崔 寧,周 宇,趙曉亮
四方主體參與碳減排的演化博弈研究
崔 寧1*,周 宇2,趙曉亮3
(1.遼寧工程技術大學公共管理與法學院,遼寧 阜新 123000;2.遼寧工程技術大學工商管理學院,遼寧 葫蘆島 125105;3.遼寧工程技術大學環境科學與工程學院,遼寧 阜新 123000)
聚焦于多主體共同參與的企業減排治理模式,構建中央政府-地方政府-企業-環境NGO的四方演化博弈模型,分析各個均衡點的穩定性,并用Matlab軟件進行數據仿真,模擬不同參數變化下對四方博弈主體的策略選擇影響.結果表明,該博弈系統16個純策略均衡點中存在5個條件穩定點.博弈主體的策略選擇取決于該策略下的相對凈收益,相對凈收益越大,相關主體越傾向于選擇該策略.增大中央政府對地方政府的轉移支付,提高對地方政府不落實的懲罰都能夠促進地方政府積極演化,使系統更快地演化至穩定狀態.提高企業的減排補助短期內有助于低碳經濟的發展,但不是長期治理模式,過高的減排補助會使地方政府消極演化,最終博弈系統達不到理想的穩定狀態.另外提高對于環境NGO的披露獎勵也能制約企業進行積極演化,有助于系統更快演化到理想的穩定狀態.最后,針對中央政府、地方政府、企業和環境NGO分別提出相應建議.
低碳經濟;企業碳減排;四方主體;演化博弈
實現碳達峰和碳中和的目標,作為能源消耗與經濟發展主體的企業至關重要,企業的生產行為是實現減排目標的關鍵.但企業有著追逐利益最大化的天性,缺乏約束下的企業無法拒絕高排放生產帶來的巨大利益.現實中政府的政策干預卻無法真正讓企業實現減排生產,因此環境NGO應運而生.其作為獨立的第三方機構,是以保護生態環境為特定目標而組織建立起來的社會團體.對于提高公民環境意識、協助政府環境政策落實及監管企業環境行為前碳達峰相關領域細化目標.而實現碳達峰和碳中和的目標,作為能源消耗與經濟發展主體的企業至實施有非常重要的現實意義[1-2].不同于企業以經濟利益為目標,也不同于政府以公共利益為目標.環境NGO可以為低碳經濟發展和環境保護工作發揮重要的作用[3-4].
落實碳減排政策,實現“雙碳”目標,需要多方參與,不同學者基于不同角度和不同方法給出了不同的研究結果,取得了一定進展.(1)參與主體方面,包括零售商和制造商組成的兩級供應鏈的碳排放[5]、考慮供應商與制造商博弈落實碳減排[6]、政府參與企業碳減排[7]、制造商-零售商-政府的三方演化博弈的均衡[8]、央地政府及企業的三方協同合作治理優化以及公眾參與的府際間治理的四方博弈的減排策略等[9-10],對碳減排問題提供對策和參考.(2)研究角度方面,包含考慮政府補貼政策及消費者的低碳偏好[11]、基于政府補貼的激勵機制、市場勢力[12]、基于動機-行為-績效的分析[13]、考慮政府的宏觀調控、基于限額與交易監管[14]、考慮主體雙方成本分擔[15]、公眾監督的角度等[16],提供了多維度的研究方向.(3)研究方法方面,主要采用了文獻研究法與DEMATLE-ISM相結合的方法[17]、stackberg博弈模型[18]、微分對策理論[19]、系統動力學[20]等,演化博弈理論作為演化經濟學的重要分析手段,也被學者們廣泛用于企業低碳減排研究.為碳減排問題的研究豐富了理論方法.
綜上所述,國內外學者在企業低碳減排領域的研究成果為本文的研究提供了一定的理論基礎,但仍存在一些局限性:首先,雖然學者們有就碳排放多方主體策略演化博弈分析,但鮮少有文獻將環境NGO這一非政府組織納入博弈主體的考慮.2020年國務院印發的《關于構建現代環境治理體系的指導意見》就指出要健全環境治理全民行動體系,要強化社會監督,發揮各類社會團體作用[21].這給環境NGO積極參與生態文明建設提供了保障和要求.相較于公眾這一博弈參與方,環境NGO對于企業的碳減排行為具有更加科學專業的大氣污染評估機制且能夠獨立地承擔相應的法律責任,可以更好地協助政府構建更加規范的全過程環境質量管理體系.其次,大多數學者研究聚焦于兩方或三方主體間的相互影響,但現實中的碳減排研究是復雜的多方利益主體的相互規制,簡單地考慮兩方或三方主體間的博弈研究尚不夠深入.因此,本文通過構建央地政府、企業及第三方環境NGO組織的四方演化博弈模型,對其不同情形下的演化穩定性進行分析,研究低碳經濟下,決策主體之間的影響機制,希望能為我國低碳經濟發展提供一定的理論依據.
區別于傳統博弈理論中參與方完全理性的特質,演化博弈假定博弈方都為有限理性,參與方必須經歷一個適應性的調整過程以達到最優策略[22-23].在碳排放治理過程中,追求公共利益的政府、追求經濟利益的企業和追求環境利益的環境NGO作為有限理性參與方通過觀察和比較各參與方收益而動態地改變策略.因此,演化博弈論適用于研究企業碳排放治理問題.
中央政府通過制定企業碳排放標準等相關政策下達地方政府落實以期對當地空氣情況進行治理,并對地方政府與企業落實情況進行監管,根據空氣質量改善效果進行適當的獎勵以處罰.但由于中央政府管理能力有限,使得存在為了當地經濟發展,考慮到落實政策所需的人力、物力、財力等,地方政府選擇放松企業碳排放量標準或幫助企業隱瞞真實碳排放量的情況且企業會因低碳技術的研發與低碳設備的購買需投入大量資金,本著成本最小化原則,選擇超量碳排放,從而造成環境污染.而環境NGO作為獨立的社會團體,有著大量的社會環境管理實踐,能夠發現環境管理中更深層次的問題,因此環境NGO可以協助中央政府對地方政府和企業的政策落實的監管工作,從而對兩級政府的效用水平及企業的利潤產生影響[16].中央政府、地方政府、企業和環境NGO在上述的碳排放規制過程中相互影響,相互作用.綜上所述背景提出基本假設如下:
假設1:在該項研究中,博弈主體為中央政府、地方政府、企業和環境NGO四方且博弈方均具有有限理性.

