Моделирование экономических механизмов государственного стимулирования инвестиций в экологически чистые производственные технологии

Актуальность темы

исследования. Все виды хозяйственной деятельности обычно сопровождаются не только получением желаемых результатов, но и непреднамеренными (внешними) последствиями, как положительными, так и отрицательными. Отрицательные внешние эффекты (экстерналии) возникают тогда, когда деятельность одних экономических субъектов вызывает дополнительные издержки у других. При наличии отрицательных экстерна-лий рыночное равновесие не позволяет осуществить аллокацию ресурсов с высокой эффективностью, т. е. не позволяет максимизировать общественное благосостояние. Несмотря на логику теоремы Коуза, экономическим агентам редко удается самостоятельно решить вызванные отрицательными экстерна-лиями проблемы, а в случае экстерналий, состоящих в загрязнении участниками рынка окружающей среды, решение Коуза не применимо, если существует множество загрязнителей и множество пострадавших. Государство решает проблему внешних эффектов производственной деятельности либо командно-контрольными методами (область применения которых весьма ограничена), либо применением рыночно ориентированной политики, которая состоит во введении платы за загрязнение окружающей среды (экологического налога), развитии рынка разрешений на загрязнение или использовании стандарта на выбросы.

Достоверные количественные результаты, касающиеся оптимального налогообложения вредных выбросов хозяйствующих субъектов, а также выбора наиболее эффективного инструмента регулирования загрязнения в различных условиях, могут быть получены в рамках строгих экономико-математических моделей производственного сектора с учетом загрязнения окружающей среды и конкурентного научно-исследовательского сектора. Этим и определяется актуальность диссертационного исследования.

Степень изученности проблемы. Анализу экологических издержек хозяйственной деятельности, определению экономического ущерба от загрязнения окружающей среды и экономического оптимума загрязнения окружающей среды, а также экономической эффективности природоохранной деятельности посвящены труды отечественных ученых Бобылева С. Н., Герасимовича В. Н., Глухова В. В., Глушковой В. Г., Голуба А. А., Дудова А. С., Ли-сичкиной Т.В., Макара С. В., Минца А. А., Нестерова А. П., Нестерова П. М., Папенова К. В., Русина И. И., Ходжаева А. Ш. и др., также зарубежных ученых Бейтмана И., Вэриана X., Гулдера Л., Кроппера М., Отса У., Пирса Д., Робинсона Н., Скотта Э., Тайтенберга Т. и др.

Государственному механизму управления природопользованием, методам административного регулирования в области разработки экологических нормативов и стандартов и административно-контрольным механизмам управления снижением негативного воздействия производственных процессов на окружающую среду, а также системе налогообложения производственного сектора, связанной с загрязнением окружающей среды, посвящены работы отечественных и зарубежных ученых Биглайзера Ж., Блэкмана А., Витта М. Б., Герасимовича В. Н., Голуба А. А., Гофмана К. Г., Гусева А. А., Дасгупты П., Джаффе А., Коуза Р., Петракиса Е., Пигу А., Скотта Э., Смита Ф., Солоу Р., Струковой Е. Б., Стэвинса Р., Тарнера К., Тихонова О. В., Ульфа Д., Фишера А.

Вместе с тем, недостаточно изучены вопросы влияния различных механизмов регулирования загрязнения окружающей среды (налогов на загрязнение, разрешений на загрязнение и технологических стандартов на выбросы) на общественное благосостояние и на стимулирование разработки экологически более чистых технологий. Решение этих проблем требует разработки адекватных экономико-математических моделей влияния регулирования загрязнения окружающей среды и на инвестиции в разработку инноваций, позволяющих снижать уровни загрязнения и издержки сокращения вредных выбросов, что и определило тему и постановку задач диссертационного исследования.

