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青岛科技大学研究生学位论文 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 摘要 区域环境经济最优控制，是指把环境因素纳入区域经济增长模型，利用效用 函数等建立一个最优控制模型，最后利用最优控制理论进行求解区域经济最优增 长路径，使得在区域经济最优增长路径上，区域环境和经济能和谐地可持续发展。 文中在r o m e r 模型的基础上利用区域经济理论和经济增长理论及s t o k e y 的 方法把环境因素纳入多部门区域经济增长模型，分别构建了基于技术创新的发达 区域环境经济最优控制模型和基于技术引进发展中区域环境经济最优控制模型。 利用最优控制论理论对模型求解，得到区域最优消费c 增长路径为： 舻甚( 为( 妒卅一回 当稳定点存在时，分别求出发达区域和发展中区域的最优经济增长率为g c ， 最优人力资本增长率g ，最优技术增长率g ，最优生产技术清洁度增长率g ：等。 无论发达区域还是发展中区域，充足的人力资本日和较高的人力资本增长 率g 。是区域环境经济和谐发展的前提，这晚明教育对经济增长及环境改善的重 要作用。当然，改善环境的前提还是发展经济，只有经济发展了，才有能力培养 尖端人才，只有人才才能创造高端技术并使用它们以促进经济的发展和环境的改 善。 文章分为五章：第一章绪论介绍了环境经济的发展和含有环境因素的经济增 长模型及其主要结论；第一二章给出区域环境经济最优控制模型的基本变量、函数 及方程；第三章构建了发达区域多部j 环境经济最优控制模型并进行求解分析； 第四章构建了发展中区域多部门环境经济最优控制模型并进行求解分析；最后是 结论和文章将进一步深入研究之处。 关键词：区域环境经济可持续发展最优控制 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 t h eo p t i m a lm o d e lo f e n v i r o n m e n t a le c o n o m yo fr e g i o n s a n dt h eo p t i m a lc o n t r o ls t r a t e g y a b 1 1 t a c t o p t i m a lc o n t r o lo ft h e e n v i r o n m e n t a le c o n o m yo fr e g i o n s ，w h i c hm e a n s i n t e g r a t i n gt h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o ri n t ot h ee c o n o m i c a lg r o w t hm o d e lo fr e g i o n s ，b y u t i l i t yf u n c t i o n , f i n a l l y , s o l v e st h eo p t i m a lp a t ho f e c o n o m i c a lg r o w t ho f r e g i o n sb yt h e o p t i m a lc o n t r o lt h e o r y o nt h eo p t i m a lp a t ho fg r o w t ho ft h er e g i o n a le c o n o m y , e c o n o m ya n de n v i r o n m e n to fr e g i o n sc a nb ew o r k e di nh a r m o n ya n dd e v e l o p e d s u s t a i n a b i l i t y b a s i n go nr o m e r sm o d e la n de c o n o m i c a lg r o w t ht h e o r i e so fr e g i o n sa n du s i n g s t o k e y sm e t h o d so fp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y , s e p a r a t e l yc o n s t r u c t i n gt w oo p t i m a l c o n t r o lm o d e l so fe n v i r o n m e n t a le c o n o m yo fr e g i o m ，t h eo p t i m a lc o n t r o lm o d e lo f e n v i r o n m e n t a le c o n o m yo fd e v e l o p e dr e g i o ni sb a s e do nt