基于新能源汽車技術擴散的博弈分析

(福州大學 福建 福州 350108)

一、引言

近20年來，我國的汽車工業實現了高速發展，不僅誕生了一批知名企業，產業規模也已達到世界第二的水平。汽車產業的快速發展對國民經濟的增長起到了重要的貢獻，但同時也使現代社會面臨著環境污染、能源危機等問題。于此同時，我國產業升級必須走低碳可持續發展的道路，才能兌現碳減排承諾[1]。然而與歐美等新能源汽車產業發展較早的地區相比，我國新能源汽車產業在制造技術方面仍存在一定的差距，同時產業所需的配套基礎設施和服務體系尚未建立完善，產業缺乏競爭力。充電樁數量不足、充電效率低、續航里程短、電池安全性能不夠可靠、整車造價過高等問題都制約著新能源汽車產業的快速發展[2]。

從新能源汽車產業開始發展之際，新能源汽車產業技術擴散問題就已日漸成為學者們關注的熱點。部分學者從新能源汽車產業發展特點和企業自身創新因素出發，進行產業技術擴散研究。如李勇和韋結余通過分析新能源汽車產業的特點，指出融合技術擴散擁有較低的風險，符合企業的發展需要，是新能源汽車產業中最有效的擴散方式[3]。而馬賢迪和黃毅在技術擴散理論的基礎上，梳理了新能源汽車產業發展歷程，發現我國新能源汽車產業技術擴散并不順利[4]。隋夢晴和李英從新能源汽車產業集群的視角出發對技術擴散進行探究，研究結果表明企業自身的創新水平對技術擴散績效的影響最為顯著[5]。亦有部分學者對新能源汽車產業的市場進入時機進行研究。如張清輝和陳云偉將新能源汽車市場分為創新、推廣、普及三個階段，針對三個不同階段建立傳統車企與新能源車企之間的技術創新擴散博弈模型，分析競爭企業進入市場的最佳時機[6]。郭瑩則是將市場劃分為大中城市市場及非大中城市市場，建立了在位者與新進者的博弈模型，分析傳統車企和新能源車企在技術發展過程中的市場機會變化[7]。

通過對上述文獻的分析可以看出，目前鮮有文獻關注新能源汽車產業企業間技術擴散的規律，并且技術擴散在產業中進展緩慢，因此有必要對新能源汽車產業的技術擴散問題進行進一步的研究。基于此，本文將分析系能源汽車產業制造技術擴散問題，以兩家新能源汽車企業為博弈主體，以企業自身創新因素和政府政策因素為基礎，構建新能源汽車產業制造技術擴散的演化博弈模型，探索新能源汽車企業在技術擴散過程中的策略演變過程及最終的演化穩定策略。

二、情境描述

近年來，我國新能源汽車產業通過政府的大力推動，新能源汽車產銷規模呈現良好的增長態勢。但是，目前我國的新能源汽車產業制造體系與發達國家仍有一定差距。新能源汽車高附加值核心零部件幾乎全部依賴進口、關鍵基礎材料穩定性差、先進工藝水平不足、先進制造技術存在瓶頸、產業技術標準與發達國家標準差距較大[8]。從企業的角度分析，每個企業都想搶先研發出成熟的生產技術和生產體系，這也就意味著不同的新能源企業之間會充斥著技術競爭以及技術保密，自行研發出來的新技術不會輕易的擴散給其他企業，或者以支付極高的專利使用費為代價才能予以使用，因此進行技術擴散的行為仍然較不明朗。而從社會收益的角度來看，無論是政府還是社會大眾都希望這些新能源車企能夠有更好的合作氛圍，盡早地研發出環保、高效能而又實惠的新能源汽車。企業接受技術擴散以及主動進行技術研發合作符合“中國制造2025”的戰略期待，也符合大眾的需求愿景。通過企業間的相互協同和技術擴散，才能使我國新能源汽車產業突破技術瓶頸，實現快速發展。

