Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Характеристики водных ресурсов и необходимостьгосударственного регулирования
1.1. Вода как экономический ресурс
1.2. Проблема редкости водных ресурсов
ГЛАВА 2. Эффективное использование различных природных
2.1. Случай однородных потребителей
2.2. Случай неоднородных потребителей
ГЛАВА 3. Тарифная политика и варианты
3.1. Сравнительный анализ реформирования тарифной политики
3.2. Реформирование тарифов на воду и социальная защита
ГЛАВА 4. Водосберегающие технологии и эффективное
4.1. Эффективные тарифы при наличии технологии оборотноговодоснабжения
4.2. Ограничение на мощность технологии оборотноговодоснабжения
4.3. Инвестиции в водосберегающие технологии
ГЛАВА 5. Загрязнение водных ресурсов и государственное
5.1. Эффективное распределение водоохранного бюджета
5.2. Распределение бюджета при несовершенной информации окачестве стоков
- Проблема редкости водных ресурсов
- Случай неоднородных потребителей
- Реформирование тарифов на воду и социальная защита
- Ограничение на мощность технологии оборотноговодоснабжения
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В силу изобилия водных ресурсов долгое время вода рассматривалась как неограниченный ресурс, а потому вопросы управления водными ресурсами не находили должного отражения в экономической литературе. В действительности доступная для использования пресная вода составляет лишь небольшую долю совокупных запасов пресной воды, и эти ресурсы весьма неравномерно распределены между регионами. По мере роста мировой экономики увеличиваются потребности в пресной воде, и одновременно имеет место истощение и загрязнение природных источников. В результате бесконтрольного водопользования во многих регионах мира дефицит чистой пресной воды превратился из гипотетической возможности в проблему сегодняшнего дня.
Вода представляет собой уникальный экономический ресурс, который необходим для жизнеобеспечения, при этом сам процесс водопользования сопряжен с множеством внешних эффектов, что порождает неэффективность классических рыночных механизмов в данном секторе и требует активного вмешательства со стороны государства. Ключевым инструментом управления является тарифная политика, которая должна создавать стимулы для эффективного сочетания различных источников водоснабжения, как природных, так и технологических, таких как опреснение морской воды или оборотное водоснабжение. Водопользователи существенно варьируются в отношении уровня безвозвратного водопотребления, что требует соответствующего отражения в тарифах. В последнее время многие страны, в том числе и переходные экономики, использовавшие систему ценообразования, основанную на перекрестном субсидировании, осуществляют реформу тарифов на услуги водоснабжения и водоотведения, а потому теоретический анализ составляющих оптимальных тарифов является актуальной задачей.
С учетом высокой социальной значимости воды для населения, тарифная реформа не может осуществляться методом «шоковой терапии», а потому представляется важным сравнительный анализ альтернативных вариантов преобразований, учитывающий ограничение на постепенность изменения тарифов, а также исследование возможных мер социальной защиты.
Во многих регионах существующих природных источников оказывается недостаточно для обеспечения потребностей в воде, что
диктует необходимость эффективного сочетания природных и технологических источников, включая технологии повторной переработки воды. В этой связи необходимо проанализировать не только выгоды от использования подобных технологий, но и стимулы к инвестированию в водосберегающие технологии и определить роль государственной политики в создании соответствующих стимулов.
Не менее важной является проблема водоотведения, так как в силу частичной утилизации воды в процессе использования стоки поступают обратно в природные источники, что способствует их загрязнению. Регулирование в этой сфере обычно осуществляется за счет введения соответствующих нормативов. При этом существуют две противоположные тенденции в природоохранном регулировании: в США с 1980-х реализуется политика децентрализации в области природоохранной деятельности, но в то же время в странах Европейского сообщества наблюдается обратная тенденция. В России в настоящее время идет переход от стандартов к техническим регламентам, а потому вопрос об уровне децентрализации экологического регулирования представляется весьма актуальным.
Степень разработанности темы исследования. Активные исследования в области экономики водных ресурсов начались лишь 50 лет назад, при этом большинство работ было посвящено вопросам прав собственности ([Milliman 1956, 1959], [Meyers, Posner 1971], [Burness, Quirk 1979,1980], [Johnson, Gisser, Werner 1981]). В частности, в центре внимания стоял вопрос об оценке выгоды общества от оптимального управления общедоступным подземным источником, представлявшим, по сути, динамическую версию проблемы известной как «трагедия общины» ([Burt 1964], [Bredehoeft, Young 1970], [Brown 1974], [Gisser, Sanchez 1980], [Feinerman, Knapp 1983], [Brill, Burness 1994], [Roseta-Palma 2002], [Koundouri, Christou 2006] и др.). Параллельно шли исследования, в рамках которых рассматривались вопросы совместного управления различными источниками водных ресурсов ([Krulce, Roumasset, Wilson 1997], [Holland, Moore 2003], [Chakravorty, Umetsu 2003]). Однако в данных работах не принималась во внимание дифференциация водопользователей. Кроме того, наиболее важный с точки зрения создания стимулов для рационального водопотребления, вопрос об оптимальных тарифах на воду оставался за рамками этих исследований.
