CC BY
19
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРАТЕГИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Филиппова Ирина Юрьевна, кандидат экономических наук, старший преподаватель, Кисловодский институт экономики и права,
ifilip11@mail.ru
Аннотация: В статье проанализированы стратегии эколого-экономического регулирования в условиях полного и неполного соответствия производственных выбросов экологическим требованиям.
Ключевые слова: экономико-математическое моделирование, оптимальность, экологическое регулирование, промышленные выбросы
Abstract. The paper analyzes strategy of optimal ecological regulation in the conditions of complete and incomplete fitness of emissions to ecological requirements.
Keywords: economical and mathematical modeling, optimality, ecological regulation, industrial emissions
В работе [1] построена модель оптимальной стратегии экологического регулирования, обеспечивающей соответствие промышленных выбросов требованиям экологического законодательства с учетом затрат на экологический мониторинг и затрат на реализацию штрафных санкций. Значительный интерес представляет анализ структуры штрафов за экологические нарушения и выяснение конкретной функциональной формы штрафов с учетом составляющей, зависящей от тяжести нарушений экологических нормативов. В данной работе разрабатывается модель анализа стимулов предприятий к инвестированию во использование новой производственной технологии сокращения выбросов.
Модель стратегии экологического регулирования базируется на следующих представлениях. Рассматривается отрасль, включающую п предприятий, допускающих в процессе производства выбросы однородного загрязняющего окружающую среду вещества. В отсутствие экологического регулирования предприятие i производит выбросы в объеме ггтах > 0. Однако предприятие i может сократить выбросы, используя традиционную технологию снижения выбросов, или внедряя новую технологию снижения выбросов и неся при этом затраты I . Технология снижения вредных выбросов предприятия i характеризуется функцией затрат на снижение выбросов ск (в{), где к = {0,1} обозначает традиционную и новую (более экологически чистую) технологии, соответственно. Следовательно, затраты на снижение выбросов ск (в1) являются операционными затратами предприятия i с использованием технологии к = {0,1}, тогда как I - инвестиционные затраты внедрения новой более экологичной технологии, к = 1.
Регулятор устанавливает верхний допустимый предел выбросов загрязнителей Е и выпускает число 5 < Е продаваемых квот на выбросы, где р цена квот на региональном рынке, а si > 0 - число квот на выбросы, имеющееся в распоряжении предприятия i. Для определенности предполагаем, что первоначально регулятор эколого-экономической политики распределяет > 0 квот на выбросы предприятию i , а si > 0 обозначает число квот на выбросы, имеющееся в распоряжении предприятия i после начала торговли разрешениями на региональном рынке, причем ^ = ^ = 5.
i I
В работе [2] доказано, что для данного предложения продаваемых квот на выбросы равновесная цена квот на выбросы при условии несоответствия выбросов предприятия требованиям экологического законодательства ниже, чем в случае полного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям. Следовательно, стимулы предприятий инвестировать во внедрение новой технологии в условиях несоответствия выбросов предприятия
требованиям экологического законодательства ниже, чем в случае полного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям.
Этот результат интерпретируется следующим образом. Предположим, что регулятор эколого-экономической политики выпускает число Е продаваемых разрешений на выбросы. Рассмотрим сначала ситуацию, когда политика принуждения предприятий к соблюдению экологических требований такова, что предприятия соблюдают экологические требования, т.е. спрос предприятий на разрешения на выбросы совпадает с соответствующими уровнями выбросов загрязняющих веществ. Для данной цены разрешений на выбросы р рыночный спрос на разрешения на выбросы совпадает с совокупным объемом выбросов загрязняющих веществ, при условии, что при этой цене j(р) предприятий инвестируют во внедрение инновационной более экологически чистой технологии. Следовательно, предполагая, без потери общности, что предприятия 1,2,..., j (р) инвестируют во внедрение инновационной более экологически чистой технологии при цене р , для рыночного спроса на разрешения на выбросы при этой цене можно записать соотношение
КР) N
I е]( Р) + I Р).
