混合寡占下總量管制與可交易污染排放權之比較

國立高雄大學應用經濟學系

碩士論文

混合寡占下總量管制與可交易污染排放權之比較

The Comparison of Emission Standards and Tradeable

Emission Permits in a Mixed Oligopoly

研究生  ：洪國仁

撰

指導教授  ：蔡宗秀

博士

致謝詞

兩年的時間轉瞬即過，即使加上大學的四年仍感覺時光如白馬過隙般倏忽 即逝。這些年真的相當感謝應用經濟學系的照顧，課堂上老師的諄諄教誨以及 課後對學生的關心皆令人備感溫馨。不僅去老師家享用大餐，暑假居然也能跟 老師們一起去露營，這應該是在其他的學校系所所未能料想的吧! 當然，在這段求學的過程中，最感謝的便是蔡宗秀老師。在學業論文以及 課業要求之餘，也讓我重新省思自身，正視自我的缺點以及不足之處。除了是 我論文的指導教授之外也是我重要的導師，不但體諒我的不成熟之處且不厭其 煩地給予建議，讓我在這兩年著實又成長了許多。 除此之外，也相當感謝系辦秘書在生活、擔任學生助理與助教等各方面給 予的協助；以及這兩年一起寫論文、念書豐富了我的研究所生活的同儕朋友 們。 洪國仁 謹誌於 國立高雄大學應用經濟學系碩士班 中華民國一百零六年七月

混合寡占下總量管制與可交易污染排放權之比較

指導教授：蔡宗秀 博士 國立高雄大學應用經濟學系 學生：洪國仁 國立高雄大學應用經濟學系 摘要 隨著對環保議題的重視，各國政府紛紛推出環境的管制措施。文獻上於是對何種管 制制度能帶來較高的社會福利也做了相當豐富的討論。惟在探討總量管制與可交易污染 排放權的比較時，較少將混合寡占的市場納入考慮，且未考量當廠商間的污染防治技術 存在差距的情形。因此本文建立一混合寡占的模型，將廠商的污染防治技術不同納入討 論，探討不同制度下的福利效果，並與一般寡占互相比較。 本研究發現，一、存在污染防治技術差距的時候，於一般寡占的架構下，可交易污 染排放權將比總量管制來說，對總體社會福利更有利。二、但在混合寡占的架構之下， 當污染防治的技術差距不大時，總量管制會帶來較高的社會福利；不過當污染防治技術 差距夠大，可交易污染排放權將帶來比總量管制更高的社會福利。三、若是在總量管制 與可交易污染排放權下分別比較民營化前後的社會福利，則可以發現無論是在哪一種環 境管制制度之下，混合寡占所帶來的福利將比一般寡占更高。 關鍵字：環境管制制度比較、排放標準、可交易污染排放權、總量管制、混合寡占、民 營化、污染防治技術

The Comparison of Emission Standards and Tradeable

Emission Permits in a Mixed Oligopoly

Advisor：Dr. Tsung-Hsiu Tsai Department of Applied Economics

National University of Kaohsiung

MA Student：Kuo-Jen Hung Department of Applied Economics

National University of Kaohsiung

ABSTRACT

In this thesis, we compare the performance of emission standards and tradeable emission permits in a mixed oligopoly model by considering the abatement technology gap between firms. Precisely, we explore (1) the welfare effect under different environmental regulation instruments and (2) find out the impact of abatement technology gap on privatization when firms are regulated under these two instruments.

We find that tradeable emission permits is superior to emission standards in a general oligopoly in our study. However, in a mixed oligopoly, the superiority of tradeable emission permits depends on the gap of abatement technology between firms. When the gap is small, emission standards is better. When the gap is big enough, the result is reversed. If we compare the social welfare before and after privatization, under both regulation, mixed structure is better.

Keyword：emission standards、tradeable emission permits、privatization、mixed oligopoly、abatement technology

目錄

第一章  緒論 ... 1  1.1 研究動機與目的 ... 1  1.2 研究背景 ... 2  1.2.1 總量管制 ... 2  1.2.2 可交易污染排放權 ... 4  1.2.3 亞洲地區之產業型態:混合寡占 ... 7  1.3 研究方法 ... 8  第二章  文獻回顧 ... 10  2.1 總量管制、可交易排放權及兩制度比較之文獻 ... 10  2.2 混合寡占下討論管制機制之文獻 ... 12  第三章  一般寡占下之模型推導與設定 ... 14  3.1 模型設定 ... 14  3.2 總量管制 ... 15  3.2.1 模型推導 ... 15  3.3 可交易污染排放許可權 ... 18  3.3.1 模型推導 ... 18  第四章  一般寡占下環境管制機制之比較 ... 21  4.1 總量管制之比較靜態 ... 21  4.2 可交易污染排放權之比較靜態 ... 24  4.3 一般寡占下之比較 ... 27  第五章  混合寡占下之模型推導與設定 ... 30  5.1 模型設定 ... 30  5.2 總量管制 ... 31  5.2.1 模型推導 ... 31 

5.3 可交易污染排放許可權 ... 33  5.3.1 模型推導 ... 33  第六章  混合寡占下環境管制機制之比較 ... 37  6.1 總量管制之比較靜態 ... 37  6.2 可交易污染排放權之比較靜態 ... 39  6.3 混合寡占下之分析與比較 ... 43  6.4 特殊狀況u0 ... 45  第七章  民營化的效果比較 ... 48  7.1 總量管制 ... 48  7.2 可交易污染排放權 ... 49  第八章  本文之結論 ... 51  參考文獻 ... 53  附錄 ... 56 

圖目錄

圖 1 市場機制導向管制工具現況... 5  圖 2 臺灣產業碳排放量... 7  圖 3 總量管制下一般寡占之反應函數... 22  圖 4 總量管制下混合寡占之反應函數... 38  圖 5 混合寡占u0下，公營廠商需要之排放權數量 ... 40  圖 6 混合寡占下，CC 與 TEP 利潤與社會福利之差... 45 

表目錄

表 一 市場機制導向管制工具簡述... 6  表 二 各國電力能源企業性質... 7  表 三 基本模型的簡單概要... 29 

第一章 緒論

1.1 研究動機與目的 隨著經濟的發展，環境保護意識亦隨之抬頭，這是因為當經濟繁榮到一定的 程度後，個人對於影響生活品質及身體健康的外在因素之要求也將愈來愈高。而 環境，正是深刻影響所有身處其中之人重要的外在因素。工業化的加深、石化原 料的燃燒等各式污染源所排放之污染所帶來的外部性問題，對人身的健康以及全 球的環境造成了嚴峻的危害，例如霾害、酸雨、全球暖化、空氣污染及水污染。 種種不容小覷的環境議題使得各國政府開始注重環境污染的治理。一般而言， 各國所推行的污染管制工具可主要分成兩大類，一為政府的直接管制機制