Многие научные работы, посвященные водным ресурсам, лежат на стыке нескольких наук, включая географию, гидрологию, экологию и экономику ([Рикун, Черняев, Ширяк 1991], [Меншуткин 1993], [Зекцер 2001], [Данилов-Данильян, Лосев 2006], [Думнов 2006], [Руховец и др. 2006], [Данилов-Данильян, Хранович 2010]). Значительное количество публикаций связано с вопросами межстранового и межрегионального сравнения наделенности водными ресурсами и их использования. Авторы пытаются отслеживать динамику истощения водных ресурсов, что требует построения соответствующих индикаторов редкости и их сравнительного анализа ([Шикломанов и др. 2000], [Falkenmark et al 1989], [Raskin et al. 1997], [Seckler et al. 1998]). Следует отметить, что использование для оценки редкости традиционного подхода, основанного на анализе ренты ([Голуб, Струкова 1998], [Крюков, Ковалёв 2005], [Miller, Upton 1985], [Adelman, Watkins 1995]) оказывается практически невозможным в силу существования тарифного регулирования, а потому работ, посвященных водной ренте, крайне немного ([Ушаков 2008], [Moncur, Pollock 1988], [Ewers 2004]/
Другое направление исследований лежит в области анализа неопределенности предложения водных ресурсов, вызванной непредвиденными колебаниями стока, а также неопределенности в отношении качества воды ([Tsur 1990, 1997], [Tsur, Zemel 1995,2004], [Gemma, Tsur 2007], [Хранович 2010]).
Водопользование, как правило, сопряжено лишь с частичной утилизацией ресурсов, а потому создает в качестве побочного продукта загрязненные стоки. В связи с этим значительное внимание в литературе получила проблема природоохранного регулирования ([Кречетов 1991], [Голуб, Струкова 1991], [Гусев 1997], [Мкртчян, Пляскина 2002], [Андреев, Боголюбов 2007], [Рюмина 2009], [Oates, Schwab 1988], [Wilson 1996], [Frederiksson, Gaston 2000], [List, Mason 2001], [Kunce, Shogren 2002], [Sigman 2005, 2007]). Однако, несмотря на множество как теоретических, так и эмпирических работ, вопрос об оптимальном уровне централизации природоохранного регулирования в части управления водными ресурсами не получил однозначного решения. Более того, существующие модели упускают из внимания проблему асимметрии информации относительно специфики загрязняющих веществ в сбрасываемых в водоемы водах. Учет этого аспекта крайне
важен для оценки выгод от децентрализации экологического регулирования.
В силу необходимости воды, как для жизнеобеспечения, так и для производства тарифы на воду в большинстве стран устанавливаются или регулируются государством. В настоящее время, как ученые, так и практики пришли к выводу, что действовавшая долгое время практика тарифного регулирования, основанная лишь на идее окупаемости и включавшая множество субсидий, вплоть до бесплатного водоснабжения сельскохозяйственных предприятий, является несостоятельной. В результате многие страны приступили к проведению тарифной реформы. При этом существует крайне небольшое количество исследований по данной тематике ([Андреев, Боголюбов 2008], [Данилов-Данильян, Хранович 2009], [Swallow, Marin 1988], [Garcia, Reinaud 2004], [Pitafi, Roumasset 2009]). Более того, ни в одной из работ не рассматривалась проблема выбора наилучшего варианта перехода к новым тарифам в динамическом контексте. На рубеже перехода от плановой к рыночной экономике близкий вопрос активно обсуждался для товарных рынков ([Sah 1987], [Stahl, Alexeev 1985], [Polterovich 1993]), но при этом в центре анализа стояли способы рационирования дефицита, в то время как в случае водных ресурсов мы имеем дело не с дефицитом, а с проблемой истощения.
Наконец, отдельно нужно отметить исследования, посвященные вопросам ресурсосбережения ([Smith 1977], [Dinar et al 1992], [Schafer 1992], [Shah et al. 1995], [Di Vita 2001, 2006], [Pittel et al. 2010]). Существенным недостатком работ, анализирующих роль вторичной переработки сырья, является предпосылка о неограниченности объема ресурса, доступного для повторной переработки. Не менее важную роль играют исследования, посвященные вопросам инвестирования в ресурсосберегающие технологии ([Chakravorty et al. 2009], [Dinar, Zilberman 1991]), но все эти работы ограничиваются рассмотрением задачи в статике, в то время как принципиальное значение имеет оптимальность момента внедрения ресурсосберегающих технологий.
Объектом исследования является экономика региона.
