Моделирование эколого-экономического регулирования выбросов предприятий в стохастических условиях тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Ученая степень
кандидата экономических наук
Автор
Бобков, Александр Владиславович
Место защиты
Кисловодск
Год
2014
Шифр ВАК РФ
08.00.13

Автореферат диссертации по теме "Моделирование эколого-экономического регулирования выбросов предприятий в стохастических условиях"

На правах рукописи

БОБКОВ Александр Владиславович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ПРЕДПРИЯТИЙ В СТОХАСТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

15 т 2т

Кисловодск - 2014

005548357

005548357

Работа выполнена в НОУ ВГ10 «Кисловодский институт экономики и права»

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор Черданцев Вадим Петрович Официальные оппоненты:

Скитер Наталья Николаевна, доктор экономических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», профессор кафедры страхования и финансово-экономического анализа

Асрян Гретта Артуровна, кандидат экономических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», доцент кафедры «Экономика и управление на предприятии»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Калмыцкий государственный университет», г. Элиста

Защита состоится «01» июня 2014 года в 13:00 часов на заседании диссертационного совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д 521.002.01 при НОУ ВПО «Кисловодский институт экономики и права» (357700, г. Кисловодск, ул. Р. Люксембург, 42).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НОУ ВПО «Кисловодский институт экономики и права»

Автореферат разослан «30» апреля 2014 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

Бостанова А.И.

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Активизация природоохранных мероприятий на производственных предприятиях, разработка ими эколого-экономической политики обусловлены требованиями повышения роли экологических факторов в процессах строительства, эксплуатации, инвестирования, и ликвидации промышленных производств. Хотя предприятия могут ограничить промышленные выбросы путем выбора соответствующей производственной технологии, регулированием потоков используемых ресурсов и готовой продукции и использованием технологий снижения вредных выбросов, контроль за загрязнением ие всегда позволяет обеспечивать допустимый уровень промышленных выбросов. Различные случайные факторы, такие, как метеоусловия, неисправность оборудования и человеческий фактор могут приводить к непредсказуемым отклонениям реализованного уровня выбросов от допустимого. Эколого-экономическое регулирование осуществляется с использованием налогообложения производственных выбросов (сообщаемых в отчете предприятия), мониторинга, и штрафных санкций (либо фиксированный штраф для любого нарушения, либо штраф, величина которого является линейной функцией степени нарушения) в случае, если при проверке устанавливается, что сообщаемый уровень выбросов ниже фактического, для принуждения предприятии к соблюдению экологических требований. Кроме того, разрешения на выбросы являются дополнительным инструментом для стимулирования сокращения промышленных выбросов.

В последние годы большую актуальность приобретает проблема исследования и оптимизации выбора предприятиями объема сокращения производственных выбросов и числа разрешений на производственные выбросы и в условиях, когда полное соответствие выбросов предприятия допустимому уровню (определяемому имеющимся у предприятия количеством квот на выбросы) невозможно в силу влияния неопределенности (например, разрешения на выбросы приобретаются заранее и не могут быть куплены мгновенно при необходимости, обусловленной производственными условиями, например, в случае инцидента или увеличения объема выпуска продукции).

Эффективные стратегии эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом их случайного характера и возможных нарушений предприятиями экологических требований могут быть разработаны на основе математических моделей процессов регулирования загрязнения окружающей среды и аудита вредных производственных выбросов, что и определяет актуальность диссертационной работы.

Степень разработанности проблемы. Проблемы управления природопользованием, методы управления нейтрализацией отрицательного влияния промышленного производства экологию, проблемы экоаудита, а также налогообложения предприятий производственного сектора, допускающего загрязнение окружающей среды, исследуются в работах таких авторов, как Ж. Биглайзер, А. Блэкман, М. Витт, В. Герасимович, А. Голуб, К. Гофман, А. Гусев, П. Дасгупта, А. Джаффе, Р. Коуз, Е. Петракис, А. Пигу, Э. Скотт, Ф. Смит, Е. Струкова, Р. Стэвинс, К. Тарнер, О. Тихонов, Д. Ульф, А. Фишер.

Анализ проблем экологических издержек производственной деятельности, оценки экономического ущерба, обусловленного загрязнением окружающей среды, оценки экономической эффективности экологического мониторинга и аудита содержится в работах С. Бобылева, В. Герасимовича, В. Глухова, В. Глушковой, А. Голуба, А. Дулова, Т. Лисичкиной, С. Макара, А. Минца, А. Нестерова, П. Нестерова, К. Папенова, И. Русина, А. Ходжаева, И. Бейтмана, X. Вэриана, Л. Гул-дера, М. Кроппера, У. Отса, Д. Пирса, Н. Робинсона, Э. Скотта, Т. Тайтенберга и др.

Проблемы экологического менеджмента, экологические аспекты устойчивого развития, институциональные основы интернапизации экстернапьных эффектов, экономико-математического моделирования процессов регулирования производственных выбросов рассматриваются в работах А. Исаченко, Н. Коло-совского, И. Комара, И. Натапухи, Г. Приваловской, В. Разумовского, А. Рогаче-ва, Т. Руновой, В. Холиной, Н. Пахомовой, Г. Шалабина, С. Рафикова, О. Литовки, В. Лебедева, О. Меркуловой, В. Петрунина, О. Семеновой, В. Данилова-Данильяна, Е. Мишон, Ф. Иванова и др., а также зарубежных ученых К. Рихтера, А. Пигу, А. Эндреса, Э. Вайцзеккера, Э. Ловинса, Л. Ловинс, Ф. Шмидта-Блеека, Дж. Саймона, М. Ваккернагеля, Р. Уэтерингса, Й. Опшура, К. Сегерсона, Т. Ми-сели, Д. Пирса, Р.Ставинса и др.

Вместе с тем, недостаточное внимание уделено проблемам эффективного эколого-экономического регулирования и мониторинга производственных выбросов в стохастических условиях, выявлению оптимального сочетания таких инструментов, как экологическое налогообложение, штрафные санкции и разрешения на производственные выбросы. Важна проблема разработки эффективных стратегий экомониторинга, аудита и стимулирования предприятий к внедрению более экологически чистых производственных технологий в условиях неопределенности. Анализ перечисленных проблем предполагает разработку соответствующих математических моделей, что и определило тему и задачи диссертационного исследования.

Объект диссертационного исследования представляют производственные предприятия, допускающие промышленные выбросы в окружающую среду.

Предметом диссертационного исследования является процесс эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом их случайного характера.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационного исследования заключается в моделировании, анализе и оптимизации стратегий регулирования и мониторинга производственных выбросов с учетом их случайного характера. Для достижения указанной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

- разработка и анализ моделей эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом случайного характера и возможных нарушений хозяйствующими субъектами экологических требований;

- анализ эффективности эколого-экономического регулирования при условии возможности накопления предприятиями неиспользованных разрешений и различных функциональных формах штрафных санкций за экологические нарушения;

- моделирование и анализ рынка разрешений на промышленные выбросы как средства преодоления неэффективности эколого-экономической политики в стохастических условиях;

- разработка математических моделей экологического аудита с учетом случайного характера производственных выбросов;

- оптимизация стратегии экологического мониторинга и стимулирование предприятий к внедрению более экологически чистых технологий в условиях неопределенности информации относительно технологии, используемой предприятием, и затрат внедрения более экологически чистой технологии.

Теоретической и методологической базой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых в области математического моделирования экономических процессов и систем, теории экстернальных эффектов, экономике природопользования, теории налогообложения, методам оптимизации.

Информационную основу диссертации составили статистические материалы Федеральной службы государственной статистики, законодательные акты Российской Федерации; решения и нормативные акты Правительства Российской Федерации и Министерства природных ресурсов РФ, являющиеся основой эколо-го-экономического регулирования хозяйствующих субъектов в процессе их производственной деятельности; материалы научно-практических конференций, ресурсы сети Интернет.

Представленное диссертационное исследование выполнено в рамках п. 1.4 «Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений» паспорта специальности 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики.

Методы исследования. В процессе исследования были использованы следующие методы: экономико-математического моделирования, теории оптимизации, теории игр, теории полезности, теории случайных функций, анализа дифференциальных уравнений, сравнительной статики равновесия, графический, рас-четно-конструктивный.