(Command and Control)；另一為經濟誘因式的機制(Economics Incentives)。前者 政府透過立法強制規定廠商的最高污染量等排放標準(Emission Standards)，如總 量管制；後者則對污染物訂價，經由市場機制鼓勵廠商主動配合污染防治，主要 有課稅(Taxation)和排放權交易(Emissions Trading)等方式。

而可交易污染排放權(Tradable Emission Permits Scheme )，便是近年來相當 蓬勃發展的管制方式。此種經濟誘因式的環境管制機制，最早由Dales(1968)所 提出，其基本概念即是將排放污染的權利化為許可證，在管制者決定污染上限後， 透過拍賣、配額或者依廠商污染排放歷史等方式給予排放許可證。廠商可以透過 一個自由交易的市場購買、販售污染許可證，抑或投資污染防治，減少生產造成 的污染，惟期間結算時，廠商所排放的污染量必須至少等於其所持有的許可證數 量。此制度已在在 1997 年的京都議定書中建議為可實行的環境管制政策之一， 亦已於歐、美、中、日…等各國規劃、推動。 相較而言，在直接管制機制中的總量管制下，政府明確的規定每一地區或每 一廠商所能夠排放的污染上限。管制者必須蒐集愈充分的資訊、建立監督管控的

機制，才能愈有效率的分配、規範不同地區及廠商之污染數量上限與標準並提高 社會福利。目前已廣泛應用於水污染、空氣污染等的控制。 隨著亞洲國家的發展開發，臺灣，中國、韓國…等國家亦皆逐漸開始關心環 境的品質並採取環境管制的措施，成為全球環境保護不可輕忽的部分。本研究的 研究動機主要便著眼於在亞洲國家逐漸開始重視環境時，探索究竟是該選擇哪一 種環境管制機制對社會比較有益。雖然，一般認為在完全競爭之市場機制下，市 場導向的管制會優於政府的直接管制措施。但在亞洲國家的市場型態常見有公營 廠商參與競爭的混合寡占，因此如何於存在公民營廠商並存的市場架構之下選擇 環境管制政策以解決外部性問題、並同時帶來較高的社會福利，對政策的決策者 而言便相當重要。 本研究因此有三研究議題。第一，於混合寡占市場架構之下，討論當公、民 營廠商間存在污染防治技術差異時，總量管制和可交易污染排放權的福利效果。 第二、比較兩種不同制度之下的差異與社會福利的高低。第三，探討在不同的管 制制度下，民營化對產業以及福利的影響。 以下為研究之背景說明。 1.2 研究背景 自從 19 世紀中民眾的環保意識抬頭後，歐美等國家開始省思工業化污染所 造成的後果，著手探求控制環境污染的方法，開始推行環境污染之管制措施。而 總量管制的方法最早於 1940 年代便開始推行；近年歐美亞各國則陸續試圖以可 交易污染排放權做為環境管控的手段。 1.2.1 總量管制 所謂的總量管制是分別就符合及不符合空氣品質標準之空品區進一步強化 空氣污染減量工作，藉由掌握總量管制區域之排放總量，以此作為基線，於各實

施期程訂定各污染源及空氣污染物之減量目標，並依目標削減排放量，以達管制 需求與空氣品質之期待(行政院環保署)。

其中，成立於 1976 年並致力於促進南加州的空氣品質的美國加州南岸空氣 品質管理局(South Coast Air Quality Management District, SCAQMD)，其管轄範圍 「加州南岸空氣品質區」曾經是美國空氣污染最嚴重的地區，所使用的方法便是 以總量管制為主。針對其境內的固定污染源，任何新設或既存之主要污染源，均 需提出符合以技術為基礎所訂定之排放標準計畫，並經核准方可執行。在一般的 狀況下，SCAQMD 所核准的並非排放的標的量，而是透過原物料的管制、能源、 燃料的使用，間接控制污染源的排放量，現在已經卓有成效。 另外，臺灣對臺電的天然氣發電機組的管制也是借鑑此一方式，其需於前一 年提早提出天然氣的計畫使用總量，經核准後與供應商簽約方可使用。此外，也 有針對排放污染做出管制的計畫，例如 2015 年環保署公告實施的高屏地區空氣 污染總量管制計畫，對於高屏地區固定污染源，只要粒狀污染物排放量達 10 公 噸、硫氧化物 10 公噸、氮氧化物 5 公噸、揮發性有機物 5 公噸以上的廠商做出 限制，均要於 2018 年 6 月 29 日前達成首期削減 5%排放量目標。 在空氣污染之外，總量管制亦見使用於水污染的管制。依據美國 1948 年的 清淨水法(Clean Water Act)，各州必須清楚掌握境內受破壞污染之水源，並進一 步要求進行總量管制，以改善水質。若同樣以加州為例，當水體受損確認後，政 府便必須調查確認水體的用途和污染的現況，並因此確立整治的目標。為了此一 目標，管制者接下來需清查周邊的污染來源並加以分析，為避免分析誤差，在預 留緩衝安全邊際值之後，對周邊污染源訂定每日可排放標準且持續追蹤。一期的 總量管制計畫，依照水體受損程度及用途的不同，可能維持數年到數十年不等。 環保署在 2016 年陸續修訂「放流水標準」及「水污染防治措施計畫及許可 申請審查管理辦法」，以完備總量管制制度。從桃園市開始陸續公告包含新北、 彰化、高雄、宜蘭等地 9 項水體污染總量管制計畫，依據河川的污染程度及其承

受能力，制定不同總量管制標準。 1.2.2 可交易污染排放權 可交易污染排放權是指政府所規範的總量限制下，建立合法的污染物排放權 利與交易市場，並允許廠商之間彼此販售或購買污染的權利或許可證，以此來進 行污染物的排放控制。 採用排放權交易制度作為環境管制的手段，最早於歐、美國家開始試驗實施， 例如：1990 年針對二氧化硫的排放的 Clean Air Act；1994 年的南加州管制硫 化物和氮化物的排放的 South Coast Air Quality Management District；以及 近年的美國東北區域性溫室氣體倡議和加拿大魁北克省碳市場，皆是利用可交易 排放權為環境管制政策工具的例子。

但真正開始大規模以國家為層級，推行可交易污染排放權要自 2005 年歐盟 分三階段建立EU Emission Trading scheme (EU ETS)後。1_{歐盟將於可交易污染排}