e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o na n d t h eo p t i m a lc o n t r o lm o d e lo fe n v i r o n m e n t a le c o n o m i c so fd e v e l o p i n gr e g i o ni sb a s e d o nt e c h n o l o g yi m p o r t i n g s o l v i n gt h eo p t i m a lc o n t r o lm o d e lb yo p t i m a lc o n t r o lt h e o r y , i tg e t st h eo p t i m a l g r o w t hp a t ho f r e g i o n a lc o n s u m p t i o n c ： 铲昙= 吉謦( 昙) - p z - p - 回 w h e nt h e r ei ss t a b l e s t a t e ，t h eo p t i m a lg r o w t hr a t eo ft h ee c o n o m y 、t h e h u m a nc a p i t a l 、t h et e c h n o l o g ya n dt h ec l e a n l i n e s so f p r o d u c t i o nt e c h n o l o g ya r eg o t w h e t h e rd e v e l o p e do rd e v e l o p i n gr e g i o n a la r e a s ，g e t t i n ga d e q u a t eh u m a n c a p i t a lh a n dh i g hg r o w t hr a t eo fh u m a nc a p i t a lg i sap r e r e q u i s i t ef o r t h e l l 青岛科技大学研究生学位论文 h a r m o n i o u sd e v e l o p m e n to fr e g i o n a le c o n o m ya n de n v i r o n m e n t t h i ss h o w st h a t e d u c a t i o np l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ne c o n o m i cg r o w t ha n de n v i r o n m e n t a li m p r o v e m e n t o fc o u r s e ，e c o n o m i cd e v e l o p m e n ti sap r e r e q u i s i t ef o ri m p r o v i n gt h ee n v i r o n m e n t o n l ye c o n o m i cd e v e l o p m e n t , s k i l l e dl a b o rc a l lb et r a i n e d o n l ys k i l l e dl a b o rc a n d e v e l o ps o p h i s t i c a t e dt e c h n o l o g y a n du s et h e mt o p r o m o t ee c o n o m i c a n d e n v i m n m e n t a lj nh a r m o n y t h ea r t i c l ei n c l u d e sf i v ec h a p t e r s ：c h a p t e r1 ，t h ei n t r o d u c t i o no ft h er e g i o n a l e c o n o m i c sa n de c o n o m i c a lm o d e lw i t he n v i r o n m e n t a lf a c t o r sa n di t sm a i nc o n c l u s i o n s c h a p t e r2g i v e st h ev a r i a b l e s ，f u n c t i o n sa n de q u a t i o n so ft h eo p t i m a lc o n t r o lm o d e lo f e n v i r o n m e n t a le c o n o m yo fr e g i o n s ；c h a p t e r3b u i l d sam u l t i c u l t u r a lo p t i m a lc o n t r o l m o d e lo f e n v i r o n m e n t a le c o n o m yo f d e