Научная новнзна диссертационного исследования характеризуется следующими положениями:

- построена математическая модель эколого-экономического регулирования загрязнения окружающей среды производственными предприятиями, учитывающая случайный характер вредных выбросов предприятий, которая позволяет разрабатывать эффективные стратегии реализации экологической политики с использованием экологического мониторинга, налогообложения, штрафных санкций и квоты на промышленные выбросы;

- установлены взаимозависимости между числом разрешений на вредные выбросы, имеющихся в распоряжении предприятия, и объемом сокращенных выбросов, динамикой размера и функциональных форм штрафов (штрафов постоянной величины и штрафов, линейных по степени нарушения) и количеством приобретенных предприятиями разрешений, динамикой цен на разрешения и динамикой объема сокращенных выбросов, что позволяет определять оптимальную комбинацию и параметры инструментов экологического регулирования в различ-

ных условиях;

- доказано, что в условиях неопределенности и неполного соответствия выбросов предприятий экологическим требованиям введение олигополистического рынка квот на выбросы в сочетании со штрафами, размер которых определяется по линейному по степени нарушения закону, устраняет все потенциально неэффективные реакции предприятий и позволяет добиться максимального снижения объема промышленных выбросов;

- разработана математическая модель экологического аудита, учитывающая случайный характер производственных выбросов, неопределенность информации относительно технологии, используемой предприятием, а также затрат предприятия, связанных с внедрением инновационной более экологически чистой технологии, которая позволяет строить стратегии стимулирования внедрения экологически чистых производств с наименьшими затратами на мониторинг;

- построены оптимальные стратегии экологического мониторинга и аудита, которая принуждают предприятие перейти к использованию более экологически чистых производственных технологий, при трех различных сценариях, касающихся неопределенности информации относительно технологических процессов и затрат перехода предприятия-загрязнителя к новой технологии.

• Практическая значимость результатов диссертации. Практическая значимость диссертации состоит в том, что разработанные в работе экономико-математические модели и методы позволяют решать тактические и стратегические задачи при эколого-экономического регулирования. Построенная в диссертации модель эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом случайного характера и возможных нарушений предприятиями экологических требований позволяет оптимизировать выбор предприятиями числа разрешений на производственные выбросы и объема сокращения производственных выбросов в стохастических условиях. Разработанная оптимальная стратегия мониторинга позволяет стимулировать переход предприятий к использованию более экологически чистой технологии при трех различных сценариях, касающихся наблюдаемости технологических процессов и затрат перехода предприятий-загрязнителей к новой технологии.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и выводы диссертационного исследования прошли апробацию в докладах и выступлениях на ряде научных и научно-практических конференциях, в том числе на XI Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике, Сочи, 2010; Всероссийских научных чтениях «Математическая экономика и экономическая информатика», Кисловодск, 2010; Всероссийской научной конференции «Формирование, развитие и прогнозирование социально-экономических систем: методы и способы управления», Кисловодск, 2011; Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экономики и права», Кисловодск, 2013.

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс экономического факультета Кисловодского института экономики и права.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах общим объемом 3,6 пл.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, дана характеристика степени изученности проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

Первая глава «Анализ основных направлений и инструментов реализации эколого-экономической политики» посвящена критическому обзору исследований, в которых анализируется воздействие отрицательных экстернапий на экономические процессы. Выясняется, почему влияние внешних эффектов ведет к понижению результатов рыночного распределения материальных ресурсов. Анализируются работы, посвященные исследованию проблемы интернализации внешних эффектов производственной деятельности. Рассматриваются различные способы, с помощью которых государство может скорректировать рынки таким образом, чтобы они функционировали эффективно с точки зрения экономики благосостояния. Дается характеристика условий достижения общественно эффективного уровня производства, которые определяются теоремой Коуза. Рассматриваются рыночные и административные методы и инструменты эколого-экономического регулирования промышленных выбросов — экологическое налогообложение, квчоты на выбросы и технологические стандарты (нормы) выбросов.

Рассматривается такой важнейший механизм регулирования негативного воздействия вредных выбросов на состояние окружающей среды, как экологический аудит. Основными целями экологического аудита являются приведение деятельности хозяйствующих субъектов в соответствие с нормативными актами, которые регламентируют охрану экологии и пользование природными ресурсами в Российской Федерации, выявление важнейших экологических проблем субъектов экономики, а также способствование выработке мер снижения отрицательных экологических последствий производственной деятельности (рис. 1). Во второй главе «Моделирование эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом их случайного характера» на основе предложенной модели разрабатываются стратегии реализации экологической политики с использованием экологического мониторинга, налогообложения, штрафных санкций и разрешений на производственные выбросы Принципиальным предположением модели является предположение о том, что объем промышленных выбросов определяется стохастической величиной и превосходит эндогенный допустимый для предприятия уровень х (например, количество имеющихся разрешений на выбросы) с положительной вероятностью в силу инцидентов, утечки, человеческого фактора и т.д. Предприятия могут снизить экологические риски путем внедрения мероприятий по сокращению вредных выбросов. Фактический уровень выбросов определяется случайной переменной Х(а,х)с функцией распределенияС](а,х), функцией плотности распределения

£(а,х) = а£,(*) + (1-а)£о(*)> яе[0,1), где х - фактический уровень выбросов, а-объем сокращенных выбросов.

Производственный экоаудит

Экологический аудит

Экоаудит финансовой деятельности

е

к

X

е

э а

!э а

О Г6 11

гс а

£ Е

§ 5

а ^

ы 3 3

ж И Й »

Я X

а «-з

ТЗ -о Р

о я

£2 о

ш

■В

£

8 | а §

к В

| §

§ ?

Экоаудит на соответствие

•а 0 я 3

3 11-

я 5 I

с* го ¡2

, . о е

ё 5 «

и

2* 2

О Й

5 В

Я 5

Рис. 1. Содержание экологического аудита производственных предприятий

Допустимый для предприятия уровень выбросов X включает неиспользованные в предыдущих периодах права на загрязнение у и приобретенные или проданные разрешения на выбросы г, х-у + 2. Если реализованный уровень выбросов х превосходит допустимый для предприятия уровень х, на предприятие накладывается штраф. Рассматриваются два вида штрафа: штраф постоянной величины, />0, и штраф, линейный по степени нарушения, (х — х)(р при х>х. В первом случае задача минимизации затрат предприятия имеет вид тшА'(а,х) =с{а) + (х->')р + {\ - 0{а,х))]', где с{а) - затраты на сокращение

вредных выбросов. Решения предприятия могут быть разделены на инвестиции в соответствие уровня производственных выбросов экологическим требованиям (экологическую безопасность), г-С(а,х), тт[у(г) + (1 -/•)/], и обеспечение

этого соответствия с минимальными затратами, у(г) = тт с(а) + (х - у)р при

условии С(а,х) = г. Оптимальное внутреннее решение х>0 должно удовлетворять условию = р- fg(a, х) = О, т.е. вероятность того, что действительный уровень выбросов соответствует допустимому для предприятия уровню, равна р//. Условие, определяющее оптимальный объем сокращения вредных выбросов, имеет вид

с'(а) = /С„ = = /][я,(х) - 8о(х)]фс = /¡А(х)с!х. (10)

о о о

Эти два условия оптимальности отражают:

1. компромисс между затратами на экологическую безопасность и штрафами,

у' = / из (7), так что более высокий штраф / приводит к росту уровня экологической безопасности г (поскольку оба входных параметра (х,а) не могут быть снижены одновременно) и

2. выбор а их минимизирует затраты на обеспечение уровня экологической безопасности г, поскольку предельная норма замещения равна предельной цене

а-х р

входных параметров —= -.

с;, с'

В диссертации доказано, что условие А > О <=> х < $ достаточно для

ох да _

обеспечения свойств — >0 и — > 0. Что касается условия Л<0 х > х , то

<7 ¥

это условие может иметь место, на не с необходимостью; действительно, сущест-

ох _ да „

вуют примеры, когда выполняются неравенства —<0 или —<0, но никогда

дГ дг

не выполняются одновременно.

Рис. 2. Количество разрешений на выбросы (х ) в зависимости от величины штрафов; экспоненциальные плотности распределения gi{x) = А, ехр(—А,*),

/ = о,1, Л=1, А,=з

На рис. 2 показано количество разрешений на выбросы (х) в зависимости от величины штрафов для численного примера, проверяющего выполнение условия Ох За

— <0 ри /">8. Выполнение условия —<0 доказывается для снижающихся

5/ д/

плотностей gn определяемых прямыми линиями с соответствующими средними 2 2

М0 > , £,(*) = ---&(х) = 0,х > 3//,. Рис. 3 показывает,

ЗЛ 9//,"

что — < 0, следовательно, — < 0.