放權管制體系下的廠商等所排放的溫室氣體總量訂出一個上限。在此上限之下， 廠商們將分配到或需購買各自的配額，並可依照不同的需求相互自由交易排放權。 而當每年的統計期間結束後，廠商們必需要有足額的排放權以涵蓋其污染之排放， 否則將面臨罰款。 在歐盟實行可交易污染排放權之後，有越來越多的國家或地區也逐步跟進設 立排放權交易制度，為現今相當多的政府所採用或將採用的一種市場機制導向的 管制制度，也是目前最為熱門的管制方法之一。除了紐西蘭、瑞士及哈薩克等國 相繼啟動國內的排放權交易市場，也有許多區域性的排放權交易市場正在發展。 排放權交易體系的建立著實為現今的趨勢之一，從世界銀行 “Carbon Pricing Watch 2016” 的報告中可發現，截至 2016 年，已經有超過 40 個國家和 20 個地 方政府準備實施經濟誘因式的環境保護機制，且以可交易排放權碳為管制方式的 1  _{EU ETS 共分三階段，第一階段（2005-2007 年），第二階段（2008-2012 年），第三階段（2013-2020} 年），目標2020 年時其所涵蓋地區之排放量要比 2005 年之總排放的降低 21%。

碳交易的市場最為蓬勃發展，發展迅速。

圖 1 市場機制導向管制工具現況資料來源:World Bank, “Carbon Pricing Watch 2016”

以上地區約已涵蓋了全球溫室氣體的四分之一的排放源，包含約 13%的二氧 化碳排放。使用經濟誘因式的環境管制機制之國家、地區之數量與涵蓋之污染量 佔全球比例詳如表一。

表 一 市場機制導向管制工具簡述 使用市場機制者

40 個國家(22 ETS2_；4Tax3_{；14 both}4_{) 24 個地區性(22 ETS；2 both)}

涵蓋之溫室氣體排放量

14% of global GHG5 _{Tax 4%；ETS 10% 中國約占12%}

資料來源:World Bank, “Carbon Pricing Watch 2016”

其中，亞洲地區自 2013 年開始至今，亦已新增了 9 個排放交易市場或者通 過未來建置排放權交易市場的法源，日本自 2010 年方開始積極推動東京都排放 交易制度；南韓則於 2015 年啟動「南韓碳排放交易制度」；我國也在 2015 年通 過「溫室氣體管理法」朝向建立排放權交易制度邁進；中國大陸則是於 2013 年 陸續啟動深圳市、上海市、北京市、廣東省、天津市、重慶市、湖北省等七個排 放交易試點，並在 2015 年的九月宣布經過七個點的試運行之後，將於 2017 年逐 步發展全國性的排放權交易體系，若是中國真的如期完成，預計單是中國的排放 權交易市場，便能夠增加約占全球 12%的二氧化碳於排放權交易體系的管制之 下。 臺灣方面，自 2015 年公布溫管法的實施以來，亦逐步朝向以可交易污染排 放權作為環境管制的方向前進。包括：溫室氣體盤查登錄、先期抵換專案、查驗 證制度等措施，其中環保署目前實施的溫室氣體排放額度先期抵換專案已經核發 碳權，亦已建立有國家層級的溫室氣體登錄平台作為盤查登錄之用，皆是作為日 後行使可交易污染排放權為管制方式的先行架構。 2  _{ETS 為可交易汙染排放權架構之英文簡稱，在此表示有使用碳交易作為管制工具之國家}  3  _{Tax 表示有使用碳稅作為環境管制工具之國家}  4  _{碳稅與碳交易並行之國家}

1.2.3 亞洲地區之產業型態:混合寡占 此節說明為何本研究要於一混合寡占的市場結構下討論環境管制方式的選 擇。從環境管制影響的產業看來，以台灣的溫室氣體排放為例，觀察各產業的碳 排放，可以發現在環境管制規範下，能源工業、石化產業是受影響最深的產業(圖 2)。 圖 2 台灣產業碳排放量 相較於歐美國家的民營企業型態，從市場結構來看，廠商的性質有很大的不 同，韓國、臺灣、中國將受到環境管制的產業多為混合寡占的結構。亞洲國家中 的能源、石化等產業，普遍為混和寡占的市場型態，例如台灣的台電、中油；韓 國的韓電；中國的華能等能源公司等。若以溫室氣體排放量最多的能源產業為例， 由於歐美國家國土廣大加上經濟自由開放已久，存在了相當多的民營電力公司互 相競爭。亞洲國家則不然，例如台灣、韓國、中國的電力能源企業皆為公營事業， 詳如表一。 表 二 各國電力能源企業性質 公司 國別 組織型態 中國華能集團公司 中國 公營 中國國電集團公司 中國 公營 中國華電集團公司 中國 公營 中國大唐集團公司 中國 公營 中國電力投資集團公司 中國 公營

台灣電力公司 台灣 公營 韓國電力公司 韓國 公營 萊茵集團 德國 民營 杜克能源 美國 民營 新紀元電力 美國 民營 伊維爾德羅拉 西班牙 民營 資料來源:臺灣電力公司 除電力能源產業之外，臺灣的石化工業例如中油；冶煉工業的中鋼；6 中國 的重工業(中國航空工業集團、中國船舶重工集團…)、石化、冶煉工業(中國石 油化工集團、中國海洋石油、中國鋁業…)，均同為公營事業與民營事業同時競 爭的混合寡占產業。 目前擁有高額碳排放的中國，亦考慮於第十三個五年計畫(2016-2020 年)中 納入 2020 年約 100 億公噸的 CO2 排放總量管制上限，同時也將嘗試朝向以可交 易排放權市場作為環境管制的工具之方向前進。目前，受規範下之高污染廠商已 皆需於生產前向政府的環境管理當局申請污染排放許可購買排放權利(彼此間不 可交易)，通過後始准生產，是一個總量管制轉往可交易污染排放權的例子。這 也是為甚麼我們選擇於一混合寡占的市場架構下試圖解析哪一種的環境管制制 度可以帶來較高的社會福利的原因。 1.3 研究方法 基於以上背景，本研究將於在混合寡占的市場型態下，試討論比較兩種管制 政策下所可能帶來的福利效果，探索較適合的管制方式，並與一般純粹寡占下的 市場架構模型下做對照。 本文之主要內容共分為六章，第一章為緒論，闡明研究動機、議題與目的並 勾勒研究背景；第二章為文獻回顧；第三、四章為研究模型，分別於純粹寡占與 混合寡占兩種市場架構下探討廠商的生產、污染防治之最適決策；第五章比較純 6 雖然已經在 1990 年民營化，臺灣經濟部卻仍是最大的股東，歷屆董事長也均由臺灣經濟部派駐 的法人代表擔任。

粹寡占與混合寡占兩種市場架構下的產量及社會福利之不同；第六章則是分別就 總量管制與可交易污染排放權兩種管制制度下，研析民營化前後的消費者剩餘和 社會福利。第七章是本文之主要結論。

