08环境经济学第八章自然资源的可持续利用

第八章自然资源的可持续利用第一节自然资源的分类第二节自然资源的存量和流量第三节可耗竭资源的最优耗竭第四节可更新资源的可持续利用第一节自然资源分类可耗竭资源：假定在任何对人类有意义的时间范围内，资源质量保持不变，资源蕴藏量不再增加的资源称为可耗竭资源。可回收的可耗竭资源不可回收的可耗竭资源可更新资源：能够通过自然力以某一增长率保持或不断增加流量的自然资源叫可更新资源。有些可更新资源的持续性和流量受人类利用方式的影响（土地、森林等）。另一些可更新资源的存量和持续性则不受人类影响（太阳能）。资源的可储存性为在不同时间范围内配置资源提供了可能。可更新资源的分类和特点可更新商品性资源：可更新商品性资源是指财产权可以确定，能够被私人所有和享用，并能在市场上进行交易的可更新资源。特点：完全明确的财产权；专有性；可转让性；可实施性•根据财产权是否明确，可更新资源可以分为可更新商品性资源和可更新公共物品资源。可更新公共物品资源:可更新公共物品资源是指不为任何特定的个人所拥有，但是却能为任何人所享用的可更新资源。特点：消费不可分性或无竞争性；消费无排它性第二节自然资源的存量和流量存量：自然资源的存量是指在一定的经济技术水平下可以被利用的资源储量。流量：自然资源的流量是指在一定时期内的资源流入量和流出量。在一定的时期内，资源流入量减去资源流出量，就等于资源净流量。资源净流量可以反映自然资源的消耗速度。自然资源的存量和流量的关系：期初存量+期内资源流入量-期内资源流出量=期初存量+期内净流量=期末存量其中，期内资源流入量包括新发现量、生长量、补充量、重估增值量等，期内资源流出量包括开采量、各种损失量、重估减值量等。资源存量与一些资源储量的概念相关资源储量分类及其概念：已探明储量：是利用现有的技术条件，对资源位置、数量和质量得到明确证实的储量。①可开采储量②待开采储量未探明储量：是指目前尚未探明，但可以根据科学理论推测其存在或应当存在的资源。①推测存在的储量②应当存在的资源蕴藏量：已探明储量与未探明储量之和。是一个物质概念而非经济概念。自然资源储量的利用程度取决于经济可行性和技术可能性。纵坐标从上到下表示开采成本不断提高，资源利用的可能性逐渐降低。横坐标从左到右表示技术难度逐渐增加，资源利用的可能性逐渐降低。图8-1自然资源储量的关系一些错误结论：如果把已探明储量当作是资源蕴藏量，再根据目前的资源消费水平估算地球上的资源还能使用多少年，就会得出非常悲观的结论。另一个错误是认为全部资源蕴藏量都是可利用的，即把所有资源看成是同质的，认为人们愿意为最后一个单位的资源付钱。有一些资源由于开采成本过高，最终不会被利用。因此，资源的最大可利用量是小于资源蕴藏量的。第三节自然资源的可持续利用一、可耗竭资源的最优耗竭可耗竭资源因为不可再生，其可持续利用实际上是最优耗竭问题。它包括以下两方面的内容：（1）在不同时期合理配置有限的资源（2）使用可更新资源替代可耗竭资源可耗竭资源在不同时期配置的核心问题是实现高效率的资源配置。高效率资源配置的社会目标是使资源利用净效益的现值最大化。对于可耗竭资源而言，需要合理分配不同时期的资源使用量。（1）两个时期的资源配置模型假设：①资源的边际开采成本在两个时期内是不变的，且以不变的方式供给；②在两个时期内对资源的需求是不变的，且边际支付意愿的方程式为p=8-0.4q；③在两个时期内边际成本MC也是不变的，且单价为2元/t（如图8-2）。（a）时期1（b）时期2图8-2从图8-2可以看出，如果资源总供给量为30t或30t以上时，在两个时期间的配置就很容易实现高效率（暂不考虑贴现率）。假设资源的有效供给量为20t，为了实现高效率的资源配置，就要使这20t资源在两个时期内的净效益现值之和达到最大化。为了找到使两个时期净效益现值最大的资源配置方案，可以通过计算机，找出时期1资源配置量（q1）和时期2资源配置量（q2）所有可能的组合（q1＋q2=20），然后挑选出其中净效益现值最大的配置组合。