當前企業進行技術研發最主要的目的就是搶占市場空間，力求獲得最大的收益。而由于研發過程中的成本都是巨大的，研發成果所產生的效益也具有不確定性，所以進行技術研發具有一定的風險。同時，進行技術擴散，有可能使競爭企業掌握自己的經驗和技術，在未來的市場競爭中帶有一定的潛在風險，但進行技術擴散也可以使自身企業不僅獲得一定的經濟效益，也可以在行業內及市場上樹立良好的品牌形象，對后續的新產品銷售大有幫助。然而，由于兩方面的原因，企業間的技術合作常常無法深度進行。一是由于企業擔心合作之后對方企業在競爭力上將超過自身，企業常常會在對方的學習過程中設置障礙。二是在技術創新擴散過程中由于信息的不對稱，企業難以在第一時間得知對方的戰略轉換，此時追求自身利益最大化的市場行為容易導致合作關系破裂。因此，在短時間內，企業的出發點仍然是以搶占市場空間為主。綜上，短時間內行業較難實現新技術擴散氛圍，為了推動我國新能源汽車產業高速且高質量發展，需要探索促進新能源汽車企業技術擴散的方法。

三、新能源汽車制造技術擴散的演化博弈模型

在產業發展初期，企業的行為容易受企業外部因素影響，企業決策也較為多變，因此采用演化博弈的方法來分析企業的決策演變。

(一)演化博弈模型構建

假設1：在新能源汽車制造技術系統中存在兩種有差異的有限理性群體：企業A和企業B總體實力相當，但在某些領域的技術水平互有優劣。A和B的策略空間都為{擴散(S1)、不擴散(S2)}，雙方的博弈行為均為重復且動態的，均在對方的策略影響下不斷調整自身策略，直至兩者策略趨于穩定。假設企業A采用S1策略的概率為x，采用S2的概率為1-x；企業B采用S1策略的概率為y，采用S2的概率為1-y。

假設2：企業A和企業B的制造技術上在節能水平上存在差異，其對企業產生的總效益有所不同。CA和CB分別表示企業A和B采用新技術所帶來的總效益。假設企業A的技術總效益高于企業B，即CA>CB。

假設3：新能源汽車制造技術和工藝多樣，在同一生產環節可能采用多種技術。如果技術間沒有借鑒意義，即一方企業的擴散技術如果對于另一方企業的技術不存在異質性，不能有效的同本企業的已有技術進行互補，那么對方企業的擴散技術對本企業來說是無關緊要的。因此用μ表示技術互補性水平。

假設4：只有將擴散的技術，同本企業已掌握的技術進行結合，才能有效的將這些擴散技術最終轉化為收益。Park等認為同等條件下，企業創新績效差異是由于吸收能力不同導致的[9]。因此用φA、φB分別表示企業A和企業B的吸收能力。根據假設，在A企業選擇擴散技術時，相當于犧牲部分初始收益，而此時這部分收益最終能成功轉化給企業B的具體數量，需由企業B的吸收能力和技術互補水平決定。因此企業B學習新技術帶來的收益為CAμφB。

假設5：技術的擴散會影響整個行業的實力配比關系。企業的競爭力也會因此出現變化，最終影響企業收益。因此用γ表示企業在進行技術擴散時的風險系數。CAγA、CBγB分別代表企業A和企業B同時進行技術擴散的風險值。

假設6：當雙方企業采取不同的策略時，將會導致投機行為的產生，選擇技術不擴散的企業一方面將會面臨在行業內部失去企業信譽的風險，另一方面不利于新產品的形象推廣，最終影響企業的收益。因此，用K表示企于采取投機行為而造成的潛在損失。由于假設1表明兩家企業屬于綜合實力相當的企業，所以在這里假定采取投機行為對于企業A和企業B影響是相當的，故K值對企業A、企業B是一致的。

假設7：政府對企業技術擴散補貼實際上是對企業創新的一種補償，使得企業的新技術研發更加有資金保障，故增加一個激勵系數β。實際補貼額度與企業自身內化的新技術收益相關，因此在雙方均選擇擴散技術時得到的創新補償分別是CBμφAβ、CAμφBβ。

表1 變量說明表

整理得到如表2所示的收益矩陣。

表2 博弈主體的收益矩陣

(二)博弈策略分析

根據表2的收益矩陣可以得知企業A、B不同策略組合下的收益。進一步的可以得到，企業A和企業B的混合策略收益，分別用UA、UB表示。

UA=x(y(CA+CBμφA(1+β)-CAγA)+(1-y)(CA+CBμφAβ-CAγA))+(1-x)(y(CA+CBμφA-K)+(1-y)CA)