Предмет исследования — распределение водных ресурсов между водопользователями региона и соответствующие механизмы регулирования.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является построение комплекса моделей эффективного распределения водных ресурсов для определения компонент эффективных тарифов на воду, проведения сравнительного анализа вариантов реформирования тарифной политики, исследования роли водосберегающих технологий, а также анализа природоохранного регулирования.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
проанализировать особенности воды как экономического ресурса, выделив ключевые характеристики, которые не позволяют использовать стандартные результаты экономической теории для моделирования водных ресурсов,
провести различие между проблемами дефицита и истощения водных ресурсов;
проанализировать способы регулирования дефицита при временном
дисбалансе спроса и предложения;
разработать модель эффективного распределения водных ресурсов региона с учетом дифференциации потребителей и вывести траектории эффективных тарифов;
предложить альтернативные варианты реформирования тарифов на услуги водоснабжения и провести их сравнительный анализ в динамическом контексте;
исследовать различные варианты государственной поддержки социально незащищенных групп с учетом минимально допустимого уровня водопотребления;
разработать модели совместного использования природных источников и технологии повторного использования воды;
построить модель инвестирования в водосберегающую технологию, на основе которой сформулировать принципы государственной политики субсидирования подобных инвестиций;
предложить модель эффективного распределения природоохранного бюджета региона и проанализировать последствия децентрализации природоохранного регулирования с учетом асимметрии информации.
Теоретической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных ученых в области теории истощаемых природных ресурсов, микроэкономической теории и ее применения к
анализу природных ресурсов, экономики окружающей среды и теории рационирования при неравновесных ценах.
Методологические основы диссертации. Поставленные в диссертации задачи решаются с помощью экономико-математических методов, а именно, в работе использованы методы статической и динамической оптимизации, анализ сравнительной статики, методы имитационного моделирования.
Информационную базу исследования составили официальные данные Федеральной службы государственной статистики РФ, ежегодные доклады Министерства природных ресурсов РФ, база данных ООН по водным ресурсам AQUASTAT, годовые отчеты Европейской водной ассоциации (EWA).
Научная новизна диссертации состоит в разработке и исследовании комплекса экономико-математических моделей водопользования региона, позволяющих сформулировать принципы эффективного распределения водных ресурсов и выработать соответствующие рекомендации для государственного регулирования.
На основе проведенного исследования можно сформулировать следующие наиболее важные новые научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту.
Показано, что регулирование дефицита воды посредством перерывов в водоснабжении приводит к большим потерям по сравнению с рационированием и тарифным регулированием.
Предложена модель эффективного использования водных ресурсов региона, учитывающая (в отличие от известных моделей) не только разнообразие источников водоснабжения (истощаемый источник с учетом пополнения и неистощаемый источник с возможностью ограничения стока), но и дифференциацию потребителей в терминах безвозвратного водопотребления; на основе построенной модели получены траектории эффективного использования рассмотренных источников водоснабжения.
3. Выявлен новый вариант нарушения принципа Герфиндаля: при
различиях в коэффициентах безвозвратного водопотребления может
наблюдаться одновременное использование дорогого и дешевого
ресурсов, даже в ситуации, где ограничение на мощность не является
сдерживающим.
4. Доказано, что эффективные тарифы должны быть выше для
пользователей с более высоким коэффициентом безвозвратного
водопотребления.
Предложены альтернативные варианты перехода к эффективным тарифам: постепенное повышение тарифов (условно «либерализация») и постепенное сокращение рационируемого водопотребления, доступного по низким фиксированным ценам, при высоких тарифах на сверхнормативное водопотребление и показано, что вариант рационирования оказывается предпочтительным по сравнению с «либерализацией».
Обоснована необходимость целевых субсидий для потребителей с низкой готовностью платить за услуги водоснабжения в ситуации, когда падение водопотребления ниже некоторого критического уровня порождает отрицательные внешние эффекты (например, эпидемии). Показано, что при асимметрии информации относительно типа водопользователя достижение эффективных объемов водопотребления возможно за счет субсидирования потребления в рамках минимально необходимой квоты при более высоких тарифах за сверхнормативное потребление.
7. Построена модель, учитывающая возможность вторичной
переработки воды, где в отличие от известных моделей, запас воды,
доступной для повторного использования, моделируется явным образом,
и принимается во внимание ограничение на пропускную способность
технологии оборотного водоснабжения. Найдены траектории
эффективной комбинации природных источников и технологических
заменителей с учетом ограничения на мощность.
8. В модели с эндогенным запасом ресурса-заменителя выявлен
эффект временного отказа от использования истощаемого ресурса (при
выходе на ограничение по мощности ресурса-заменителя) с
последующим возвратом к его эксплуатации.
9. Доказано, что при наличии технологии оборотного
водоснабжения эффективные тарифы должны отражать не только
предельную выгоду текущего водопотребления, но и включать
остаточную ценность неутилизированной в процессе использования
воды.
10. Установлено, что частные компании будут выбирать
неэффективный момент для внедрения водосберегающих технологий
даже при установлении эффективных тарифов на воду; показано, что
децентрализация эффективного решения об инвестировании возможна
при субсидировании инвестиционных расходов.