5/

Эти несколько противоречащие интуиции результаты связаны со знаком и

дх да

величиной А; тогда как эффект влияния штрафов, — <0 или — < 0, требует

3/ о/

А < 0 и, следовательно, х > х (большое количество разрешений на выбросы), свойство — < 0 <=> А > 0 имеет место ниже критического уровня, х < х (малое

Ф

количество разрешений на выбросы). Вследствие этого получается, что одинаковое число разрешений на выбросы соответствует низким и высоким штрафам и, аналогично, низкие и высокие штрафы могут обеспечить одинаковый уровень сокращения выбросов. Эти результаты могут быть объяснены: тогда как уровень экологической безопасности г растет с ростом штрафов и снижается с ростом

#Дх) = ------; Л', O < .Y < 3//,, g,(x) = O,x > 3// и квадратичной функции за-

3//, 9//,-

у ,

трат на сокращение выбросов с = —а" \ f — 1, р = 0,95, у = 2,69

цены разрешений (благодаря возрастающим предельным затратам v'), соответствующая корректировка количества разрешений на выбросы и объема сокращенных вредных выбросов зависит от А, поскольку условие оптимального снижения

да fA

выбросов предполагает, что должно выполняться равенство — = -—, так что

дх с"

рост количества квот на выбросы приводит к росту объема сокращенных выбросов при А > 0, и к снижению объема сокращенных выбросов при Д < 0.

Штрафы, зависящие от степени экологических нарушений. Наряду с постоянными штрафами на практике применяются штрафы, линейные и нелинейные по степени превышения допустимого уровня производственных выбросов. Обозначая через (р штраф в расчете на единицу выбросов, превосходящих имеющееся у предприятия число разрешений, запишем целевую функцию затрат min Г(а,л:) = с(а) + (х — у)р + <pS , где S - ожидаемый дефицит разрешений на

í/,V

выбросы. Условия минимизации для приобретения предприятием оптимального количества разрешений на выбросы имеют вид

р + 0 => р = <р[1-0(а,х)] 0(а,х) = (25)

т.е. вероятность превышения х составляет р!<р, и для оптимального объема сокращения вредных выбросов

п

с'(а) + = 0 => с'(а) = ~(/£а =(р\(х- х)А (х)с1х, (26)

т.е. предельные затраты сокращения выбросов должны быть равны ожидаемому снижению штрафов (аналог соотношения (10)). Эти условия позволяют сделать следующие выводы:

1. линейные по степени превышения допустимого уровня производственных выбросов обеспечивают, что объем сокращенных выбросов и количество разрешений на выбросы являются субститутами (т.е. увеличение числа разрешений на выбросы приводит к снижению объема сокращения вредных выбросов в силу (26) и неравенства > 0;

2. оптимальный выбор параметров (х,а) минимизирует затраты на покрытие

- /

/

/

/ /

/ с" / / ✓

- <р / г г ✓

/ 1 ^ |

о

0,05 0,1 0,15 X

Рис. 4. Возможность реализации неравенства — < 0 для экспоненциального

дер

распределения (15), квадратичной функции затрат на сокращение вредных выбросов (16) и следующих значений параметров

Л, =5, Я, =20 => * = = 0,924, р = 1, (р — 5,48, / = 0,6975,

До - Я,

х - 0,1 и а = 0,9 с ожидаемым дефицитом разрешений х = 0,11

ожидаемого дефицита разрешений на промышленные выбросы = — вместо

г = С(а,х). Влияние штрафа на количество разрешений на выбросы, приобре-

Эх

таемое предприятием

1

д<р с1е^Д) <р

Установлено, что повышение штрафа приводит к росту числа разрешений

на выбросы, > 0, в тех и только тех случаях, когда выполняется неравенство

дф

с" V ^ ъ с" 9 ^

— > —ц,.Однако возможны ситуации, когда —<—&аи, следовательно, выпол-с р с' р

дх

няется неравенство — < 0 (рис. 4). Более высокие штрафы приводят к росту

д(р

2.0

1 1 1 1 1 / 1 / -1 '

1 „» ' с-

<рОа / » /

- \ /

\ - 4 с' / р

' 1 1 \

Рис. 5. Возможность реализации ситуации < 0 для линейно понижающихся

дф

плотностей (17) со средними //, = -, //0 = —, квадратичной функции затрат на

6 3

У 1

сокращение выбросов с = - а' при у = 4,1 и параметрах р = 1 ир 6,93

да

объема сокращения выбросов, — > 0, в том и только в том случае, если выползу

няется неравенство — < —. Однако возможны ситуации, когда — > — и, сле-Я Р 8 Р

довательно, выполняется неравенство -< 0, соответствующее снижению объ-

д<р

ема сокращения выбросов при повышении штрафа (рис. 5).

Рынок разрешений на производственные выбросы как средство преодоления неэффективности эколого-экономической политики в стохастических условиях. Проведенный выше анализ показывает, что реакция предприятий на более высокие штрафы (и на постоянные штрафы, и на штрафы по линейному закону) может противоречить интуитивным представлениям, поскольку повышение штрафов приводит к снижению числа приобретаемых предприятием разрешений на выбросы или снижению объема сокращенных вредных выбросов. Однако эти результаты имеют место только при заданной цене разрешений р. Интеграция рынка разрешений на выбросы в предположении о наличии в отрасли олигополистической конкуренции эндогенизирует цену разрешений, что позволяет исследовать последствия применения инструментов эколого-экономического регулирования, штрафов (/,<р) и количества квот на выбросы х. Первый вопрос состоит в том, каково влияние более высоких штрафов (сначала рассматриваем фиксированные штрафы, /) на цены на разрешения на производственные выбросы и на объемы произведенных выбросов? Более высокие штрафы не влияют на количество разрешений на выбросы, имеющееся в распоряжении идентичных фирм в условиях олигополистической конкуренции (определяемое единственно количеством выпущенных разрешений), но влияет на цену

др 8с" + /0„А п

разрешений на выбросы — = "-^——. Важный вопрос с точки зрения реа-

8/ с"

лизации эколого-экономической политики состоит в том, приводят ли более высокие штрафы за экологические нарушения к росту объема сокращенных выбросов, поскольку (ожидаемый) уровень загрязнения зависит только от уровня сокращенных выбросов, обеспеченных воздействием инструментов регулирования, штрафами и разрешениями на выбросы.

В диссертации доказано, что при наличии рынка разрешений на выбросы более высокие (постоянной величины) штрафы / приводят к росту объема сокращенных вредных выбросов, и этот рост определяется соотношением

= А. > о > т.е. процентное изменение объема сокращенных выбросов, вы-сПп/ £

званное 1% увеличением штрафа, равно обратной величине эластичности предельных затрат снижения выбросов (¿г). Воздействие второго инструмента эко-

лого-экономического регулирования, выпуска разрешений на выбросы, на объем

сокращения вредных выбросов, определяется соотношением (1а = —-«К ■

с

Снижение количества разрешений на выбросы {дх < 0) для данного фиксированного штрафа / приводит к росту объема сокращения производственных выбросов и, следовательно, снижает (ожидаемый) объем выбросов, если А < 0, т.е. при х > х . В противном случае, т.е. при х < х , любое снижение количества разрешений на выбросы приведет к уменьшению объема сокращения выбросов (и, следовательно, к повышению ожидаемого объема выбросов), т.е. рынки с недостаточным предложением разрешений оказываются в этом случае неэффективными. Если х > х, объем сокращения выбросов и количество разрешений на выбросы являются субститутами, так что снижение количества разрешений на выбросы повышает объем сокращения выбросов. Тем не менее, при условии х < х объем сокращения выбросов и количество разрешений на выбросы являются комплементами, так что любое снижение количества разрешений сопровождается снижением объема сокращения выбросов.