Предмет и объект исследования. Предметом диссертационного исследования являются процессы государственного регулирования загрязнения окружающей среды производственным сектором и стимулируемый ими инновационный процесс создания экологически чистых технологий научно-исследовательским сектором. Объектом исследования являются предприятия производственного и научно-исследовательского сектора.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационного исследования заключается в сравнительном анализе влияния инструментов регулирования загрязнения окружающей среды производственным сектором на инновации, способствующие сокращению издержек уменьшения вредных выбросов, а также на общественное благосостояние. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

— разработка математических моделей влияния налоговых выплат за загрязнение окружающей среды, разрешений на загрязнение и стандартов на выбросы на общественное благосостояние и на стимулирование разработки экологически чистых технологий;

— выяснение условий эквивалентности налогов и разрешений на загрязнениесравнительно-статический анализ инструментов регулирования загрязнения окружающей среды;

— моделирование прибылемаксимизирующего поведения фирмы-инноватора (лицензирование новой технологии или вовлечение в производство в условиях конкуренции Бертрана);

— определение уровней сокращения вредных выбросов, производства и объема экологических инноваций, соответствующих общественному оптимумурасчет прибыли научно-исследовательского сектора при конкурентной децентрализованной модели при применении налогов на загрязнение, разрешений на загрязнение при наличии рынка разрешений и стандартов на выбросы;

— моделирование оптимальной ставки налога на загрязнение окружающей среды при условии, что эффективность инновации**, позволяющей снизить издержки сокращения вредных выбросов, является эндогенным параметром;

— определение оптимальной ставки налога на загрязнение при наличии конкуренции в научно-исследовательском и производственном секторах и линейной (нелинейной) функции, описывающей ущербы от вредных выбросов, в том числе с учетом возможности имитации*** запатентованной технологии;

— моделирование оптимального налогообложения монополиста, осуществляющего инновационную деятельность в области разработки экологически чистых технологий.

Теоретическая и эмпирическая база исследования. Диссертационное исследование основано на фундаментальных разработках отечественных и зарубежных ученых-экономистов по экономической теории общественного сектора, теории внешних эффектов и несостоятельности рынка, экономике благосостояния, теории фирмы, теории налогообложения, методам оптимизации. Информационно-документальной базой исследования являются законодательные акты РФрешения и нормативные акты Правительства Российской Федерации, Министерства природных ресурсов Российский Федерации, Государственного комитета Российской Федерации по статистике и Патентного агентства РФ, регулирующие загрязнение окружающей среды субъектами рынка в процессе их производственной деятельности и обеспечивающие проведение государственной политики в области охраны прав патентообладателя, а также собственные расчеты автора.

Представленное диссертационное исследование выполнено в рамках п. 1.4 «Разработка и исследование моделей и математических методов анализа.

Под эффективностью инновации понимается величина снижения вредных выбросов в расчете на единицу продукции при инновации Имитация запатентованной технологии представляет собой создание производственными фирмами на основе информации о конечном продукте, полученном при запатентованной технологии, собственной технологии, как правило, уступающей запатентованной микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов. обоснования инвестиционных решений" и п. 1.6 «Математический анализ и моделирование процессов в финансовом секторе экономики .» паспорта специальности 08.00.13 — Математические и инструментальные методы экономики.

Методы исследования. В диссертации, в рамках системного подхода, использовались различные методы и приемы экономических исследований: математического моделирования, сравнительный, графический, оптимиза-^ ции, анализа дифференциальных уравнений, расчетно-конструктивный.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к моделированию и анализу влияния инструментов регулирования загрязнения внешней среды в процессе производственной деятельности на общественное благосостояние и на инновационную деятельность в области разработки экологически чистых технологий. Конкретное приращение научного знания характеризуется следующими положениями:

— предложена модель прибылемаксимизирующего поведения фирмы-инноватора в производственном секторе (лицензирование новой технологии,.

Н: сокращающей выбросы, или вовлечение в производство в условиях конкуренции Бертрана), позволяющая провести сравнительный анализ инструментов регулирования (налогов на загрязнение и продаваемых разрешений на загрязнение) с точки зрения стимулирования инноваций. Доказано, что инвестиции в создание новой технологии выше при налоге на загрязнениеоднако, если ставка налога так высока, что конкурентный выпуск отрасли становится ниже монопольного, не облагаемого налогом, разрешения на загрязнения являются более эффективным средством стимулирования инноваций;

— выяснены условия предпочтительности налогов и разрешений на загрязнение с точки зрения общественного благосостояния. Доказано, что на.

