技术进步的内生性与可持续发展

1、技术进步的内生性与可持续发展陈艳莹张国峰（大连理工大学经济研究中心，116023 ）摘要 可持续发展不仅是环境问题，也是技术问题。在可持续发展模型中，处理技术进步的方式会对相应的环境政策产生直接影响。当技术进步是由投资驱动的内生变量时，依据外生技术进步假定得到的最优环境政策必须从投资效应和收益率效应两个方面加以修正。关键词内生技术进步可持续发展模型环境政策1 引言可持续发展不仅是环境问题，也是技术问题。 无论是生态意义上的狭义可持续发展，还是以效用衡量的广义可持续发展，在实现途径上均取决于经济系统的技术水平1 。尽管许多研究表明， 利用可持续发展模型得出的最优环境政策对技术参数最为敏感2 3

2、，多数理论分析却一直将技术进步作为独立于经济系统的外生变量。这显然降低了相应政策建议的实际有效性 4 5 。事实上，正如新经济增长理论所揭示的那样，技术的发展是各种经济变量作用的结果， 具有引致性或内生性。当将技术进步的内生性引入可持续发展模型时，分析结果会明显不同于外生技术进步假定下的结论。本文将通过构建一个可持续发展的一般模型，说明技术进步的内生程度对最优环境存量水平的影响，并对如何修正现有环境政策提出建议。2 技术进步具有内生性质的可持续发展模型2.1模型的基本假设假定一个经济只生产一种最终产品。生产函数为：Y( ) A(N).F(Z,K )AN0, FK0, FZ0(1.1)Zh.P(

3、1.2)h H ( h1 , h2 )H h10, H h 20(1.3)其中， Y(.) 和 H(.) 是规模收益不变的函数。A 可以视为由环境质量N 决定的全要素生产率。K 指包括物资资本和人力资本在内的所有与环境资源无关的资本品。Z 是效率意义上的自然资源投入量。 h 是对实际自然资源投入量P 起放大作用的技术知识，由两部分构成：h1为通过投资研发活动所获得的内生知识存量，获取这类知识的单位成本为q；h 为外生的技2术进步提供的知识存量，以不变的比率增长g。这两种技术资本在生产中的相对贡献分额决定了该经济技术进步的内生程度。经济系统中的生态过程可以表述为：N E(N) PENN0P 超出

4、生态系统自身的更新能力当经济活动中使用的自然资源以及排放的污染物总量时，环境质量会随时间推移逐步恶化，反之则会得到改善。假定效用取决于对物质产品的消费和环境的质量。效用函数为：U ( c , N )( c .N) 11 / c11 /c（ 2）E(N)（ 3）本文为国家自然科学基金资助项目（70041017）。其中， c 为人均消费量，参数c和分别代表跨时替代弹性和环境偏好因子。从经济角度，社会的发展目标是跨期效用最大化5 ，即MaxW Max U (c, N ) exp( t )dtU c 0,U cc 0,U N 0（ 4）0可持续发展要求在不减少自然资本存量的前提下，济的产出最终只用于消

5、费C、形成新的资本解得：cU crcU cc经济能够保持非递减的效用路径。如果经K和新的知识，那么由（ 2）式和（ 4）式可以h1U cN NN（ 5）U cNLU N /U cYNE NYPYKYh1（ 6）rYPqYP2.2 模型的稳定状态当经济系统处于稳定状态时，环境质量和污染水平是稳定的，产出、消费、非自然资本和知识存量等所有经济变量将以同样的速度增长，即：NP0K / Kh / hh1 / h1Y / Yc / cg如果 h2 0 ，经济增长是外生的， g 将等于外生技术进步的增长率引入并没有改变索洛模型所揭示的要素投入边际收益递减的性质。但当的知识存量都可以由投资驱动的内生技术进步

6、获得，经济增长是内生的，（ 7）（ 8）g，因为环境资本的 h2 = 0 时，由于所有增加投资将使经济获得更高的增长率。设 为非竞争性的环境资源N 的产出弹性，为有效自然资源Z 的产出弹性，为总知识存量 h 相对于内生知识h1 的产出弹性。 假定规模收益不变， 则资本 K 的产出弹性为1-，外生知识 h2 在总知识存量中的贡献分额为1-。将 K 和 h1 的总量定义为人造资本M ，根据(6) 式可以得到人造资本的收益率rM ：rr Mf (N, P, M / h2 )1（ 9）(N, P)1其中， r M /N 0,r M /P 0, r M/( M / h2 )0 。 当<1 时，生产

7、所用的技术主要是外生的，人造资本与外生技术之比上升（ M/ h2增加）将降低人造资本的收益率r M。当 =1 时，技术进步是内生的，此时人造资本的收益率只取决于环境质量和污染水平。效用最大化所要求的长期收益率ru 为：rg /cr u（ 10）总产出中消费所占的份额为：C/Y 1 (1).g / r（ 11）生态意义上的可持续发展要求：PE(N)（ 12）综合 (6)、 (10)和 (11)可以得到环境资本投资的长期收益率rN ：r gEN(N)E(N) / N1(1) gr N（ 13）g /(9)、(10) 、(11)、(12)和（ 13）式刻画了模型的稳定状态。如图1 所示，当<1