v e l o p e dr e g i o n s ，s o l v i n go p t i m a lc o n t r o lm o d e l a n d a n a l y z i n g ；c h a p t e r4 b u i l d sam u l t i c u l t u r a l o p t i m a l c o n t r o lm o d e lo f e n v i r o n m e n t a le c o n o m i c so fd e v e l o p i n gr e g i o n s ，s o l v i n go p t i m a lc o n t r o lm o d e la n d a n a l y z i n g ；f i n a l l y , t h ec o n c l u s i o n s ，a n dp o i n t sw i l lb er e s e a r c h e df a r t h e r k e y w o r d s ：e n v i r o n m e n t a le c o n o m i c s o f r e g i o n s s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o p t i m a lc o n t r o l i l i 青岛科技大学研究生学位论文 独创新声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请 的论文或成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了 明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名。锨豸 吼叩年夕日 5 9 青岛科技大学研究生学位论文 1 1 选题背景与意义 1 绪论 论文选题来自于山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目区域环境价值 核算方法与指标体系研究( 0 3 b s l 2 5 ) 和山东省社会科学规划项目区域经济中 环境价值指标体系的研究( 0 3 c j z 0 3 ) 。在参与项目的过程中，试着用简单易用 的数学模型去解决一些区域环境经济的问题，主要研究见附录l 房地产开发项 目环境影响的模糊综合评价和附录2t 环境污染事故经济损失的灰色马尔柯夫 链预测。做完上面两个题目的研究后，决定在此基础上对区域环境经济作迸一 步的了解和研究，基于项目原因以及中国现实环境经济问题的综合考虑，选择了 “区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略”作为硕士论文的研究题目。 随着我国经济的飞速发展，区域经济发展已经纳入国家。十一五”规划，政 府和各界学者对区域经济的发展及研究越来越重视各地方政府对自身区域经济 发展的规划也在如火如荼的进行。在发达区域，如长江三角洲区域、东南沿海区 域，经济飞速地发展；发展中区域及落后区域，如中西部地区，也在尽一切办法 试着利用自身的自然资源优势追赶乃至超越发达地区。一个讨论了很久的问题再 次摆在区域经济发展的面前：如何使区域经济和环境共同和谐地可持续发展。 二十多年来，我国经济的飞速发展让人感到欣喜，但随之而来的巨大环境问 题也让我们感到不安：据t 全国环境统计公报埘( 2 0 0 5 年) 统计，虽然我国结合 产业结构调整，淘汰了一批高耗能、高污染的落后生产工艺和设备。继续开展整 治违法排污企业保障群众健康环保专项行动，重点流域、区域、城市、海域污染 防治工作进一步加强，污染治理进度加快。但是由于经济快速增长，增长方式粗 放，资源能源消耗大，主要污染物排放总量有所增加，环境形势依然十分严峻。 2 0 0 5 年，全国废水排放总量5 2 4 5 亿吨，比上年增加8 7 。其中工业废水排 放量2 4 3 1 亿吨，比上年增加1 0 0 。城镇生活污水排放量2 8 1 4 亿吨，比上年增 加7 7 。废水中化学需氧物排放量1 4 1 4 2 万吨，比上年增加5 6 。废水中氨氮 排放量1 4 9 8 万吨，比上年增加1 2 6 。全国废气中二氧化硫排放量2 5 4 9 ，3 万吨。 比上年增加1 3 1 。烟尘排放量1 1 8 2 5 万吨，比上年增加8 o 。工业粉尘排放量 9 1 1 2 万吨，比上年增加o 7 。全国工业固体废物产生量1 3 4 亿吨，比上年增加 1 2 ，o 。全国环境污染治理投资2 3 8 8 0 亿元，比上年增加2 5 1 ，占当年g d p 的 1 3 1 。 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 ，_-_-_-_-h_、-_-_h_-_-_一一一 从上面数据不难看出，不计后果的追求经济增长，会带来严重的环境后果， 随后付出巨大的代价来阻止环境污染进一步恶化和消除环境污染。