О логи предпочтительнее, если внешние ущербы от загрязнения не слишком высоки (достаточное условие предпочтительности налогов состоит в том, что монопольный выпуск, не облагаемый налогом, должен быть ниже общественно оптимального уровня выпуска при доинновационной технологии);

— предложены математические модели конкурентного производственного и научно-исследовательского сектора при условии, что уровень инновации является эндогенным параметром, позволяющие вычислять оптимальную ставку налога на загрязнения при различных функциях, описывающих ущербы внешней среде, с учетом возможной имитации запатентованной технологии;

— получены аналитические выражения для оптимальной ставки налога на загрязнение при линейной и нелинейной функции ущербов внешней среде и доказано, что при отсутствии имитации инновации оптимальная налоговая ставка ниже традиционно определяемой ставки, соответствующей равенству чистой предельной выгоды производства предельным внешним издержкам загрязнения. Установлено, что оптимальная налоговая ставка на загрязнение при имитации запатентованной технологии может превосходить традиционную ставку;

— рассчитана ставка налога на загрязнение, позволяющая оптимизировать налогообложение монополии, разрабатывающей собственную более чистую технологию. Доказано, что оптимальная налоговая ставка в этом случае выше соответствующей предельным внешним ущербам от загрязнения;

— построена двухсекторная модель конкурентного производственного и научно-исследовательского сектора, позволяющая в аналитическом виде вычислить максимизирующие общественное благосостояние объемы производства каждого из секторов, уровни сокращения загрязнения, общественную выгоду от инновации и прибыль научно-исследовательского сектора;

— проведено количественное сравнение инструментов регулирования загрязнения (налогов, разрешений на загрязнение и технологического стандарта) с точки зрения стимулирования инноваций и прибыльности научно-исследовательского сектора в широких интервалах параметров модели: эффективности инновации, качества имитации инновации, доли выпуска продукции отраслью с использованием новой технологии, предельных ущербов внешней среде, издержек сокращения выбросов и др. Установлено, что налоги на загрязнение имеют существенное преимущество перед другими инструментами ре1упирования только в случае крупных инноваций, а имитация не предполагает с необходимостью значительную неэффективность рынка инноваций.

Практическая значимость исследования. Практическая значимость исследования определяется тем, что разработанные в диссертации модели, методы и алгоритмы ориентированы на решение тактических и стратегических задач при осуществлении регулирующими органами деятельности, связанной со снижением вредных производственных выбросов и стимулированием разработки более чистых технологий. Разработанные в диссертационном исследовании модели • конкурентного производственного и научно-исследовательского секторов при условии, что уровень инновации является эндогенной переменной, позволяет определять оптимальную ставку налога на выбросы предприятий при различных функциях, описывающих ущербы внешней средерассчитывать оптимальную налоговую ставку с учетом имитации запатентованной технологии производственными фирмамиоптимизировать налогообложение монополии, разрабатывающей собственную более чистую технологию. Проведенные количественные расчёты эффективности различных инструментов регулирования загрязнения (налогов на загрязнение, продаваемых разрешений на загрязнение и технологического стандарта) позволяют в зависимости от конкретных параметров производственного и научно-исследовательского секторов выбирать наиболее эффективный инструмент регулирования загрязнения с точки зрения максимизации общественного благосостояния и/или стимулирования разработки инноваций.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались автором на V и VI Всероссийских симпозиумах «Математическое моделирование и компьютерные технологии», (г. Кисловодск, 2002, 2004), Международном симпозиуме.

Математическое моделирование и компьютерные технологии" (г. Кисловодск, 2005), региональных научных семинарах «Методология системных исследований в гуманитарных отраслях науки» (г. Волгоград, г. Кисловодск, г. Нальчик, 2002;2004 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Механизмы эффективного управления в рыночной экономике» (г. Кисловодск, 2004).

Публикации. Основные результаты исследования отражены в опубликованных автором 9 печатных работах объемом 4,1 п.л.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Текст диссертации изложен на 141 странице, включает 3 таблицы, 12 рисунков. Список использованной литературы содержит 167 источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертации сравнивается влияние налогов на загрязнения и разрешений на загрязнения на разработку более экологически чистых технологий. В рамках частичного равновесия предложена простая модель, в которой продукт производится в условиях совершенной конкуренции при технологии с постоянной отдачей от масштаба, сопровождающейся загрязнением окружающей среды. Имеется фирма-инноватор, которая инвестирует в создание новой более экологически чистой технологии. Инновация затем лицензируется производственным фирмам. Предполагается, что степень сокращения загрязнений зависит от объема инвестиций в создание новой технологии.

