【經(jīng)嵐傳遞】16L55

碳稅、路徑依賴與技術(shù)變遷：來(lái)自汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的證據(jù)

——[讀論文]之“環(huán)境微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)”系列

編譯/ 潘星宇 朱耘嬋 劉潘

（武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院財(cái)稅系）

本期【經(jīng)嵐傳遞】所介紹的是來(lái)自于Philippe Aghion等人發(fā)表在Journal of Political Economy 124, no. 1 (February 2016): 1-51上的最新論文“Carbon Taxes, Path Dependency, and Directed Technical Change: Evidence from the Auto Industry”。

一、概述

本文研究了受引導(dǎo)的技術(shù)變革如何應(yīng)對(duì)氣候變化

研究主要包括三個(gè)方面：

1.當(dāng)企業(yè)面臨更高含稅能源價(jià)格時(shí)，企業(yè)傾向于發(fā)展清潔技術(shù)。（波特假說(shuō)的一個(gè)驗(yàn)證）

2.企業(yè)存在創(chuàng)新類型的路徑依賴（路徑慣性）；知識(shí)溢出和企業(yè)創(chuàng)新的經(jīng)歷對(duì)企業(yè)創(chuàng)新類型存在著影響。

3.回歸模型做了預(yù)測(cè)2020，2030在10，20，40的稅率下的情況。

三個(gè)重要實(shí)證結(jié)果：

1.更高的燃料價(jià)格使企業(yè)轉(zhuǎn)向清潔創(chuàng)新；

2.一個(gè)企業(yè)是否存在清潔的創(chuàng)新傾向是尤其過(guò)去的清潔創(chuàng)新經(jīng)歷所決定；

3.企業(yè)創(chuàng)新的傾向受到知識(shí)溢出的影響。 

二、文獻(xiàn)

氣候變化文獻(xiàn)：

1.諾德豪斯（1994）研究了致力于減緩全球變暖的政策如何引起汽車(chē)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新：動(dòng)態(tài)拉姆齊模型——擴(kuò)展到完整的動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡模型的最優(yōu)問(wèn)題。

2.受引導(dǎo)的技術(shù)變化：阿西莫格魯（1998，2002，2007）。Messner （1997）, Grübler and Messner （1998）, Goulder and Schneider （1999）, Nordhaus （2002）, van der Zwaan et al. （2002）, Buonanno, Carraro, and Galeotti （2003）, Smulders and de Nooij （2003）, Sue Wing （2003）, Manne and Richels （2004）, Gerlagh （2008）, Gerlagh, Kverndokk, and Rosendahl （2009）, and Gans （2012）都研究了氣候變化方向。Acemoglu and Linn  （2004）制藥行業(yè)、Acemoglu and Finkelstein （2008）醫(yī)療保健行業(yè)、Hanlon （2015）紡織業(yè)的歷史證據(jù)。

3.波普（2002）能源價(jià)格和過(guò)去的知識(shí)存量對(duì)技術(shù)變革均存在顯著的影響。Newell, Jaffe, and Stavins （1999）關(guān)注空調(diào)行業(yè)中受引導(dǎo)的技術(shù)變革；Crabb and Johnson （2010）也關(guān)注汽車(chē)行業(yè)的相關(guān)內(nèi)容。Hassler, Krussell, and Olovsson實(shí)證發(fā)現(xiàn)隨石油價(jià)格震蕩上升，節(jié)能相應(yīng)技術(shù)增長(zhǎng)。

4.阿西莫格魯（2016）校準(zhǔn)一個(gè)微觀模型的定向技術(shù)變化，以獲得最佳的氣候變化政策的定量估計(jì)。

本文的研究創(chuàng)新：

1.使用國(guó)際企業(yè)面板數(shù)據(jù)，利用其在不同市場(chǎng)上的差異，構(gòu)建公司自身相應(yīng)的燃料價(jià)格進(jìn)行實(shí)證研究；