11. В рамках модели бассейнового округа, где водопотребление
влечет загрязнение сбрасываемых сточных вод, накапливаемых вниз по
течению, установлено, что децентрализация природоохранных решений
неизбежно ведет к потерям для общества даже при эффективном
разделении природоохранного бюджета между образованными
юрис дикциями.
12. Впервые проведен анализ децентрализации природоохранных решений с учетом асимметрии информации относительно качества сточных вод и показано, что в этой ситуации децентрализация может приводить к увеличению общественного благосостояния.
Практическая значимость исследования.
Результаты имитационного моделирования различных схем рационирования водоснабжения в периоды временного дефицита свидетельствуют о предпочтительности пропорционального рационирования и крайне высоких потерях в благосостоянии при использовании политики перерывов в подаче воды. Эти выводы могут использоваться местными властями при планировании мероприятий на случай резкого снижения предложения, вызванного природными или техногенными причинами. Кроме того, полученный вывод является еще одним аргументом в пользу установки водоизмерительных приборов, наличие которых является необходимым условием перехода от политики перерывов в водоснабжении к более эффективным вариантам регулирования дефицита.
Полученные выводы относительно компонент эффективных тарифов на воду могут быть использованы при выработке политики тарифного регулирования на услуги водоснабжения и водоотведения. Показано, что тарифы должны отражать не только предельные издержки, но и включать плату за истощение, причем последняя значительно варьируется в зависимости от характеристик, как водопользователей, так и источников водоснабжения, а потому использование универсальных тарифов не всегда оправдано.
Проведенный сравнительный анализ реформирования тарифов на воду, а также вариантов помощи социально незащищенным группам населения показывает, что в условиях асимметричной информации предпочтительной является политика двухставочного тарифа с низкой ставкой на некий минимальный уровень водопотребления и эффективной ставкой за сверхнормативное водопотребление.
Полученные результаты показывают, то тарифы на воду для потребителей, использующих технологию оборотного водоснабжения должны отличаться от тарифов для остальных водопользователей, как в терминах платы за истощение (в силу отсутствия возвратных стоков), так и в терминах издержек.
Анализ преимуществ и недостатков децентрализованного подхода к природоохранному регулированию может быть полезен при выработке политики относительно экологической безопасности и разработке соответствующих технических регламентов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что децентрализованный подход в силу лучшего выявления специфики загрязнения может приводить к увеличению общественного благосостояния.
Представленные в диссертационном исследовании модели и полученные на основе их анализа выводы и рекомендации могут служить теоретической и методологической базой для дальнейших исследований в области теории истощаемых ресурсов, экономики водных ресурсов и экономики природопользования. Они также могут быть использованы в учебном процессе при изучении экономике-математического моделирования, экономики природных ресурсов, а также в специализированных курсах в рамках магистратуры и аспирантуры экономического профиля.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Результаты диссертационного исследования были представлены на следующих конференциях и научных семинарах:
Международной конференции EBES-Istanbul 2011 (Стамбул, Турция);
Всероссийской конференции «Моделирование в задачах городской и региональной экономики» г. Санкт-Петербург 24 - 25 октября 2011г.
34-ом заседании международной научной школы-семинара
«Системное моделирование социально - экономических
процессов» имени академика С.С. Шаталина, 2011, Светлогорск;
Двенадцатом всероссийском симпозиуме «Стратегическое
планирование и развитие предприятий» 12-13 апреля 2011, ЦЭМИ,
Москва;
XII Апрельской международной научной конференции
"Модернизация экономики и общества", 2011, Москва;
Годовой тематической конференции НЭА «Образование, наука и
модернизация», 2010, Москва;
Франко-российской научно-практической конференции
«Экономика, политика, общество: новые вызовы, новые
возможности» 2010, Москва;
Первом Российском экономическом конгрессе, НЭА, 2009,
Москва;
Общемосковском семинаре «Математические методы анализа
решений в экономике, бизнесе и политике», 2009, ГУ ВШЭ,
Москва;
Научном семинаре "Математическая экономика", 2009, ЦЭМИ
РАН, Москва;
Научных семинарах кафедры микроэкономического анализа, 2008-
2012, НИУ ВШЭ, Москва. Материалы диссертации были использованы при разработке программы курса «Экономика водных ресурсов» (2007-2008 гг.), а также используются в магистерских курсах НИУ ВШЭ «Экономика истощаемых ресурсов» (2006-2008 гг.) и «Прикладная микроэкономическая политика» (2009-2012 гг.).
Ряд исследований, включенных в диссертационную работу, был поддержан грантами: научного фонда ГУ ВШЭ «Эффективное ценообразование на водные ресурсы» (2007-2008 гг.), инновационной образовательной программы ГУ-ВШЭ 2007 г. (на разработку курса «Экономика истощаемых природных ресурсов» и на разработку программы курса «Экономика водных ресурсов»), факультета экономики НИУ ВШЭ «Качество водных ресурсов и распределение природоохранного бюджета» (2009 г.) и «Эффективное использование связанных запасов истощаемых ресурсов (на примере водных ресурсов)» (2011г.).
