环境经济学中的影子价格：基于StoNED的纳什边际减排成本估算

创作时间:

2025-01-22 09:45:03

作者:

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环境经济学中的影子价格：基于StoNED的纳什边际减排成本估算

在环境经济学中，影子价格是衡量资源稀缺性和边际贡献的重要指标。本文将带你了解一篇发表在《欧洲运筹学杂志》上的研究论文，该论文提出了使用随机半非参数前沿（StoNED）估计空气污染物排放的纳什边际减排成本（MAC）的新方法，并通过中国33家燃煤电厂的实证研究验证了其有效性。

文章信息

标题：使用随机半非参数前沿估计空气污染物排放的纳什边际减排成本
作者：Chia-Yen Lee，Ke Wang
来源：《欧洲运筹学杂志》
出版日期：2019年2月16日
网址：https://doi.org/10.1016/j.ejor.2018.08.016

文章导读

在当前倡导低碳可持续发展的形势下，碳排放权已成为一种稀缺资源。中国作为世界上最大的化石燃料燃烧和能源生产碳排放国，如何制定合理的碳减排政策成为重要课题。本文研究的边际减排成本（MAC，即影子价格）为环境监管政策提供了宝贵的指导。

摘要

排放交易（或总量管制与交易）是一种基于市场的方法，为实现污染物排放量的减少提供经济激励。边际减排成本（MAC），也称为空气污染排放的影子价格，为支持二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物（气候变化、烟雾和酸雨的主要因素）的环境监管政策提供了宝贵的指导方针。本研究估计了非完全竞争市场中随机半非参数数据包络（StoNED）上关于纳什均衡的不良产出边际削减成本。考虑电力的内生价格函数，提出了混合互补问题（MiCP）来确定生产可能性集中的纳什均衡。提出的模型解决了现有文献中MAC估计的问题。并且将提出的方法应用于2013年在中国运行的33家燃煤电厂的实证。研究表明，StoNED提供了一个对异常值不敏感的稳健前沿，并且提出的MAC估计区间验证了在不完全竞争市场中对应于纳什均衡的影子价格。

主要内容

文章首先描述了StoNED的随机前沿，并确定了前沿上的纳什均衡，包括输入、可利用的输出和不期望的输出。其次，介绍了纳什边际减排成本（Nash MAC），即纳什均衡下的空气污染排放影子价格，通过利润函数，即利润最大化问题，估算了具有理想产出（即电力）和不良产出（即污染物）的生产技术的影子价格。

文章将DEA前沿与StoNED前沿进行比较，下图展示了纳什MAC的图解，其中包括理想输出和不理想输出。DEA前沿涵盖了基于最小外推原理的所有观测，然而，考虑到复合误差项，StoNED允许一些位于前沿的观测。从理论上推断，DEA模型或StoNED模型的选择将影响排放的纳什影子价格，不管是外生还是内生价格假设，StoNED的前沿提供了更具鲁棒性的影子价格估计。

文章将提出的方法应用于中国煤电行业的一项实证研究，采用定向边际生产率（DMP）技术同时计算CO2、SO2和NOx排放的纳什影子价格，重点关注了北部和东北地区，分别通过StoNED和DEA边界描述了纳什影子价格估计的实证结果。

通过StoNED with NPF和DEA with NPF分别估算了CO2、SO2和NOx的纳什影子价格，并将结果与先前研究中的电力部门影子价格估算结果进行了比较（如下图），给出了可行建议。

决策者或管理者在开发适当的减排技术时，可以依靠影子价格范围来衡量风险。例如，我们可以观察到NOx的影子价格变化很小，而SO2的影子价格变化很大。这意味着，即使市场结构在技术发展期间发生变化，决策者或管理者也可能会降低投资于NOx减排技术的风险。事实上，如上所述，由于历史上相对较低的影子价格值，开发NOx减排技术是值得的，而由于中国在过去二十年中已经努力减少该污染物，因此不鼓励开发先进的SO2减排技术。

结论

了解污染物的影子价格可提供有用的环境政策指南，如排放交易市场中的补贴价格和排放罚款率。DEA前沿中使用的一个典型利润函数隐含地假设了一个完全竞争的市场，并低估了影子价格（即DEAw/PF），然而，本文提出了一个纳什利润函数来确定不完全竞争市场中StoNED前沿的纳什均衡，并且提出的StoNEDw/NPF和DEAw/NPF之间的影子价格范围纠正了这个问题。

本文讨论了现有模型中的四个关键问题。首先，文章考虑了在不完全竞争市场的内生价格问题，并在已发表的文献中提出了纳什解作为解决方向依赖影子价格的基准。其次，纳什解对所有公司都是相同的，影子价格的平均值（或加权平均值）是不必要的。第三，使用随机半非参数前沿避免了函数形式假设，并考虑了噪声，以生成一个鲁棒的纳什解，从而得到了一个适度的影子价格。第四，使用DMP同时估计多种污染物的影子价格，避免了将其低估。