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第二章 文獻回顧

本章將先於一般寡佔下討論總量管制、可交易排放權及兩制度比較之文獻開 始；再討論於混合寡占下探討不同管制機制之文獻 2.1 總量管制、可交易排放權及兩制度比較之文獻 早期研究可交易污染排放權制度之下對社會福利的影響的文獻之中，多半忽 略了排放權市場與產品市場的連結。而在單純考慮排放權市場的架構時， Tietenberg (1985)認為廠商是否在市場中擁有市場力量對排放權交易制度並不會 有顯著的影響。 且相較於總量管制每一家皆需達到特定的減量要求，排放權交易機制將污染 防治負擔由成本較高的廠商轉往較低的廠商，Tietenberg 認為透過可交易排放權 的實施可使廠商更有效率的污染防治。給定任特定污染量，與總量管制相比，可 交易排放權不但可極小化社會總體的污染防治成本，同時也免去政府耗時費力蒐 集資訊的負擔，給予廠商在決策上較高的彈性，亦能增加社會的總產量，促進消 費者剩餘。 但是Hahn (1984)則有不同的看法，他認為如果在排放權市場上出現一個具 有獨占市場力量的參與者的話，若此一參與者為買家，他會利用其市場力量壓低 排放權價格；若為賣家則會干預哄抬排放權的價格，最小化自身的污染防治成本， 但卻使得總體污染防治成本上升，社會福利下降。 Hinterman (2011,2015)便指出，當可交易污染排放權市場並非於完全競爭的 市場架構下，而是存在有廠商足以影響排放權市場的價格的情形時，初始排放權 的分配便相當重要，分配的方式將決定給定任意污染上限之際，污染防治的成本 是否能夠極小化。 但總量管制亦有其好處，Montero(2002)說明了在經濟誘因和直接管制兩種

  11  不同的環境管制制度之下，總量管制不但較易於監控掌握廠商污染排放和污染防 治情形。且當以可交易污染排放權時做為管制方式相比時，總量管制下的廠商將 更有動機投資污染防治，促進污染防治技術的進步。因此總量管制對政府而言亦 有相較於可交易排放權更能提升廠商對污染防治技術增加投資誘因的優點。 在比較直接管制之下的總量管制與可交易排放權的文獻之中，Malueg (1990) 開始加入產品市場與排放權市場一起討論。假設廠商們之間存在生產與污染防治 的技術差異，若當產品市場為完全競爭，相較於總量管制，可交易排放權體系的 確能帶來較高的社會福利；但是當產品市場為寡占的架構之下則不一定，即使排 放權市場為完全競爭之架構，雖然能小化污染防治的成本，但卻使得產量由污染 防治較有效率移往污染防治較不佳的廠商造成商品市場的重分配，若污染防治較 無效率的廠商同時也是生產較無效率的廠商，將導致總體的產量下降、廠商利潤 減少，降低社會福利。因此是否能帶來更高的社會福利將受影響於廠商生產成本 函數的型態和差別，即商品市場份額重分配所造成的扭曲所帶來之負向福利效果， 是否超過可交易染排放權管制下所帶來的正的福利效果。 Sartzetakis(1997a)則分析，廠商不應單單專注於最小化污染防治成本，而是 應當考量加入產品市場的總體利潤，因此廠商有動機透過多買或少賣影響排放權 的價格增加對手的成本(Raising Rivals’ Cost Strategies)，以攫取更高的市場份額， 但若此一廠商的行為對社會福利的影響將取決於廠商為一生產有效率或者無效 率的廠商，若為生產有效率的廠商，其於增加自身利潤的同時亦會提升整體的社 為福利，反之則對社會福利會有很大的傷害。 Sartzetakis(1997b)以及 Sartzetakis (2004)，在產品市場為一般寡占的模型下比 較總量管制與可交易排放權在社會福利上的差別(但假設排放權市場為完全競爭 的架構)。Sartzetakis 認為排放權和總量管制間社會福利的差別主要來自於產品 市場份額的改變，當排放權流向污染防治效率較差的廠商時，導致總體的廠商利 潤下降，但同時有效率運作的排放權交易市場會提升總體的產量。在污染防治技

  12  術不同但生產成本相同且為一固定常數的假設之下，可交易排放權制度的實施會 帶來比總量管制更高的社會福利。而在生產成本為一遞增函數的情形之下，當污 染防治較無效率的廠商因為排放權交易得到了大部分的市場份額之後，此一負的 社會福利效果即足以抵銷排放權市場帶來了最小污染防治成本以及總產量增加 所帶來的社會福利，總量管制因而能比可交易排放權市場帶來更高的社會福利。 另外雖然總量管制之實行需要較多的資訊，由於管制者蒐集資訊上的成本， 將導致整個管制系統的運作可能需要較高的代價；且亦難以達成各廠商邊際污染 防治成本相等的效率目標。但若是在完全資訊、市場結構為完全競爭的情況下， 亦即管制者能夠取得所有相關污染、污染防治成本等的資訊時，總量管制此一直 接管制機制將必優於經濟誘因式的機制，或至少帶來相同的社會福利。 2.2 混合寡占下討論管制機制之文獻 前述文獻皆於一般寡占的市場模型架構下探討直接管制與市場機制導向管 制下的福利效果。但當焦點移動到東方的國家如台灣、韓國和中國，混合寡占機 制下的討論便顯得更為貼近現實狀況。如Bárcena-Ruiz and Garzón (2006)在混合 寡占的架構之下，討論當政府使用環境稅作為管制工具，和公營廠商的目標函數 中有無考慮邊際污染損害的不同下討論政府的最適決策。 Cato(2011)討論污染防治補貼與環境稅，個別及一齊施行所可能造成的影響， 亦發現在混合寡占的架構下愈嚴格的環境規範不一定能帶來更低的污染排放量， 並建議管制者應該同時採行兩種管制措施。 G. Ye, J. Zhao(2016)則是在公、民營廠商一同競爭時，探討直接管制與環境 稅兩種不同的管制方法與以往在一般寡占的架構下討論所得出的結論是否相同。 並發現即使廠商間享有相同的生產、污染防治技術，且不存在資訊不對稱與交易 成本等的假設之下，已經無法達成給定特定稅率必有一相應的總量限制可以達成 相同目標的結論，且環境稅也未必會優於總量管制。

  13  上述皆於混合寡占的架構之下比較包含環境稅、污染防治補貼和總量管制等 不同管制機制，而比較總量管制與可交易排放權的文獻，如Kato(2006)，在可交 易和不可交易的總量管制下，考量兩種管制措施於社會福利上的差別。一般而言， 相較於不可交易的總量管制制度，轉換為可交易排放權有兩個正的福利效果(1) 給定相同的總排放量，可交易污染排放權可最小化污染防治成本。(2)可交易污 染排放權之下的社會總產量會上升。和一個負的福利效果:市場份額流向污染防 治總成本較高的廠商。在其他條件皆完全相等的狀況下，Kato 發現開放排放許 可權交易雖然能提升總體的產量，但當公營廠商愈重視整體的社會福利，卻會導 致產品市場扭曲得更加嚴重，使得負的福利效果大過於正的福利效果，並使總量 管制能帶來比可交易污染排放權更高的社會福利；但是當公營廠商比起在會福利 之外更加重視自身的利潤的話，可交易排放權正的福利效果會大過於負的效果， 從而提升總體社會福利。 根據上述文獻分析可知，在環境管制政策的比較上，鮮少將混合寡占的市場 模型架構與廠商間技術不均等的情形同時納入考慮，因此，本文的主要研究目的 即是透過建立不同的混合寡占的理論模型，比較總量管制與可交易污染排放權兩 種制度所帶來的福利效果。