Материалы диссертации были использованы при подготовке учебника «Экономика истощаемых природных ресурсов», рекомендованного УМО в области экономики и менеджмента.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 работа общим объемом 103,3 п.л., из них лично автора - 86,6 п.л. Эти работы включают статьи в периодических изданиях (в том числе 11 статей в журналах из списка ВАК), монографию, учебные пособия, статьи в сборниках и материалы конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Текст работы изложен на 285 страницах, включает 41 рисунок и 13 таблиц.
Проблема редкости водных ресурсов
Во многих странах водные ресурсы находятся в собственности государства. Возможно, одной из причин подобной политики являются особенности этих ресурсов. Вода, в отличие от большинства других ресурсов, характеризуется непрерывным изменением, как количества, так и качества ресурса. Это неизбежно создает сложности в надлежащем определении прав собственности, что является одним из необходимых условий эффективности функционирования рыночного механизма.
Следует отметить, что различные источники водных ресурсов существенно варьируются по степени изменчивости количества и качества водного стока. В частности, подземные воды не так сильно связаны с сезонными колебаниями, нежели сток поверхностных вод и обладают более устойчивыми характеристиками качества, так как менее подвержены загрязнению, чем поверхностные воды. В силу этих причин значительно легче определять и контролировать права собственности в отношении подземных источников. Во многих странах права собственности на подземные источники определяются вместе с правом собственности на землю, где эти источники находятся. В отличие от подземных источников права собственности на поверхностные воды обычно принимают форму прав пользования, то есть права определяются в отношении потока, а не запаса и регулируют порядок доступа к стоку поверхностных вод.
Наибольшее распространение имеют две системы прав: рипарианская и апроприативная . Рипарианская система прав собственности возникла в Англии. Эта система предполагает, что собственник земли, на которой находится водный объект (озеро, река и т.д.) может пользоваться этим объектом на равных основаниях с другими агентами. Однако пользователи, находящиеся вверх по течению, имеют первостепенное право на «разумное»
Описание эволюции прав собственности на воду приведено в статье [Scott, Coustalin 1995]. использование воды по отношению к тем, кто проживает вниз по течению, поскольку последние позже получают право использования. Следует отметить, что при данной системе агент не теряет права на использование водных ресурсов в будущем, если не пользуется ими в настоящее время.
Альтернативой выступает апроприативная система прав, при которой право использования водного ресурса принадлежит тому, кто его открыл или начал использовать первым. В отличие от рипарианской доктрины при данной системе прав пользователь получает обозначенное количество воды в свое исключительное распоряжение. Однако если обладатель права не использует ресурс в полном объеме или не пользуется ресурсом в течение какого-то времени, то он может быть лишен права на его эксплуатацию в будущем.
Каждая из сложившихся систем имеет свои недостатки [Milliman 1959]. Так, к примеру, рипарианская система прав может приводить к так называемой трагедии общины, при которой ресурс используется слишком интенсивно по сравнению с эффективным уровнем. Кроме того, при данной системе прав ресурс может использоваться только там, где он находится и невозможно строительство отводных каналов, что может служить еще одним источником неэффективности результирующего распределения.
Преимущество апроприативной схемы состоит в том, что она сохраняет стимулы к инвестированию в водные проекты, которые теряются при рипарианской системе в силу общественной собственности. С другой стороны, в случае апроприативной системы правообладатель может использовать больше воды, чем ему в действительности необходимо, дабы иметь возможность удовлетворить свои растущие потребности в будущем. Для борьбы с подобным неэффективным расходованием воды обычно оговаривается, что водозабор возможен лишь в том случае, если водопотребление влечет потребительскую выгоду. Однако в действительности наличие подобной выгоды отслеживать довольно сложно. Сравнивая две доктрины, можно отметить, что рипарианская система уместна при использовании водных ресурсов для купания, рыболовства, судоходства и в электроэнергетике, то есть там, где использование воды не сокращает количество водных ресурсов, доступных другим агентам, или иными словами вода выступает в роли общественного товара. Апроприативная доктрина, напротив, разумна в тех случаях, где использование воды связано с водозабором и влечет некое безвозвратное водопотребление, то есть в случае, где вода выступает как частное благо. Этот вариант имеет место при использовании воды в промышленности, сельском хозяйстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.
В некоторых странах мы можем одновременно наблюдать применение обеих доктрин. Так, например, в США на востоке широкое распространение получила рипарианская система прав, а в западных штатах, напротив, более популярна апроприативная доктрина [Burness, Quirk 1979]. При этом в штатах, где используется апроприативная система прав, существуют ограничения на передачу или продажу этих прав. Эти ограничения, как правило, касаются изменения направления использования воды (например, промышленное использование вместо ирригационного) или передачи прав за рамками владения первоначального правообладателя. Кроме того, даже в тех штатах, где внутренние ограничения на передачу прав достаточно слабые, передача прав от одного штата к другому фактически невозможна.
