多方博弈視域下創新聯合體的綠色技術創新策略

摘 要：在綠色技術創新領域，創新聯合體作為國家科技發展和關鍵核心技術突破的有效組織，通過強化企業創新主體地位，支持企業整合高校和科研院所、金融機構等資源而取得了不斷進步。通過構建政府、企業、金融機構三方演化博弈模型，探討三方采取不同策略對創新聯合體進行綠色技術創新的影響，并對創新聯合體決策過程進行博弈分析發現，創新聯合體進行綠色技術創新最終穩定在自身內部不斷進行資金積累和技術創新的可持續發展狀態。

關鍵詞：演化博弈；創新聯合體；綠色技術；創新

中圖分類號：F303 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2024）14-0030-05

引言

作為全球碳排放總量最大的發展中國家，中國制定了2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的“雙碳”目標。這一重大戰略決策體現了黨中央對國內外發展的整體謀劃[1]。該目標的制定，旨在有序應對資源環境約束問題，推動不同類型企業進行節能減排和低碳轉型。然而，在我國能源消費結構持續優化的過程中，依賴政府補貼的產業模式導致產業快速擴張，進而導致行業的無序發展[2]。單純的產業結構調整已經不足以實現“雙碳”目標的達成。為此，創新主體需要從以往由經濟或科技部門主導的管理模式，轉變為經濟、科技和社會多部門聯合治理的模式。

通過以企業為主體，整合科研院所、高等院校等多方力量[3]構建創新聯合體，有助于整合各方的優勢，突破我國創新能力不足的限制，提高創新效率。這為攻克產業關鍵核心技術、提升產業鏈基礎水平提供了新的思路和視角[4]。與傳統的產學研合作組織形式不同，創新聯合體更注重應急性政策需求，特別是在解決迫切性問題時表現出明顯優勢。綠色技術創新聯合體的創建，正是應對雙碳轉型技術難題、推動科技成果轉化以及解決產業發展中的瓶頸問題的有力舉措。

一、問題描述與模型構建

（一）模型假設

為分析各博弈方策略選擇以及均衡點的穩定性和演化過程，對模型中的多要素進行綜合分析，做出以下假設。其中設定參數均為大于零的常數。

假設1：參與主體。在創新聯合體進行綠色技術創新的過程中，一共有三方參與主體，即政府x、創新聯合體y、金融機構z（包括銀行、投行、基金等）。

假設2：有限理性。政府、企業和金融機構都是有限理性的，都有不斷學習的能力。在博弈過程中，他們根據有限信息和預期收益不斷調整策略，即為追求利益最大化隨時間不斷調整各自的策略選擇，直到達到最優策略。

假設3：博弈策略。在創新聯合體進行綠色技術創新的過程中，從三方參與主體中隨機抽取的個體匹配成為2*2*2博弈子系統，博弈子系統中博弈方的策略可簡化為三種。具體而言，政府可以選擇參與或者不參與創新聯合體進行綠色技術創新；企業作為綠色低碳創新聯合體的主要內部成員，會根據自身的利益和發展策略選擇繼續維護創新聯合體還是中途背叛創新聯合體；金融機構會在不同的情形下選擇是否為創新聯合體實施綠色技術創新提供資金支持。

假設4：政府參數設置。在創新聯合體進行綠色技術創新過程中，政府的博弈策略為（參與，不參與）。（1）當政府選擇參與時，假設政府在創新聯合體實施綠色技術創新中的投入成本為G，獲得收益為R。（2）當政府選擇不參與時，用d表示政府選擇“不參與”策略所獲得的收益占“參與”策略所獲得的收益的比例，則政府選擇“不參與”策略所獲得的收益為dR（0<d<1）。

假設5：企業參數設置。創新聯合體進行綠色技術創新過程中，企業的博弈策略為（維護，背叛）。（1）企業選擇維護創新聯合體進行綠色技術創新時，獲得收益為R1，付出的成本為C。（2）企業選擇背叛聯合體實施綠色技術創新時，考慮到單獨進行技術創新成功的概率會下降，企業單獨進行技術創新獲得收益為R2（其中，R1>R2），付出的成本為B。（3）同時假設，當政府選擇參與創新聯合體時，企業可以從政府獲得資金支持為S；當金融機構選擇為企業參與創新聯合體的綠色技術創新項目提供資金支持時，企業可以從金融機構獲得的資金支持為K。