¿=1 ¿Ч(Р )+1
Функция спроса на разрешения на выбросы загрязняющих веществ является строго убывающей по цене разрешений на выбросы. Это объясняется тем, что: (а) индивидуальный уровень вредных выбросов предприятия является убывающей функцией цены разрешений на выбросы, (б) чем ниже цена разрешений на выбросы, тем ниже стимулы предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов, см. (3.12) и (в) при данной цене продаваемых разрешений на выбросы р индуцированный уровень выбросов при использовании
инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов ниже, чем при использовании традиционной технологии, т.е.
в](р) < е0(р).
Поскольку предложение продаваемых разрешений на выбросы фиксировано при Е , получаем единственную равновесную цену р , которая ведет к равновесному отраслевому внедрению инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов ] * = j (р *).
Теперь предположим, что регулятор эколого-экономической политики выпускает число Е продаваемых разрешений на выбросы, однако политика принуждения предприятий к соблюдению экологических требований приводит к несоответствию выбросов предприятия экологическим требованиям, т.е. спрос предприятий на разрешения на выбросы ниже, чем их соответствующие уровни выбросов загрязняющих веществ. В этом случае рыночный спрос на разрешения на выбросы определяется соотношением
j(P) N
1р) + 144 р),
i= i=j(p )+1
где j (р) - число предприятий, которые инвестируют во внедрение инновационной более экологически чистой технологии при этой цене р . Используя аргументы, аналогичные при анализе ситуации, когда предприятия соблюдают экологические требования, приходим к выводу, что функция спроса на разрешения на выбросы загрязняющих веществ в случае несоблюдения предприятиями экологических требований является строго убывающей по цене разрешений на выбросы, и находится левее функции спроса на разрешения на выбросы загрязняющих веществ, соответствующей соблюдению предприятиями экологических требований, поскольку
3* (р) < 3* (р).
В результате равновесная цена разрешений на выбросы в этом случае ниже р *:
р** < р*. Это приводит к более низкому равновесному отраслевому внедрению инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов ]** < ]* и более высокому совокупному объему выбросов Е** > Е .
Кроме того, из поведенного анализа следует еще один интересный вывод. Предположим, что регулятор хочет обеспечить совокупный объем выбросов Е . Существуют два альтернативных способа обеспечения этого уровня загрязнения. Первый способ заключается в применении стратегии, которая обеспечивает полное соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям. В этом случае регулятор выпускает количество разрешений на выбросы, равное Е , и рыночный спрос на разрешения на выбросы определяется соотношением
В результате равновесная цена разрешений на выбросы равна р* . Второй способ заключается в применении стратегии, которая допускает неполное соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям. В этом случае регулятор эколого-экономической политики выпускает количество разрешений на выбросы, равное 5 < Е , и рыночный спрос на разрешения на выбросы определяется соотношением
]' (р)
)(р) N
Е е]( р) + I е,0( р).
i =1
i=]' (р )+1
] (р)
](р) N
Е р ) + Е р).
i =1
i=]' (р )+1
Заметим, что предложение разрешений на выбросы скорректировано таким образом, что результирующая равновесная цена разрешений на выбросы вновь
равна р* . Число предприятий, которые инвестируют во внедрение
инновационной более экологически чистой технологии, в равновесии равно ] *,
и обеспечиваемый совокупный объем выбросов равен E .
Следовательно, благодаря обеспечению одной и той же равновесной цены выбросов, стимулы предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии и совокупный объем выбросов остаются одинаковыми. Приходим к выводу, что кроме конкретных характеристик предприятий, единственной ключевой переменной в решении предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии является цена разрешений на выбросы.
Утверждение. При условии, что регулирование производственных выбросов осуществляется с использованием рынка разрешений, стимулы предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии зависят только от технологических характеристик предприятий и цены разрешений на выбросы. Если две альтернативные стратегии мониторинга, обеспечивает полное и неполное соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям, приводят к одной и той же равновесной цене разрешений на выбросы, то и стимулы предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии одинаковы.