在我国各大区 域经济发展取得很好成果的时候，同样的问题摆在区域决策者面前：如何使区域 经济和环境共同和谐地可持续发展。 1 2 区域经济理论的发展回顾【3 】【4 1 自1 8 2 6 年德国经济学家冯杜能在其名著孤立国中提出了农业区位理论 以来，区域经济理论发展至今已有1 7 0 多年的历史。但是，区域经济理论作为 一个独立的研究领域却形成于2 0 世纪5 0 、6 0 年代。当时，进入这一研究领域的 经济学家大部分把它看成是其所在学科的一个分支，到了2 0 世纪6 0 年代末7 0 年代初，当区域发展计划成为国际开发行动的一个重要组成部分，区域差异问题 日趋严重而缩小区域差距又成为区域经济发展的一个重要目标时，区域经济理论 研究才开始作为一个独立的经济学科而存在。而以克鲁格曼( p a u lk r u g m a n ) 为 代表的新经济地理理论的产生，以及由此所引起区域增长及区域发展模式的转 变，使得人们对区域经济理论的研究进入了一个新的阶段。 1 2 1 传统的以企业区位选择为中心的区位理论 区位理论( l o c a t i o i lt h e o r y ) 可以说是区域经济理论发展的第一个阶段，其 理论的形成主要是在2 0 世纪初至5 0 年代。它最初是解释农产品的来源问题，与 其有关的两个互补性理论分别由李嘉图( 1 8 2 1 ) 与杜能( 1 8 2 6 ) 提出。李嘉图建 立了基于相对肥力的农业地理理论，但却忽略了运输成本；而杆能则正好相反， 他考虑到了运输成本，但却假定土地是匀质的。而后，随着工业的发展及贸易增 长所引发的工业区位的转移阿尔弗雷德- 韦伯( a l f r e dw e b e r ，1 9 0 9 ) 对工业区 位进行了研究，提出了相应的工业区位理论。而恩伦德尔( 1 9 2 4 ) 与普雷德赫 ( 1 9 2 5 ) 贝i j 把区位理论当作价格理论的一个分支加以研究；勒施( 1 9 4 6 ) 扩展了 区位理论的范围，将贸易流量与运输网络中的“中心地区”的服务区位问题也纳入 其中进行研究：胡佛( h o o v e r ，1 9 3 7 ，1 9 4 8 ) 修改了韦伯的体系，考察了更复杂 的运输费用结构、生产投入的替代物和规模经济；伊萨德( i s a r d ，1 9 5 6 ，1 9 7 5 ) 增加了运输和生产的其它投入品之间的替代关系；洛什( l o s c h ，1 9 4 0 ) 把工业区 位分析的对象推至多种产业，并分析地区中的城市规模和类型，从而得出生产的 空间集中在没有资源、人口分布相同的情况下是由规模经济差异和最终产品运输 费用差异所导致的结论：贝克曼( b e c k m a n ，1 9 5 8 ) 发展了洛什的研究，他认为 青岛科技大学研究生学位论文 对当地商品的需求会影响一个等级结构中的城市的规模：但米尔斯与拉夫( m i l l s 和l a v ，1 9 6 4 ) 却证明洛什的六角形市场区域是不恰当的。 1 2 。2 以区域经济增长与发展为核心的区域发展理论 区域发展理论主要是在2 0 世纪5 0 年代至7 0 年代发展起来的。这是区域经 济理论发展的第二阶段。由于世界各国区域经济问题的出现，区域经济理论开始 注重研究区域经济增长、发展与区域政策问题，同时也涉及到区域收敛( r e g i o n a l c o n v e r g e n c e ) 问题。这一时期出现了大量的有关研究成果，其中非常有影响的有 增长极理论、发展极理论、累积的循环因果关系理论、中心边缘理论、依附理论、 收入趋同假说等。创业能力和区域发展密切相关，而创业能力差异却往往是在国 家经济背景下提出并也是解释国家差异或趋异的一种方式，但它同样可以用来解 释区域差异。著名经济学家熊彼特对经济发展非常感兴趣，并且毕生致力于完善 其经济发展理论，他的主要理论便是创业能力、创新与制度环境，并认为，经济 波动与经济增长相互交织、无法分离。瑞典经济学家俄林把区际贸易融入新古典 经济理论，并使其成为一般均衡理论重要组成部分，他指出了个人在职业上的专 业化与区域在地理上的专业化的相似性。美国经济学家威廉姆森( w i l l i a m s o n ， 1 9 5 6 ) 提出的区域收入水平趋同假说，其内涵是在新古典理论的假设前提下，只 要生产要素可以完全流动，不同地区生活水平上的差距便可消除。保罗萨缪尔森 ( p a u ls a m u e l s o n ，1 9 4 8 ) 在新古典经济理论的严格假设下提出如下观点并做出数 学证明：贸易使区域价格结构趋同，生产要素价格均等，从而会缩小不同地区劳 动人均收入水平与福利水平的差异。由于规模经济性的存在、不完全竞争的影 响，以及生产要素不能完全流动与技术偏好等原因，传统的新古典理论假设受到 质疑，从而导致了区域经济理论发展的一个新方向一新经济地理理论。 区际或国际贸易使所有的贸易伙伴从中受益，同时也使得资源稀缺的生产要 素及商品得以丰富并相应降低了其价格，从而使社会福利水平提高。但是，由于 自然资源禀赋与人力资源禀赋、技术水平、垄断程度、需求结构、内部市场规模、 地理区位、运输成本及社会文化甚至政府部门的能力等诸多方面存在差异，因此 各个区域受贸易影响的程度也不尽一致，区域贸易带来的利益也大不相同。