Анализ влияния штрафов, определяемых по линейному по степени нарушения закону, показывает, что любое снижение количества разрешений на выбросы приводит к повышению объема сокращения вредных выбросов и, следовательно, снижает (ожидаемый) объем промышленных выбросов, если регулятором применяются штрафы <р, определяемые по линейному по степени нарушения закону. Этот результат для фиксированных (не зависящих от степени нарушения) штрафов / имеет аналог для штрафов ср, определяемых по линейному по степени нарушения закону: при наличии рынка разрешений на выбросы 1% увеличение линейного по степени нарушения штрафа (р приводит к росту объема сокращенных вредных выбросов, и этот процентный рост равен обратной величине эластичности предельных затрат снижения вредных выбросов ; (£)

¿1па 1 . „ _ „ _

-= — > 0. 1 аким образом, рынки разрешении на выбросы в сочетании со

сПп/ е

штрафами, определяемыми по линейному по степени нарушения закону, устраняют все потенциально неэффективные реакции на уровне предприятий. Это делает линейные штрафы предпочтительными перед фиксированными (не зависящими от степени нарушения) штрафами, которые могут приводить к снижению объема сокращения вредных выбросов при уменьшении уже недостаточного предложения квот на выбросы (х < х ).

Итак, в этой главе исследован и оптимизирован выбор предприятиями числа разрешений на производственное выбросы и объема сокращения производственных выбросов в условиях, когда полное соответствие выбросов предприятия допустимому уровню (определяемому имеющимся у предприятия количеством квот на выбросы) невозможно в силу влияния неопределенности (например, разрешения на выбросы приобретаются заранее и не могут быть куплены мгновенно при необходимости, обусловленной производственными условиями, например, в случае инцидента или увеличения объема выпуска продукции). Регулятор эколо-

го-экономической политики использует штрафные санкции (либо фиксированный штраф для любого нарушения, либо штраф, величина которого является линейной функцией степени нарушения) для принуждения предприятий к соблюдению экологических требований. Кроме того, разрешения на выбросы являются дополнительным инструментом для стимулирования сокращения промышленных выбросов.

Анализ показывает, что в условиях неопределенности и неполного соответствия выбросов предприятий экологическим требованиям поведение предприятий может быть неэффективным с точки зрения регулятора эколого-экономической политики. Например, число разрешений на выбросы, имеющихся в распоряжении предприятия, и объем сокращенных выбросов могут быть либо субститутами, либо комплементами, повышение штрафов может снизить приобретение разрешений предприятиями, более высокие цены на разрешения могут приводить к снижению объема сокращенных выбросов, а выпуск большего числа разрешений может привести к росту объема сокращенных выбросов (т.е. сокращение числа разрешений снижает объем сокращенных выбросов и поэтому приводит к росту промышленных выбросов). Все эти противоречащие интуиции результаты связаны с критическим уровнем загрязнения, при котором плотности, связанные с различными уровнями объема сокращенных выбросов пересекаются. Отмеченные результаты остаются возможными в случаях, если допускается накопление разрешений, а также (в некоторой степени), если фиксированный штраф заменяется штрафом, величина которого является линейной функцией степени нарушения. Введение рынка разрешений на выбросы в предположении о наличии в отрасли олигополистической конкуренции позволяет устранить указанные неэффективности. Установлено, что при наличии рынка разрешений на выбросы более высокие (постоянной величины) штрафы приводят к росту объема сокращенных вредных выбросов, и процентное изменение объема сокращенных вредных выбросов, вызванное 1% увеличением штрафа, равно обратной величине эластичности предельных затрат снижения вредных выбросов. Снижение количества разрешений на выбросы для данного фиксированного штрафа приводит к росту объема сокращения вредных выбросов и, следовательно, снижает (ожидаемый) объем промышленных выбросов, если Д < 0, т.е. при х > х. В противном случае, т.е. при х <х, любое снижение количества разрешений на выбросы приведет к уменьшению объема сокращения вредных выбросов (и, следовательно, к повышению (ожидаемого) объема промышленных выбросов), т.е. рынки с недостаточным предложением разрешений оказываются в этом случае неэффективными.

Любое снижение количества разрешений на выбросы приводит к повышению объема сокращения вредных выбросов и, следовательно, снижает (ожидаемый) объем промышленных выбросов, если регулятором применяются штрафы, определяемые по линейному по степени нарушения закону. Доказано, что при наличии рынка разрешений на выбросы 1% увеличение линейного по степени нарушения штрафа приводит к росту объема сокращенных вредных выбросов, и этот процентный рост равен обратной величине эластичности предельных затрат снижения вредных выбросов. Таким образом, рынки разрешений на выбросы в

Таблица 1. Текущие затраты на охрану окружающей среды и выбросы в атмосферу загрязняющих веществ

Год Текущие затраты на охрану окружающей среды, тыс. руб. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ промышленных предприятий, тыс. топи Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ промышленных предприятий без очистки, тыс. тони

2000 76235637,0 18819,8 15798,7

2001 88575513,3 19123,6 16118,9

2002 2003 101745809,4 19481,2 16853,0

128132307,7 19829,4 17149,5

2004 145208015,4 , 20491,3 17946,3

2005 163628095,9 20425,4 17874,6

2006 189824790,6 20568,4 17882,4

2007 206920873,0 20636,9 18110,4

2008 217447905,6 20103,3 17551,7

2009 221272766,1 19021,2 16801,9

2010 237215706,6 19115,6 16880,4

2011 19162,3 17063,5

2012 19630,3 17532,3

Источник: сайт Федеральной службы государственной статистики www.gks.iu

сочетании со штрафами, определяемыми по линейному по степени нарушения закону, устраняют все потенциально неэффективные реакции на уровне предприятий.

В третьей главе «Моделирование эффективных стратегий экологического мониторинга» разработаны и проанализированы экономико-математические модели экологического аудита с учетом случайного характера производственных выбросов. Уровень промышленных выбросов е определяется непрерывной случайной величиной, распределенной в интервале [<?,<?] в соответствии с функцией распределения Е(е, Е), где Е обозначает производственную технологию, используемую предприятием. Налогообложение предприятий, производящих вредные выбросы, осуществляется по линейному закону, и ставка налогообложения равна I. Ставка экологического налога определяется условием, согласно которому чистая предельная производственная прибыль равна ущербу окружающей среде от загрязнения окружающей среды. Таким образом, затраты предприятия, связанные с интернализацией ущербов от промышленных выбросов в объеме е путем выплаты экологических налогов, соответствующих объему е, составляют /е. Таким образом, ожидаемые затраты предприятия, использующего производ-

с

сгвенную технологию Е, составляют Е). Предприятие пред-

ставляет отчет о произведенных выбросах :б[е,е]. Предприятие может пред-

ставить отчет о произведенных вредных выбросах 2, не совпадающий с истинным объемом выбросов е. Характеристики производственных выбросов, затрат на охрану окружающей среды и платы за допустимые и сверхнормативные выбросы загрязняющих веществ промышленных предприятий, производимых в РФ, показаны в табл. 1 и табл. 2.

Регулятор эколого-экономической политики имеет два инструмента для контроля объема промышленных выбросов предприятия: мониторинг и штрафные санкции. Обозначим через а{£) вероятность того, что регулятор производит аудит предприятия, сообщающего объем выбросов 2. Если при экомониторинге устанавливается, что уровень промышленных выбросов предприятия выше сообщаемого в отчете, на предприятие накладывается штраф. Предполагаем, что размер штрафа является линейной функцией объема выбросов предприятия, не отраженного в отчете, в(е — г). Ожидаемые затраты предприятия, имеющего уровень производственных выбросов е, представившего отчет об объеме выбросов г и соответствующие стратегии экомониторинга а(г), составляют с(е, г, а (г)) = /г + а(г)0(е - г).

Анализ показывает, что при данной стратегии мониторинга а(г), если отчет ¿(е) минимизирует затраты предприятия при уровне выбросов е, то а(-(е)) является невозрастающей функцией с и

с

с(е,а(г)) = с(е,а(г)) + в \а(г{х))скс. (1)

е

а г(е) минимизирует ожидаемые затраты предприятия на множестве всех возможных отчетов, т.е. {г\г - 2{е°\ е" е [е,ё]} при уровне выбросов е. Для любого данного отчета штраф, который выплачивает предприятие в случае обнаружения сокрытого объема выбросов, увеличивается с ростом уровня промышленных выбросов. Следовательно, чем выше уровень выбросов, тем большие стимулы имеет предприятие выбрать отчеты с более низкой вероятностью мониторинга. Это объясняет тот факт, что функция а (г (в)) является невозрастающей по уровню выбросов е. Что касается ожидаемых затрат, уравнение (1) устанавливает, что затраты предприятия при уровне выбросов е определяются интегралом от вероятности мониторинга по всем уровням выбросов ниже в. Это уравнение также объясняется возможностью сокрытия предприятием части объема выбросов. Осуществляя мониторинг с вероятностью а(г(х)), регулятор эколого-экономической политики вынуждает предприятие выплачивать ожидаемый штраф ва(г(х)) при уровне выбросов х. Но это аналогично воздействует на ожидаемые затраты предприятия, если оно представляет заниженный отчет для любого уровня выбросов выше х, поскольку г{х) всегда возможный отчет.