•实现资源高效率配置的必要条件是：时期1使用的最后1t资源的边际净效益现值等于时期2使用的最初1t资源的边际净效益现值。不需要复杂的数学知识，这个原则也很容易理解。为此，我们用一种简单直观的图形来表示两个时期的资源配置问题（图8-3）。8图8-3中l1和l2分别表示时期1和时期2的边际净效益现值曲线，时期1的边际净效益现值曲线从左往右读，时期2的边际净效益现值曲线从右往左读。•l1与纵坐标交点a为6元，因为最大边际净效益等于最大边际效益（8元）减去边际成本（2元）；假设贴现率r=0.1，则l2与纵坐标交点b为6÷（1＋0.1）＝5.45元。l1和l2相交于点e。•两个时期总的净效益现值就等于aeb0201围成的面积。e点为高效率资源配置点，因为在这一点上两个时期净效益现值之和最大（此时面积最大）。如图可见，分配给时期1的资源量为10.238，分配给时期2的资源量为9.762。在一个有效的市场中，不但要考虑边际开采成本，而且要考虑边际使用成本。如果资源是不稀缺的，资源价格就等于边际开采成本；如果资源是稀缺的，资源价格就等于边际开采成本加上边际使用成本。边际使用成本主要是受贴现率的影响。贴现率的大小反映了人们对边际使用成本的评价。贴现率越大，边际使用成本就越小，时期2获得的资源也就越少。所以贴现率的大小，表明了当代人对边际使用成本的评价和代际之间的资源配置。2、n个时期的资源配置假设前面的需求曲线和边际成本曲线仍然保持不变，时间由两个时期延长到n个时期，资源的供给量也相应增加。图8-4a表示资源开采量在时间上的变化。图8-4b表示资源的总边际成本和边际开采成本随时间的变化，总边际成本和边际开采成本之差就是边际使用成本。图8-4在没有替代资源时，可耗竭资源在不同时间的开采量和边际成本从图中可以看出，尽管边际开采成本保持不变，但边际使用成本是不断增加的。边际使用成本的增加反映了资源稀缺程度的增加和资源消费机会成本的提高。与随着时间而增加的总边际成本相对应的是，资源开采量随时间而逐渐降低至零。在图8-4中，当时间为9，总边际成本为8元时，开采量为零。在这一点上，总边际成本等于人们愿意支付的最高价格，因此，由于边际使用成本的增加，而导致总边际成本的增加，实现资源的供给和需求同时为零。从这个例子中可以看出，即使边际开采成本没有增加，有效配置，也能够使资源逐步耗竭，而避免了突然耗竭。3、可耗竭资源之间的替代假设有两种可替代的可耗竭资源，它们有各自的不变边际开采成本，在一定条件下，边际开采成本低的可耗竭资源可以被边际开采成本高的可耗竭资源替代。这时，可耗竭资源之间的有效配置如图8-5所示。图8-5边际开采成本不变时，可耗竭资源之间的替代两种资源的总边际成本都随时间不断增加，在转折点t*以前的时期，只有总边际成本低的资源1才会被利用。到转折点t*时，两种资源的总边际成本相等。在经过t*以后，只有总边际成本低的资源2才会被利用。分析总边际成本曲线可以发现两个值得注意的特征:首先，两种资源的替代是平滑过渡的；其次，总边际成本的增长率在替代以后慢了下来。第一个特征比较容易理解。两种资源的总边际成本在替代的那一刻必然相等，如果不相等，成本低的资源会被使用以获得较多的净效益。总边际成本的增长率在替代以后变慢了，是因为就边际使用成本占总边际成本的比例而言，资源2小于资源1。每一种资源的总边际成本是由边际开采成本加上边际使用成本决定的。对两种资源来说，边际使用成本都是以比率r增加，而边际开采成本都是不变的。从图8-5中可以看出，不变的边际开采成本占总边际成本的比例，资源2要大于资源1，因此，资源2的总边际成本增加速率要慢一些，至少在开始是这样。4、实现可更新资源替代上面讨论了当没有可更新的替代品时，如何配置可耗竭资源。如果存在可替代的可更新资源，并且以不变的边际成本供给，怎样考虑资源的有效配置？