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第三章 一般寡占下之模型推導與設定

在本章中，我們要於一般寡占的架構下，介紹並推導本文之基本模型設定。 3.1 模型設定 在討論混合寡占的模型之前，本文先建立一個模型以做為爾後章節的比較基 準。假定市場存在兩家廠商(廠商 0 和廠商 1)，兩廠商生產同質的產品，且在市 場上進行Cournot 競爭，其產量分別為q 和₀ q 。廠商 i 的生產成本為₁ 1 2 2cqi ，今 假設產品的生產會造成污染的排放，而一單位的產量將帶來一單位的污染排放， 令e 為廠商 i (_i i0,1)的污染排放量。市場的逆需求函數為P Q

 

  ，其中 PA Q 表示市場價格， A 為市場規模，Q是市場的總產量，即Qq0  。 q1 為了提升環境的品質，政府決議推行環境管制措施，規範可容許總排放污染 量為 E ，且其可能選擇的管制方式為總量管制或可交易污染排放權兩種。在總量 管制之下，廠商面對政府給定的污染上限e ，廠商因此為保護環境投資污染防治_i 之最終的污染排放量為e_i   ，其中q_i a_i a 為廠商 i 之污染防治量。對廠商 0 而言，_i 污染防治之成本 2 0 1 2a ；對廠商 1 而言則為





2 1 1 1 2 u a ，1與1 u 分別表示廠商 0 與廠商 1 投注於環境保護之邊際成本遞增之速度，我們以 u 代表兩廠商間污染防 治技術差距，且u 。為簡化分析起見假設0 e0   ，且在總量管制之下最終e1 e 的污染排放量因而為e_i    。 q_i a_i e 當使用可交易污染排放權作為管制時，在管制上限 E 之下，政府則分別撥予 廠商e (_i i0,1) e 的排放權。而廠商在考慮了e



q_ia_i



之後決定最終的排放 量e ，並透過排放權交易市場以_i  的價格，自由購買或賣出排放權。在此機制之

  15  下，廠商可透過排放權的買賣，購買不足或售出多餘的排放權以符合政府的管制。 為聚焦於兩制度之分析起見，本文排除Hahn(2011)指出之導致排放權市場失靈的 可能原因。7 並假設兩家廠商皆為排放權市場的價格接受者，因此可交易排放權 的市場為一完全競爭之市場。 當我們考慮政府可能採用總量管制與可交易污染排放權兩種不同之制度做 為環境的規範政策下討論時，為使模型之解有所意涵，本章假設參數之間存有



 



2 1 2 0 A   c c e  8之關係且c ，在此一參數設定之下產量、污染防治量皆1 大於 0，亦即q_i  ，0 a_i  且0 q_i   。上標“e_i e c＂表示為採用總量管制作為管 制方法，“t＂則為採用可交易污染排放權為管制方法。 3.2 總量管制   在本節，我們將於一般寡占的模型架構，求解總量管制下，廠商的市場均衡 與社會福利。 3.2.1 模型推導 在一般寡占模型下，我們假設現在政府採用總量管制作為環境保護的政策工 具。受總量管制限制的廠商，在政府所訂出的排放污染上限為e 的條件下決定產_i 量和污染防治量以極大化利潤。廠商 0 及廠商 1 的其利潤函數分別為 0 2 2 0 0 0 0 1 1 max 2 2 q  Pq  cq  a ,s t e. 0 q0 a0 (3.1)





1 2 2 1 1 1 1 1 1 max 1 2 2 q  Pq  cq  u a ,s t e. 1  q1 a1 (3.2)         7  _{Hahn(2011)指出之在以下條件之下，排放權市場可能為不完全競爭:(1)交易成本過高 (high}

transaction costs)(2)廠商有足夠的力量能夠影響排放權價格 (market power)(3)廠商對未來的不 確定性 (uncertainty)(4)有條件的排放權分配方式 (conditional allowance allocations)(5)極小化污 染防治成本以外的行為 (non-cost minimizing behavior)(6)同時受不同環境規範管制 (different regulatory treatment of firms)。且實務上 Ellerman and Montero(2007)、Liski and Montero(2011)及 Hinterman (2011,2015)皆指出，排放權市場經過數年運行使廠商熟悉適應以及當其涵蓋更多的領 域與廠商後，排放權市場將愈趨近於完全競爭之架構。

8

  16  對(3.1) 、(3.2)微分，廠商利潤極大化的一階條件是





0 0 1 0 3 0 A e c q q q   _{     }  (3.3)









1 0 1 1 1 3 0 A u e q c u q q   _{       }  (3.4) 將(3.4) (3.5)聯立求解，我們可以得到以下廠商之產量以及污染防治量分別為 0 (2 )( ) 8 3 (6 ) c c A e Au q u c c u         (3.5)





1 (2 )( ) 3 8 3 (6 ) c c A e c eu q u c c u          (3.6) 在我們的限制條件之下，也可發現產量皆大於其所核准的汙染量









0 (3 ) 2 0 8 3 (6 ) c A c e c u q e u c c u           









1 (3 ) 2 0 8 3 (6 ) c A c e c q e u c c u           因此將產量結果(3.6) (3.7)代入限制條件e₀  e q₀ 、a₀ e₁    可知污e q₁ a₁ 染防治量為





0 (3 ) (2 ) 8 3 (6 ) c A c e c u a u c c u          (3.7)









1 3 (3 ) 8 3 (6 ) c c A c e a u c c u         (3.8) 總量管制下之總產量為











2 2 (3 ) 8 3 (6 ) c c A e A c e u Q u c c u           (3.9) 而由以上之結果(3.5)~ (3.8)可得廠商 0 的利潤為





















 





 











2 2 2 2 2 2 0 2 2 2 3 2 3 2 2 13 7 2 2 3 4 3 2 8 3 (6 ) c Ae c c c u A c c u e c c c c c c u c u u c c u   _{       }    _{ }  _{       }    _{ }        

  17  廠商 1 的利潤為















 

 











 

 

 











2 2 2 2 2 1 2 2 2 3 2 3 2 3 2 13 7 3 4 3 2 8 3 (6 ) c c A c c u Ae c u c c u e c c c c c u c u u c c u          _    _        _   _             在總體社會的福利函數，乃由消費者剩餘以及廠商的利潤扣掉環境的損害所 組成的情形下，

