资源与环境经济学-第五章ppt课件

第五章资源与环境的时空配置,主讲：匡建超,主要内容,第二节、资源与环境的动态优化配置,第一节、环境变化与经济增长,学习目的：重点掌握环境库兹涅茨曲线内涵、耗竭性资源、可更新性资源及环境跨时期配置的基本模型及影响因素。了解跨界污染的特征、成因及解决方式、环境与贸易之间的相互关系等重点问题。认识贴现率在资源与环境的代际之间配置的重要性。,第五章、资源与环境的时空配置,一、环境库兹涅茨曲线内涵1955年，美国经济学家西蒙库兹涅茨（Kuznets）发现，收入差距随着经济增长先逐渐增大，后又逐渐缩小。两者之间呈现倒U型曲线关系，该曲线被称为库兹涅茨曲线(KC)。格鲁斯曼（GeneGrossman）和克鲁格（AlanKrueger）发现，大多数污染物质的变动趋势与人均国民收入水平的变动趋势呈倒U型关系，即污染程度随人均收入增长先增加，后下降。污染程度的峰值大约位于中等收入水平阶段。据此，他们在1995年发表的文章中提出了环境库兹涅茨(EKC)的假说。,第一节、环境变化与经济增长,在经济发展过程中，环境的变化确实存在先恶化后改善的情况，随着经济的发展，环境变化都经历了一个先污染后治理的过程。,一、环境库兹涅茨曲线内涵,A环境库兹涅茨曲线B预防环境政策下的EKCC更好的环境预防政策下的EKC,人均收入,一、环境库兹涅茨曲线内涵,世界银行在1992年给出了EKC的简单的数学表达：假设污染排放与人均收入的关系可以表达为：,（7.1）,e为某种污染物的人均排放量，y为人均收入，,为染排放系数用单位收入产生的污染排放表示。,又假定污染排放系数,随着人均收入增加而降低，,表达式如下：,（7.2）,将7.2式代入第一个公式中，可以得到,一、环境库兹涅茨曲线内涵,由此可见，污染物的排放（,）与人均收入（,存在一个倒U形曲线的关系。,）之间,如果排污系数不变，污染排放随着经济规模的扩大将不断增长，最终突破环境极限的结论，这也是罗马俱乐部对环境变化持悲观主义的主要依据。而EKC隐含的一个内在假设就是随着经济发展会不断降低，随着收入水平的提高，排放到环境的污染将会下降。的下降取决于单位经济活动消耗的资源、能源以及排放的污染物下降，污染治理和生态保护的投入增加以及居民的环境意识提高等因素。,1.成本论：环境污染导致的外部性成本与治理成本的占经济效益的比重不同。在经济发展初期，由于污染排放相对较少，环境污染导致的外部性问题相对较小，而此时减污边际成本较高，随着污染的不断增加，外部性上升，而边际减污成本相对下降，最优污染控制水平应该是边际减污成本等于边际外部性成本，因此污染达到一定水平后得以不断治理，环境逐步改善。,二、环境库兹涅茨曲线的机理分析,2.能力论：污染治理和生态保护都需要资金的投入，这就必须依靠经济实力的支撑。发展的早期阶段，主要的资本都用于发展经济，很少或根本没有资金用以环境保护，经济的迅速增长带来污染物的大量排放和资源的消耗使环境质量进入低谷状态；发展进入高级阶段，人均收入水平提高，可以拿出更多的财政收入来投入环境和生态建设，环境质量得到不断改善。,二、环境库兹涅茨曲线的机理分析,3.需求论：环境舒适的需求具有较大收入弹性，随着人均收入的提高，环境意识在不断提高，对环境更加关注。在发展的早期阶段，人们对环境舒适的需求很低，由于经济发展带来的环境问题是发展的次要问题；当进入发展的高级阶段，人们对环境的需求提高，需要更好的环境质量，开始关注生态问题，愿意为获得高的环境质量支付更多的金钱。,二、环境库兹涅茨曲线的机理分析,4.变迁论：随着产业结构调整和污染产业迁移到其他国家而使污染水平降低。随着经济发展，污染产业的异地转移以及产业结构不断优化升级，环境污染水平降低，环境质量逐步得到恢复。5.技术论生产上的技术进步使得在同等资源条件下生产的商品数量增加了，而相应的污染数量又减少了，所以增长与环境质量之间的目标冲突趋于缓和。,二、环境库兹涅茨曲线的机理分析,虽然许多污染物的排放与人均收入之间的关系符合EKC的假定，然而每种污染物的EKC的形状不尽相同。