假設3:地方政府的策略選擇為{落實,不落實}.地方政府的落實成本為2,當因企業達標排放使大氣環境得到改善時,地方政府可以獲得收益1,地方政府占全國環境收益的比例為(0<<1).當企業超量排放空氣環境惡化,地方政府需承擔相應的環境處理費用.若此時地方政府積極落實中央政府標準,則對企業進行處罰1,若地方政府選擇不落實的策略,則會收到來自中央政府的處罰2.
假設4:企業的選擇為{達標排放,超量排放}.企業選擇達標排放時,成本為3,可獲得2的收益且地方政府會給予企業1的減排補貼.企業選擇超量排放,成本為4,可獲得的收益為3.若中央政府選擇不嚴格監管,地方政府不落實而企業超量排放行為被環境NGO披露出來時,中央政府會因公信力受損造成3的損失,并追加對地方政府的罰款4(3>4),同時企業會因商譽等損失5.

根據假設參數設定, 將四方主體策略選擇排列組合之后的各種博弈組合的收益矩陣.如表1所示.

表1 中央-地方-企業-環境NGO行為策略組合收益矩陣












命題1表明:在企業低碳減排治理工作中,若地方政府積極落實中央政府政策,對企業超量排放行為進行嚴厲打擊,調動企業減排積極性,中央政府將傾向于選擇不嚴格監管.若地方政府對中央政府治理工作不進行落實,而是任由企業超量排碳,中央政府選擇不嚴格監管就會導致公信力受損,則此時中央政府將向嚴格監管轉變.
根據命題1,中央政府對地方政府及企業的監管策略選擇的相位圖見圖1.

圖1 中央政府穩定策略的演化圖
經計算可得:





推論1:當中央政府嚴格監管成本和給予環境NGO的協助資助下降,而對地方政府不落實罰款增加時,中央政府將選擇嚴格監管.當地方政府不落實,企業達標排放時,中央政府將選擇不嚴格監管.
地方政府選擇“落實”的期望收益為E1,則:










命題2表示:當企業在利益驅使下選擇了超標排放,此時對地方政府而言的最優策略是積極落實.若地方政府選擇不落實,雖然在短期內能獲得一定的經濟增長,但要面臨來自中央政府的罰款,自身損失和獎勵環境NGO損失,對地方政府來說得不償失.
根據命題2,地方政府策略選擇的相位圖見圖2.

圖2 地方政府穩定策略的演化圖



推論2:當地方政府落實策略的成本降低,中央政府下發的轉移支付以及對企業超量排放行為的罰款增加時,地方政府選擇落實中央政府政策的概率將會提高.







