环境规制中地方规制部门与排污企业的演化博弈分析

潘 峰, 王 琳

(1.大连海事大学 公共管理与人文学院, 辽宁 大连 116026; 2.大连大学 经济管理学院, 辽宁 大连 116622)

近年来,随着我国经济的快速增长,环境污染问题也在日益加重。为了应对环境污染问题,截至2015年7月,我国出台的各类环境规制标准累计已达1 890项,但是这些政策标准却没能从根本上扭转环境质量下降的局面。生态环境不断恶化、环境污染事件频繁发生,严重影响了公众的生产生活、制约了经济的可持续发展。环境规制政策效果为什么不明显、如何通过有效措施和制度设计改善环境质量,这些既是值得思考的问题也是政府决策者和研究者面临的紧迫任务。我国的环境规制政策由地方规制部门负责贯彻和执行,环境执法过程中存在着地方规制部门与排污企业的直接互动关系,环境污染问题能否得到解决在很大程度上取决于双方的博弈结果,即地方规制部门的执法状况和排污企业的治污状况。

为了提高环境治理效果,国内外众多学者就规制过程中相关主体的策略行为进行了研究。在规制主体与规制客体博弈方面,塞贝利斯(Tsebelis)[1]通过非合作博弈分析发现,增大处罚力度并不能降低企业环境违法的频率。莫利迪纳(Moledina)等[2]利用动态博弈分析发现,企业会变换不同的策略以应对政府采用的不同环境规制工具。蒙肖莲等[3]通过政企博弈分析发现,鼓励企业进行就地污染处理可以有效控制其排污行为。申亮[4]运用演化博弈揭示出,环保过程中政企之间存在着互相促进和制约的关系。张倩等[5]的博弈研究发现,监管强度并不能直接影响企业的排污水平。近年来,一些学者还从规制主体与客体博弈的视角研究了政府环境规制对企业绿色技术创新的影响。比如曹霞等[6]研究发现,政府公众环保宣传、创新激励以及污染税费征收对企业绿色技术创新均有促进作用。游达明等[7]构建了政府环境规制与企业生态技术创新行为选择的演化博弈模型,研究发现公众举报可以促进企业生态技术创新同时节省政府监管成本。在规制主体之间博弈方面,针对政府环境策略、国家环境策略,肯尼迪(Kennedy)等[8-9]分别构建了非合作博弈模型和微分博弈模型。孔元[10]从国际公共品的视角研究了多边环境合作与博弈问题,认为运用重复博弈、激励、惩罚等手段可以实现外部性内部化,提高效率。潘峰等[11-12]对环境规制中地方政府与中央政府、地方政府之间的策略互动问题进行了一系列研究,强调了对环境规制主体进行研究和关注的重要性。在央地分权视角下,姜珂等[13]构建了中央政府与地方政府的演化博弈模型,分析了地方政府的环境规制策略演化特征。在绿色经济视角下,孙(Sun)等[14]分析了利益相关者的互动关系,研究发现地方政府会采取放松环境规制的策略争夺外商直接投资(Foreign Direct Investment,FDI)。张华[15]的研究也认为,中国式分权下环境规制被地方政府视为争夺流动性资源的博弈工具,导致地区间环境规制策略互动行为,出现了环境规制的非完全执行现象。