我国学者研究了1981-2003年间的废水、废气、废渣，并进行了EKC分析，经过检验分析发现基本符合倒U型EKC曲线的变化。废水的转折点为492元，废气的转折点为29082元，废渣的转折点为4943元。,三、环境库兹涅茨曲线的实例,三、环境库兹涅茨曲线的实例,1、部分污染物不符合EKCWTO在其环境与贸易报告中提出，一些重要的区域污染问题与倒U形曲线比较符合，然而全球性的污染物不符合EKC的假设，典型的如二氧化碳,随着人均收入的提高，人均二氧化碳排放和人均市政废物排放量一直在增加，缺乏干净水和缺乏城市卫生设施的现象随人均收入增加而下降，而采伐森林与人均收入无关，这些污染物均不符合EKC的假定。,四、环境库兹涅茨曲线的缺陷,2、环境指标并不一定与经济指标同步就是说经济增长本身并不是一定能够解决环境问题。如果不进行相应的政策调控，环境恶化的趋势将随着经济规模的扩大而继续加重。世界银行认为：经济发展不是环境优美的决定因素。芬兰和比利时两个国家，它们的人均GDP相差不多，但是环境指标相差很大。,四、环境库兹涅茨曲线的缺陷,3、环境阈值环境库兹涅茨曲线隐含一个重要的先决条件，就是“环境阈值”，或者说生态承载力。根据物质不灭定律，超出环境容量的污染物质会累积在环境中，一旦超越环境承载力，将会失去解决环境与生态问题的可能性；污染排放与人均收入之间也不再遵循倒U型曲线变化，而是到达污染排放的最高点后不再下降或是继续上升。有着漫长的滞后期，环境不可逆阈值的界限往往难以确定。,四、环境库兹涅茨曲线的缺陷,五、环境库兹涅茨评价,是一个先污染后治理的过程，政府的治理无济于事。改善环境有利可图，环境污染本身就是一种福利的损失，环境恶化通过环境经济系统影响生产效率。表现在：1、环境污染会增加人类患病和健康损害的机会。2、环境污染物对生产力的负影响。工厂的排污可能导致周边居民身体健康损害，并通过污水或废气、废渣损害农田肥力，进而又经过农作物的生产、收获、销售和消费进入更广泛的领域，削减人类的健康和福利。,3、消除环境污染需要消耗资源。环境的承载力和耗竭容量是有限的，会制约经济的增长。通过环境治理应降低环境库兹涅茨曲线弧度（如B或者C都意味着社会福利的提高。,问题：降低环境库兹涅茨曲线弧度会对经济总效益有何影响。,back,一、可耗竭资源动态优化配置及影响因素（一）可耗竭资源在不同时期的配置可耗竭资源在不同时期配置的核心问题是实现资源的高效率配置，即资源利用净效益的现值最大化。,第二节、资源与环境的动态优化配置,实现资源高效率配置的必要条件是：时期1使用的最后1t资源的边际净效益现值等于时期2使用的最初1t资源的边际净效益现值。,（一）可耗竭资源在不同时期的配置,结论：由于可耗竭资源的供给是有限的，现在多使用一个单位的资源就会产生边际使用成本，即边际上失去的机会成本的现值，就意味着放弃未来使用该资源的净收益。所以，只有限制或节约开发现有的耗竭性资源才能将它预留给后代人。,（一）可耗竭资源在不同时期的配置,1贴现率(r)如果想减轻非预测期性耗竭发生的风险，可通过选择适当小的贴现率，以减缓耗竭性资源的开采速度。2.耗竭时间(T)可以通过延长时间T以减缓耗竭速度，或缩短开采时间T以加速耗竭。3新增储量G（t）只要新替代资源的边际开采成本低于可耗竭资源的边际开采成本，就会在未来的某个时间发生替代。4替代可能性,（二）影响耗竭资源开发利用速度的因素,（一）可更新商品性资源动态最优配置1、可更新商品性资源动态最优配置模型假定森林经营者希望选择一个最优采伐时间（t1），使得林木采伐的净效益现值（Bmax1）最大化，则：,二、可更新资源的动态最优配置,贴现率为零时，林场选择在V0max采伐树木，最优采伐期为t0；贴现率为r时，林场选择在Vtmax采伐树木，最优采伐期是t1。以上为单次采伐的最优利用。,（一）可更新商品性资源动态最优配置,假设林场不仅希望采伐的树木净效益现值最大化，还希望林场的土地可持续总产出的净效益现值最大化，既种树又造林，因此林场所面临的经营决策问题就是如何确定对林木的轮作和择伐。