基于区块链技术的双寡头企业绿色生产博弈分析与研究

时宗野，郑 跃，2

（1.淮北师范大学 经济与管理学院，安徽 淮北 235000；2.安徽省高校管理大数据研究中心，安徽 淮北 235000）

0 引言

随着经济全球化进程的不断加快，我国经济发展取得瞩目的成绩，但经济发展带来的资源枯竭与环境恶化等问题也日趋严重，以牺牲环境的方式换来的经济增长弊大于利，迫使我国经济发展方式转型.推动企业向绿色生产转型是实现经济、社会和环境的可持续发展的微观动力.在此背景下，探究如何有效推动企业进行绿色生产具有重要的理论与实践价值.

企业绿色生产是指以节能、降耗、减污为目标，以管理和技术为手段，实施工业生产全过程污染控制，使污染物的产生量最少化的一种综合措施［1］.企业进行绿色生产意味着企业在原材料采购、新设备的更新以及绿色技术的研发等环节会产生更多的成本，并且市场上绿色产品与非绿色产品区分度不明显增加绿色产品需求的不确定性，这些因素会降低企业进行绿色生产的积极性.为了解决市场机制激励不足的问题，政府通过补贴［2-5］、绿色产品认证［6］等方式鼓励企业进行绿色生产.然而，政府补贴等行为缺乏有效的监督与反馈机制，很多企业在接受补贴后仍然进行传统生产，这种道德风险导致的环境污染后果需要政府来承担.由此可见，通过政府补贴等方式促进企业进行绿色生产有其不足之处.

面对市场失灵、政府失灵的难题，迫切需要革命性的技术.区块链技术作为第四次科技革命的代表［7］，其广泛的应用前景得到世界各国的重视.区块链（Block-chain）的本质是去中心的分布式数据库，其核心技术包括P2P网络协议、加密签名算法、分布式一致性算法、账户与存储模型［8-10］.在绿色生产领域中，区块链的去中心化、开放性、不可篡改、可追溯性等特征能有效降低供应链上下游间的信息不对称，有助于更好地管理绿色供应链的各个环节［11-14］.区块链可以通过P2P机制淡化组织边界，使企业在生产研发过程中以更低的成本在区块链上配置生产研发等资源，从而降低绿色生产成本［15-16］.区块链的数字双胞胎机制可以实现物流、信息流和价值流的统一，有利于提高企业生产效率，使企业降低绿色生产的组织成本和生产成本［17］.区块链的可追溯性使政府在没有可靠第三方监管的情况下，清晰查明资金流向，避免道德风险带来的损失［18］.

综上所述，现有研究大多考虑政府补贴、绿色产品认证等方式促进绿色产业的发展，而政府与企业间的信息不对称会产生道德风险行为.政府是有限理性的，政府补贴只能分摊一部分企业研发成本，企业绿色生产成本过高的问题仍没得到解决，绿色生产成本依然是制约企业进行绿色生产的最大约束条件.而区块链技术与绿色生产的有机结合可以消除信息不对称，有效解决绿色生产长期存在的技术欠缺和融资困难的难题，其相关特性为降低企业绿色生产成本提供新的思路.因此，基于区块链技术可以降低企业绿色生产成本并消除政企之间的信息不对称，本文将构建双寡头企业博弈模型，探讨在不同政策下企业进行绿色生产的决策过程，所得结论为政府有效推动企业向绿色生产转型提供一定的决策依据.

1 问题描述及符号定义

1.1 问题描述与假设

假设市场上有两家技术能力不同的企业相互竞争，为了消除信息不对称造成的道德风险以及降低企业绿色生产成本，本文基于区块链技术构建双寡头企业博弈模型.为便于后续研究，作出以下假设：

（1）企业1 的技术水平高于企业2，即企业1 绿色生产边际成本g1低于企业2 的绿色生产边际成本g2；当两家企业生产方式相同时，进行Nash博弈；当两家企业生产方式不同时，进行Stackelberg博弈.

（2）区块链技术可以消除政府与企业之间的信息不对称，从而避免由企业道德风险行为造成的损失.

（3）随着区块链技术的发展及其在企业绿色生产当中的应用，企业绿色生产成本会逐渐降低；政府通过区块链对绿色生产的企业给予补贴，对传统生产的企业进行征税.

（4）假设两企业的需求函数均为线性函数，需求函数受到消费者产品意愿支付、产品价格以及替代产品价格的共同影响.绿色产品和传统产品同质，二者具有相互替代性.

1.2 符号定义

本文涉及的符号定义如表1所示.

表1 符号定义

2 模型建立与分析

2.1 模型构建

企业1和企业2可以选择绿色生产或传统生产，因此将产生4种决策组合.

（1）当企业1和企业2都进行传统生产时，即OO生产模式，此时有

企业1和企业2的收益函数分别为

（2）当企业1进行绿色生产，而企业2进行传统生产时，即GO生产模式，企业1与企业2形成Stackelberg博弈，此时有

从而得

（3）当企业2进行绿色生产，而企业1进行传统生产时，即OG生产模式，此模式与GO决策模式类似，具体计算过程不再赘述.企业1和企业2的收益函数为

（4）当两家企业都进行绿色生产时，即GG生产模式，此时有

运用逆向归纳法可以求得

命题1：两家企业同时进行绿色生产时，消费者对绿色产品的支付意愿、政府补贴有正向作用；绿色生产边际成本对企业绿色生产有负向作用；两家企业选择不同的生产方式时，消费者对传统产品的支付意愿、政府环境税税率对绿色生产的企业有正向作用.