2.模擬了未來(lái)清潔和污染只是存量的總體數(shù)據(jù)，分析了碳稅的變化是如何影響這一演變的機(jī)制。

三、理論分析

作者建立了一個(gè)單期模型：消費(fèi)者的效用來(lái)自于兩個(gè)方面——汽車(chē)服務(wù)和其他外部產(chǎn)品。

 種類i的清潔汽車(chē)及其消費(fèi)的清潔能源（電力）為

 種類i的污染汽車(chē)及其消費(fèi)的污染能源（化石燃料）為

 
是z型車(chē)（污染/清潔）的能源消費(fèi)量，ε是清潔和污染的汽車(chē)之間的替代彈性，是類型內(nèi)各品種車(chē)的替代彈性，是汽車(chē)服務(wù)關(guān)于其價(jià)格指數(shù)的消費(fèi)彈性（代表了汽車(chē)服務(wù)和其他外部產(chǎn)品的替代性）。是清潔能源的效率。使得清潔汽車(chē)的相互替代性更好，使得替代彈性大于需求價(jià)格彈性，即車(chē)型的替代彈性大于汽車(chē)相對(duì)于外部服務(wù)的彈性。

假設(shè)每個(gè)類型的汽車(chē)都由壟斷者生產(chǎn)，每個(gè)壟斷者都擁有給定數(shù)量的清潔或者污染車(chē)輛。壟斷生產(chǎn)者每使用一單位的外部產(chǎn)品生產(chǎn)單位汽車(chē)，相應(yīng)的汽車(chē)能源需求為。因此捕獲了擴(kuò)張能源的技術(shù)，捕獲了擴(kuò)張其他投入的技術(shù)（諸如勞動(dòng)力）。生產(chǎn)前，壟斷者可以投入研發(fā)資源以提高技術(shù)水平（假設(shè)成本函數(shù)中技術(shù)進(jìn)步的變量是以平方的形式出現(xiàn)）。

嚴(yán)謹(jǐn)起見(jiàn)，文章定義了一種新的創(chuàng)新：“灰色創(chuàng)新”，“灰色創(chuàng)新”降低了單位排放量，但增加了污染車(chē)輛的需求，并因此提高了化石燃料的需求，產(chǎn)生了更多排放。所以“灰色創(chuàng)新”的總效應(yīng)是不定的。

基于此文章做出了三個(gè)假設(shè)：

1.化石燃料價(jià)格上升增加了清潔技術(shù)的創(chuàng)新，減少了污染技術(shù)的創(chuàng)新，對(duì)“灰色創(chuàng)新”影響效應(yīng)較為模糊

2.公司原本擁有較為先進(jìn)的清潔技術(shù)時(shí)，他們更傾向于進(jìn)行清潔技術(shù)的創(chuàng)新；反之亦然。

3.當(dāng)所處地區(qū)的總清潔創(chuàng)新較高時(shí)，公司更傾向于清潔創(chuàng)新；反之亦然。

四、計(jì)量方法

PAT為公司i在t年的清潔專利申請(qǐng)量，A為相關(guān)清潔技術(shù)的知識(shí)存量，取決于自身的知識(shí)存量和知識(shí)溢出。U為誤差項(xiàng)，exp為指數(shù)算子。Ln(FP)為能源價(jià)格對(duì)數(shù)。對(duì)價(jià)格和知識(shí)存量取滯后，以體現(xiàn)對(duì)其變化的反應(yīng)存在延遲和減輕同時(shí)發(fā)生的反饋效應(yīng)的影響。

知識(shí)存量：

合并（1）和（2）得到清潔專利申請(qǐng)的回歸方程

 其中，還考慮其他因素：政府研發(fā)清潔創(chuàng)新補(bǔ)貼，控制GDP和人均GDP，設(shè)置了公司虛擬變量和時(shí)間虛擬變量對(duì)企業(yè)和時(shí)間進(jìn)行固定效應(yīng)。

 
五、數(shù)據(jù)

核心數(shù)據(jù)（專利申請(qǐng)數(shù)量）來(lái)源：全球三大專利辦公室：EPO、JPO、USPTO。數(shù)據(jù)庫(kù)支持姓名匹配，通過(guò)專利持有人姓名可以匹配其清潔和污染發(fā)明的歷程；也可以了解專利持有人所在位置，以考察基于地理位置的知識(shí)外溢。