Экологические налоги и субсидии на внедрение инновационной более экологически чистой технологии. В предыдущем разделе проведен анализ регулирования производственных выбросов с использованием рынка разрешений. В этом разделе выясним, как меняются полученные выше результаты при использовании в качестве инструментов эколого-экономического регулирования экологического налогообложения и субсидии на внедрение инновационной более экологически чистой технологии.
Предположим, что регулятор производственных выбросов накладывает экологический налог в расчете на единицу объема выбросов загрязнителей, т > 0 . Чтобы ввести в рассмотрение возможность несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям в рассматриваемой постановке, будем
предполагать, что предприятие сообщает уровень своих выбросов регулятору и выплачивает налоги в соответствии с уровнем выбросов, представленным в отчете. Пусть ri - уровень выбросов, сообщаемый предприятием i в отчете. Предприятие соблюдает экологические требования, если оно сообщает в отчете объем произведенных выбросов (ri = e{), и нарушает экологические требования, если сообщает в отчете объем ниже объема произведенных выбросов, т.е. ri < ei . Следовательно, vi = ei - ri характеризует размер экологического нарушения. Предприятие принимает решение относительно: (а) объема произведенных выбросов ei , (б) уровня выбросов, сообщаемого в отчете ri и (в) предпринимать ли инвестиции во внедрение инновационной более экологически чистой технологии. Задача оптимизации записывается в следующем виде
min[ci (ei) + rri + ni (vi )f (vi)];
ei ,ri
min <
0 1 c ■ c •
"i min[c1 (ei) + ъri + Щ (vi )fi (vi) + Ii ].
при условии в{ > т{.
Нетрудно видеть, что уравнения (3.7), (3.8) и (3.15) получаются простой заменой р на т . Единственное отличие по сравнению с регулированием производственных выбросов с использованием рынка разрешений состоит в том, что экологический налог является экзогенным, тогда как рыночная цена разрешений на выбросы в равновесии определяется эндогенно. Следовательно, неполное соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям в этом случае приводит только к избежанию налогообложения (т.е. к возможности занижения отчета о произведенных загрязнениях и вследствие этого выплате меньшего экологического налога), но это не приводит к
изменению ни уровней загрязнения, ни стимулов к инвестированию во внедрение инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов по сравнению с ситуацией полного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям.
Случай субсидирования в расчете на единицу сокращенных производственных выбросов (а > 0) при наличии возможности представления отчета о завышенном по сравнению с действительным уровнем сокращении производственных выбросов (или занижении отчета о произведенных загрязнениях, т.е. е{ > т{ ) получаются тривиально заменой налога тг{ на
субсидию — а(егтах — г) в приведенной выше целевой функции, и заменой р на а в уравнениях (3.7), (3.8) и (3.15). Следовательно, все результаты, касающиеся уровня загрязнения и стимулов инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии при наличии неполного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям, остаются прежними. Единственное отличие состоит в том, что наличие неполного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям приводит к избыточному субсидированию.
Экологические нормативы. В этом разделе проанализируем, как стимулы к инвестированию во внедрение инновационной более экологически чистой технологии сокращения выбросов изменяются при использовании в качестве инструментов эколого-экономического регулирования экологических нормативов. Пусть е{ > 0 обозначает экологический норматив, установленный для предприятия i . В такой подстановке предприятия, соблюдающие экологические требования, выбирают уровень производственных выбросов е{ < ё{ , тогда как предприятия, нарушающие экологические требования, выбирают уровень производственных выбросов е{ > ё{. Следовательно, степень несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям (уровень экологического нарушения) в этом случае определяется следующим образом
V = е. — е > 0
и определяется только посредством экологического мониторинга.