Заметим, что, несмотря на то, что ставка налогообложения I не появляется явно в уравнении (1), она также имеет значение, поскольку устанавливает верхнюю границу для вероятности а(г). Ставка налогообложения < важна только для

Таблица 2. Плата за допустимые и сверхнормативные выбросы загрязняющих веществ промышленных предприятий

Год Плата за допустимые и сверхнормативные выбросы загрязняющих веществ промышленных предприятии, тыс. руб. Штрафы, взысканные в возмещение ущерба, причиненного нарушением природоохранительного законодательства, тыс. руб.

2000 4351433,7 303142,3

2001 7766984,2 296465,2

2002 4018650,6 94120,3

2003 6572761,8 85144,5

2004 10797668,2 122194,4

2005 11745275,8 158128,2

2006 11995196,8 177716,8

2007 14671794,7 184491,9

2008 17547128,6 402333,5

2009 17000035,0 471063,4

2010 24959001,0 346316,7

2011 19155219,3 586894,1

Источник: сайт Федеральной службы государственной статистики www.gks.ru

тех уровней выбросов, для которых предприятие представляет отчет, соответствующий действительности. Например, если отчет г(е) таков, что а(г(е)) = —

для всех е < ё и а{~{е)) < — в противном случае, то можно записать

в

ё

с(е,а(г)) = с(е,а(2)) + 1(ё-е) + в1а(г(х)уЬс. При данной стратегии монито-

С

ринга а(г), если отчет г(е) минимизирует затраты предприятия при всех уров-

е

нях выбросов, то C(£,a(2)) = c(e,a(z)) + 6'Ja(г(e))[l-F(e,£)]a,e.

е

Построена оптимальная стратегия экологического мониторинга и стимулирование предприятия к внедрению более экологически чистой технологии. Анализируются ситуация, когда возможны две производственные технологии: Е и Ег. Технология Е1 является более экологически чистой, однако более дорогостоящей, чем технология Е". Предполагается, что предприятие первоначально использует производственную технологию Еи, а А - затраты, связанные с переходом предприятия от менее экологически чистой производственной технологии к более экологически чистой технологии. Предприятие выберет более экологически чистую технологию, если его совокупные ожидаемые затраты ниже, чем при

использовании менее экологически чистой производственной технологии, т.е. если

A<e)a{z{e))[F(e,Ec)-F{e,Eü)]de. (2)

е

Задача оптимизации для регулятора эколого-экономической политики, минимизирующего затраты на мониторинг и имеющего целью стимулировать предприятие внедрить более экологически чистую технологию Е1 , записывается следующим образом

Min ]a(z(e))dF(e,Ec) при условии, что функция a(z(e)) является невозрастающей по с,

a(z(e)) е [0, при всех ее[е,е], z(e) минимизирует с{е, z(e),a(z)) и О

с

А < öJa(z(e))[F(e,£c )- F(e,Eü)]de. В диссертации доказано, что для любой

- е

функции распределения F(e,E) существует решение ß(e) поставленной задачи

оптимизации: существуют d е [0,— ], е, и ег , е <ех<е2< с, такие, что

О

а

• /?(е) = /,ее[е„е2] У?(е) = 0,ее[е2,ё]

Оптимальная стратегия мониторинга характеризуется следующими чертами. Во-первых, регулятор эколого-экономической политики всегда подвергает мониторингу отчеты предприятий о произведенном загрязнении при всех уровнях выбросов, ниже граничного уровня е . Заметим, что граничный уровень е*,

» 3

как правило, высок; например, для промежуточного случая а = 1, е - —. Во-

4

вторых, вероятность экологического мониторинга одинакова для всех отчетов, подвергаемых аудиту. В-третьих, если проблема сгимулирования перехода к более экологически чистой технологии не очень остра, в том смысле, что внедрение более экологически чистой технологии не очень дорого, регулятор эколого-экономической политики проводит экологический мониторинг, только если реализованный уровень выбросов ниже, чем е*. Наконец, если проблема стимулирования перехода к более экологически чистой технологии очень остра (внедрение более экологически чистой технологии очень дорого), вероятность мониторинга

максимальна среди возможных (т.е. Для всех отчетов, подвергающихся

в

аудиту.

Построены стратегии оптимального экологического мониторинга как функции отчета предприятия о произведенном загрязнении, a{z), а также стратегии отчета предприятия при данной оптимальной стратегии мониторинга,

е'

z{e). Если имеет место неравенство Д < / \[F(e, Е' ) - F(e, Е '))de, то следующая стратегия a'(z) оптимальна: a'(z) = y при ze[e,z'), a'(z) = О при А С — £

ze[z',ë], где z* =е-\---;----. При данчой стратегии мо' )[F(e,Ec)-F(e,En)]de

е

ниторинга a'(z) стратегия отчета предприятия о произведенном загрязнении определяется следующим образом: z(e) = e при ее[е,е*), z(e)=z' при

е

ее[е',ё\. Если имеет место неравенство А > / \[F{e,El )- F(e,Е 3)]de, то

с

следующая стратегия a'(z) оптимальна: a\z) = ^ при ze[e,ê], a*(z) = 0 при

z е [с,с']. При данной стратегии мониторинга cc'(z) стратегия отчета предприятия о произведенном загрязнении определяется следующим образом: z(e) = е

при ее[е,ё), z(e)-z' при ее[ё,ё].

Менее экологически чистая производственная технология характеризуется более высокой вероятностью приводить к более высокому уровню вредных выбросов, чем более экологически чистая технология. Для линейных функций плотности распределения вероятности в интервале [0,1] более экологически чистая технология имеет более высокую плотность при и более низкую

плотность при е е (—,!]. Следовательно, регулятор эколого-экономическоЙ политики должен находить выгодным заставить предприятие платить как можно больше (и это может быть достигнуто мониторингом с высокой вероятностью), если производимый им уровень вредных выбросов высок, и как можно меньше, если производимый предприятием уровень вредных выбросов низок. Однако регулятор эколого-экономической политики не наблюдает, в отличие от предприятия, произведенный уровень выбросов. Регулятор эколого-экономической политики только получает отчет предприятия о произведенном загрязнении.

Если уровень производственных выбросов не является публичной информацией, уравнение (1) устанавливает, что затраты предприятия при условии, что уровень вредных выбросов равен е", определяются интегралом от вероятности мониторинга по всем уровням выбросов, ниже е". Таким образом, повышение вероятности мониторинга отчета о произведенном загрязнении, соответствующего уровню е, воздействует аналогичным образом на затраты, связанные с уровнями выбросов выше е. Следовательно, мониторинг отчета, соответствующего

высокому уровню выбросов, например, е' имеет хорошие последствия, касающиеся стимулирования предприятия к использованию более экологически чистой технологии, поскольку он воздействует на затраты предприятия для каждого реализованного уровня выбросов е > е'. С другой стороны, мониторинг отчета, соответствующего низкому уровню выбросов, например, е" < имеет неоднозначные последствия, касающиеся стимулирования предприятия к использованию более экологически чистой технологии, поскольку он воздействует на затраты предприятия, связанные и с высокими (е>и низкими (каждым

е е [е'; —)) уровнями вредных производственных выбросов.

Установлено, что затраты на мониторинг ЕС(А) внедрения более экологически чистой технологии определяются следующим образом. Если

Л < t'j[F(e, Ес ) - F(e, Еп )]de, то ЕС (А) = | ------Если

. е

■ '' f A >l\[F{e,Ec)- F(e,En)]de, то ЕС(Л) = ~ F(ë,Er ). Ожидаемые затраты на

с в

мониторинг ЕС (А) внедрения более экологически чистой технологии возрастают по затратам, связанным с переходом предприятия от менее экологически чистой к более экологически чистой технологии А, и снижаются по ставке штрафа 0\ они тем выше, чем менее экологически чистой является технология Ес и менее грязной технология Е°. Наконец, ожидаемые затраты возрастают с ростом

/ '* отношения — в области А > 1 J[F(«?, Е' ) - F(e, E")]de.