(1)

UB=y(x(CB+CAμφB(1+β)-CAγB)+(1-x)(CB+CAμφBβ-CBγB))+(1-y)(x(CB+CAμφB-K)+(1-x)CB)

(2)

進一步的可得到演化動態方程如下：

(3)

(4)

根據F(x)和H(y)構造雅克比矩陣：

(三)穩定性分析

借鑒盛昭瀚，蔣德鵬[10]的方法進行穩定性分析。DetJ為J行列式的值，TrJ為跡。當DetJ>0，且TrJ<0滿足時，則該平衡點處于部分穩定狀態。由于前提假設企業A與企業B實力對等，為了便于計算取CAμφBβ=CBμφAβ。根據以上條件得出下列三個推論。

推論1：當CBμφAβ

推論2：K+CBμφAβ>CAγA且K+CAμφBβ>CBγB時，C(1,1)是系統的演化穩定點。此時，企業A和企業B選擇擴散技術所能收獲到的利益總和均大于各自的風險損益，出于利潤最大化的考量，企業A和企業B均會選擇技術擴散策略。

雙方企業均選擇技術擴散是一種理想情況，此時技術在行業中擴散最快，企業的技術增長速度也處在較高水平，產品創新在此情境下實現的概率大幅上漲，有利于市場需求快速擴展。

四、數值仿真

利用matlab對該博弈系統進行數值仿真，模擬博弈雙方的的策略演化過程。當前市場環境下，企業之間會充斥著技術競爭以及技術保密，企業主動進行技術擴散的概率較低，因此假設x、y的初始值為0.3。其余參數的初始賦值如下：新技術帶來的的初始效益分別為CA=50，CB=40；技術互補性系數μ=0.5；學新能力φA=0.3，φB=0.2；技術擴散的風險系數γA=γB=0.5；投機行為造成的損失為K=25；政策激勵系數β=1。企業A與企業B仿真結果相似，因此下文僅展現企業A的情況。具體如圖1、圖2所示。

圖1 企業A對φ的敏感性分析

圖2 企業A對β的敏感性分析

從圖1可以看到，博弈系統在學習能力波動的情況下趨向(1，1)收斂，即企業雙方均選擇技術擴散策略。并且當兩者學習能力越高時，博弈系統趨向(1，1)收斂的速度也越快。而從圖2則可以看到，博弈系統在政策激勵程度波動的情況下趨向(1，1)收斂，即企業雙方均選擇技術擴散策略。并且當政策激勵程度越高時，博弈系統趨向(1，1)收斂的速度也越快。因此，為了促進新能源汽車產業技術擴散，需要企業和政府的共同努力。對于企業，應加強創新投入，提高企業自身的創新能力和吸收能力。對于政府，在產業發展未成熟前應當保持較高水平的政策激勵程度，減少企業創新的后顧之憂，從而促進企業創新技術合作，推動產業快速發展。

五、結論

從推論及數值仿真中可以得知企業學習能力正向影響企業進行技術擴散的行動概率；而政策激勵水平越高，企業進行技術擴散的意愿也越強。因此政策激勵程度在產業發展初期應保持在較高水平，以此可促進企業進行技術擴散。另外，除政府政策激勵因素之外，對于企業技術擴散的學習能力及轉化效率要依賴于企業自身的技術團隊及創新人才實現，為了提高企業自身的研發能力、學習能力，企業除了注重日常的經營性支出外，還應當加大研發投入，注重研發性人才、創新型人才的培養。

值得注意的是，我國的新能源汽車產業發展較晚，行業的信譽機制尚未形成，創新知識產權的保障制度也有待完善。就目前而言，技術擴散的氛圍尚較難實現。因此技術擴散也需要完善知識產權保障制度，保障企業的自主創新成果。同時也需要行業內部建立信譽評級等措施來打擊投機行為、搭便車行為，從而凈化行業的創新環境。使得技術擴散的企業利益得到應有的保障。只有政策和行業環境同時優化，以及企業在創新上的努力，才能推動行業的總體技術水平不斷向前發展。