Показано, что при отсутствии технологической инновации налоги и разрешения на загрязнения полностью эквивалентны. Оба инструмента регулирования вредных выбросов выполняют две функции: сокращают загрязнение и стимулируют инвестиции в разработку более экологически чистой технологии. представляет интерес выяснить, какой инструмент приводит к большим стимулам для разработки инноваций. Показано, что ни один из инструментов регулирования загрязнения достичь общественного оптимума первого порядка. Далее выясняется, какой из инструментов эффективнее.

Если государство корректирует уровень налогов и разрешений на загрязнения сразу после появления экологически более чистой технологии, налоги и разрешения на загрязнения полностью эквивалентны. Если же государство придерживается определенной политики регулирования, налоги на загрязнения оказываются более эффективным средством стимулирования инвестиций в инновации, чем разрешения на загрязнения. Однако, если ставка налога так высока, что конкурентный выпуск ниже монопольного выпуска при нулевой ставке налога, увеличение налога на загрязнения сокращает инвестиции в создание новой экологически чистой технологии. В этом случае разрешения на загрязнения являются более эффективным средством стимулирования инноваций.

Поставлена также задача классификации налогов и разрешений с точки зрения общественного благосостоянияэта классификация может не совпадать с таковой с точки зрения стимулирования инноваций. Определены условия, при которых налоги или разрешения на загрязнения более эффективны с позиции общественного благосостояния. Основной результат состоит в том, что налоги на загрязнения предпочтительнее разрешений, если общественные издержки загрязнений достаточно низки, в то время как разрешения на загрязнения предпочтительнее при высоких общественных издержках загрязнения. Достаточным условием предпочтительности налогов является то, что монопольный выпуск при нулевой ставке налога ниже общественно оптимального уровня выпуска при доинновационной технологии.

Согласно общепринятым представлениям экономики природопользования, общественно оптимальным уровнем загрязнения окружающей среды является уровень загрязнения, соответствующий точке пересечения стоимость предельного продукта производства и предельных внешних издержек от загрязнения (предельных ущербов окружающей среде). В условиях конкуренции и нулевой интернационализации издержек загрязнения окружающей среды частный производственный сектор будет производить при количестве загрязнений, при котором стоимость предельного продукта равна нулю. Па-рето-эффективное решение может быть достигнуто введением налога на загрязнения или выпуском продаваемых разрешений на загрязнения. Однако этот анализ предполагает, что состояние технологии задается экзогенно. Если технологический прогресс является эндогенным фактором, то новая производственная технология, устраняющая часть выбросов загрязнений (например, газоочиститель диоксида серы, каталитический конвертор или новый процесс разложения химических загрязнений на нетоксичные компоненты), приводит к сдвигу вниз кривой предельных ущербов окружающей среде.

В диссертации рассмотрены проблемы определения оптимального налога на загрязнения при условии, что уровень инновации является эндогенным параметром. Представлена модель, в которой предполагается, что в выпуске продукции каждой из производственных фирм содержится единица загрязнений, а конкурирующие научно-исследовательские фирмы каждая разрабатывают один проект, направленный на разработку технологии, устраняющей часть, загрязнений без изменения частных производственных издержек. Предполагается, что разработавшая новую технологию исследовательская фирма получает патент, создающий монопольную власть. Вероятность разработки более чистой технологии зависит от количества разрабатываемых проектов. Производственные фирмы облагаются налогом на вредные выбросы, и поэтому заинтересованы в лицензировании патентованной технологии, снижающей объем вредных выбросов. При линейной функции, описывающей ущерб от загрязнения (ущерб от вредных выбросов является линейной функцией количества производственных фирм), оптимальная налоговая ставка ниже ставки, соответствующей уровню загрязнений, по двум причинам: во-первых, предложение инноваций неэластично по количеству исследовательских фирм, а во-вторых, из-за монопольного установления цены фирмой-обладателем патента распространение новой технологии ниже общественно эффективного уровня. Снижение налоговой ставки приводит к снижению лицензионного платежа и ускоряет распространение инновации.