^ ч

Отсюда следует, что чем выше затраты А для предприятия, связанные с переходом к более экологически чистой технологии, тем выше затраты на мониторинг, которые требуются для формирования у предприятия стимулов к внедрению более экологически чистой технологии Е' . Во-вторых, более высокая став-

ка штрафа в позволяет проще «убедить» предприятие внедрить более экологически чистую технологию, и поэтому снижает затраты регулятора эколого-экономической политики, В-третьих, чем больше различие между двумя технологиями, тем более мониторинг регулятора эколого-экономической политики может сосредоточиться на менее экологически чистой технологии, что также снижает затраты на мониторинг. Наконец, увеличение ставки экологического налога / вынуждает регулятора эколого-экономической политики увеличить вероятность мониторинга, если он хочет, чтобы отчеты предприятия соответствовали действительности, если уровень вредных выбросов низок, что оптимально при

условии А > ? \[Р(е,Ес)-Р{е,Еп)]с1е. Следовательно, затраты мониторинга

С

растут по ставке экологического налога t. Таким образом, жесткая политика в

с

смысле ставок штрафа в области А ) - ^(е, Еи)]с1е и мягкая поли-

е

тика в смысле ставок экологического налога позволяют обеспечивать низкие затраты на мониторинг.

Проанализирована оптимальная стратегия регулятора эколого-экономической политики в ситуации, когда затраты внедрения более экологически чистой технологии А являются частной информацией предприятия и не известны госрегулятору. Эта ситуация моделируется следующим образом. Предприятие знает затраты А, а регулятор эколого-экономической политики имеет относительно этих затрат только статистическую информацию. Регулятор эколого-экономической политики считает, что затраты А распределены в соответствии с функцией плотности распределения ^(А) в интервале [О, А]. Обозначим через С (Л) функцию распределения затрат Д. Регулятора эколого-экономической политики интересует ожидаемый уровень загрязнения, поэтому ему необходимо знать, использует ли предприятие более или менее экологически чистую технологию.

Анализ ограничения (2) показывает, что стимулы перехода предприятия к использованию более экологически чистой технологии строго снижаются с ростом затрат внедрения более экологически чистой технологии А. Таким образом, для данной стратегии мониторинга, если предприятие с параметром затрат А внедряет более экологически чистую технологию, оно также внедрило бы новую технологию, если бы затраты ее внедрения составляли А'< А. Следовательно, любая стратегия а(г) будет вынуждать предприятие внедрить более экологически чистую технологию Ес , если параметр, характеризующий затраты внедрения, лежит в интервале [О, А"], при некотором А" е [О, А].

Следующий результат характеризует стратегию, которая минимизирует затраты на мониторинг, если регулятор эколого-экономической политики хочет принудить предприятие внедрить более экологически чистую технологию Е( , если па-

раметр, характеризующий затраты внедрения, лежит в интервале [О,А"]. Стратегия качественно аналогично стратегии, определяемой выше, хотя граничные уровни e",z",ê" и у" различаются. Эти значения не соответствуют оптимальным граничным значениям, всякий раз когда регулятор эколого-экономической политики хочет стимулировать предприятие с параметром затрат А" внедрить более экологически чистую технологию. Таким образом, однородная стратегия мониторинга не совпадает с оптимальной стратегией для «предельного предприятия» с параметром затрат А". Стратегия мониторинга могла бы соответствовать предприятию с затратами внедрения более экологически чистой технологии А", стимулы которого к внедрению новой технологии определяются разностью между функциями распределения F(e,Ec) и F(e,E°), но реальный уровень выбросов которого определяются «взвешенной средней» функцией распределения G(An)F(e, £'') + [!- G(A" )]F(e, Е° ) вместо F(e, Ес ).

Проведен анализ ситуации, когда параметр, характеризующий затраты внедрения более экологически чистой технологии Д, распределен в соответствии с законом G(A), и является частной информацией предприятия. Если регулятор эколого-экономической политики хочет принудить предприятие внедрить более экологически чистую технологию Е( , если параметр затрат А е [О, А], и госрегулятор не знает, какую технологию использует предприятие, то:

1. если А" < t j[F(e, Е( )- F(e, ED)]de, то следующая стратегия монито-

е

ринга a"(z) оптимальна: a"(z) = y" при ze[e,z"), a"(z) = 0 при :е[г",ё].

ч" ......

2. если A" >t \[F{e,El ) - F(e, E°)]de, то оптимальна стратегия монито-

е

ринга a"(z) = ^ при z е [е,ё"), a"(z) - 0 при ze[ê",ë], д

Стратегия a"(z) требует мониторинга всех отчетов ниже граничного значения уровня выбросов (е" или ё" в зависимости от области) с одинаковой вероятностью, следовательно, отчеты в большом интервале низких уровней выбросов проверяются с одинаковой вероятностью, тогда как отчеты о высоких уровнях выбросов не подвергаются мониторингу.

Как определяется оптимальное значение А"*? Если бы затраты внедрения более экологически чистой технологии А были общедоступной информацией (и технология, используемая предприятием, поддавалась проверке), регулятор эко-лого-экономической политики должен был бы сравнить выгоды от внедрения более экологически чистой технологии Ес благодаря снижению уровня выбросов с затратами внедрения новой технологии А. Этот баланс определил бы оптимальное значение затрат Д", ниже которого предприятие должно (с точки зрения максимизации национального благосостояния) внедрить более экологически чистую

технологию Ес. Если информация о затратах внедрения более экологически чистой технологии является частной информацией предприятия, регулятор также учитывает затраты на мониторинг. Функцию национального благосостояния можно записать в виде

/?(6'(А" ))-ЕС" ([О, А" ]) - k)&g(A)dA,

о

где функция B(G(А")) является функцией, определяющей выгоды от внедрения более экологически чистой технологии Е( благодаря снижению уровня выбросов, если затраты переключения к новой технологии ниже А", а к - вес, придаваемый регулятором эколого-экономической политики прибыли предприятия. Анализ показывает, что оптимальная стратегия мониторинга вынуждает предприятие внедрить более экологически чистую технологию Ес в интервале параметров [О, А"*], который меньше оптимального интервала [О, А ].

Рассмотрена ситуация, когда технология, используемая предприятием, поддается проверке регулятором эколого-экономической политики, однако госрегулятору неизвестны затраты внедрения более экологически чистой технологии. Если затраты предприятия на внедрение более экологически чистой технологии А распределены в соответствии с функцией G(А), которая является частной информацией предприятия и регулятор хочет принудить предприятие внедрить технологию Е( , если А е[0,А^], то:

1. если предприятие внедряет технологию Е( , оно не подвергается мониторингу;

2. если предприятие внедряет технологию Ей, оно подвергается мониторингу для предприятия с затратами внедрения новой технологии Av.

Таким образом, мониторинг применяется только к предприятию, использующему технологию Е", что имеет место, если затраты внедрения новой технологии лежат в интервале (А1', А]. Кроме того, применяемая стратегия мониторинга такова, что она оптимальна, если госрегулятор проводит мониторинг предприятия с известными затратами внедрения новой технологии А". Следовательно, ожидаемые затраты мониторинга £С"([0, А*']) внедрения более экологически чистой технологии Ес при условии, что затраты внедрения лежат в интервале [О, Av], составляют

К Fie' Е")

ЕС "([О, А" ]) = [1 - G( А" )] \yf{e, En)de = [I - G(А" )] —---1-,

9j\F(e,Ec)-F(e,ED)]de

при A <t)[F(e,Er)-F(e,En)]de. Если A >l)[F(e,Er)-F(e,E°)]de, ожи-

даемые затраты мониторинга £С([0, А1']) внедрения более экологически чистой технологии Е( при условии, что затраты внедрения лежат в интервале [О, А'],

составляют £С([0, А"]) =£1 — С7(АГ)]———Рассмотрим область

в

е*

А </\[Р(е, Ес)~ Г(е,Е°)]с?е. Вычислим производную

е

РД г

е

Повышение затрат А' оказывает воздействие двоякого рода на затраты на мониторинг. А именно, первый эффект (положительная составляющая в уравнении „ аЕС([о,АЧ)ч

для производной ---) приводит к росту затрат на мониторинг, тогда

ЗА

как второй эффект (отрицательная составляющая) действует в направлении снижения затрат на мониторинг.