Как показано в работе [Burness, Quirk 1979] потери от неэффективности распределения ресурсов при апроприативной доктрине можно ликвидировать, если ввести торговлю правами собственности на воду, дающую возможность дополнить апроприативную доктрину системой конкурентных рынков, где бы агенты могли обмениваться правами на воду.
Однако отмена ограничений на передачу/торговлю правами на воду при апроприативной доктрине может, в свою очередь, служить причиной появления внешних воздействий. Одной из особенностей водных ресурсов является существование возвратных потоков в результате водопотребления. Если в результате торговли (например, при продаже воды в другой бассейновый округ) снизится возврат воды в реку, то это повлечет снижение объема воды, доступной для других правообладателей, не участвующих в данной сделке. Эту проблему можно решить путем введения прав собственности на возвратные потоки [Meyers, Posner 1971]. В статье [Johnson, Gisser, Werner 1981] рассматривается более общий подход к решению проблемы эффективного распределения водных ресурсов, использующий в качестве объекта вместо воды, забираемой из природного источника, объем безвозвратного водопотребления, равный объему забранной из источника воды за вычетом возвратных вод. В этом случае торговля водой не меняет объем ресурса, доступный третьим лицам, а потому автоматически решается описанная выше проблема внешних воздействий.
Случай неоднородных потребителей
Как показано выше эффективное использование водных ресурсов требует установления эффективных тарифов. Однако, как правило, любое регулирование сопряжено с определенными издержками, а потому важно оценить размер выигрыша от перехода к эффективному управлению.
Существующие исследования дают весьма противоречивые результаты в отношении этих оценок. Одна из первых попыток оценивания выигрыша от эффективного управления общедоступным подземным источником предпринята в работе [Gisser, Sanchez 1980]. Авторы моделировали спрос на воду с помощью линейной функции и рассматривали линейную функцию издержек. Эмпирическое исследование базировалось на данных для подземного источника в бассейне реки Пекос штата Нью-Мексико. Авторы получили парадоксальные результаты, свидетельствующие о том, что при достаточно большой площади бассейна выигрыш в общественном благосостоянии от эффективного управления по сравнению с общедоступным режимом оказывается незначительным. Выявленный эффект получил в экономической литературе название эффекта Гиссера-Санчеза. Полученные результаты имеют важное практическое значение: если аналогичный эффект распространяем и на другие подземные источники, то выигрыш от регулирования доступа к источнику может оказаться меньше издержек регулирования, а потому в данной ситуации нет смысла в государственном вмешательстве. Парадоксальность выявленного эффекта стимулировали дальнейшие исследования в этой области. Сравнительный анализ полученных результатов приведен в работе Коундоури [Koundouri 2004].
Следует заметить, что исследования, базирующиеся на оригинальной модели Гиссера-Санчеза или ее модификациях для нелинейных функций, дают невысокую оценку потерь от неэффективности управления общедоступным подземным источником в пределах от 1 % до 10%. Однако модификации модели дают более широкий диапазон потерь от отсутствия регулирования. Так, к примеру, в моделях с учетом эффекта постепенного вовлечения в оборот земель с более низким предельным продуктом [Worthington, Burt, Brustkern 1985] или с ростом спроса на воду [Brill, Burness 1994] потери от неэффективности варьируются от 17% до 34%. Однако, учет механизмов адаптации в форме неистощаемого ресурса-заменителя [Koundouri 2004] снижает потери до 2%-4%.
Сравнительный анализ полученных в различных работах оценок выигрыша от эффективного управления затруднен в силу того, что в рассматриваемые примеры различались по многим параметрам: характеристикам источников (запасы, уровень пополнения), характеристикам водопользователей (спрос и уровень безвозвратного водопотребления), а также по используемым ставкам дисконтирования, которые варьировались от 1% до 12%.
Проанализируем, как различные экзогенные параметры влияют на размер выигрыша от эффективного управления на примере построенной нами модели. Рассмотрим в качестве базы для сравнения модель близорукого поведения, в которой объемы водопотребления определяются исходя из максимизации мгновенного совокупного излишка. В этом случае водопотребление в каждый момент времени (вплоть до момента истощения подземных вод) будет одинаково и равно х , где х - решение уравнения и [х J=c . Заметим, что истощение будет иметь место лишь при х g 18, то есть в ситуации, когда уровень пополнения подземного источника с учетом возвратного потока вод достаточно мал. В противном случае источник не будет истощаться, а потому не будет различия между траекториями водопотребления при эффективном управлении и близоруком поведении. В результате в этом случае размер выигрыша от эффективного управления будет равен нулю. Заметим, что этот вывод никак не связан с площадью бассейна, как это предполагалось в работе [Gisser, Sanchez 1980].