通过回顾相关文献可以发现,已有研究成果中存在的不足主要包括:(1)在规制主体与规制客体博弈方面,以往研究主要关注规制主体策略对规制客体产生的影响,大多强调对环境监管下的企业行为进行规范、控制和激励,而对规制主体行为则关注不足。(2)在规制主体之间博弈方面,往往是从政府间互动的视角展开研究,缺乏包括规制客体在内的相关条件变量对规制主体行为的影响分析。(3)在研究对象选取上,绝大多数是以地方政府为规制主体展开研究。但是在现实中,我国的环境规制主体实际是地方规制部门,比如市环保局。尽管地方政府在人事和财政方面对地方规制部门具有较强的控制力,但这种控制并不能使规制部门完全按照地方政府的目标导向行事,在环境执法过程中,地方规制部门与排污企业直接互动,并且具有较大的自由裁量权。此外,地方规制部门还面临着中央环保部门的监督管理,完成环境指标任务既是规制官员的职责也是其实现晋升的关键。因此更为准确的描述是,地方规制部门的环境执法既会受到地方政府的干扰也会受到中央环保部门的约束。综合以上方面,本文试图弥补上述不足:以地方规制部门与排污企业为研究对象,构建未引入干扰和约束以及引入干扰和约束的演化博弈模型,考察地方规制部门与排污企业的行为演化规律,分析博弈双方策略选择的影响因素,以期贴近现实地解释我国环境规制问题,为规范地方规制部门环境执法、促进排污企业治污提供理论依据。

一、地方规制部门与排污企业的演化博弈模型

(一)模型基本假设

传统博弈理论以完全理性为前提,强调自利原则。完全理性的博弈参与方能够找到实现目标的所有备选方案、预见实施方案的后果,并做出最优选择。但是现实环境的不确定性和复杂性,以及个人能力的有限性,使得博弈参与方很难快速、准确地选定最优策略。而演化博弈论以有限理性为前提,以适应度取代自利原则,相较于传统博弈理论能够更加贴近现实地解释经济现象。在反复博弈过程中,博弈参与方不是在每次博弈中都能找到最优策略,而是会不断尝试和学习,根据经验来调整策略,所有参与方最终会趋向于某个稳定策略并达到均衡状态,即演化稳定策略(Evolutionarily Stable Strategy,ESS)。本文以地方辖区内的环境规制部门与排污企业作为博弈参与方,根据其有限理性和策略调整过程的渐进性,采用复制动态机制(Replicator Dynamics)模拟双方的重复博弈过程[16]。

假设排污企业的污染物产生量由其生产规模决定,当污染削减技术既定时,排污企业可以选择较高治污投入水平的完全治污,也可以选择较低治污投入水平的不完全治污,其策略集为{完全治污,不完全治污}。地方规制部门可以选择较高的执法频率、严格按照环境规制标准征收费用或处罚金,也可以选择较低的执法频率、降低规制标准征收费用或处罚金,其策略集为{严格执法,不严格执法}。假设排污企业的污染物排放量可以反映当地的环境质量状况,地方规制部门将按照污染物削减水平接受环境绩效考核。CL为地方规制部门的环境执法成本(严格执法时);k为环境规制标准;e为由排污企业的污染削减技术和治污投入所决定的污染物削减量(完全治污时);CE为排污企业的治污成本(完全治污时);q为由排污企业生产规模所决定的污染物产生量,q>e;δ为针对地方规制部门的环境绩效考核系数。

在2×2非对称重复博弈中,地方规制部门可随机独立地选择策略“严格执法”和“不严格执法”,设严格程度为λL,0≤λL<1。λL越小,表示环境规制执法越不严格,在支付水平上表现为环境执法成本和环境执法力度的下降;当λL=0时,表示地方规制部门不执行环境规制。排污企业可以随机独立地选择策略“完全治污”和“不完全治污”,设治污力度为λE,0≤λE<1。λE越小,表示治污越不完全,在支付水平上表现为治污成本和污染物削减量的下降;当λE=0时,表示排污企业不治污。地方规制部门与排污企业的阶段博弈支付矩阵见表1,其中,∏a=-CE-kh1,∏b=-CL+δe+kh1,∏c=-CE-λLkh1,∏d=-λLCL+δe+λLkh1,∏e=-λECE-kh2,∏f=-CL+λEδe+kh2,∏g=-λECE-λLkh2,∏h=-λLCL+λEδe+λLkh2;h1为排污企业完全治污时的排污量,h1=q-e;h2为排污企业不完全治污时的排污量,h2=q-λEe。