 





 

0 1 1 2 2 2 0 1 0 0 1 1 2 2 2 c c Q i i SW CS D E c u A s ds q a a D E         



 











 可得總量管制之下的總體社會福利 c SW 為





























































 

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 5 2 11 7 3 4 2 22 10 2 3 16 9 4 2 3 2 3 2 8 3 (6 ) c c A c A e c c e A c A c c e c u c c c e A c A c e c c e u SW D E u c c u  _{      }       _{       }      _{   }   _{      }                          (3.10) 當廠商間存在污染防治技術差異u，且廠商 0 為擁有污染防治技術優勢的廠 商時。可發現在總量管制之下，廠商 0 的產量會大於廠商 1





0 1 0 1 3 0 8 3 (6 ) c c A c e u c c q q q q u c c u                這是因為在總量管制之下，廠商 1 的決策受到污染防治成本的直接影響，污染防 治成本較高也意味著生產的成本較高，其產量會因此而減少。而廠商 0 則會因為 策略性替代之關係而增加產量，在 ₀c ₁c q q 的情形之下，這也隱含廠商 0 的污染防 治量會大於廠商 1





0 1 0 1 3 0 8 3 (6 ) c c A c e u c c a a a a u c c u               

  18  這是因為當兩廠商皆受e   的總量條件限制時，生產較多的廠商 0 也會是q_i a_i 投資較多成本於污染防治的廠商。 3.3 可交易污染排放許可權 在本節，我們將於一般寡占的模型架構，求解可交易污染排放許可權下，廠 商的市場均衡與社會福利。 3.3.1 模型推導 此節討論政府採取可交易污染排放權作為管制措施。假設每間廠商給予



0,1



i e i e 的排放權，且總體之排放限制量與前述之總量管制相同時。在此制 度之下，廠商可自由的買賣排放權，並透過決定產量和污染防治量以極大化利潤， 其中 表示為排放權的價格，利潤的目標函數因而分別為





0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 , 1 1 max 2 2 q a  Pq  cq  a  e  q a (3.11)









1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 , 1 1 max 1 2 2 q a  Pq  cq  u a  e  q a (3.12) 在可交易污染排放權下，由於排放權市場為完全競爭之架構，廠商從事污染 防治會遵循邊際污染防治成本等於排放權價格的原則，即 MCA₀ MCA₁，其 中 MCA 表示廠商的marginal cost of abatement ，因此透過可交易排放權市場的 運作，給定任意特定污染上限，可極小化總社會的污染防治成本。 廠商極大化利潤一階條件因而為





0 0 1 0 2 0 A c q q q  _  _{     }  (3.13) 0 0 0 0 a a  _  _{  }  (3.14)





1 0 1 1 2 0 A q c q q  _  _{     }  (3.15)





1 1 1 1 u a 0 a  _  _{   }  (3.16)

  19  並由(3.13) (3.15)聯立以及(3.14)、(3.16)，我們可求得以下廠商的產量 及污染防治量之決策為 0 1 3 t t A q q c      (3.17) 0 t a  ， ₁ 1 t a u    (3.18) 依據可交易排放權市場的結清條件， _{0 1}



₀t ₀t

 

₁t ₁t



E   e e q a  q a ，可以求得 排放權的價格為













2 1 (3 ) 8 5 2 0 u A c e u c u          (3.19) 並將(3.19)代入(3.17)、(3.18)可得出均衡的產量及污染防治量為













0 1 2 1 2 8 5 2 t t e u A u q q u c u         (3.20)













0 2 1 3 8 5 2 t u A c e a u c u  _   _     (3.21)









1 2 3 8 5 2 t A c e a u c u           (3.22) 可交易排放權下之總產量為













2 2 1 2 8 5 2 t e u A u Q u c u            (3.23) 將以上之結果代入(3.11)，可得廠商 0 的利潤為































2 2 2 0 2 4 1 6 2 4 1 13 4 7 2 2 6 8 3 2 8 5 2 t Ae u c u e u u c c u A c u u u u c u        _     _   _{      }             

  20  代入(3.12)，可得廠商 1 的利潤為

































2 2 2 2 1 2 4 13 7 1 4 1 6 7 2 1 2 2 6 6 2 8 5 2 t c c e u Ae u u c u A c u u u u c u  _{            }        _   _              根據社會福利之定義，便可得到在可交易污染排放權之下的總社會福利為

































 

2 2 2 2 4 1 2 5 4 1 11 2 7 2 4 5 2 3 8 5 2 t Ae u u c u e u u c c u A c u u u SW D E u c u   _    _  _     _   _{      }             (3.24) 當政府以可交易污染排放權作為環境管控之手段時，廠商 0 與廠商 1 透過可 交易污染排放權市場的運行，達成邊際污染防治成本之均一化，因而產出相同的 產量， ₀t ₁t q q 。而污染防治技術較佳的廠商 0 因而會較注重環境多做污染防治並 成為排放權市場上的賣家，廠商 1 則反之成為買家， ₀t ₁t a a 。

  21 

第四章 一般寡占下環境管制機制之比較

本節將在一般寡占的市場架構下，分析與比較總量管制與可交易污染排放許 可權。 4.1 總量管制之比較靜態 在本小節，我們將在總量管制下，透過比較靜態可見污染防治技術差距對一 般寡占的廠商之影響，對u微分後可發現，由(3.5)(3.6)可知  













0 0 1 2 1 2 3 0 8 3 (6 ) c c c c c A c e dq dq dq du dq du u c c u    _   _         















0 1 1 2 0 2 3 3 0 8 3 (6 ) c c c c c c A c e dq dq dq du dq du u c c u     _   _         當污染防治技術差距擴大時，廠商 1 因為生廠成本隨之上升，產量因而下降，在 Cournot 競爭下廠商 0 的產量則因策略性替代而增加。 且對總產量而言，在污染防治技術差距擴大時，由於Cournot 競爭的特性 0 1 ₀ c c dq dq du  du  廠商 0 所增加的產量，不足以彌補廠商 1 因此而下降的產量。對(3.9) 微分可觀 察到總產量將隨著污染防治技術差距的增加而減少，因此隨著污染防治技術差距 的擴大，消費者剩餘將下降。

















2 0 1 2 2 3 0 8 3 (6 ) c c c _{d q q c A c e} dQ du du _{u c c u}   _   _        

  22  而由圖 3 我們可以發現，當其他條件維持不變，隨著污染防治技術差距增加， 廠商 1 的反應曲線會往內移，因此市場均衡時，廠商 1 產量減少但廠商 0 增加產 量，此外總產量、污染防治量亦減少。 圖 3 總量管制下一般寡占之反應函數   因此在其他條件維持不變之時，當污染防治的技術差距增加，對污染防治量 的影響為 0 ₀ c da du    1 ₀ c da du    這是因為在總量限制的條件之下，當污染上限決定之後，要多生產便要多做污染 防治以符合環境標準，廠商 0 的污染防治量因而上升，廠商 1 的下降。