著名 的经济史学家道格拉斯诺思( d o u g l a s s 、n o r t h ) 认为，经济发展的时机和速度取 决于出口部门的成功、出口产业的特征及出口产业实现收入的支出结构；只有一 种出口商品的地区或国家最终总是无法实现持续扩张，区域经济是否能够实现可 持续发展取决于三个因素：区域的自然禀赋、出口产业的特征、技术和转移成本 的变化( h i g g i n s & s a v o i e ，1 9 9 7 ) 。 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 传统的新古典经济思想认为市场会使经济趋于均衡。如果一旦偏离原来的均 衡状态，具有自我恢复均衡的力量。这一观点受到了挑战，即使是一些新古典经 济学家也认为市场体系并没有产生使其自身恢复均衡的力量，而更可能的结果是 产生了一个累积的循环因果过程，这一过程使它越来越偏离均衡。这便是累积的 与循环的因果关系所要讲述的主要内容，它既可以解释区域经济的发展状况，也 同样可以用于解释区域的历史变迁。累积过程是双向的，市场力量的作用可能会 加大而不是缩小区域间的差距。一个地区的扩张对其它地区的影响通过扩散效应 与回流效应来说明，也许劳动力，资本及服务流动的本身并不会阻挡区域不均衡 发展的自然趋势，人口迁移本身就有利于迅速增长的地区，而不利于其它地区。 作为提出这一概念的创始人佩鲁( p e n o u x ) 认为，增长总是被极化，增长极作 为能动的创新企业聚集的结果能产生前向与后向效应，并通过传播机制推动整个 经济的增长。 技术两元性或者说现代部门与传统部门的两分法可以解释区域两元性或区 域差距，因为现代部门与传统部门一般集中在不同的地区。关于区域二元性的理 论解释还有中心一边缘理论、雁行模式、梯度理论及带有激进思想或者说是马克 思主义色彩的依附理论等。 1 3 可持续发展的定义及本质含义【5 1 1 3 1 可持续发展的定义 可持续发展涵盖了生态、经济社会等多方面的内容，内涵较广，于是形成了 从不同角度考虑所得出的多种多样的定义。据不完全统计，迄今可持续发展的定 义已达百种以上。比较普遍的可持续发展的定义有：在连续的基础上保持或提高 生活质量：在保持能够从自然资源中不断得到服务的情况下，使经济增长的净利 益最大化：在生存不超出维持生态系统涵容能力的情况下，改善人类的生活品质： 当发展能够保证当代人的福利增加时，也不应使后代人的福利减少等等。目前在 最一般的意义上得到广泛接受和认可的是w c e d 于1 9 8 7 年发表的我们共同的 未来的报告中提出的可持续发展的定义，即“可持续发展是既满足当代人的需 求又不危及后代人满足其需求的发展”。 1 3 2 可持续发展的本质含义 可持续发展的本质含义是：健康的经济发展应该建立在生态可持续能力、杜 4 青岛科技大学研究生学位论文 会公正和人们积极参与自身发展决策的基础之上；可持续发展所追求的目标是既 要使人类的各种需要得到满足，个人得到充分发展，又要保护资源和生态环境， 不对后代人的生存和发展构成威胁；衡量可持续发展的主要有经济、环境和社会 三个方面的指标，缺一不可。 ( 1 ) 、可持续发展鼓励经济增长 可持续发展并不否定经济增长，尤其是欠发达国家的经济增长，因为经济增 长是促进经济发展、社会物质财富e t 趋丰富、人类文化和技能提高，从而扩大个 人和社会的选择范围的原动力。但可持续发展不仅要重视经济增长的数量，更要 追求经济增长的质量。这就是说经济发展包括数量增长和质量提高两部分。数量 的增长是有限的，而依靠科学技术进步，提高经济活动中的效益和质量，采取科 学的经济增长方式才是可持续的。因此，可持续发展要求重新审视如何实现经济 增长。要达到具有可持续意义的经济增长，必须审视使用能源和原料的方式，改 变传统的以“高投入、高消耗、高污染”为特征的生产模式和消费模式，实施清 洁生产和文明消费，从而减少每单位经济活动造成的环境压力。环境退化的原因 产生于经济活动，其解决的办法也必须依靠于经济过程。 ( 2 ) ，可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境 经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持续发展以自然资源为 基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增长、提高人口素质和保护环 境、资源永续利用的条件下，进行经济建设、保证以可持续的方式使用自然资源 和环境成本，使人类的发展控制在地球的承载力之内。可持续发展强调发展是有 限制条件的，没有限制就没有可持续发展。要实现可持续发展，必须使自然资源 的耗竭速率低于资源的再生速率，必须通过转变发展模式，从根本上解决环境问 题。如果经济决策中能够将环境影响全面系统的考虑进去，这一目的是能够达到 的。但如果处理不当，环境退化和资源破坏的成本就非常巨大，甚至会抵消经济 增长的成果而适得其反。 ( 3 ) 、可持续发展的目标是谋求社会的全面进步 发展不仅仅是经济问题，单纯追求产值的经济增长不能体现发展的内涵。可 持续发展观认为，世界各国的发展阶段和发展目标可以不同，但发展的本质应当 包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、教 育和免受暴力的社会环境。这就是说，在人类可持续发展系统中，经济发展是基 础，自然生态保护是条件，社会进步才足目的。而这三者又是一个相互影响的综 合体，只要社会在每一个时间段内都能保持与经济、资源和环境的协调，这个社 会就符合可持续发展的要求。显然，人类共同追求的目标，是以人为本的自然一 经济一社会复合系统的持续、稳定、健康的发展。 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 1 4 环境一经济关系研究概述 6 】f 7 】 环境经济的理论研究文献根据模型特点大致可以分为四类：( 1 ) 包含环境因素 的新古典增长模型，如：d a s g u p t a 和h e a l ( 1 9 7 4 ，1 9 7 9 ) ，t a h v o n e n 和k u u l u v a i n e n ( 1 9 9 4 ) ，s e l d e n 和s o n g ( 1 9 9 5 ) 等；( 2 ) 环境作为生产要素的新古典增长模型，如： l o p e z ( 1 9 9 4 ) ，c h i c h i l i n s k y ( 1 9 9 4 ) 等；( 3 ) 环境恶化与经济增长的内生增长模型， 如：l i g t h h a r d 和v a i ld e rp l o e g ( 1 9 9 4 ) ，b o v e n b e r g 和s m u l d e r s ( 1 9 9 5 ，1 9 9 6 ) 、 b y r n e ( 1 9 9 7 ) 、s t o k e y ( 1 9 9 8 ) 、a g h i o n 和h o w i t t ( 1 9 9 8 ) 、g r i m a u d 和r o u g e ( 2 0 0 3 ) 等；( 4 ) 其他关于经济增长与环境关系的宏观理论模型，如j o h n 和p e c c h e n i n o ( 1 9 9 4 ) 的世代交替模型、c o p l a n d 和t a y l o r ( 1 9 9 4 1 9 9 5 ，2 0 0 3 ) 的一般均衡模型等。关于 经济增长与环境关系的理论研究详细的文献综述可见p a n a y o t o u ( 2 0 0 0 ) t 8 l 的研究。 1 4 1 包含环境因素的新古典增长模型 k o o p m a n s ( 1 9 6 5 ) 和c a s s ( 1 9 6 5 ) 把r a m s e y ( 1 9 2 8 ) 消费者最优化分析方法引入到 新古典增长模型，内生了新古典经济增长模型的储蓄率，人们合并称之为 r a m s e y c a s s k o o p m a n s 模型 i s l 。对于这一类动态最优化模型，无限时域上代表 性消费者的跨期效用最大化问题往往通过最优控制论来求解。早在2 0 世纪7 0 年 代，为了应对石油输出组织( o p e c ) 的挑战和罗马俱乐部的悲观论调，经济学家就 开始把能源、自然资源以及环境污染问题引入到r a m s e y c a s s k o o p m a n s 模型中 来【9 l 。如环境经济学的元老级人物d a s g u p t a 和h e a l ( 1 9 7 4 ，1 9 7 9 ) 以及s t i g l i t z ( 1 9 7 4 ) 、 s o l o w ( 1 9 7 4 ) 、g a r g 和s w e e n e y ( 1 9 7 8 ) 等运用新古典增长模型对自然资源的最优开 采、利用路径进行了分析，并且得出了相对乐观的结论。而k e e l e r 、s p e n c e 和 z e c k h a u s e r ( 1 9 7 1 ) ”、d a r g e 和k o 画k u ( 1 9 7 3 ) 、m i l l e r ( 1 9 7 4 ) 、f o r s t c r ( 1 9 7 7 ) 、 g r u v e r ( 1 9 7 6 ) 、b r o c k ( 1 9 7 7 ) 、b e c k e r ( 1 9 8 2 ) 、t a h v o n e n 和k u u l u v a i n e n ( 1 9 9 3 ) t 1 2 、 s e l d e n 和s o n g ( 1 9 9 5 ) t l s 、s t o k e y f l 9 9 8 ) t ”j 等则将污染引入r a m s e y c a s s k o o p m a n s 模型，来讨论环境污染与经济长期增长的关系。