假設6：金融機構參數設置。在創新聯合體進行綠色技術創新過程中，金融機構的博弈策略為（支持，不支持）。（1）用w1表示政府參與時金融機構獲得的收益，w2表示政府不參與時金融機構獲得的收益。（2）同時將金融機構因政策導向對聯合體給與的優惠以及投入的資金成本記為τ。

假設7：懲罰與補償。在政府參與監管下，企業中途背叛聯合體須按照懲罰機制向對方支付違約金，記為F；并且，在政府參與監管下金融機構拒絕提供資金支持的懲罰也記為F。

（二）問題描述

中國作為發展中國家，為應對日益嚴峻的氣候變化，積極主動加大綠色技術創新投入。本文基于博弈論構建三方重復博弈模型[5]。其中，政府作為綠色技術創新聯合體的倡導者，可以通過法律、經濟、行政等手段參與維護創新聯合體的穩定，而且政府參與具有很大的“溢出效應”，可以引領人才、資金、科技等頂層資源的入駐。企業尤其是重污染企業作為碳排放的重要載體，受制于我國長期以來的資源依賴型發展模式，過分依賴化石能源和政府補貼一度導致產業“爆發式”擴張，進而導致價格戰與行業失序發展。面對國家雙碳轉型政策要求，僅依靠產業結構調整不足以支撐“雙碳”目標實現[6]，長遠解決能源結構問題仍需要顛覆性的技術突破[7]和大量穩定的資金支持。而對于金融機構而言，綠色低碳技術創新項目信貸周期長、回報率低，風險不確定性大[8]，受到政府獎懲機制、綠色信貸評估機制以及創新聯合體綠色低碳項目未來市場價值等多種因素的影響，即使在政府部門的支持下，金融機構能夠獲得的收益也十分有限[9]，且政府部門在綠色金融機構評估機制建設方面還處于探索階段，金融機構支持綠色技術創新聯合體創新的動力有限。

（三）支付矩陣構建

在模型中，政府、企業和金融機構依據自身意愿進行策略選擇，根據以上7個假設，得到政產金在創新聯合體中進行技術創新的支付矩陣，如表1所示。

二、復制動態方程和均衡解的穩定性分析

（一）政府復制動態方程

1.政府選擇參與創新聯合體進行綠色技術創新的預期收益為：

E11=y*z*（R-G）+（1-y）*Z*（R-G+F）+y*（1-z）*（R-G+F）+（1-y）*（1-z）*（R-G+2F）（1）

2.政府選擇不參與創新聯合體進行綠色技術創新的預期收益為：

E12=y*z*d*R+（1-y）*z*d*R+y*（1-z）*d*R+（1-y）*（1-z）*d*R （2）

3.政府的平均預期收益為：

E1=x*E11+（1-x）*E12=d*R+2x*F-x*G+x*R-d*x*R-x*y*F-x*z*F（3）

4.政府的復制動態方程為：

F（x）=x*（E11-E1）=x*（x-1）*（G-2F-R+d*R+y*F+z*F）（4）

（二）企業復制動態方程

1.企業選擇維護創新聯合體進行綠色技術創新的預期收益為：

E21=x*z*（R1+S-C+K）+（1-x）*z*（R1-C+K）+x*（1-z）*（R1+S-C）+（1-x）*（1-z）*（R1-C） （5）

2.企業選擇背叛創新聯合體進行綠色技術創新的預期收益為：

E22=x*z*（R2+S-B+K-F）+（1-x）*z*（R2-B+K）+x*（1-z）*（R2+S-B-F）+（1-x）*（1-z）*（R2-B） （6）

3.企業的平均預期收益為：

E2=y*E21+（1-y）*E22=R2-B+y*B-y*C-x*F+z*K+x*S+x*y*F+x*y*R1-x*y*R2+y*z*R1-y*z*R2-x*y*z*R1+x*y*z*R2（7）

4.企業的復制動態方程為：

F（y）=y*（E21-E2）=-y*（y-1）*（B-C+x*F+x*R1-x*E2+z*R1-z*R2-x*z*R1+x*z*R2） （8）

（三）金融機構復制動態方程

1.金融機構選擇為創新聯合體進行綠色技術創新提供資金支持的預期收益為：

E31=x*y*（w1-τ）+（1-x）*y*（w2-τ）+x*（1-y）*（w1-τ）+（1-x）*（1-y）*（w2-τ）（9）

2.金融機構選擇為創新聯合體進行綠色技術創新提供資金支持的預期收益為：

E32=x*y*（-F）+（1-x）*y*（-F）+x*（1-y）*0+（1-x）*（1-y）*0 （10）

3.金融機構的平均預期收益為：

E3=z*（1-z）*（x*（τ-w1）*（y-1）+（x-1）*y*（τ-w2）-（x-1）*（y-1）*（τ-w1）（τ-w2）-x*y*（τ-w1）-（x-1）*y*F+x*y*F）（11）