  23  接下來我們討論u對廠商利潤的影響，由(3.1)(3.2)可知，當利用隱函數表 現時，目標函數可寫為

   





0 0 0 , 1 c c c c q u q u  

   





1 1 0 , 1 , c c c c q u q u u   可發現對廠商 0 的利潤而言   0 0 0 0 1 0 1 0 c c c c c c c d d dq d dq du dq du dq du         





















3 2 3 3 2 0 8 3 (6 ) c c A c e c A e Au u c c u   _    _{ }    _       當污染防治技術差距擴大，廠商的利潤也因此而上升。同理，對廠商 1 的利潤微 分可見    0 1 1 1 1 1 0 1 =0 c c c c c c c c dq d d d dq d du dq du dq du du           



 























3 2 10 3 6 44 12 3 2 74 19 44 8 11 0 2 8 3 (6 ) A c u c c u u A c e c e c u c u c c u u c c u   _     _     _            _{ }    _{        }                 廠商 1 的利潤，將隨著污染防治成本的增加而下降。 綜合而言，可發現隨廠商間污染防治技術差距之擴大，對社會福利的影響有 三個效果存在，分別是消費者剩餘與廠商利潤 對社會福利之函數微分可得    0 1 c c c d dSW dCS d du du du du        

  24 



 





 

 







 











2 3 2 3 2 6 1 4 3 2 2 5 3 0 2 8 3 (6 ) A c c c c u A c e c c c e c c eu u c c u   _{    }   _{ }      _{ }                  污染防治技術差距之增加對社會福利將有不良之影響。9 4.2 可交易污染排放權之比較靜態 當其他條件維持不變時，(3.17)(3.18)對排放權的價格微分時可以發現 0 1 ₀ 3 t dq d c     ， 1 1 ₀ 3 t dq d c         0 _{1 0} t da d   ， 1 1 ₀ 1 t da d  u    排放權的價格上升時，無論時廠商 0 或廠商 1 都會有產量減少的情況發生。廠商 1 減產是因為身為污染防治技術比較不好的廠商，由於生產過程中購買排放權的 成本上升，只好減產以因應，且也要自己多做污染防治，使廠商 1 之產量下降， 污染防治量上升；對廠商 0 而言，排放權的販售則是另一筆的收入，其因此於排 放權及產品市場權衡，當排放權的價格上升時，廠商 0 有誘因透過多做污染防治 供給更多的排放權，以增加其於排放權市場之收益，同時廠商在產品市場生產的 機會成本也會因為排放權價格的上升而增加，導致廠商 0 減少產量，並增加污染 防治量。 當其他條件維持不變，而污染防治技術差距增加時，由於 ₀t q ， 0 t a 只受 的影響 而變化，意味著排放權的供給量不受u的直接影響；但a₁t則會受到u上升造成污 染防治成本增加的直接影響而減少，在產量皆不受污染防治技術差距的直接影響 之下，排放權的需求量因而上升，造成排放權價格將隨著污染防治技術差距的增 加而提高，對(3.19)微分時可見         9 詳見附錄

  25 













2 2 3 3 0 8 5 2 c A c e d du _{u c u}   _   _          接下來我們將探討u對產量以及污染防治量之影響，對產量而言，將(3.20)對u 微分時，可發現  









0 0 2 2 3 0 8 5 2 t t _{A c e} dq dq d du d du _{u c u}                      這是因為當污染防治技術差距擴大時將導致排放權價格上升，身為排放權賣家的 廠商 0，因而欲多做污染防治並於排放權市場售出獲益，將犧牲部分產品市場。 同理，考量廠商 1 時，由於對廠商 1 來說排放權為一生產中需要付出的成本， 因此價格上升的排放權，會造成廠商 1 的產量下降。  









1 1 2 2 3 0 8 5 2 t t _{A c e} dq dq d du d du _{u c u}                        而就污染防治量而言，(3.21)對u微分可發現  













0 0 2 2 3 3 0 8 5 2 t t _{c A c e} da da d du d du _{u c u}      _   _           可發現對廠商 0 的污染防治量而言，當技術差距擴大，防治量會因此而增加。對 廠商 1 的污染防治決策來說，則受兩個效果的作用。其中污染防治技術差距增加 的直接成本效果導致 1 ₀ t da du  透過排放權價格影響的間接價格效果則是   1 1 ₀ t t da da d du d du       整體而言，直接效果將大於間接效果，所以可發現

  26 













1 2 2 5 3 0 8 5 2 t _{c A c e} da du _{u c u}  _   _           廠商 1 的污染防治量將隨著技術差距的擴大而減少。 綜上所述，於可交易污染排放權之下由於 0 ₀ t dq du  ， 1 ₀ t dq du  的緣故， 0 t dQ du  污染防治技術對廠商總產量的影響為









2 4 3 0 8 5 2 t _{A c e} dQ du _{u c u}                 消費者剩餘因而隨著污染防治技術擴大而下降。 接下來，我們將探討u對廠商利潤的影響，由(3.11)(3.12)，可將廠商的利 潤函數以隱函數的方式表達為

 



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

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

 

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

0 0 , 1 , 0 , t t t t q u q u a u u      

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

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

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



 

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 

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

1 0 , 1 , 1 , , t t t t q u q u a u u u       對廠商 0 的利潤微分可見      0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 t t t t t t t t t t t d d dq d d da d d dq d d d du dq d du da d du dq d du d du                          

























3 2 3 2 4 2 7 6 0 8 5 2 A c e A c u e c c u u c u                              對廠商 0 之利潤會有正向的影響。這是因為廠商 0 在產品市場之外的尚有排放權 交易市場的利潤，而廠商 1 則在排放權市場需付出購買的成本，隨著污染防治技 術差距的增加，雖然廠商 0、1 的產量 0 減少，但廠商 1 尚需向廠商 0 購買排放 權，廠商 0 的利潤因而有可能上升。

  27  但對廠商 1 而言，       0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 t t t t t t t t t t t t dq d d dq d d da d d d d d d du dq d du da d du dq d du d du du                             













 









3 2 3 6 7 2 1 2 12 7 1 8 5 2 A c e A u c u c c u e u c u                               整體而言，對廠商 1 的利潤之影響受到三效果之影響，一是由於對方減產而使自 身獲益；但同時利潤也會因污染防治成本之提高而下降；三是在排放權上所需付 出之代價增加亦會導致利潤下降。綜合來說，可見污染防治技術差距的增加對廠 商 1 影響可能為正亦可能為負。10 但就社會福利的效果而言，由於 0 t dQ du  ，消費者剩餘將隨u而下降，因此    0 1 + t t t d dSW dCS d du du du du        ，所以