k e e l e r 、s p e n c e 和z e c k h a u s e r ( 1 9 7 11 指出，在构建包含污染因素的新古典增长模型时，关于污染变量的假设通常要考 虑三种情况：首先，污染是否影响消费或者产出，或同时都影响；其次，污染是 以流量还是存量的形式出现在效用函数或生产函数中：最后是基于不同模型假设 的结论通常也不同。一般地，污染都直接进入代表性消费者的效用函数，并且边 际效用为负，而在生产函数中通常假设污染的边际产出为正，这意味着污染作为 一种生产要素而非产出的副产品。这一类理论模型大都支持来自经验研究的“倒 u 型环境k u z n e t s 曲线( e k c ) 假说”，如l o p e z ( 1 9 9 4 ) ，s e l d e n 和s o n g ( 1 9 9 5 ) t ”】、 青岛科技大学研究生学位论文 m c c o n n e l l ( 1 9 9 7 ) 、k r i s t r o mr 1 9 9 8 ，2 0 0 0 ) 等。 1 4 2 环境作为生产要素的新古典增长模型 在这类模型中，考虑进入新古典生产函数和代表性消费者效用函数的除了污 染因素外还包含环境本身，其中环境被解释为是环境资源存量或加总的环境质 量。虽然从原则上看环境有很多维度，但在这些模型通常用表示总的环境质量 指标，并把e 当作种资本品，随着环境污染其存量会耗尽，但其自身也有再生 能力。由于环境资源的负外部效应，使得完善的产权保护与有效的市场交易体制 成为决定环境是否随着经济增长不断恶化的关键凼素，另一方面当环境质量的 存量作为投入要素进入生产函数，这类增长模型的最优增长路径变得更为复杂， 使得最优的污染税或环境标准是维持最优环境质量水平的必要条件，但不是充分 条件。这方面代表性研究有l o p e z ( 1 9 9 4 ) ，c h i c h i l i n s k y ( 1 9 9 4 ) 等。 1 4 3 环境恶化与经济增长的内生增长模型 2 0 世纪8 0 年代中后期，以r o m e r ( 1 9 8 6 ，1 9 9 0 ) t 1 6 】【i - q ，l u c a s ( 1 9 8 8 ) 等为代表 的内生增长模型的出现【i ”，摆脱了新古典模型中长期人均增长率被外生技术增长 率所钉住的束缚，使得分析长期经济增长成为可能。这主要是源于对新古典生产 函数中要素边际报酬递减这一核心假设的放松，如j o n e s 和m a n u e l l i ( 1 9 9 0 ) 、以 及r e b e l o ( 1 9 9 1 ) 等认为，尽管资本的不断积累会导致资本边际产品递减，但是资 本边际产品不会像新古典增长模型假定的那样趋近于零，而是将趋近于一个正 数，因此资本积累过程不会中止，经济町以实现持续的内生增长；r o m e r 的知 识溢出模型( 1 9 8 6 ) ，l u c a s 的入力资本溢出模型( 1 9 8 8 ) ，s t o k e y 的干中学模型( 1 9 8 8 ) 、 以及g r o s s m a n 和h e l p m a n ( 1 9 9 1 ) ，a g h i o n 和h o w i t t ( 1 9 9 2 ) t ”l 等的新产品出现模型， 假定收益递增采取外部经济的形式，技术进步取决于知识资本或人力资本的积累 和溢出，因而内生的技术进步保证了经济均衡增长路径存在。伴随着新增长理论 的发展经济学家们开始将环境或污染引入生产函数，把环境质量引入效用函数， 在内生增长模型框架下讨论环境恶化与经济增长以及可持续发展问题。代表性模 型如：b o v e n b e r g 和s m u l d e r s ( 1 9 9 5 ，1 9 9 6 ) t 2 0 】【2 l 】在r o m e r ( 1 9 8 6 ) 模型基础上将环境 引入生产函数的研究；h u n g 、c h a n g 和b l a c k b u r n ( 1 9 9 4 ) 基于r o m e r ( 1 9 9 0 ) 的模型； l i g t h h a r d 和v a nd e rp l o e g ( 1 9 9 4 ) ，g r a d u s 和s m u l d e r s ( 1 9 9 3 ) t 8 j 、以及s t o k e ) ( 1 9 9 8 ) 0 4 通过扩展b a h o ( 1 9 9 0 ) 的a k 模型来研究环境污染与经济持续增长问题； a g h i o n 和h o w i t t ( 1 9 9 8 ) i ”】、g r i m a u d ( 1 9 9 9 ) g r i m a u d 和r o u g e ( 2 0 0 3 ) 等将环境污 7 区域环境经济的优化管理模型及最优控制策略 染和有限的不可再生资源引入熊彼特模型中，考察了环境资源的限制对经济可持 续发展的影响。 包含环境变化的内生增长模型基本上都支持新古典理论关于环境恶化与经 济增长关系的研究结论。一般情况下，最优的污染控制要求一个较低的稳态增长 率一相对于不含环境因素的内生增长模型，并且，严厉的环境标准有利于经济维 持最优的持续增长。但最优均衡解的结果对于代表性消费者效用函数具体形式的 设定却很敏感。 