,（一）可更新商品性资源动态最优配置,当的增长率大于利率的时期，即在曲线比曲线陡的任何时候，为正值，于是，最佳轮作期比最佳采伐期早，这样会刺激林场不断实施轮作。t1时期的长度最优应当满足下列条件：树木每多生长一年的净采伐价值Vt的增量，必须等于树木每多生长一年Vt的利息增量减去因树木生长期延长而节约的边际种植成本。,（一）可更新商品性资源动态最优配置,2、影响林木资源动态最优配置的因素在追求净现值最大的目标下，贴现率、林木生长速度的变化、林木价格的变化、造林成本、采伐成本等都会影响到森林的合理采伐期。贴现率越高，森林采伐周期就越短；林木的生长周期越长，森林采伐周期就越长；林木价格的增速越大，森林采伐周期就越长；造林成本、采伐成本越高，森林采伐周期就越长。,（一）可更新商品性资源动态最优配置,1.可持续捕获量通过控制资源使用率或收获率实现最有效可持续收获量。在任何条件下，如果捕获量（产量）等于增长量，就可称该捕获量是可持续的。,（二）可更新共享性资源的动态优化配置,2、渔业资源的静态优化配置静态可持续经济捕获量是指不考虑贴现因素时，能够产生可持续的最大年净效益的收获量。为了分析方便，这里假设鱼价不变、边际捕鱼成本不变、单位工作量的捕获量与鱼的数量成正比。,（二）可更新共享性资源的动态优化配置,3、渔业资源的动态优化配置动态可持续经济捕获量是指考虑贴现因素时，能够产生最大年净效益且能连续保持的收获水平。贴现率越高，资源所有者保存现有资源的成本就越高，所以经济合理的捕获量会超过静态可持续经济产量。,（二）可更新共享性资源的动态优化配置,（一）环境动态优化配置数学模型环境动态优化配置的目的是使资源或环境的效用长期最大化。先假定一个社会福利函数，不仅对当代人，而且对所有后代人都存在；人类福利是两种产品的消费以及环境质量的函数，而环境质量又是污染的函数。并且后代人的效用按0的贴现率贴现。,三、环境的动态优化配置内容,这样，整个计划期t0，（假设考虑所有的后代）的福利函数如下：,和,是社会消费的两种商品，产生的污染程度有所不同，,表示环境质量，是产品生产所带来的污染的函数。,t表示某时期，并且其它条件不变。,各个时期的社会福利最大必须满足的约束条件同时也是环境静态的最优配置的约束条件，但对于环境动态配置，增加了一个新的约束条件污染扩散函数。假定初始状态的污染数量给出，即,于是污染流量的动态方程如下,表示,的变化是一个时期污染物质排放量,染物质的削减量,以及污染物质的吸收量,，是污染量在微小时间的变化，也可以,看成污染的变化速度，这个运动方程描述了污染物质,积累量,和污,（环境,自净能力）之间的差值。环境的最优使用，要求资源在产品生产和污染消除间保持一定的比例。这里不考虑由于资源用于生产产品而不能留存下来构成环境组成部分的机会成本。,动态优化配置是一个与时间有关的配置。上式最大化问题求解需要借助最优控制论，通过构造汉密尔顿函数，可以得出以下几个重要的结论。(1)商品影子价格必须等于消费商品的社会估价值减去它的环境成本。(2)生产中以及减污中的资源影子价格等于资源的边际价值。生产中资源价格等于资源边际产量和商品影子价格的乘积；减污活动中资源价格等于单位资源投入带来的污染削减量与污染物影子价格乘积。,（二）实现动态优化配置的条件,污染物影子价格反映了某时期单位状态变量(这里指污染)变动对福利函数的贡献大小。污染物影子价格在时间路径上的值叫做时值（currentvalue）。,表示个单位的污染，即在时间t外源地进入经济系统对福利函数改变的现值有多大。,令变量为污染物影子价格时值。对于当前环境配置来说，污染物影子价格的贴现也许更有意义。的现值（presentvalue），于是我们有,表示,(3)污染物影子价格的意义,当时，污染物质的影子价格即一个单位污染排放所引起的福利减少的价值。所以影子价格是负值。,污染物质的影子价格也可视为使用者成本（usercost），因为时期一个额外单位的污染引起的福利函数的变化(即后代的福利损失)，所以它表达了时期环境使用给后代造成的机会成本。