表1 地方规制部门与排污企业的阶段博弈支付矩阵

(二)模型构建与决策过程分析

假设排污企业选择完全治污策略的比例为x,则选择不完全治污策略的比例为(1-x);

地方规制部门

(1)

(2)

将式(1)和式(2)联立,得到地方规制部门与排污企业的复制动力系统:

(3)

利用雅克比矩阵的局部稳定分析法[18]对上述动力系统进行分析,该系统的雅可比矩阵为:

则矩阵J的行列式为:

detJ=(1-2x)[y(∏a-∏c-∏e+∏g)+∏c-∏g](1-2y)[x(∏b-∏f-∏d+∏h)+∏f-∏h]-

x(1-x)(∏a-∏c-∏e+∏g)y(1-y)(∏b-∏f-∏d+∏h)

矩阵J的迹为:

trJ=(1-2x)[y(∏a-∏c-∏e+∏g)+∏c-∏g]+(1-2y)[x(∏b-∏f-∏d+∏h)+∏f-∏h]

表2 式(3)均衡点对应的矩阵行列式和迹表达式

依据演化博弈理论,满足detJ>0、trJ<0的均衡点为系统演化稳定点(ESS),系统演化稳定点将取决于对∏a-∏e、∏c-∏g、∏b-∏d和∏f-∏h四个表达式的符号判定。其中,∏a-∏e=(1-λE)(ke-CE),其经济含义为,地方规制部门严格执法时,企业选择完全治污策略的相对净支付(完全治污的支付水平减去不完全治污的支付水平);∏c-∏g=(1-λE)(λLke-CE),其经济含义为,地方规制部门不严格执法时,企业选择完全治污策略的相对净支付;∏b-∏d=(1-λL)(kq-ke-CL),表示企业完全治污时,地方规制部门选择严格执法策略的相对净支付(严格执法的支付水平减去不严格执法的支付水平);∏f-∏h=(1-λL)(kq-λEke-CL),表示企业不完全治污时,地方规制部门选择严格执法策略的相对净支付。可见,∏a-∏e>∏c-∏g、∏b-∏d<∏f-∏h。根据上述条件,四个表达式的各种正负组合一共可以派生出9种不同情形。

情形1:当∏a-∏e>0,∏c-∏g>0,∏b-∏d>0,∏f-∏h>0时,点O(0,0)为不稳定源点,点B(1,1)为演化稳定点(ESS)(见表3)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,企业选择完全治污的相对净支付始终为正,因此企业将倾向于选择完全治污;在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为正,因此地方规制部门将倾向于选择严格执法。所以演化稳定策略为(完全治污,严格执法)(见图1)。

情形2:当∏a-∏e>0,∏c-∏g>0,∏b-∏d<0,∏f-∏h>0时,点O(0,0)为不稳定源点,点A(1,0)为演化稳定点(ESS)(见表3)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,企业选择完全治污的相对净支付始终为正,因此企业将倾向于选择完全治污;在地方规制部门方面,由于企业始终倾向于选择完全治污,而在企业选择完全治污时,地方规制部门选择严格执法的相对净支付为负,因此地方规制部门将倾向于选择不严格执法。所以演化稳定策略为(完全治污,不严格执法)(见图2)。

情形3:当∏a-∏e<0,∏c-∏g<0,∏b-∏d<0,∏f-∏h<0时,点B(1,1)为不稳定源点,点O(0,0)为演化稳定点(ESS)(见表3)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,企业选择完全治污的相对净支付始终为负,因此企业将倾向于选择不完全治污;在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为负,因此地方规制部门将倾向于选择不严格执法。所以演化稳定策略为(不完全治污,不严格执法)(见图3)。

表3 均衡点局部稳定性(情形1—3)