命題3表示:當環境NGO作為第三方協助中央政府對企業碳減排治理的工作時,企業若超標排放,將面臨地方政府的罰款,自身的聲譽損失和給予環境NGO的協助獎勵,這時本著逐利的天性,企業將由超標排放轉向達標排放.
根據命題3,企業的策略選擇的相位圖見圖3.

圖3 企業穩定策略的演化圖


推論3:當企業達標排放所需成本與超標排放帶來的短期收益上升時,企業傾向于超標排放,但隨著空氣質量的愈加惡劣,超標排放的成本和達標排放帶來的長期收益增加時,企業將由超標排放轉為達標排放.






命題4表示:當企業選擇了超標排放時,若環境NGO協助中央政府進行監管,除了獲得來自中央政府的資助還可獲得來自地方政府或者企業的協助獎勵,收入十分可觀.若環境NGO不協助中央政府監管,會給自身帶去聲譽損失,得不償失.
根據命題4,環境NGO策略選擇的相位圖見圖4.

圖4 環境NGO穩定策略的演化圖


推論4:環境NGO的協助意愿與中央政府和企業的策略選擇相關,當協助成本或者不協助帶來的損失上升時,環境NGO的協助意愿將降低.若提高協助資助和獎勵的話,環境NGO將由不協助轉向協助.

根據以上四方博弈主體的復制動態方程.可以得到該復制動態系統的Jacobian矩陣如下:

將復制動態方程的16個純策略均衡點依次帶入到該雅可比矩陣,依次計算出各均衡點下的特征值并判斷特征值正負性,進而更好地分析各均衡點的穩定性及穩定性條件(表2).

表2 四方博弈各純策略均衡點穩定性分析
注:×代表該特征值的符號不確定.ESS表示該點為系統的演化穩定點.




圖5 (0,1,1,1)四方博弈主體初始決策演化


圖6 R1=0.5和R1=30下的四方決策演化

圖7 P=3和P=30下的四方決策演化



圖8 R2=1和R2=30下的四方決策演化
4.2.52變化的影響 改變中央政府對地方政府不落實的罰款,將政府罰款2分別降低至1和提高至30,兩種情況下的四方演化路徑圖如圖10所示,兩種情況下系統最終都演化至了(0,1,1,1)的理想穩定狀態.與圖5相比,地方政府在2增大時到達穩定點的時間減少,在2減小時時間則明顯增長了.而在2降低為1的情況下中央政府到達穩定的時間有所減少.企業在罰款增加時到達穩態的時間也比低罰款情況下要短,可能當中央政府監督力度加大,地方政府考慮到政績考核會選擇向積極方向演化,而企業在地方政府積極演化后,處于各方利益比較也選擇了積極演化.可見來自中央政府的監督機制對地方政府和企業都具有一定的約束作用,達到了環境保護中的良性互動.地方政府與企業擁有的共同利益導致容易被當地的大型企業俘獲,而中央政府的監管則是避免這一現象發生的關鍵因素,能夠引導地方政府積極落實中央政策,達到有效治污[34].