4.金融機構的復制動態方程為：

F（z）=z*（E31-E3）=z*（z-1）*（-w2-y*F-x*w1+τ*x*w2+2x*y*F） （12）

三、演化博弈的穩定性分析

當復制動態方程等于0時，表示（x，y，z）不再隨時間變化，此時每個參與者的選擇都是最優策略。根據微分方程穩定性定理，當復制動態方程等于0，且其一階導數小于0時，復制動態方程達到穩定狀態。

通過對政府、企業和金融機構策略的穩定性分析，得到演化博弈的8個均衡點，分別為E1（0，0，0）、E2（0，1，0）、E3（0，0，1）、E4（0，1，1）、E5（1，0，0）、E6（1，1，0）、E7（1，0，1）、E8（1，1，1）。尚不確定平衡點是否漸近穩定，只有同時滿足納什均衡和純策略納什均衡時才能實現ESS。平衡點的漸近穩定性由李雅普諾夫（Lyapunov）判別式（間接法）確定，該方法首先求解雅可比矩陣及其特征值。

為了分析政府、企業、高校和金融機構之間的演化和穩定趨勢，本文建立了雅可比矩陣J。

通過分別對F（x）、F（y）和F（z）對x、y和z求一階偏導數，得到雅可比矩陣的特征值。利用李雅普諾夫（Lyapunov）第一法，當雅可比矩陣的所有特征值均具有負實部時，則均衡點為漸進穩定點；當雅克比矩陣的特征值至少有一個具有正實部時，則均衡點為不穩定點；雅可比矩陣除具有實部為零的特征值外，其余特征值都具有負實部，則均衡點處于臨界狀態，穩定性不能由特征值符號確定。最后，將8個平衡點對應的特征值分別代入雅可比矩陣，如表2所示。

在多群體動態演化博弈系統中，只需要考慮純策略均衡點的漸進穩定性，上述共有2組解可能形成漸進穩定策略組合。根據創新聯合體的收益情況，將企業選擇“背叛”策略和均選擇“維護”策略的策略組合稱之為“不理想”和“理想”，將一方選擇“維護”而另一方選擇“背叛”的策略組合稱之為“不太理想”。在2組穩定策略組合中，有1組不太理想組合、1組理想組合。

以上8個均衡點代表8種不同的情況。根據李亞普諾夫間接法，當所有的特征值都為負實部時，平衡是漸近穩定的。為了達到這兩種理想狀態，需要滿足情形1E4（0，1，1）和情形2E6（1，1，0）的特征值都小于0的條件。

四、演化博弈的仿真分析

E4（0，1，1）表示在政府不參與、金融機構提供資金支持的情況下，企業選擇維護創新聯合體，積極進行技術創新，助推“雙碳”轉型，最終系統達到助推“雙碳”轉型的理想穩定狀態。為了更直觀地看出政府、企業和金融機構三方博弈的演化路徑，選擇在E4（0，1，1）即情形1下對不同參數變化下系統各主體策略選擇進行仿真分析。

（一）初始變量

本節討論情形1和情形2中關鍵參數的敏感性，包括政府的激勵、懲罰和企業的收益分配比例以及金融機構面對不同情景對風險的評估等級。在模擬一個參數的靈敏度時，我們保持其他參數不變。

本文的初始變量通過三個途徑得到，主要是中國政府政策和法律、經典文獻和《中國統計年鑒》、研究案例。

基于所有來源的信息，本文簡化了數據處理，結合第一部分的模型假設，對模型中的參數進行了初始賦值：G=1 000，S=700，d=0.4，F=300，R=600，C=1 200，B=1 300，R1=1 200，R2=1 000，K=500，τ=30，w1=50，w2=30。

（二）仿真分析

1.情形1下三方主體的演化過程

運用MATLAB仿真分析在情形1下改變政府、企業和金融機構的初始概率時，三方主體向最優均衡狀態的演化過程，分析初始概率分別在0.2、0.5、0.7時三方主體的演化過程。