Тогда для данного экологического норматива ё{ предприятие принимает
решение относительно: (а) объема произведенных выбросов е{ , (б) предпринимать ли инвестиции во внедрение инновационной более экологически чистой технологии. Следовательно, для данной технологии предприятие имеет в этом случае только одну управляющую переменную (уровень производственных выбросов), а не две. Это объясняется тем, что уровень загрязнения совместно с экологическим нормативом определяет уровень экологического нарушения. Задача оптимизации записывается следующим образом
шт[сг0(ег) + (V, )/■ (V,)];
Ш1П ^
0 1 С; ,С;
ШlП[Cгl(ei ) + Щ )/. (У; ) + ^ ]. I е
при условии е{ > ё{.
Следуя анализу, аналогичному проведенному в предыдущих разделах, получаем, что для данной технологии снижения выбросов k предприятие . соблюдает экологический норматив, если выполняется неравенство
^ (0)/;(0) >—с.' (е),
т.е. если предельный ожидаемый штраф превышения экологического норматива на одну единицу больше, чем экономия на издержках снижения
выбросов. В этом случае имеем е. = ё1 , и поэтому предприятие решает внедрять инновационную технологию снижения выбросов тогда и только тогда, когда экономия затрат за счет внедрения инновационной технологии превышает инвестиционные затраты, т.е. если выполняется условие
АС, = с0(ё ) - е1(ё1 ) > ¡г
Однако стимулы инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов меняются неоднозначно в случае несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям. Предположим сначала, что предприятие , должно соответствовать такому же экологическому нормативу ё{, однако в рассматриваемом случае ожидаемый
штраф за несоблюдение экологических требований таков, что имеет место неравенство
- а* (е) > (0)/;(0) >-с1 (е).
Это означает, что предприятие превосходит экологический норматив при использовании традиционной технологии снижения выбросов, однако соблюдает экологический норматив при использовании инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов, т.е. V1 = 0 . Теперь экономия затрат за счет внедрения инновационной технологии составляет
АС,- = с0(е0) + (v0)-с1(ё! ),
где е0 > е, представляет собой оптимальное решение предприятие для случая несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям при использовании традиционной технологии снижения выбросов, определяемое соотношением
с0 (е0) + п'(У0)/1 (V?) + (V?) /№) = 0.
Очевидно,
с,0 (е0) + (V,0)¡г (V,0) < сг°(ё. )
(поскольку е0 есть оптимальное решение, тогда как решение е принадлежит к
множеству возможных) и, следовательно, стимулы инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов снижаются по сравнению с ситуацией полного соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям. Вследствие этого, при фиксированном экологическом нормативе, индуцированный уровень производственных выбросов растет, и стимулы инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов снижаются в случае несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям по сравнению с ситуацией, когда предприятия соблюдают экологические требования.
Рассмотрим сейчас альтернативный способ построения стратегии экологического мониторинга. Предположим, что стратегия, которая обеспечивает соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям,
вновь включает экологический норматив е и достаточно строгую стратегию
мониторинга, так что фирма в оптимуме принимает решение о соответствии
своих производственных выбросов экологическому нормативу е . При такой
стратегии производство при использовании традиционной технологии снижения вредных выбросов характеризуется издержками снижения вредных выбросов, равными площади А , тогда как производство при использовании инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов характеризуется нулевыми издержками снижения вредных выбросов. В результате экономия затрат, связанная с внедрением инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов, равна площади А при условии соответствия выбросов предприятия экологическим требованиям.
Напротив, предположим, что эколого-экономическая стратегия, которая приводит к несоответствию выбросов предприятия экологическим требованиям, такова, что уровень производственных выбросов, выбираемый предприятием, совпадает с уровнем выбросов для стратегии, обеспечивающей
соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям, т.е. с уровнем е . Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим экологический норматив
е < е , и ожидаемый предельный штраф
+ "Л = 0,
такой, что он пересекается с кривой предельных издержек снижения вредных выбросов при использовании традиционной технологии снижения вредных
выбросов при е . Поскольку эта стратегия обеспечивает одинаковый уровень
г
загрязнения е , производство с использованием традиционной технологии
г
снижения вредных выбросов сопровождается совокупными затратами, которые в рассматриваемом случае включают те же издержки снижения вредных выбросов, что и в предыдущем случае, А , плюс ожидаемый штраф за несоответствие выбросов предприятия экологическим требованиям, который определяется площадью ниже предельного ожидаемого штрафа в интервале
между е и е , т.е. площадью В' + А' + В . Теперь производство с
использованием инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов приводит к издержкам снижения вредных выбросов, равным А' и ожидаемому штрафу, равному В' (поскольку индуцированный
уровень загрязнения в этом случае е) ). Следовательно, экономия затрат, связанная с внедрением инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов, равна площади А + В при условии несоответствия выбросов предприятия экологическим требованиям.