例如，当太阳能以替代品出现时，如何有效地配置石油和天然气。这个问题可以在前面的基础上继续分析。假设其可耗竭资源存在可更新资源替代品，且当单位价格为6元时，可以无限供应该替代资源。这样，从可耗竭资源到可更新资源的替代就会发生，因为可更新资源的边际成本（6元）小于可耗竭资源的最大支付意愿（8元）。而且，由于替代品价格为6元，所以可耗竭资源总边际成本永远不会超过6元，因为只要作为替代品的可更新资源更便宜，人们就会用它来代替可耗竭资源。当没有有效的替代品时，人们的最大支付意愿使得总边际成本保持在较高水平上；当有效的替代品出现时，便抑制住了它的总边际成本，但是却使边际开采成本固定在更高水平上，因为可更新资源的边际开采成本高于可耗竭资源（图8-6）。•从图8-6中可以看出，在有效的资源配置中，实现了可耗竭资源向可更新资源替代品的平滑过渡。•可耗竭资源的开采量随着边际使用成本的增加而逐渐减少，直到替代品的出现并最终替代它。•但是，由于可更新资源的出现，会加速可耗竭资源的开采，结果是可耗竭资源比没有替代品的情况下耗竭要快。图8-6在图8-6中，可更新资源的使用开始于过渡点（或转折点，对应于时间6）。在转折点之前，只使用可耗竭资源；而在转折点之后，只使用可更新资源。这个资源使用模式的变化导致了成本的变化。在转折点之前，可耗竭资源比较便宜；在转折点上，可耗竭资源的总边际成本（包括边际使用成本）等于替代品的边际成本。这时，替代发生了。由于替代品的有效存在，资源使用量在任何时候也不会降到5单位以下。5、边际开采成本不断增加在前述的基础上，进一步分析可耗竭资源的边际开采成本随着开采量的增加而增加的情况。这在现实中是一种普遍现象，例如，矿物品位的降低会带来开采成本的上升。在以前的分析中，假定边际使用成本在时间上是以百分率r增加的。当边际开采成本随开采量增加而增加时，边际使用成本随时间的增加而逐渐下降，直至过渡到可更新资源时降为零。边际使用成本是反映放弃将来边际净效益的机会成本。与边际开采成本不变的情况相反，当边际开采成本随时间而增加时，未来因开采而发生的损失就会减少。边际开采成本越大时，因为越来越多的资源被开发，未来因节省资源而获得的净效益也会越小。最后，如果边际开采成本足够高时，相比之下起初的边际开采成本就可以忽略不计。这时，边际使用成本降到零，总边际成本等于边际开采成本。还有一点应当指出：在不变的边际开采成本下，可耗竭资源的储量最后可能开采完，而在不断增加边际开采成本的情况下，有些资源会因为边际成本太高而不被开采。综上所述，可以全面解释可耗竭资源的有效配置过程。首先，当资源的边际开采成本不变，并且资源的数量有限时，如果有效的替代品出现了，就应向替代品平稳地过渡，如果没有替代品则应节约使用资源。而当边际开采成本不断升高时，情况则比较复杂，因为它改变了边际使用成本的时间轮廓。不过，正是由于边际开采成本的不断增加才使得可耗竭资源能够得到可持续利用，而不会被耗竭。6、资源勘探和技术进步对可耗竭资源的影响可耗竭资源的储量和消费量随着时间的推移，不是减少而是增加了。造成这一现象的主要原因是资源勘探和技术进步。当一种资源的总边际成本随时间的增加而不断增加时，社会就会积极勘探新的资源。如果新发现资源储量的边际开采成本足够低，就会降低、至少会延缓总边际成本的增长速度。技术进步最显著的影响是使某一时期边际开采成本持续下降。但是，由于可耗竭资源数量是有限的，其总边际成本的下降只会是暂时的，最终必然会上升。因此，技术进步只是延长了可耗竭资源被替代的时间。二、可更新资源的可持续利用可更新商品性资源可更新公共物品资源1、可更新商品性资源这类可更新资源的管理类似一般生产过程的管理，这类资源的可持续利用问题主要是确定资源的最佳收获期和最大可持续收获量。下面以一个林场的经营决策问题为例，分析林木采伐的最优时间和最大可持续收获量。首先分析一片林地一次皆伐的最优采伐时间