8、 时，经济增长是外生的， 通过上述四式能够解出最优的收益率r、最佳环境质量N 和自然资源消耗量 P，以及最优的人造资本与外生技术比M/ h。而当=1 时，不存在 M/ h ，经济增长率 g22成为内生变量。rrNrr Nr Mr*rur*N,E(N)PNNPE(N)P*P*NgNgggg*r MN,E(N)N*NN*Na.1b.1图 1 技术进步具有内生性质的可持续发展模型的稳态解3 技术进步的内生程度对环境政策的影响3.1投资效应假定经济 A 的技术进步不具有内生性（A 0 ），而经济 B 的技术进步部分是内生的( 0B 1)。由 (11)、 (13)式可知，在其他参数完全相同的情况下，经济

9、B 的消费 -产出比低于经济 A ，在每一环境水平上，投资于环境资本的收益率也较低( rBNrAN )。如图 2 所示，经济 B 实现可持续发展所要求的最佳环境存量低于经济A 。如果两个经济的初始环境存量都处于非最优水平 N0，那么显然经济B 在改善环境上所需付出的努力要小于经济A 。事实上，技术进步的内生程度越高，经济的最优环境水平就越低。由于任何一个国家技术进步都不是“天上掉下的馅饼” ，因此基于外生技术假定的可持续发展模型所得出的环境政策实际上过高设置了环境存量的标准。技术进步的内生程度与最优环境水平之间的负相关关系源于经济中的投资效应。当一个经济的知识存量主要来自于研发活动，而非免费物

10、品时， 为保持一定的经济增长速度，就必须将总产出中的一部分投资于研发活动，从而减少了经济中的消费比例，环境舒适度作为一种消费品其存量也相应降低。技术进步的内生程度越高，研发的这种投资负担就越重，环境存量的最优水平也就越低。rrBNrANruN0N B*N A*N图 2 内生技术进步的投资效应（ 0< <1 ）3.2收益率效应当技术进步具有完全内生性的时候， 最优环境存量水平可能高于、 也可能低于外生技术进步假定下的最优环境存量水平。 如图 3 所示，完全内生的技术进步意味着经济增长的内生性，因此人造资本的长期投资收益率是动态变化的。假定经济当前的环境存量为N0，最优环境存量水平由环

11、境资本投资收益率rN 曲线和人造资本投资收益率r M 曲线的交点决定。点X 为外生增长条件下的最优点，点D 为内生增长条件下的最优点。显然，相应的最优环境N X*N D*N X*N D*N D*N X*存量水平和孰高孰低，要取决于 r M 曲线的形状和环境存量的初始值N0。当初始环境存量较低，人造资本具有递增的长期收益率时，小于；而当初始环境存量较高，人造资本具有递减的长期收益率时，大于。rrNDrMrr NXrMXrur uDN 0ND*NX*NN0N X* ND*N图 3 内生技术进步的收益率效应（=1 ）在技术进步完全内生的情况下，旨在保护环境资本的环境政策对人造资本的生产率具有双重影响

12、：一方面，污染治理政策因为增加了人造资本的生产成本会降低人造资本的生产率；另一方面， 环境存量的改善又会通过提高全要素生产率增加人造资本的生产率。如果前者占主要地位， 人造资本的收益率将随环境存量的改善逐渐降低，投资于环境资本比投资于人造资本更有吸引力， 最优环境存量水平因而会高于外生技术进步假定下的结论。而当后者占主要地位， 人造资本的收益率随环境存量的改善递增时，投资会从环境资本转向人造资本，最优环境存量水平相应降低。4 结论通过以上的分析可以看出，在可持续发展模型中，处理技术进步的方式会对相应的环境政策产生直接影响。 当技术进步不是免费物品时，依据外生技术进步假定得到的最优环境政策必须从

13、两个方面加以修正。首先， 由于实际的技术进步来自于研发过程，而研发活动本身又要靠投资驱动，这种投资负担降低了一个经济的最优环境存量水平，使得严格的环境政策成为不合意的选择。因此，由外生技术进步的可持续发展模型得到的环境政策需要适当放宽。其次，当经济的长期投资收益率动态变化时，收益率效应的存在会导致投资在环境资本和人造资本间转移。 对于环境资源存量较高的经济，减少污染的政策会降低人造资本的收益率，吸引投资更多地流入环境资本。而对于初始环境存量较低的经济，人造资本的收益率将随环境质量的改善逐渐提高， 投资于人造资本较之于环境资本更有吸引力，投资将更多地流入人造资本。 这表明， 在内生技术进步的情况

14、下，现时环境质量高的发达国家有条件实施更严格的环境政策，而环境质量较差的发展中国家则只能采取较温和的环境政策。最后需要说明的是， 内生技术进步对最优环境政策的投资效应和收益率效应是同时存在的。投资负担所降低的最优环境存量可能会被收益率效应所抵消，也可能被收益率效应进一步增大，这要取决于一个经济环境资源的初始状态和人造资本收益率的长期趋势。主要参考文献1蒲勇键 . 经济增长方式转变中的产业结构调整与产业政策. 华文出版社 , 2000 年版2 Nordhaus. Managing Global Commons, the Economics of Climate Change. MIT Press

15、, MA, 19943 Goulder, L.H. and S.H. Schneider. The Cost of Averting Climate Change: A Technological Bias in Standard Assessment , mimeo. Stanford University , 19954Porter M. E. and C.van der Linde. Toward a New Concept of the Environment Competitiveness Relationship. Journal of Economic Perspectives, 1995, (9): 97-1185Endogenous Technological Change and SustainabilityChen Yanying Zhang Guofeng(The Economic Research Center , Dalian University of Technology,116023)Abstract Evaluations on alternative environment policies towards sustainable development heavily depend on assumptions ab