Итак, в этой главе построена модель эколого-экономического регулирования, осуществляемого с использованием налогообложения выбросов (сообщаемых в отчете предприятия), мониторинга, и штрафных санкций в случае, если при проверке установлено, что сообщаемый уровень выбросов ниже фактического. Предполагалось, что уровень производственных выбросов является частной информацией предприятия, и он зависит от используемой технологии и ряда случайных факторов. Проведен анализ модели в различных сценариях, определяемых тем известны ли регулятору эколого-экономической политики затраты предприятия, связанные с внедрением инновационной более экологически чистой технологии, и поддается ли технология, используемая предприятием, поддается проверке. Во всех случаях оптимальная стратегия мониторинга представляет собой пороговую стратегию, в которой все отчеты ниже определенного порогового значения объема выбросов инспектируются с одинаковой вероятностью, тогда как отчеты выше порогового значения объема выбросов не подвергаются проверке. Установлено, что если производственная технология является частной информацией предприятия, относительно небольшое число предприятий внедряет более экологически чистую технологию при оптимальной стратегии мониторинга. Этот результат меняется, если производственная технология, используемая предприятием, поддается проверке, однако регулятору эколого-экономической политики неизвестны затраты предприятия, связанные с внедрением инновационной более экологически чистой технологии.

Публикации по теме диссертации

Публикации в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных

ВАК

1. Бобков A.B. Моделирование и оптимизация экологического мониторинга предприятий // Управление экономическими системами (электронный научный журнал), 2013. - № 12 (60). - 0,6 пл.

2. Бобков A.B. Анализ и оптимизация эколого-экономического регулирования производственных выбросов в стохастических условиях // Управление экономическими системами (электронный научный журнал), 2014. - № 1 (61). - 0,6 п.л.

3. Бобков A.B. Реализация эколого-экономического регулирования с учетом нарушения предприятиями экологических требований // Управление экономическими системами (электронный научный журнал), 2014. - № 3 (63). - 0,5 п.л.

Публикации в других изданиях

4. Бобков A.B. Экономико-математическая модель экологического мониторинга с учетом случайного характера производственных выбросов / Материалы Всероссийской научной конференции «Формирование, развитие и прогнозирова-ние^оциально-экономических систем: методы и способы управления». - Кисловодск, 2011.-0,5 пл.

5. Бобков A.B. Рынок разрешений на производственные выбросы как средство преодоления неэффективности эколого-экономической политики в стохастических условиях // Современные научные исследования: электронный научный журнал, 2012,- № 9.- URL: http://www.sni-vak.ru,- 0,4 п.л.

6. Бобков A.B. Оптимальная стратегия экологического мониторинга и стимулирование предприятия к внедрению более экологически чистой технологии / Материалы Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экономики и права». - Кисловодск: Издат. Центр КИЭП, 2013. - 0,6 пл.

7. Бобков A.B. Анализ эколого-экономической политики при условии возможности накопления неиспользованных разрешений на выбросы // Современные научные исследования: электронный научный журнал, 2014,- № 1.- URL: http://www.sni-vak.ru.- - 0,4 п.л.

Подписано в печать 26 апреля 2014 г. •Формат 60x84/16. Бумага типографская № 1 Гарнитура Тайме. Усл. печ.л. 1,3. Тираж 110 экз. Заказ 422. Издательский центр Кисловодского института экономики и права. 357700. г. Кисловодск, ул. Р. Люксембург, 42

Диссертация: текстпо экономике, кандидата экономических наук, Бобков, Александр Владиславович, Кисловодск

НОУ ВПО «КИСЛОВОДСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА»

0420146042 5

На правах рукописи

Бобков Александр Владиславович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ПРЕДПРИЯТИЙ В СТОХАСТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор В.П. Черданцев

Кисловодск - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И ИНСТРУМЕНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ 11

1.1. Общественные и частные издержки и действия

со стороны частного сектора 12

1.2. Действия государства в ответ на возникновение внешних

эффектов 24

1.3. Экологический менеджмент и аудит - инструменты

реализации экологической политики 33

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВЫБРОСОВ С УЧЕТОМ ИХ СЛУЧАЙНОГО ХАРАКТЕРА 3 8

2.1. Модель эколого-экономического регулирования с учетом случайного характера производственных выбросов и возможных нарушений предприятиями экологических требований 39

2.2. Анализ эколого-экономической политики при условии возможности накопления неиспользованных разрешений 50

2.3. Рынок разрешений на производственные выбросы как средство преодоления неэффективности

эколого-экономической политики в стохастических условиях ^ ^

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ

СТРАТЕГИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА 69

3.1. Экономико-математическая модель экологического мониторинга с учетом случайного характера производственных выбросов

3.2. Оптимальная стратегия экологического мониторинга и стимулирование предприятия к внедрению более

экологически чистой технологии 82

3.3. Оптимальная стратегия экологического мониторинга: регулятор эколого-экономической политики не

имеет информации о затратах внедрения более

экологически чистой технологии 106

3.4. Оптимальная стратегия экологического мониторинга: регулятору неизвестны затраты внедрения более экологически чистой технологии, однако технология, используемая

предприятием, поддается проверке ц 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

lio

ЛИТЕРАТУРА 126

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Активизация природоохранных мероприятий на производственных предприятиях, разработка ими эколого-экономической политики обусловлены требованиями повышения роли экологических факторов в процессах строительства, эксплуатации, инвестирования, и ликвидации промышленных производств. Хотя предприятия могут ограничить промышленные выбросы путем выбора соответствующей производственной технологии, регулированием потоков используемых ресурсов и готовой продукции и использованием технологий снижения вредных выбросов, контроль за загрязнением не всегда позволяет обеспечивать допустимый уровень промышленных выбросов. Различные случайные факторы, такие, как метеоусловия, неисправность оборудования и человеческий фактор могут приводить к непредсказуемым отклонениям реализованного уровня выбросов от допустимого. Эколого-экономическое регулирование осуществляется с использованием налогообложения производственных выбросов (сообщаемых в отчете предприятия), мониторинга, и штрафных санкций (либо фиксированный штраф для любого нарушения, либо штраф, величина которого является линейной функцией степени нарушения) в случае, если при проверке устанавливается, что сообщаемый уровень выбросов ниже фактического, для принуждения предприятий к соблюдению экологических требований. Кроме того, разрешения на выбросы являются дополнительным инструментом для стимулирования сокращения промышленных выбросов.

В последние годы большую актуальность приобретает проблема исследования и оптимизации выбора предприятиями объема сокращения производственных выбросов и числа разрешений на производственные выбросы и в условиях, когда полное соответствие выбросов предприятия допустимому уровню (определяемому имеющимся у предприятия

количеством квот на выбросы) невозможно в силу влияния неопределенности (например, разрешения на выбросы приобретаются заранее и не могут быть куплены мгновенно при необходимости, обусловленной производственными условиями, например, в случае инцидента или увеличения объема выпуска продукции).

Эффективные стратегии эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом их случайного характера и возможных нарушений предприятиями экологических требований могут быть разработаны на основе математических моделей процессов регулирования загрязнения окружающей среды и аудита вредных производственных выбросов, что и определяет актуальность диссертационной работы.

Степень разработанности проблемы. Проблемы управления природопользованием, методы управления нейтрализацией отрицательного влияния промышленного производства экологию, проблемы экоаудита, а также налогообложения предприятий производственного сектора, допускающего загрязнение окружающей среды, исследуются в работах таких авторов, как Ж. Биглайзер, А. Блэкман, М. Витт, В. Герасимович, А. Голуб, К. Гофман, А. Гусев, П. Дасгупта, А. Джаффе, Р. Коуз, Е. Петракис, А. Пигу, Э. Скотт, Ф. Смит, Е. Струкова, Р. Стэвинс, К. Тарнер, О. Тихонов, Д. Ульф,

A. Фишер.

Анализ проблем экологических издержек производственной деятельности, оценки экономического ущерба, обусловленного загрязнением окружающей среды, оценки экономической эффективности экологического мониторинга и аудита содержится в работах С. Бобылева, В. Герасимовича,

B. Глухова, В. Глушковой, А. Голуба, А. Дудова, Т. Лисичкиной, С. Макара, А. Минца, А. Нестерова, П. Нестерова, К. Папенова, И. Русина, А. Ходжаева, И. Бейтмана, X. Вэриана, Л. Гулдера, М. Кроппера, У. Отса, Д. Пирса, Н. Робинсона, Э. Скотта, Т. Тайтенберга и др.