Рассматривается оптимальная налоговая ставка на загрязнения в случае, когда функция, описывающая ущерб от загрязнения, является нелинейной (выпуклой). В этом случае оптимальная налоговая ставка также ниже ставки, соответствующей предельным внешним издержкам. Прибыль обладателя патента в этом случае превосходит общественную выгоду от инновации при ставке налога, соответствующей оптимальному уровню загрязнений тем самым, приводя к избыточному уровню инвестиций в инновации. Это в основном имеет место потому, что предельная прибыль обладателя патента от лицензирования постоянна, в то время как предельный общественный выигрыш убывает.

Предложенная модель распространена на ситуацию, когда производственные фирмы используют собственную, хотя и несовершенную, имитацию патентованной технологии/'если лицензионный платеж за оригинальную технологию слишком высок. Это ограничивает монопольную власть владельца патента и соответственно возможность присвоения им полного общественного выигрыша от инновации. В этом случае налоговая ставка может превосходить ставку, соответствующую предельному уровню загрязнений, если совокупный эффект монопольного владения патентом и эластичности предложения инноваций превосходит компенсацию, связанную с ограниченной возможностью обладателя патента присвоения выигрыша от инноваций.

Определена оптимальная налоговая ставка на загрязнения монополиста в условиях, когда он разрабатывает собственную экологически чистую технологию. Внедрение новой технологии сокращает частные издержки монополиста и общественные предельные издержки производства, так что оптимальная налоговая ставка в этом случае может превосходить налоговую ставку, соответствующую предельному уровню загрязнений, особенно при линейной функции ущерба от загрязнений. Эффект, связанный с эластичностью предложения инноваций, в этом случае отсутствуеткроме того, монополисту не удается присвоить полный общественный излишек от инновации (выигрыш потребителя благодаря снижению цены в ответ на более низкие предельные производственные издержки).

В диссертации выяснено, при каких условиях может иметь место значительный эффект от экологических инноваций при использовании налога на загрязнения по сравнению с другими инструментами регулирования вредных выбросов. Сначала выведены уровни сокращения вредных выбросов, производства и объема экологических научно-исследовательских разработок, максимизирующих общественное благосостояние. Далее прибыль научно-исследовательского сектора рассчитана для конкурентной децентрализованной версии модели при условии применения таких инструментов регулирования, как налоги на загрязнение, продаваемые разрешения на загрязнения и стандарты на выбросы. В широком интервале значений параметров модели представлены численные расчеты прибыли, получаемой научноисследовательским сектором при каждом инструменте регулирования, по сравнению с прибылью, получаемой при общественном оптимуме первого порядка.

Выяснено, что прибыль научно-исследовательского сектора не обязательно значительно ниже при разрешениях на загрязнения, чем при налоге на загрязнения, при условии, что регулирование соответствует оптимальному доинновационному уровню. Прибыльность научно-исследовательского сектора при различных инструментах регулирования существенно зависит от эффективности инновации, т. е. от того, насколько инновация способна сократить издержки на уменьшение вредных выбросов. Это, в свою очередь, определяет цену разрешений на загрязнения. Например, прибыльность экологических научно-исследовательских разработок при использовании в качестве политики регулирования разрешений на загрязнения может составлять около 90% от соответствующей прибыльности при налогах на загрязнения при условии, что инновация сокращает издержки на уменьшения вредных выбросов на 40%, прибыльность научно-исследовательского сектора при разрешениях на загрязнения составляет 60−70% от соответствующей прибыльности при налоге на загрязнения. Относительное различие между стандартом на выбросы и налогах на загрязнения несколько больше, и оно также существенно зависит от эффективности инновации. Более того, различия между инструментами регулирование исчезает, если они корректируются к постинновационному оптимальному уровню.

Показано, что присутствие эффекта имитации инновации само по себе с необходимостью не предполагает существенную неэффективность рынка инноваций. Например, если частный выигрыш от инновации составляет 50% от общественного выигрыша, прибыльность научно-исследовательского сектора при налоге на загрязнения составляет по крайней мере 90% оптимума первого порядка. Это объясняется эффектом экстерналий, связанным с конкуренцией за патентную ренту: фирмы входят в научно-исследовательский рынок до тех пор, пока средняя прибыль в расчете на фирму, а не предельная прибыль, равна предельный издержкам. Однако, когда имитационный эффект существенен, неэффективность на рынке экологических инноваций может быть более значительной. Так, если частный выигрыш от инновации составляет 25% от общественного выигрыша, прибыльность экологических инноваций при налоге на загрязнения падает до 60−70% от соответствующего оптимума первого порядка.