歐洲專利辦公室：世界專利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

專利及其匹配：采用IPC（國(guó)際專利分類）編進(jìn)行匹配：清潔、污染、灰色（提高內(nèi)燃機(jī)效率）。

含稅能源價(jià)格：采用國(guó)家級(jí)能源價(jià)格和能源稅。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA） 25個(gè)主要家自1978年起的數(shù)據(jù)。

一個(gè)相關(guān)的問(wèn)題是，汽車(chē)市場(chǎng)是全球性的，對(duì)于一個(gè)企業(yè)的創(chuàng)新決策來(lái)說(shuō)，而海外的政策至少應(yīng)當(dāng)與該企業(yè)總部所在地一樣重要。汽車(chē)企業(yè)的當(dāng)前和預(yù)期市場(chǎng)份額在國(guó)家間表現(xiàn)出不一致，因而他們的研發(fā)決策在一些國(guó)家受到的影響更甚。即地理因素在這個(gè)方面上的影響要比前文提到的“習(xí)慣因素”的影響要大。

因此構(gòu)建了一個(gè)燃料價(jià)格變量。

 
基于公司對(duì)其市場(chǎng)前景估計(jì)，對(duì)不同國(guó)家的油價(jià)進(jìn)行了加權(quán)平均。

價(jià)格指數(shù)是公司i在時(shí)間t的一個(gè)變量，是之前討論過(guò)的含稅燃料價(jià)格，是公司自有權(quán)重。權(quán)重由國(guó)家c對(duì)于公司i市場(chǎng)的重要性決定，所以為公司i在c國(guó)申請(qǐng)專利的比重。例如，如果一個(gè)公司已經(jīng)申請(qǐng)了30項(xiàng)專利，在美國(guó)為20個(gè)，德國(guó)為10個(gè)，在美國(guó)的價(jià)格變化權(quán)重為2/3，德國(guó)的價(jià)格權(quán)重為1/3。此外，為了更大的國(guó)家的重要性，進(jìn)一步的權(quán)重是由每個(gè)國(guó)家的平均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值確定。權(quán)重的計(jì)算中存在弱外生性。另一種加權(quán)方式（按照銷(xiāo)量）附錄A1提供了各個(gè)汽車(chē)公司在各國(guó)的銷(xiāo)量。

公司滯后的專利存量和溢出：

 
設(shè)置折舊率20%。

采用發(fā)明者的地理位置（無(wú)論是總部或者研發(fā)中心所處的地理位置）。作者方法隱含了一個(gè)邏輯：發(fā)明者的地理位置可能是知識(shí)溢出效應(yīng)的關(guān)鍵決定因素，而不是管轄權(quán)。溢出權(quán)重是c國(guó)1965到1985年間發(fā)明者所占公司所有發(fā)明者的份額。

 
其中是c國(guó)在時(shí)間t的溢出池

描述性統(tǒng)計(jì)

六、回歸結(jié)果

主要回歸結(jié)果

 結(jié)果證明了作者之前的三個(gè)假設(shè)：

1.能源價(jià)格對(duì)數(shù)和清潔專利數(shù)量顯著正相關(guān)；2.清潔知識(shí)溢出顯著正相關(guān)；3.清潔知識(shí)存量與清潔專利顯著正相關(guān)。

從其中能源價(jià)格對(duì)于清潔專利和污染專利數(shù)量的影響系數(shù)來(lái)看，對(duì)清潔專利數(shù)量影響系數(shù)較大。而且清潔知識(shí)溢出和存量相比較污染知識(shí)溢出和存量對(duì)清潔專利的影響較大，對(duì)污染的影響較小且不顯著。說(shuō)明存在路徑依賴和溢出效應(yīng)的影響。

清潔知識(shí)存量和污染知識(shí)存量系數(shù)差距較大；

區(qū)分“灰色創(chuàng)新”的回歸結(jié)果：

 結(jié)果依然合意。能源價(jià)格對(duì)于清潔專利的影響為正，對(duì)于“純污染”的專利影響為負(fù)且非常顯著。對(duì)于“灰色專利”的影響數(shù)值介于以上二者之間且不顯著。

政府補(bǔ)貼以對(duì)提升能源利用效率的創(chuàng)新為主。（0.81 顯著）

能源價(jià)格對(duì)專利數(shù)量影響的衡量

 
  專利份額

回歸方程中燃料價(jià)格對(duì)數(shù)的系數(shù)