Таким образом, далее рассматриваем лишь случай небольшого пополнения запаса подземных вод, полагая, что х g78. В результате при близоруком поведении водопотребление будет равно х вплоть до момента Т , когда произойдет полное истощения ресурса, где Т — S0/\dx — gj. Обозначим параметры эффективной траекторией волной. Тогда из условия (2.6) с учетом введенных предположений заключаем, что пока на эффективной траектории запас подземных вод положителен имеем u \x )-cg u (xt), откуда в силу убывания предельной полезности заключаем, что при близоруком поведении в каждый момент времени вплоть до полного истощения подземные воды будут эксплуатироваться более интенсивно. В результате момент истощения наступит раньше, то есть Т Т
Реформирование тарифов на воду и социальная защита
Первоначально все отрасли будут использовать подземные воды, цена которых будет расти по мере истощения запаса ри = u i(xit) = c +8i kert. Однако, когда в момент Тх цена для 1-ой отрасли достигнет уровня с{, в случае с1 рх полного переключения этой отрасли на поверхностные воды не произойдет, поскольку их запас не достаточен для удовлетворения спроса. Действительно, если бы это произошло, то наблюдалось бы скачкообразное изменение цен от с1 до рх, но эффективная траектория должна быть непрерывной. Напомним, что цены соответствую предельной полезности ресурса. При скачкообразном изменении полезности мы можем изменить траекторию использования ресурса, сократив его потребление в момент с низкой предельной полезностью и увеличив потребление в момент с высокой предельной полезностью, что приведет к росту общественного благосостояния.
Итак, первая отрасль не сможет полностью переключиться на использование поверхностных вод, пока цена не достигнет уровня рх. Это означает, что, при цене, равной с,, первая отрасль будет использовать поверхностные воды в объеме L, а оставшийся спрос удовлетворять за счет подземных вод. Поскольку gX[ 0 и lit 0, то согласно условиям (2.10) и (2.11) имеем ри =и[(хь) = с +bx\ert =С/ +р,, то есть р, 0. Таким образом, цена будет расти в соответствии с траекторией pXt -cg +b{kert до тех пор, пока ограничение по объему поверхностных вод будет сдерживающим для первой отрасли, то есть до момента Т2, когда цена достигнет уровня рх, как показано нарис. 2.9.
Аналогично получаем, что вторая отрасль также не сможет переключиться на использование поверхностных вод в момент, когда ее цена будет равной с1, поскольку объем стока окажется недостаточен даже для удовлетворения нужд 1-ой отрасли. Более того, вторая отрасль согласно утв. 2.10 не может начать использование поверхностных вод до момента Т2, то есть, пока первая отрасль не переключится полностью на поверхностные воды.
Заметим, что и сразу после момента Т2 вторая отрасль не сможет переключиться на поверхностные воды, поскольку это повлекло бы скачкообразное изменение цены с р2Т -с +82XerTl до уровня рх -cg +81A,er 2 cg +Ъ2Хег 2, что противоречит эффективности траектории. Таким образом, в течение некоторого промежутка времени от Т2 до Т3 первая отрасль будет единственным потребителем поверхностных вод, и ее цена при этом будет оставаться неизменной на уровне /?,. При этом вторая отрасль будет использовать подземные воды, и лишь когда цена для второй отрасли поднимется до уровня Д, она также начнет использовать поверхностные воды.
Поскольку, начиная с момента Тъ, первая и вторая отрасли используют поверхностные воды, то цены для них будут совпадать: ри = с1 + р, = p2t. Кроме того, пока цена не достигнет уровня рп стока поверхностных вод не достаточно для удовлетворения нужд обеих отраслей и потому вторая отрасль продолжает использование поверхностных вод. В результате цены продолжают расти p2t =cg + d2Xert -с, +pt. В соответствии с утв. 2.10 третья отрасль не будет использовать поверхностные воды до тех пор, пока вторая отрасль не прекратит использование подземных. Более того, даже в момент Г4, когда цены для первых двух отраслей достигнут уровня рх2, и они будут использовать исключительно поверхностные воды, третья отрасль не сможет начать использование поверхностных вод, поскольку это повлекло бы скачкообразный рост ее цен с р2Т = cg + ЪъХегТл до уровня рХ2 = cg + 82Xer 4 cg + ЪъХег 4, что противоречит эффективности траектории. Таким образом, в течение интервала [Т4,Т5] первые две отрасли будут полностью утилизировать поверхностный сток, а третья отрасль - лишь подземные воды, пока ее цена не достигнет в момент Т5 уровня рп: cg+83ХегТ5 = р12. Затем все три отрасли будут использовать поверхностные воды, и потому их цены будут совпадать Pit = Pit = Рзі ci + Pt Поскольку стока поверхностных вод при ценах, меньших р не достаточно для удовлетворения нужд всех трех отраслей, то третья отрасль продолжает использовать подземные воды, и потому цена продолжает расти ри =с +Ь3Хег для всех /. При достижении уровня р в момент Т6 и последняя отрасль переключается на использование поверхностных вод и далее цены остаются неизменными.