1 4 4 其他关于经济增长与环境关系的宏观理论模型 与利用增长理论分析环境变化与经济增长关系的传统作法不一样，些经济 学家通过建立其他的宏观理论模型来解释环境与增长的内在关系，如j o b n 和 p e c c h e n i n o 基于d i a m o n d ( 1 9 6 5 ) 的世代交替模型f 1 9 9 4 ，1 9 9 5 ) t 2 3 ；a n t w e i l e r 、c o p l a n d 和t a y l o r ( 2 0 0 1 ) 和c o p l a n d 和 r a y l 呱1 9 9 4 ，1 9 9 5 ，2 0 0 3 ) 2 4 1 的小国开放一般均衡模 型。这两类模型采用不同的模型方法与思路从另外的角度考察了环境一增长的内 在关系，研究结果进一步支持了最优增长模型关于环境资源与经济增长关系的基 本结论。 开放条件下的经济持续发展问题作为经济增长与环境关系一个专题，是对封 闭的一国模型的假设条件的放松。但是目前关于开放条件下贸易、环境与经济持 续发展关系的理论和经验研究文献较少，a n t w e i l e r 、c o p l a n d 和t a y l o r ( 2 0 0 1 ) ， c o p l a n d 和t a y l o r ( 2 0 0 3 ) 通过建立开放经济的一般均衡理论模型探讨了自由贸易 对一国环境影响的结构效应、规模效应和技术效应，以及环境k u z n e t s 曲线( e s c ) 的内在机理，为研究开放经济条件下一国贸易发展、环境保护与经济可持续发展 三者关系提供了一个值得借鉴的分析框架。 1 5 基于新古典经济增长理论的环境经济模型及结论 我们先将与外生经济增长理论相关的模型及主要结论整理成下表，随后对各 个代表模型及结论分别加以说明。 青岛科技大学研究生学位论文 表卜1 ：基于新古典经济增长理论的环境经济模型总结”1 相关口j 题代表作者及文献分析工具相关结论 人口增长与p i t c h f o r d ( 1 9 7 2 ) s a m u e l s o n ( 1 9 7 2 )极大化社会通过自由市场 资源配置效效用，最优控对资源进行分 率的问题 d i a m o n d ( 1 9 7 1 ) g a l e ( 1 9 7 t ) 制理论，配也可能是“非 帕累托最优” w i l s o n ( 1 9 7 2 ) 资源限制与a n d e r s o n ( 1 9 7 1 ) s t i g l i t z ( 1 9 7 4 )极大化预期通过价格机制 经济增长 效用，极大化及资源限制等 ( 最优开采 d a s g u p t a & h e a l ( 1 9 7 4 ) 预期产量，随考虑可使资源 率问题)机分配理论。消耗率为社会 d a s g u p t a & s t i g l i t z ( 1 9 8 1 ) 最优。 污染与最优 b r o c k ( 1 9 7 3 ) k e e l e r 、s p e n c e 极大化社会增长模型若不 增长问题效用，最优控考虑污染或防 & z e c k h a u s e r ( 1 9 7 0 、 制理论，稳定治，则会产生偏 均衡分析。误 t a h v o h e n & k u u i n v a i n e r l ( 1 9 9 1 ) 1 5 1 考虑人口增长的环境经济模型 p i t c h f o r d ( 1 9 7 2 ) 认为：由于现实世界中未出生的一代无法决定自然资源的使 用价格，因此通过私有市场( p r i v a t em a r k e t ) 所决定的自然资源开采率肯定受到严 重的扭曲而非社会最优，所以应该把入口增长引入经济增长模型中加以考虑，才 能修正扭曲。另外，也有人能考虑通过自由市场的自然资源配置机能所产生的跨 代( i m e r g e n e r a t i o n a l ) 所得分配是否最优的问题。例如：s a m u e l s o n ( 1 9 7 2 ) ， d i a m o n d ( 1 9 7 1 ) ，g a l e ( 1 9 7 1 ) 及w i l s o n ( 1 9 7 2 ) 都讨论了自由市场分配不具有帕累托 最优的情形。 1 5 2 考虑资源限制的环境经济模型 而在考虑资源限制方面，a d e r s o n ( 1 9 7 1 ) 将自然资源有限的条件引入新古典增长 模型中，以研究资源受限制时最优经济增长。所得到的结论是：当考虑资源限制 时，社会有延缓投资的倾向，而且资本利用度比没有资源限制时“较不密集”( l e s s i n t e n s i v e ) 。 s t i g l i t z ( 1 9 7 4 ) 强调自然资源( 舳t u r a lr e s o u r c e s ) 对经济的重要性，他认为s o l o w 的新古典增长函数应加以扩充，引入资源因素，即所谓“s o l o w s t i g l i t z ”生产函 区域环境经济的优化管