 























3 2 3 2 6 7 11 8 2 2 5 8 5 2 t A c e A c c u e c c u c c dSW du _{u c u}                                 但將假設條件





2 2 1 c e A c    代入後可發現，污染防治技術差距的增加對總體的社 會福利有不利之影響。11 4.3 一般寡占下之比較 在本節，我們將分析比較總量管制與可交易污染排放權兩制度之不同處。 觀察廠商 0 的產量可以發現

















0 0 0 0 3 4 2 8 5 2 8 3 (6 ) c t A c e c u u c t q q q q u c u u c c u                                10 詳見附錄，對廠商 1 的利潤影響在本文限制條件下為正 11 詳見附錄

  28  這是因為在相同 e 的限制之下，可交易污染排放權下的廠商 0，會因為考慮可交 易排放權的市場而無法生產太多，而在總量管制之下，廠商 0 則因較佳的污染防 治技術而享有生產優勢。

















1 1 1 1 3 4 3 8 5 2 8 3 (6 ) c t A c e c c u c t q q q q u c u u c c u                              反之，廠商 1 在可交易污染排放權下會以支付排放權費用的方式，處理其超支的 污染額度，因而生產較多。 總體而言，可交易排放權的總產量與總量管制的總產量差距為

















2 1 3 8 5 2 8 3 (6 ) c t c A c e u Q Q u c u u c c u  _   _               因此量管制下的總產量將會小於可交易排放權管制下的總產量，即 c t Q Q ，可 交易排放權將帶來比總量管制更高的消費者剩餘。 在廠商利潤方面



 





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 

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



0 1 0 1 2 2 2 2 2 2 4 7 5 16 49 36 10 3 6 4 3 116 390 319 109 17 3 4 1 7 23 9 2 8 5 2 8 3 (6 ) c c t t c Ac c c c c c c e A c c c A c e u u c c c c c e c A c c c c c e u u c u u c c u       _  _{      }       _{ }               _{  }            _{ }      _{         }                     這樣的情形可以從兩個方面來解釋，第一，雖然廠商 0 從總量管制轉往可交 易污染排放權後的產量減少，但卻多了排放權交易市場的收入；而廠商 1 雖然需 要購買排放權，但也因此生產的比總量管制之下的更多，總體廠商利潤因此而上 升，使得 t c SW SW 。 在可交易排放權市場下，可達到使不同廠商的邊際污染防治成本相同的效果， 使整體污染防治成本極小化。相較於總量管制，增加廠商的加總利潤。故當各廠

  29  商污染防治的邊際成本各自不同時，12 在一般寡占的市場結構之下，隨著技術差 距的存在，可交易污染排放權將會是更好的選擇，且政府同時應致力於縮減不同 廠商間的污染防治技術差距以提升總體社會福利。 我們簡單彙整如下表三 表三 基本模型的簡單概要   總量管制 廠商 0 廠商 1 與無技術差異相比 產量 0 1 c c q q 總產量減少 污染防治量 0 1 c c a a 減少 排放權市場 廠商 0 廠商 1 與無技術差異相比 排放權 賣家 買家 產量 0 1 t t q q 減少 污染防治量 0 1 t t a a 減少 CS\SW _{t c} CS CS ，SWt SWc 減少 經過上面的討論之後，我們因此可得命題 1: 命題 1. 在一般寡占的市場架構之下，當廠商間存在污染防治的技術差距之時，可交 易汙染排放權總是能來比總量管制更高的社會福利與消費者剩餘。         12 若是當廠商間彼此不存在污染防治技術之差距，總量管制與可交易汙染排放權下的產量、污染 防治量與社會福利皆將相同。

  30 

第五章 混合寡占下之模型推導與設定

在本章中，我們要於混合寡占的架構之下，分析總量管制與可交易污染排放 權兩種不同的管制制度之差異，及其帶來的福利效果。 5.1 模型設定 在本章，我們建立一混合寡占的模型，並藉此分析比較不同環境管制制度下 廠商的表現。我們現在假設市場存在一家公營廠商(廠商 0)，以及一家民營廠商 (廠商 1)。承續第三章，兩廠商生產同質的產品並進行Cournot 競爭，其產量分 別為q 和₀ q ，生產成本亦為₁ 1 2 2cqi (i0,1)。令e 為廠商 i 的污染排放量，一單i 位的產量將帶來一單位的污染排放。市場的逆需求函數仍為P Q

 

  。 A Q 對公營廠商而言，污染防治之成本 2 0 1 2a ；對民營廠商而言則為





2 1 1 1 2 u a ， 1與1 u 分別表示公營廠商與民營廠商投注於環境保護之邊際成本遞增之速度， 我們以 u 代表兩廠商間污染防治技術差距，且u 。這意味著公營廠商在污染0 防治上，將比民營廠商來的更有效率，面對政府將開始採取環境管制措施，限制 總污染為 E 的情況下配給排放權或總量汙染上限e 於各廠商。 _i 對於公營廠商來說，不僅關心自身的利潤同時也會將整體之社會福利納入考 量。其目標函數因而為





0 1 SW        代表廠商的民營化程度，在此我們考慮一完全公營的廠商，因此於 的情0 況下討論。其中 _{0 0} 1 ₀2 1 ₀2 2 2 Pq cq a     代表公營廠商的利潤。

  31  SW 表示整體的社會福利，包含消費者剩餘以及廠商之總利潤，但需扣除生產所 造成之環境損害，因此 

 





 

0 1 1 2 2 2 0 1 0 0 1 1 2 2 2 Q i i SW CS D E c u A s ds q a a D E         

_

 











 (5.1) 為使模型之解有所意涵，並利於分析，在本章亦假設參數間存在



 



2 1 2 0 A   c c e  之關係且c ，在此設定之下產量、污染防治量同樣將大1 於 0，代表q_i  ，0 ai  且0 qi   。上標“ei e m c＂表示為混合寡占下採用總量 管制作為管制方法、“mt＂則為採用可交易污染排放權為管制方法。 5.2 總量管制 在本節，我們將於混合寡占的模型架構，求解總量管制下，廠商的市場均衡 與社會福利。 5.2.1 模型推導 在總量管制之下，公營廠商 0 的目標函數為極大化總體之社會福利





0 2 2 2 2 2 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 max 1 ( ) 2 2 2 2 2 . q Q Pq cq a Pq cq u a D E s t e e q a       _   _{ }    _        (5.2) 民營廠商 1 的目標仍為極大化其利潤





1 2 2 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 max 1 . 2 2 q   pq  c q  u a s t e e  q a (5.3) 對(5.2)、(5.3)微分可得極大化利潤之一階條件為





0 1 0 2 0 A e c q q q  _{     }  (5.4)









1 0 1 1 1 3 0 A u e q c u q q   _{       }  (5.5)