有利,則會有 yi

4.3 本質(zhì)性聯(lián)盟

本質(zhì)性聯(lián)盟是指如果聯(lián)盟的收益總和大于沒有聯(lián)盟時收益總和,即如果 U(I)>i∑∈IU(i),U(i)表示參與人 i組成的聯(lián)盟的收益,則稱此合作博弈是本質(zhì)的,存在有凈收益的聯(lián)盟。否則如果U(i)=i∑∈I(i),則稱該合作博弈是非本質(zhì)的?！毒┒甲h定書》協(xié)議這種環(huán)保聯(lián)盟是一種本質(zhì)性聯(lián)盟,因為無論哪個國家或者團(tuán)體單獨減排,提供的減排量是不能滿足控制二氧化碳排放量以抑制全球變暖的需求的,因為碳減排是一種公共物品,每個國家均有搭便車的動機(jī)。但是二氧化碳的排放量不加以控制,引起地球溫度過快的上升會導(dǎo)致一些災(zāi)難性的后果,只有聯(lián)盟,只有承諾才能完成具體的指標(biāo),因為在《京都議定書》的承諾是要負(fù)責(zé)任的。因此合作的效用比不合作要強(qiáng)。

4.4 沃克機(jī)制

環(huán)境聯(lián)盟是一種本質(zhì)聯(lián)盟能給世界各國帶來更多的利益。但現(xiàn)有的機(jī)制是不穩(wěn)定的,沃克機(jī)制可為理性分配提供一種方式,既滿足集體理性也滿足各國的個體理性。

如果每個參與國給出一個信息 mi∈k,mi是i國根據(jù)其GDP以及能源消耗情況以及其他條件給出的一個實數(shù),比如減排量。所有國家給定信息組合為 m≡(m1,m2,……,mn)

5 結(jié)論及對策含義

碳排放空間是一種公共物品,從碳減排的國際博弈來看,單獨減排不能達(dá)到需要的減排量,即非合作博弈不會提供緩解氣候變暖的碳減排量,會導(dǎo)致過度排放,而出現(xiàn)“公地悲哀”。因此,需要一種合作方式來解決這一全球問題。

現(xiàn)今的《京都議定書》的參與國與締約國之間的博弈是一種合作博弈,在這種合作博弈中,由歐盟、美國、中國、其他國家等形成的聯(lián)盟中的現(xiàn)行利益分配不會被優(yōu)超,但是該利益分配是不穩(wěn)定的。同時《京都議定書》協(xié)議聯(lián)盟是一種本質(zhì)聯(lián)盟,意味著組成聯(lián)盟比不聯(lián)盟要好。

上述結(jié)論意味著這樣的環(huán)境聯(lián)盟需要繼續(xù)存在,但是這種利益分配格局需要繼續(xù)調(diào)整。沃克機(jī)制可以解決聯(lián)盟內(nèi)部的利益分配問題,實現(xiàn)個體理性與集體理性的統(tǒng)一。因此,按照沃克機(jī)制實施聯(lián)盟內(nèi)部的利益調(diào)整,是一種解決不穩(wěn)定性的方式。但是沃克機(jī)制的實施需要各個國家反復(fù)不斷的調(diào)整減排量,直到達(dá)到全球減排的目標(biāo)為止,這個過程可能是一個漫長的談判過程,交易費用很高。

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The Benefit Pattern in the International Carbon Em ission Reduction:Cooperation and Game Mechanism

YU Guang2ying1,2QIChun2jie1
(11College of EconomicsManagement,Huazhong Agricultural University,Wuhan Hubei 430070,China;2.Depertmentof Economics and Management,City College,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan Hubei430080,China)

With the large2scale expansion of human economic activities,greenhouse gas emissions are beyond the limits of self2purification capacity of planet’s ecosystems to the carbon dioxide,and then the earth’s temperature rises.If the temperature rises too fast,itwill be a major disaster chaos for human socio2economic development.Non2cooperative game can’t reach the expected level,because each country has themotive of free rider to public goods;“Kyoto Protocol”agreement as a cooperative gamemechanism can complete the goal of reducingmore carbon emissions.Themembers in the“Kyoto Protocol”are divided into four categories:the European Union,the United States,China,and other countries.According to theirpolitical and economic situations,the article then judge the game resultsof thesemembers.The result shows that the current game solution is unstable.Walkermechanism is an effectivemechanism to solve public goods.Walkermechanism can achieve both collective rationality and individual rationality of unity to finish the intended emission reduction targets.

Kyoto Protocol;carbon emission reduction;benefit distribution;cooperation;gamemechanism

X196

A

1002-2104(2010)05-0017-05

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.05.004

2010-02-18

余光英,博士,講師,主要研究方向為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理。

(編輯:劉文政)