 

 固定公司效應(yīng)的穩(wěn)健性檢驗(yàn)：

 

電力價(jià)格：

 
符號(hào)相反，從側(cè)面證明了假設(shè)。

能源稅：

 時(shí)間的子樣本回歸：

 其他穩(wěn)健性檢驗(yàn)

GDP權(quán)重、人均GDP、最創(chuàng)新的企業(yè)、重新確認(rèn)定義回歸

七、模擬和預(yù)測(cè)

前文我們已經(jīng)證明了清潔和非清潔都存在著路徑依賴，并且對(duì)于全球來(lái)說(shuō)，污染的知識(shí)存量整體較多。因此汽車(chē)企業(yè)就會(huì)更傾向于投資于污染的創(chuàng)新，這就需要政府干預(yù)。如果政府以碳稅來(lái)干預(yù)，作者模擬了以下幾種情況：

1.碳稅為0的時(shí)候，清潔創(chuàng)新超過(guò)污染創(chuàng)新可能要發(fā)生在2030年之后、10%稅率時(shí)，也大致在2030年后才能完成趕超；當(dāng)稅率在20%、30%、40%和50%時(shí)，趕超速度會(huì)不斷加快：

 
 2．除碳稅之外，收入水平和價(jià)燃料價(jià)格等因素也會(huì)對(duì)知識(shí)存量產(chǎn)生影響：作者在40%的碳稅下對(duì)人均國(guó)民收入增長(zhǎng)產(chǎn)生影響模擬清潔和污染知識(shí)存量的影響程度，圖a、b、c、d、e分別代表了40%碳稅稅率對(duì)人均GDP無(wú)影響、降低0.25%、降低0.5%、0.75%、1%狀態(tài)下的知識(shí)存量的情況，根據(jù)圖可以發(fā)現(xiàn)，碳稅對(duì)GDP拉低幅度越高，清潔知識(shí)存量超過(guò)污染知識(shí)存量的時(shí)間就越長(zhǎng)。

3．作者又根據(jù)燃料價(jià)格的變動(dòng)進(jìn)行了模擬，圖a表示燃料價(jià)格無(wú)變動(dòng)，圖b表示燃料價(jià)格增加40%，圖c表示燃料價(jià)格無(wú)變化、自有知識(shí)存量無(wú)變化且無(wú)溢出效應(yīng)、圖d表示燃料價(jià)格增加40%、自有知識(shí)存量無(wú)變化且無(wú)溢出效應(yīng)：

  首先橫向?qū)Ρ戎?，燃料價(jià)格上漲會(huì)推動(dòng)清潔知識(shí)存量加速趕超污染知識(shí)存量；

縱向?qū)Ρ戎?，燃料價(jià)格不變，溢出效應(yīng)和自有知識(shí)存量也會(huì)推動(dòng)情節(jié)知識(shí)存量超越污染知識(shí)存量。

八、啟示和國(guó)內(nèi)相關(guān)問(wèn)題

啟示：1.視角

2.嚴(yán)謹(jǐn)：全文在敘述的過(guò)程中一邊敘述一邊尋找現(xiàn)有研究甚至本文研究的方法存在的一些爭(zhēng)議之處，并作出了權(quán)衡取舍，能夠令人信服。

3.三種創(chuàng)新的劃分、地理因素分析和模擬預(yù)測(cè)使得論證更加充實(shí)。

進(jìn)一步思考國(guó)內(nèi)相關(guān)問(wèn)題：

我國(guó)要開(kāi)征碳稅，可以運(yùn)用這個(gè)框架進(jìn)行經(jīng)濟(jì)政策模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行運(yùn)行效應(yīng)預(yù)測(cè)；

考慮我國(guó)環(huán)境財(cái)政中的其他政策是否可以與技術(shù)創(chuàng)新、路徑依賴相聯(lián)系？

備注：經(jīng)嵐坊將定期追蹤、介紹和傳遞國(guó)際學(xué)術(shù)界最新而有趣的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)論文文獻(xiàn)，希望推動(dòng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，如有興趣加入到【經(jīng)嵐傳遞】的行列，請(qǐng)給本微信號(hào)留言，或者致信fdlizhiqing@163.com，我們將盡快給予回復(fù)。