Ограничение на мощность технологии оборотноговодоснабжения
Водные ресурсы представляют собой уникальный тип экономического блага: с одной стороны, вода не является товаром длительного пользования, но, с другой стороны, забранная из природного источника вода не утилизируется полностью в процессе производства, а потому после соответствующей обработки доступна для повторного использования.
Анализируя модель эффективного использования истощаемого ресурса длительного пользования, [Levhari, Pindyck 1981] показали, что для таких ресурсов следует проводить различие между издержками пользователя и ценой единицы запаса и традиционное правило Хотеллинга в этой модели справедливо, но лишь применительно к динамике цены запаса ресурса, а не потока. Однако полученные авторами результаты нельзя непосредственно распространить на технологию оборотного водоснабжения, так как забранная из природного источника и использованная в процессе производства вода требует для дальнейшего использования некоторой обработки, то есть мы должны также принимать во внимание издержки, связанные с применением технологии оборотного водоснабжения.
Попытки рассмотреть влияние переработки вторсырья на траекторию добычи истощаемых ресурсов предпринимались в ряде исследований. Например, [Hoel 1978] анализировал зависимость между производством неистощаемого ресурса-заменителя и добычей истощаемого ресурса с учетом различного влияния этих процессов на загрязнение окружающей среды. Однако в его работе не вводилось зависимости между объемом доступного для переработки вторсырья и ранее извлеченного ресурса, а, напротив, предполагалось, что объем доступного для переработки вторсырья неограниченно велик.
В статье [Smith 1977] также сделан акцент на экологическом аспекте: поскольку загрязнение окружающей среды является побочным продуктом производства, то переработка отходов позволяет сократить накапливаемое отрицательное внешнее воздействие.
Вопрос переработки вторичного сырья также рассматривался в контексте решения проблемы устойчивого роста экономики с истощаемыми ресурсами (см, к примеру, [Di Vita 2001, 2006] и [Pittel, Amigues, Kuhn 2010]). Однако в этих работах автоматически предполагалось, что объем перерабатываемого вторсырья является экзогенной долей извлеченного из недр ресурса. Аналогичный подход использован и в работе [Ding, Song 2006], где рассмотрен частный случай с нулевыми предельными издержками добычи и переработки равны нулю и спросом с постоянной ценовой эластичностью, что существенно снижает общность полученных результатов.
В работе [Roumasset, Wada, 2011] предложена модель, в которой источниками воды выступают подземные воды, дополняемые опресняемой морской водой и вторично используемой водой. На основе симуляции модели авторы получили, что выигрыш в благосостоянии от оптимального использования технологии вторичной переработки воды составляет менее одного процента, в то время как слишком ранее начало использования этой технологии может привести к потерям, составляющим около 4%. Следует отметить, что построенная в этой работе модель никак не связывает объемы использованной воды с объемами, доступными для вторичной переработки, что является существенным упрощением действительности.
Более интересным представляется подход, предложенный в работе [Schafer 1997], где имеет место стратегическое взаимодействие между агентом, добывающим ресурс и агентом, занимающимся его переработкой. Однако рассматриваемая модель не допускала возможности накопления вторсырья. В действительности при наличии мощностей для хранения утилизация вторсырья может быть оптимальным образом распределена во времени.
Альтернативой сброса сточных вод в природный источник выступает очистка и повторное использование отработанных вод. В этом случае истощение запаса одного ресурса (подземных вод) одновременно влечет создание другого запаса - отработанных вод, которые после соответствующей очистки могут вновь использоваться потребителями. Таким образом, мы сталкиваемся с задачей оптимального управления двумя взаимосвязанными запасами истощаемых ресурсов-заменителей, которая и является предметом исследования в данной главе.
В первом разделе мы рассмотрим модель эффективного управления двумя природными ресурсами при наличии технологии оборотного водоснабжения с заданной пропускной способностью. Далее рассмотрим возможность децентрализации полученной эффективной траектории за счет соответствующего выбора тарифов и, наконец, сопоставим тарифы для случаев наличия и отсутствия технологии вторичной переработки воды.
Для хранения отработанной воды необходимы соответствующие резервуары. Во втором разделе рассматривается модификация построенной модели, где вводится ограничение на размер такого резервуара. В рамках построенной модели проведен анализ чувствительности полученной эффективной траектории водопотребления к экзогенным параметрам.
Поскольку не вся забранная из природных источников вода утилизируется агентом, а часть использованной воды возвращается обратно в природные источники, то использование более эффективных технологий позволяет снизить коэффициент безвозвратного водопотребления, что способствует сбережению ограниченного запаса подземных вод. В последнем разделе главы исследуется вопрос оптимальности инвестиций в совершенствование технологии водоотведения, способствующей консервации запаса подземных вод за счет увеличения возвратного потока.