图1 情形1的相位演化

图2 情形2的相位演化

图3 情形3的相位演化

情形4:当∏a-∏e>0,∏c-∏g<0,∏b-∏d>0,∏f-∏h>0时,点A(1,0)为不稳定源点,点B(1,1)为演化稳定点(ESS)(见表4)。博弈双方的决策过程:在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为正,因此地方规制部门将倾向于选择严格执法;在企业方面,由于地方规制部门始终倾向选择严格执法,而在地方规制部门选择严格执法时,企业选择完全治污的相对净支付为正,因此企业将倾向于选择完全治污。所以演化稳定策略为(完全治污,严格执法)(见图4)。

情形5:当∏a-∏e<0,∏c-∏g<0,∏b-∏d>0,∏f-∏h>0时,点A(1,0)为不稳定源点,点C(0,1)为演化稳定点(ESS)(见表4)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,

企业选择完全治污的相对净支付始终为

负,因此企业将倾向于选择不完全治污;在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为正,因此地方规制部门将倾向于选择严格执法。所以演化稳定策略为(不完全治污,严格执法)(见图5)。

情形6:当∏a-∏e<0,∏c-∏g<0,∏b-∏d<0,∏f-∏h>0时,点B(1,1)为不稳定源点,点C(0,1)为演化稳定点(ESS)(见表4)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,企业选择完全治污的相对净支付始终为负,因此企业将倾向于选择不完全治污;在地方规制部门方面,由于企业始终倾向于选择不完全治污,而在企业选择不完全治污时,地方规制部门选择严格执法的相对净支付为正,因此地方规制部门将倾向于选择严格执法。所以演化稳定策略为(不完全治污,严格执法)(见图6)。

表4 均衡点局部稳定性(情形4—6)

图4 情形4的相位演化

图5 情形5的相位演化

图6 情形6的相位演化

情形7:当∏a-∏e>0,∏c-∏g<0,∏b-∏d<0,∏f-∏h>0时,点O(0,0)、A(1,0)、B(1,1)、C(0,1)均为鞍点(见表5)。博弈双方的决策过程:在企业方面,当地方规制部门选择严格执法时,企业选择完全治污的相对净支付为正;当地方规制部门选择不严格执法时,企业选择完全治污的相对净支付为负。因此,企业的策略选择将根据地方规制部门的策略选择情况而定,当规制部门更倾向于选择严格执法时,企业将选择完全治污;当规制部门更倾向于选择不严格执法时,企业将选择不完全治污。在地方规制部门方面,当企业选择完全治污时,规制部门选择严格执法的相对净支付为负;当企业选择不完全治污时,规制部门选择严格执法的相对净支付为正。因此,地方规制部门的策略选择将根据企业的策略选择情况而定,当企业更倾向于选择完全治污时,规制部门将选择不严格执法;当企业更倾向于选择不完全治污时,规制部门将选择严格执法。在这种状态下,系统并不会出现ESS,而是会陷入一种策略循环:规制部门选择严格执法,则企业选择完全治污;规制部门看到企业选择完全治污,于是选择不严格执法;企业看到规制部门选择不严格执法,于是选择不完全治污;规制部门看到企业选择不完全治污,于是选择严格执法……博弈双方的策略选择会不断变化,从而无法收敛于某一个均衡点上(见图7)。

情形8:当∏a-∏e>0,∏c-∏g<0,∏b-∏d<0,∏f-∏h<0时,点C(0,1)为不稳定源点,点O(0,0)为演化稳定点(ESS)(见表5)。博弈双方的决策过程:在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为负,因此地方规制部门将倾向于选择不严格执法;在企业方面,由于地方规制部门始终倾向选择不严格执法,而在地方规制部门选择不严格执法时,企业选择完全治污的相对净支付为负,因此企业将倾向于选择不完全治污。所以演化稳定策略为(不完全治污,不严格执法)(见图8)。