,指明了,(4)环境长期使用的最优分配进而导致的资源在生产和减污上的分配对应着污染物影子价格的最优时间路径。,（三）环境动态配置决策,决策就是对某一种事件的目标及其实现手段的最优选择。下图由纵坐标污染物影子价格水平,构成，该直角坐标系被直线,和曲线,分割成四个区域。两条曲线相交点,表示,和,对于给定的污染初始水平，趋于稳定状态（,，,保证福利函数的最大化。相应的四个区域表明变量,和,对于不同初始状态的变化状况。,污染物环流,和横坐标环境中,的,值不变的状态。,）的路径,（三）环境动态配置决策,污染物质最优存量和污染物质排放税时间路径,区域表示经济系统初始状态如果位于该区域则污染物影子价格,下降而污染减少的变动状态，这是因为位于曲线,右侧，说明,带来的后代的福利损失）小于被防止的污染的资本价值，影子价格的变动方向是及时下降，同时该区域又位于,的上侧，说明,的自净能力（,污染消除量，偏离了最优水平，所以,减少。,污染物影子价格（单位污染变动,，根据上述公式，则在不考虑,环境自身,）的条件下，生产中副产品污染量大于,同理，区域表示的初始状态如果位于该区域则,增加,而,下降的变动状态。,区域表示初始状态如果位于该区域,和,区域表示初始状态如果位于该区域则,都增加，,减少，而,上升。,影子价格的最优的时间路径保证当污染水平偏离最优的时候，通过资源在减污和高污染产品生产之间的重新分配，保证社会福利水平的最大。,污染物的影子价格、贴现率、环境的吸污能力直接影响因素。环境政策可以影响影子价格的变化；技术进步降低污染产出，使得对应的影子价格的最优路径发生变化，所以是间接的影响因素。（一）影子价格是污染物环流在动态配置达到最优状态时的价格，等于减少单位污染物排放所需要的资源投入和资源价格的乘积。影子价格是环境动态最优化配置的风向标和指示器。,（四）、环境动态优化配置的影响因素,（二）政策选择环境初始状态可能位于不同的区域，但是最终环境状况如何还要考虑决策者的政策选择，对应者不同的环境配置结果，其中区域描绘了通向生态乐园的路径，区域描绘了通向生态崩溃的路径。,四、环境动态优化配置的影响因素,（三）社会贴现率因为私人贴现率中不会考虑私人投资带来的社会成本（外部性成本），所以，私人贴现率总是高于社会贴现率。而社会贴现率是从整个社会基础上考察资源与环境随时间变化其价值变化的工具。社会贴现率越高，影子价格越低，意味着资源使用代价较大或今天环境作为污染物质容纳场所使用的价格增长，较低社会贴现率提高了使用者成本而有利于后代人。有利于环境可持续发展。,四、环境动态优化配置的影响因素,四、环境动态优化配置的影响因素,例如，将成片森林以及多样性物种留给后代，意义重大，但如果当前人没有感受到森林和物种减少的威胁，森林和多样性物种丰富的湿地的价值被贴现后较小，可能不被重视。所以贴现率或其高低的选择往往是一把双刃剑。,（四）环境容量环境容量指某一环境区域内对人类活动造成影响的最大容纳量。超过最大容纳量,这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。（五）技术进步技术进步可以增加单位资源的产品产量，按照物质平衡定律，污染物质减少，还可以实现减污效率的提高。确定一个较低的影子价格和较低的税率，利于技术进步使将来污染达到较低的水平。,四、环境动态优化配置的影响因素,（六）污染治理投入理想的污染治理应该是单位污染治理成本等于污染物影子价格。（七）污染物持续时间持续时间较长的污染物质对社会福利的损害较大，所以假设其它条件都不变，如果环境中长寿命污染物质较多，则实际的影子价格就不得不确定的较高，以反映当前环境使用的机会成本较大。,四、环境动态优化配置的影响因素,案例分析,1、根据下列各国资料利用环境与发展关系，列出各中国统计检验值。计算结果是否支持环境库兹涅茨曲线的存在，为什么？,、贴现高低也会改变未来所得和所失在项目评估中的比重，促使决策者倾向于当前决策。例如1962年美