圖9 F1=2和F1=30下的四方決策演化

圖10 F2=1和F2=30下的四方決策演化


圖11 S1=5和S1=50下的四方決策演化
5.1.1 在該四方演化博弈系統中共存在16個純策略均衡點,其中有10個均衡點無法達到穩定,5個均衡點在一定的條件下可以成為穩定點.
5.1.2 5個條件穩定點代表在該博弈系統中四方利益相關體可能的均衡策略,當某一策略下收入大于支出,即該策略下相對凈收益為正數時,相關的博弈方則會傾向于選擇該策略.
5.1.3 該四方博弈系統存在最理想的博弈穩定點為(0,1,1,1),也就是中央政府不嚴格監管,地方政府和企業自發選擇落實和達標排放策略,環境NGO也積極向協助方向演化,形成三方互相制約的良好形式.
5.1.4 對中央政府而言,增大對于地方政府的轉移支付,增大對地方政府不落實的罰款能加快策略演化時間,使系統可以更快地向理想狀態演化.同時促進地方政府的積極演化,從而提高企業達標排放的積極性.提高對企業的減排補助,能促進企業積極演化,但對地方政府策略選擇產生了巨大影響.從短期看可以使各方穩步向理想狀態演化,但長期來看并不能讓系統演化理想.因此對企業的減排補貼不應過高,若金額過高,反而不利于提高環境質量.提高環境NGO的協助獎勵,可以使企業和環境NGO的策略更快地向積極方向演化,有助于系統演化至理想狀態.但中央政府對環境NGO的資助金額要適量,過高的資助不利于中央政府進行監管工作.
5.2.1 監管力度適當 中央政府應適度監管,監管力度太低不利于地方政府積極落實工作,而監管力度太高又會使中央政府監管成本加大,加重中央政府的監管工作.完善對地方政府的激勵與懲罰機制,在預算充足情況下提高對地方政府環保減排的專項轉移支付,調動地方政府落實積極性,但同時也要加大對于地方政府不落實的各種懲罰.另外對環境NGO的適當資助同時對于沒有好好履行職責的環境NGO也要進行處罰.
5.2.2 激勵與懲罰并存 地方政府應加強對企業超標排放的懲罰力度,同時在合理范圍內給予企業一定的減排補助.可以采取技術支持,政策支持等方式激勵企業進行達標排放,例如盡力推動企業與當地高校合作進行綠色創新技術的研發,實現“產學研”相融合,提高科研轉化成本,推動企業減排發展.
5.2.3 加強多方合作 企業應積極發展與低碳服務提供商之間的合作.低碳服務提供商不僅能幫助企業降低生產碳排放量,還能為企業節約資源而達到碳減排的目標,因此低碳服務提供商的發展是大勢所趨,其與企業之間的合作關系也會越來越緊密.
5.2.4 發揮環境NGO作用 于環境NGO而言,協助成本過高是影響其策略選擇的一項重要因素.目前,我國大多數環境NGO存在籌資困難、運轉艱難的問題,為提高環境NGO參與環境治理的積極性,政府應大力支持環境NGO的發展,提高其社會認可度,使環境NGO能夠更好地接收社會捐贈.此外,環境NGO也可以發揮群眾的力量,積極推動公共監督機制,利用互聯網優勢,設立舉報平臺,督促企業低減排成產,從而減少自身的成本.
本文基于演化博弈理論研究了四方主體參與的企業碳減排影響機制,但實際中不同類型的企業在碳減排過程中可能存在更多的協同主體.未來將會考慮增加博弈參與方,并引入隨機干擾系統以研究多方協同治理碳減排的路徑和影響,從而更加深入地研究分析企業碳減排問題,為演化博弈的多主體提供策略參考.
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Research on the evolutionary game of carbon emission reduction involving four entities.
CUI Ning1*, ZHOU Yu2, ZHAO Xiao-liang3
(1.College of Public Administration and Law, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;2.College of Business Administration, Liaoning Technical University, Huludao 125105, China;3.College of Environmental Science and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)., 2023,43(12):6788~6802
This study focused on the collaborative emission reduction governance model that involved multiple entities, wherein an evolutionary game model was constructed among the central government, local government, enterprises, and environmental NGOs. The stability of each equilibrium point was meticulously analyzed, and data simulation was conducted using Matlab software to explore the influence of varying parameters on the strategic choices of the four game participants. The findings revealed that out of the 16pure strategy equilibrium points in the game system, five were conditionally stable. The choice of strategy by the game participants was found to be dependent on the relative net benefit of that strategy, with a greater relative net benefit increasing the likelihood of the strategy being chosen by the relevant participants. It was observed that enhancing the central government's transfer payments to local governments and escalating penalties for non-implementation by local governments could stimulate their active evolution, enabling the system to transition to a stable state more swiftly. While it was noted that increasing enterprises' emission reduction subsidies could foster the growth of a low-carbon economy in the short term, it was not seen as a sustainable governance model. Excessive emission reduction subsidies were found to potentially trigger passive evolution of local governments, preventing the game system from achieving the ideal stable state. Furthermore, it was discovered that augmenting disclosure rewards for environmental NGOs could also induce enterprises to evolve proactively, facilitating the system's faster evolution to the desired stable state. In conclusion, the study proposed respective suggestions for the central government, local governments, enterprises, and environmental NGOs, thereby offering theoretical insights for the advancement of China's low-carbon economy.
low carbon economy;enterprise carbon emission reduction;four parties;evolutionary game
X32
A
1000-6923(2023)12-6788-15
崔 寧,周 宇,趙曉亮.四方主體參與碳減排的演化博弈研究 [J]. 中國環境科學, 2023,43(12):6788-6802.
Cui N, Zhou Y, Zhao X L.Research on the Evolutionary Game of Carbon Emission Reduction Involving Four Entities [J]. China Environmental Science, 2023,43(12):6788-6802.
2023-04-11
國家重點研發計劃項目(2019YFC180380103);2023年度遼寧省高校基本科研項目(JYTMS20230828)
* 責任作者, 副教授, yulin_2@163.com
崔 寧(1980-),女,遼寧營口人,副教授,博士,主要從事工業工程與管理、社會經濟管理等方面的研究.發表論文20余篇.yulin_2 @163.com.