Проблемы экологического менеджмента, экологические аспекты

устойчивого развития, институциональные основы интернализации экстернальных эффектов, экономико-математического моделирования процессов регулирования производственных выбросов рассматриваются в работах А. Исаченко, Н. Колосовского, И. Комара, И. Наталухи, Г. Приваловской, В. Разумовского, А. Рогачева, Т. Руновой, В. Холиной, Н. Пахомовой, Г. Шалабина, С. Рафикова, О. Литовки, В. Лебедева, О. Меркуловой, В. Петрунина, О. Семеновой, В. Данилова-Данильяна, Е. Мишон, Ф. Иванова и др., а также зарубежных ученых К. Рихтера, А. Пигу, А. Эндреса, Э. Вайцзеккера, Э. Ловинса, Л. Ловинс, Ф. Шмидта-Блеека, Дж. Саймона, М. Ваккернагеля, Р. Уэтерингса, Й. Опшура, К. Сегерсона, Т. Мисели, Д. Пирса, Р.Ставинса и др.

Вместе с тем, недостаточное внимание уделено проблемам эффективного эколого-экономического регулирования и мониторинга производственных выбросов в стохастических условиях, выявлению оптимального сочетания таких инструментов, как экологическое налогообложение, штрафные санкции и разрешения на производственные выбросы. Важна проблема разработки эффективных стратегий экомониторинга, аудита и стимулирования предприятий к внедрению более экологически чистых производственных технологий в условиях неопределенности. Анализ перечисленных проблем предполагает разработку соответствующих математических моделей, что и определило тему и задачи диссертационного исследования.

Объект диссертационного исследования представляют производственные предприятия, допускающие промышленные выбросы в окружающую среду.

Предметом диссертационного исследования является процесс эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом их случайного характера.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационного исследования

заключается в моделировании, анализе и оптимизации стратегий регулирования и мониторинга производственных выбросов с учетом их случайного характера. Для достижения указанной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

- разработка и анализ моделей эколого-экономического регулирования производственных выбросов с учетом случайного характера и возможных нарушений хозяйствующими субъектами экологических требований;

- анализ эффективности эколого-экономического регулирования при условии возможности накопления предприятиями неиспользованных разрешений и различных функциональных формах штрафных санкций за экологические нарушения;

- моделирование и анализ рынка разрешений на промышленные выбросы как средства преодоления неэффективности эколого-экономической политики в стохастических условиях;

- разработка математических моделей экологического аудита с учетом случайного характера производственных выбросов;

- оптимизация стратегии экологического мониторинга и стимулирование предприятий к внедрению более экологически чистых технологий в условиях неопределенности информации относительно технологии, используемой предприятием, и затрат внедрения более экологически чистой технологии.

Теоретической и методологической базой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых в области математического моделирования экономических процессов и систем, теории экстернальных эффектов, экономике природопользования, теории налогообложения, методам оптимизации.

Информационную основу диссертации составили статистические материалы Федеральной службы государственной статистики, законодательные акты Российской Федерации; решения и нормативные акты Правительства Российской Федерации и Министерства природных ресурсов

РФ, являющиеся основой эколого-экономического регулирования хозяйствующих субъектов в процессе их производственной деятельности; материалы научно-практических конференций, ресурсы сети Интернет.

Представленное диссертационное исследование выполнено в рамках п. 1.4 «Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений» паспорта специальности 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики.

Методы исследования. В процессе исследования были использованы следующие методы: экономико-математического моделирования, теории оптимизации, теории игр, теории полезности, теории случайных функций, анализа дифференциальных уравнений, сравнительной статики равновесия, графический, расчетно-конструктивный.

Научная новизна диссертационного исследования характеризуется следующими положениями:

- построена математическая модель эколого-экономического регулирования загрязнения окружающей среды производственными предприятиями, учитывающая случайный характер вредных выбросов предприятий, которая позволяет разрабатывать эффективные стратегии реализации экологической политики с использованием экологического мониторинга, налогообложения, штрафных санкций и квоты на промышленные выбросы;

- установлены взаимозависимости между числом разрешений на вредные выбросы, имеющихся в распоряжении предприятия, и объемом сокращенных выбросов, динамикой размера и функциональных форм штрафов (штрафов постоянной величины и штрафов, линейных по степени

нарушения) и количеством приобретенных предприятиями разрешений, динамикой цен на разрешения и динамикой объема сокращенных выбросов, что позволяет определять оптимальную комбинацию и параметры инструментов экологического регулирования в различных условиях;

- доказано, что в условиях неопределенности и неполного соответствия выбросов предприятий экологическим требованиям введение олигополистического рынка квот на выбросы в сочетании со штрафами, размер которых определяется по линейному по степени нарушения закону, устраняет все потенциально неэффективные реакции предприятий и позволяет добиться максимального снижения объема промышленных выбросов;

- разработана математическая модель экологического аудита, учитывающая случайный характер производственных выбросов, неопределенность информации относительно технологии, используемой предприятием, а также затрат предприятия, связанных с внедрением инновационной более экологически чистой технологии, которая позволяет строить стратегии стимулирования внедрения экологически чистых производств с наименьшими затратами на мониторинг;

- построены оптимальные стратегии экологического мониторинга и аудита, которая принуждают предприятие перейти к использованию более экологически чистых производственных технологий, при трех различных сценариях, касающихся неопределенности информации относительно технологических процессов и затрат перехода предприятия-загрязнителя к новой технологии.

Практическая значимость результатов диссертации. Практическая значимость диссертации состоит в том, что разработанные в работе экономико-математические модели и методы позволяют решать тактические и стратегические задачи при эколого-экономического регулирования. Построенная в диссертации модель эколого-экономического регулирования

производственных выбросов с учетом случайного характера и возможных нарушений предприятиями экологических требований позволяет оптимизировать выбор предприятиями числа разрешений на производственные выбросы и объема сокращения производственных выбросов в стохастических условиях. Разработанная оптимальная стратегия мониторинга позволяет стимулировать переход предприятий к использованию более экологически чистой технологии при трех различных сценариях, касающихся наблюдаемости технологических процессов и затрат перехода предприятий-загрязнителей к новой технологии.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и выводы диссертационного исследования прошли апробацию в докладах и выступлениях на ряде научных и научно-практических конференциях, в том числе на Всероссийском симпозиуме «Математические модели и информационные технологии в экономике», Кисловодск, 2007; IX Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике, Кисловодск, 2008; Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы социально-экономического развития», Кисловодск, 2009; XI Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике, Сочи, 2010; Всероссийских научных чтениях «Математическая экономика и экономическая информатика», Кисловодск, 2010; Всероссийской научной конференции «Формирование, развитие и прогнозирование социально-экономических систем: методы и способы управления», Кисловодск, 2011.

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс экономического факультета Кисловодского института экономики и права.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах общим объемом 3,6 п.л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.

ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И

ИНСТРУМЕНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ПОЛИТИКИ

Хотя поведение некоторых людей влияет на благосостояние других, это не предполагает автоматически неэффективность. До тех пор, пока подобное влияние основывается на изменениях в уровне цен, новое распределение ресурсов будет столь же эффективным, как и первоначальное. Первая теорема благосостояния говорит о том, что до тех пор, пока потребители максимизируют полезность, производители максимизируют прибыль, а все домашние хозяйства и фирмы не влияют на цены, новое равновесие также будет Парето-эффективным [1-9,15-19]. Конечно, новая структура цен может быть более или менее желательной с точки зрения распределения в зависимости от этических принципов каждого.

В случае, когда деятельность одного субъекта напрямую, а не посредством ценовых изменений, воздействует на благосостояние другого, это воздействие называют внешним эффектом (поскольку один субъект напрямую воздействует на благосостояние другого, который является «внешним» по отношению к нему). В отличие от воздействия, оказываемого посредством ценовых изменений, внешние эффекты могут негативно повлиять на экономическую эффективность [12-15,83-87,96-98]. В этой главе анализируется понятие внешних эффектов, а также выясняется, почему они могут привести к неэффективности и как общество может справиться с этой проблемой.

1.1. Общественные и частные издержки и действия со стороны частного сектора

В этом разделе проанализируем последствия внешних эффектов для эффективности с нескольких точек зрения.

Для осмысления последствий внешних эффектов для эффективности следует разобраться со связанными с ними затратами и выгодами. Обращаясь к примеру с кислотными дождями, пред