Следовательно, внедрение инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов приводит к экономии затрат, равной площади А при использовании эколого-экономической стратегии, которая обеспечивает соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям, и площади А + В при использовании эколого-экономической стратегии, которая приводит к несоответствию выбросов предприятия экологическим требованиям. Следовательно, стимулы к внедрению инновационной более экологически
чистой технологии снижения выбросов выше в случае стратегии, которая приводит к несоответствию выбросов предприятия экологическим требованиям.
Утверждение. Если применяется одинаковый экологический норматив, то стратегия, которая обеспечивает соответствие выбросов предприятия экологическим требованиям, приводит к более высоким стимулам к внедрению инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов, чем стратегия, индуцирующая несоответствию выбросов предприятия экологическому нормативу. Однако, если для двух рассматриваемых стратегий одинаков уровень производственных выбросов, то стратегия, обеспечивающая соответствие выбросов предприятия экологическому нормативу, приводит к более низким стимулам к внедрению инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов, чем стратегия, которая индуцирует несоответствие выбросов предприятия экологическим требованиям.
Это утверждение справедливо независимо от соответствия выбросов предприятия экологическому нормативу после внедрения инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов. Когда предприятие после внедрения инновационной технологии снижения выбросов не удовлетворяет экологическому нормативу е и производит выбросы е1, издержки снижения
выбросов составляют А' , тогда как ожидаемый штраф за несоответствие выбросов предприятия экологическому нормативу составляет В' . Если
экологический норматив равен е > е1,тах и предельный ожидаемый штраф
корректируется таким образом, чтобы пересекаться с кривой издержек снижения выбросов при использовании традиционной технологи при
одинаковом уровне выбросов е , выбросы предприятия будут соответствовать
экологическому нормативу при использовании инновационной более экологически чистой технологии снижения выбросов.
Итак, в работе проанализированы стимулы предприятий инвестировать во внедрение инновационной более экологически чистой технологии снижения
выброса загрязняющих веществ в условиях полного и неполного соответствия производственных выбросов экологическим требованиям. Если в качестве инструмента регулирования используется система продаваемых разрешений на выбросы, то стимулы инвестирования во внедрение инновационной технологии не меняются до тех пор, пока рост несоответствия производственных выбросов экологическим требованиям не приводит к снижению цены разрешений. Поэтому изменения стимулов инвестирования во внедрение инновационной технологии связаны только с тем, что цена разрешений на выбросы определяется эндогенно и может снижаться вследствие существенного снижения спроса на разрешения на выбросы. Очевидно, при использовании в качестве инструмента регулирования экзогенного экологического налога или субсидирования сокращения вредных выбросов при наличии возможности занижения отчета о произведенном загрязнении, уровни выбросов, так же как и инвестиционные решения предприятий не будут меняться. Неполное соответствие производственных выбросов экологическим требованиям в этих альтернативных постановках может привести только к избежанию налогообложения или избыточному субсидированию.
Литература
1. Филиппова И.Ю. Моделирование эколого-экономического регулирования загрязнения окружающей среды промышленными выбросами // Управление экономическими системами (электронный научный журнал), 2015. - № 2 (74).
2. Филиппова И.Ю. Моделирование и анализ стимулов предприятий к инвестициям во внедрение экологически чистой производственной технологии // Управление экономическими системами (электронный научный журнал), 2015. - № 4 (76).