圖1主要分析政府和企業在初始概率為0.2、0.5和0.7時二者向最優均衡狀態的演化過程。從圖1中可以看出，政府因為創新聯合體的逐步完善和市場行為的效率逐漸占據主導地位而不斷弱化自己的作用，所以，政府參與創新聯合體進行監管的概率逐漸下降并最終穩定在概率為0的位置，即政府選擇不參與創新聯合體；而企業則隨著創新聯合體的完善，享受到創新聯合體進行技術創新的成果并且創新風險逐步降低，最終企業選擇維護創新聯合體的概率穩定在概率為1的位置，即企業選擇維護創新聯合體。

圖2主要分析政府和金融機構在初始概率為0.2、0.5和0.7時二者向最優均衡狀態的演化過程。該分析同圖1分析，得出三方的最穩定策略為（0，1，1），即政府選擇不參與創新聯合體、企業選擇維護創新聯合體及金融機構選擇為創新聯合體提供資金支持。

2.政府參與提供稅收、補貼等各項優惠的影響

在情形1的情況下，為分析政府參與提供稅收、補貼等各項優惠的影響，將G分別賦予G=900、1 000、1 500。如圖3所示，隨著政府支出G的增加，政府、企業和金融機構演化至穩定點的速度不斷加快。這說明，政府支出的增加，包括稅收減免、優惠補貼，對企業參與創新聯合體提供了充分的政策支持，減緩了其資金壓力，提高了創新聯合體進行綠色技術創新成功的概率。

3.企業選擇維護聯合體和選擇背叛聯合體的影響

在情形1中，我們一般假設R1>R2。為了研究企業是否選擇維護創新聯合體對創新聯合體進行綠色技術創新時三方主體演化穩定策略的影響，我們對R2進行不同的賦值，即R2=1 000<R1、R2=1 200=R1、R2=1 400<R1三種不同的情形。從圖4中可以看出，隨著企業背叛創新聯合體獲得的收益不斷增加，企業選擇維護創新聯合體進行綠色技術創新的可能性不斷降低，創新聯合體成功進行綠色技術創新的可能性也不斷下降，進而其他各方達到穩定性的概率也隨之下降。并且從圖4中可以看出，當企業背叛創新聯合體可以獲得收益R2=1 400大于企業選擇維護創新聯合體可以獲得的收益R1=1 200時，政府、企業和金融機構難以在情形1的假設情境下達到均衡狀態。

五、結論及建議

（一）結論

本文基于進化博弈理論，構建了政府、企業和金融機構三方演化博弈模型。本文模擬了不同政府政策、企業協同收益以及金融機構資金支持的干預方式，解釋了各方策略對綠色技術創新聯合體實施創新活動的影響，并得出以下主要結論。

1.綜合來看不同情境下的策略演化結果，擬合效果很快就實現了穩態。一方面，說明創新聯合體進行綠色技術創新的優勢不同于以往的政產學研聯盟；另一方面，結合龍頭企業的行業優勢和金融機構的資金支持，創新聯合體的穩定性和應急性需求更符合“雙碳”轉型下的技術創新要求，也使得聯合體的穩定性更強。

2.金融機構的資金支持意愿受政府的影響很大，當政府投入成本增加時，金融機構為綠色低碳聯合體提供資金的意愿也隨之提升。接著，企業和高校組成的聯合體與以往二者組成的聯盟不同，穩定性更強。

3.由于基本模型假設存在一些重要的局限性，從而可能為未來的研究提供一些途徑。第一，本文基于政府、企業和金融機構，沒有考慮其他利益相關者的影響。未來關于創新聯合體進行綠色技術創新的研究可以改變或者進一步擴大研究范圍，考慮不同利益相關者對綠色技術創新活動的影響。第二，本文的假設做了很多簡化，比如政府不同情境下的碳稅政策、聯合體中除了本文研究的龍頭企業也會有行業內的小企業，忽略了創新聯合體中高校的作用，而對金融機構的研究假設過于強硬，沒有為金融機構在創新聯合體進行綠色技術創新的進程中其他博弈方的策略變化做出應對決策。

（二）政策建議

基于以上分析結論，我們提出以下三點政策建議。

1.以綠色技術創新聯合為創新主體，大力開發使化石能源得到高效清潔利用的技術，用先進節能降耗技術、清潔技術，高效化和清潔化地改造傳統化石能源，發展生產工藝節能技術。

2.加快物聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等技術在綠色技術創新聯合體中的應用，建設智能電網，推進智慧城市建設，建立低碳交通運輸系統，逐步實現建筑的低碳化。

3.以綠色技術創新聯合體為創新平臺，加快關鍵技術的創新，創新氫能技術，發展新一代風能、光伏、地熱能、海洋能、生物質能、核能發電技術和蓄電池技術。

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[責任編輯 柯 黎]