情形9:当∏a-∏e>0,∏c-∏g>0,∏b-∏d<0,∏f-∏h<0时,点C(0,1)为不稳定源点,点A(1,0)为演化稳定点(ESS)(见表5)。博弈双方的决策过程:在企业方面,无论地方规制部门选择严格执法还是不严格执法,企业选择完全治污的相对净支付始终为正,因此企业将倾向于选择完全治污;在地方规制部门方面,无论企业选择完全治污还是不完全治污,地方规制部门选择严格执法的相对净支付始终为负,因此地方规制部门将倾向于选择不严格执法。所以演化稳定策略为(完全治污,不严格执法)(见图9)。

表5 均衡点局部稳定性(情形7—9)

图7 情形7的相位演化

图8 情形8的相位演化

图9 情形9的相位演化

二、干扰和约束下的地方规制部门与排污企业的演化博弈模型

(一)模型基本假设

(二)模型构建与决策过程分析

假设排污企业选择完全治污策略的比例为x1,则选择不完全治污策略的比例为(1-x1);地方规制部门选择严格执法策略的比例为y1,则选择不严格执法策略的比例为(1-y1)。

∏c-∏g]

(4)

(5)

将式(4)和式(5)联立,得到新的地方规制部门与排污企业的复制动力系统为:

(6)

利用雅克比矩阵的局部稳定分析法对上述动力系统进行分析,系统的雅可比矩阵为:

则矩阵J的行列式为:

矩阵J的迹为:

表7 式(6)均衡点对应的矩阵行列式和迹表达式

表8 均衡点局部稳定性(情形10—12)

图10 情形7的相位演化

图11 情形8的相位演化

图12 情形9的相位演化

三、比较分析和讨论

通过对不同情形下的决策过程和演化稳定策略进行分析可以得出,在对方策略既定条件下,治污和执法策略的相对净支付决定了博弈主体的策略选择。相对净支付的表达式包含了博弈主体决策过程的影响因素,不同因素通过影响治污和执法策略的相对净支付,进而影响博弈主体的策略选择。提高完全治污策略的相对净支付,可以促进排污企业选择完全治污;提高严格执法策略的相对净支付,可以促进地方规制部门选择严格执法。在特定的初始条件下(情形7),由于相对净支付的不断变化,地方规制部门的执法策略和排污企业的治污策略还会呈现出循环往复的波动特征*现实中环境规制的波动特征已经引起了学者们的关注,例如李国平和张文彬(2014)的研究。在本文中,环境规制波动特征属于决策演化规律的一种特殊情形。。表9列出了参数变化对排污企业和地方规制部门策略选择的影响,通过总结和比较可以发现:

当没有地方政府干扰和中央环保部门约束时,地方规制部门和排污企业的决策演化规律一共包含9种可能的情形。企业策略选择的影响因素包括环境规制标准k、污染物削减量e、治污成本CE,当其他参数不变时,提高环境规制标准,提高污染物削减量,降低企业治污成本,都会促进企业选择完全治污策略。地方规制部门策略选择的影响因素包括环境规制标准k、

污染物削减量e、污染物产生量q、环境执法成本CL,当其他参数不变时,提高环境规制标准、降低环境执法成本,会促进地方规制部门选择严格执法;而提高污染物削减量将促使地方规制部门选择不严格执法,企业生产规模所决定的污染物产生量越大,地方规制部门越倾向于严格执法。另外,环境绩效考核系数不会影响双方决策。

当存在地方政府干扰和中央环保部门约束时,地方规制部门和企业的决策演化规律在原有9种情形的基础上新增了3种,一共包含12种可能的情形。提高环境规制标准、提高污染物削减量、降低企业治污成本,仍然会促进企业完全治污。提高环境规制标准、降低环境执法成本,仍然会促进地方规制部门严格执法;地方规制部门依旧会对污染物产生量较大的企业采取更为严格的执法力度。而地方规制部门策略选择的影响因素则在原来的基础上增加了环境执法阻力I、环境绩效考核系数δ、环境失职处罚F,当其他参数不变时,减少地方政府对地方规制部门环境执法的干扰、提高环境绩效考核系数、提高对地方规制部门环境失职的处罚力度,都会促进地方规制部门选择严格执法。企业污染物削减量对地方规制部门的决策影响则变得不明确,提高污染物削减量既可能促使地方规制部门严格执法,也可能促使地方规制部门不严格执法。