命题2：在GO生产模式中，企业1绿色产品的价格和企业2传统产品的价格与γ正相关；在GG生产模式中，绿色产品的价格与γ呈正相关.即γ越小，绿色产品和传统产品的价格越小.

命题3：两家企业都进行绿色生产时，政府补贴对产品价格有负向作用，对企业收益有正向作用；两家企业选择不同的生产方式时，政府补贴对绿色产品价格有负向作用，对绿色生产企业收益有正向作用；政府补贴对传统产品价格有正向作用，对传统生产企业收益有负向作用.

2.2 企业绿色生产决策演化博弈分析

演化博弈中认为博弈主体是有限理性的，2个企业的决策相互影响，双方需要不断的获取对方的信息进行策略调整，这样才能寻找到最优策略.2个企业博弈收益矩阵如表2所示.

表2 企业收益矩阵

假设企业1选择绿色生产的概率为x，进行传统生产的概率为1-x；企业2进行绿色生产的概率为y，进行传统生产的概率为1-y.

令U1表示企业1进行绿色生产的期望收益，U2表示企业1进行传统生产的期望收益，Uˉ表示企业1的平均收益，则有

同理，令V1表示企业2进行绿色生产的期望收益，V2表示企业2进行传统生产时的期望收益，Vˉ表示企业2的平均收益，则有

从而，这两个企业的复制动态方程分别是

根据上式可以得到演化博弈的平衡点如下：（1，1），（1，0），（0，1），（0，0），（x1，y1），其中

3 仿真分析

利用Matlab对上述复制动态方程进行数值仿真，取初始值aG=102,aO=100,β=0.2,n=20,g1=40,g2=60.

3.1 企业1和企业2绿色生产决策的演化

从图1可知，当政府补贴、环境税税率和绿色成本降低幅度均适中时，两家企业都会向绿色生产进行演化.技术相对落后的企业2只有当政府补贴、环境税率提高到一定水平，同时通过区块链技术使绿色生产成本降低到一定幅度，才会进行绿色生产.而企业1的技术更加先进，绿色生产成本也更低，容易在市场竞争中抢占先机，当政府进行适中补贴时，企业1进行绿色生产.

图1 m=10,k=0.5,γ=0.7 时双寡头企业策略的演化

从图2可知，当政府补贴值较高、环境税率适中和绿色生产成本降低幅度较大时，两家企业都能较快进行绿色生产.其中企业2 通过区块链技术能够较大幅度的降低绿色生产成本，政府补贴进一步提高后，企业2会较快地向绿色生产演化.企业1由于技术更加先进，政府补贴增加后，进行绿色生产有利于企业1绿色产品竞争力，企业1会更快地进行绿色生产.

图2 m=15,k=0.5,γ=0.5 时双寡头企业策略的演化

从图3可知，当政府补贴适中、环境税率高和绿色生产成本降低幅度较大时，企业2受到政府规制的影响，进行传统生产的成本会增加，随着环境税率的提高，企业2迫于政府环境规制的压力，最终会转向绿色生产.企业1对政府高压管制更敏感，环境税率提高后，企业1比企业2更快地进行绿色生产.

图3 m=10，k=0.8，γ=0.5 时双寡头企业策略的演化

从图4可知，当政府补贴高、政府环境管制宽松和绿色生产成本降低幅度大时，对市场上的两类企业来说，这样的政策极大提高企业进行绿色生产的积极性，两类企业都会迅速进行绿色生产.

图4 m=20，k=0.4，γ=0.3 时双寡头企业策略的演化

4 结论与建议

基于区块链技术降低企业绿色生产边际成本并消除政企之间的信息不对称，本文构建双寡头企业生产决策演化博弈模型.考虑不同政策引导下企业生产决策的动态演化过程，结果表明：

企业绿色生产边际成本是企业选择绿色生产的最大约束条件.中小型企业由于技术壁垒，融资困难，绿色生产成本过高，在高压环境下很可能被市场逐渐淘汰.因此，政府需要构建“区块链+绿色生产”技术平台，让更多的中小型企业应用区块链技术，降低绿色生产技术壁垒，提高资源配置效率，降低绿色生产成本，激励企业向绿色生产转型.

政府需要加强宣传，培育环保型消费观念.消费者环保意识是企业进行绿色生产最重要的激励来源之一.如果消费者没有环保意识，就不会对绿色产品给予较高的意愿支付，企业进行绿色生产的积极性将会下降.因此，政府需要通过宣传教育，培育和弘扬环保型消费观念，提高企业绿色生产积极性.

当绿色产品和传统产品在市场上同时存在时，随着区块链技术降低绿色生产成本，两种产品的市场价格均会下降；随着政府补贴的增加，两种产品的市场价格也会下降；当市场上仅有绿色产品时，随着企业绿色生产成本的下降，两家企业绿色产品价格均会下降.

政府可以通过区块链技术平台监督企业是否进行绿色生产，根据市场反应合适的调整补贴和环境税率激励企业，同时企业利用区块链技术降低生产成本，在三者协调机制共同作用下，有效推动企业向绿色生产转型.