四、结论

本文运用演化博弈理论分析了环境规制中地方规制部门与排污企业之间的行为互动过程,研究结果表明:如果没有地方政府干扰和中央环保部门约束,地方规制部门和企业的决策演化规律一共包含9种情形。提高环境规制标准、提高污染物削减量、降低企业治污成本,都会促进企业完全治污。提高环境规制标准、降低环境执法成本,会促进地方规制部门严格执法;地方规制部门会对污染物产生量较大的企业采取更为严格的执法力度,企业污染物削减量的增加将不利于地方规制部门严格执法,而环境绩效考核系数不会影响双方决策。在地方政府干扰和中央环保部门约束下,没有发生变化的方面:提高环境规制标准、提高污染物削减量、降低企业治污成本,仍然会促进企业完全治污;提高环境规制标准、降低环境执法成本,仍然会促进地方规制部门严格执法;地方规制部门依旧会对污染物产生量较大的企业采取更为严格的执法力度。发生变化的方面:地方规制部门与企业的策略互动过程变得更为复杂,双方决策演化规律从9种情形增加至12种情形;企业污染物削减量增加既可能促使地方规制部门严格执法,也可能促使地方规制部门不严格执法;通过减少地方政府对地方规制部门环境执法的干扰,提高环境绩效考核系数以及对地方规制部门环境失职的处罚力度,可以促进地方规制部门严格执法。另外,无论是否存在地方政府干扰和中央环保部门约束,在特定的初始条件下(情形7),地方规制部门的执法策略和排污企业的治污策略都将呈现出循环往复的波动特征,这为现实中环境执法力度的“加强—放松—加强”的波动现象提供了一定的理论依据。通过比较可以发现,在环境执法过程中,地方政府干扰和中央环保部门约束是作用于地方规制部门的两股相反力量,前者起阻碍作用,后者起促进作用。地方规制部门不但要权衡与企业互动的直接得失,而且还要在两种相反的力量中进行抉择,最终表现出相应的环境执法特征。如果单纯按照污染物削减量对地方规制部门进行环境绩效考核,考核机制将会失效,中央环保部门对地方规制部门执法状况的监督检查是保证环境绩效考核制度正常发挥作用的必要条件。

为了提高地方规制部门的环境执法力度、促使企业积极治污,基于以上研究结论可以提出如下政策建议:(1)科学制定并适度提高环境规制标准,既能激励企业治污又能对地方规制部门严格执法产生促进作用。(2)企业污染物削减量增加尽管会促进企业治污,但也可能对地方规制部门执法产生不利影响,因此有必要准确核定企业污染物削减量,并在削减量提高或推行污染削减技术政策支持的同时,加强对规制部门环境执法的监督和规范,防止执法力度下降减轻对企业的约束、抵消减排降污效果。(3)建立由中央政府主导的企业治污补贴机制,降低企业治污成本和负担,激励企业积极治理污染。(4)加强对环境规制部门的监察和勘测等技术支持,切实保障环境执法所需的人力和物力,降低地方规制部门执法的成本和难度。(5)适当下调政绩考核体系中经济指标的权重系数,完善现行财税制度以降低企业利润对地方政府经济收益的影响,弱化地方政府与企业的经济利益关联;与此同时,确立并加强地方规制部门的独立地位,从而降低地方政府对地方规制部门环境执法的干扰和阻碍。(6)加强中央环保部门对地方规制部门环境执法状况的监查,在此前提下,合理提高环境绩效考核系数,加大对地方规制部门环境失职的处罚力度。

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