计及消费领域的碳补贴政策演化博弈

2022-03-29 13:07丁亚楠

中国环境科学 2022年3期

魏琦,丁亚楠

计及消费领域的碳补贴政策演化博弈

魏琦*,丁亚楠

(兰州理工大学经济管理学院,甘肃兰州 730050)

考虑到企业和消费者的低碳策略往往受到政府补贴政策的影响,构建了消费者、消费领域相关企业和政府的三方演化博弈模型,探讨多种因素对各主体策略选择的影响机制.研究表明:企业低碳生产的概率与政府补贴力度、消费者低碳偏好、放弃低碳生产的机会成本和市场损失正相关,与生产方式转变成本负相关;消费者低碳消费的概率与政府补贴力度、低碳偏好收益正相关,与低碳产品和普通产品的价格差值负相关;政府只有在潜在收益超过消费补贴与生产补贴流程成本的差值时才选择补贴消费者,否则政府更倾向于生产补贴.运用仿真工具验证了上述结论,并据此提出有助于促进各方减排行为的对策建议.

消费领域减排；碳普惠；低碳生产；低碳消费；三方演化博弈

改善全球环境,达成2℃甚至1.5℃的升温目标需建立一套政府、生产者和消费者互联互通、多手段互为补充的多层次减排体系[1-2].随着工业生产领域减排体系日趋完善,如何促进消费领域中碳排放主体的低碳行为渐渐引起政府部门和研究人员的重视.经济增长过程中制造业等涉及人们衣食住行的生产增长导致了CO2排放量显著增加[3],伴随城市化、工业化发展形成的工业文明消费模式具有大量消费、寻求方便的特征,在居民的各个基本生活环节增加了温室气体排放[4].部分发达国家消费领域产生的温室气体占全国总排放量的40%～50%[5],相应地,随着我国社会发展进入工业化、城镇化中后期,消费领域业已成为仅次于工业领域的第二大耗能部门,是重要的碳排放源之一.

目前,素质教育水平的提高和人们对于美好生活的向往已逐渐使低碳消费成为一种心理需求和市场需求,直观地表现为人们愿意为清洁电力生产和低碳技术生产负担一定费用[6-7].然而,受到低碳消费、绿色技术创新活动外部性和消费领域锁定效应的影响[8-10],消费者低碳消费意愿往往难以转化为切实的低碳消费行为[11],则又打击了生产制造企业低碳生产的热情,并且抑制了企业进一步的低碳转型.因此,为如期达成碳中和目标,我国亟需探索能联动激发消费领域及相关生产制造企业减排潜力的有效政策机制.其中,补贴政策具有高效的福利保障、价值补偿和经济干预作用:若企业低碳行为具有较大的环境效益而无相应的经济效益,则有必要对其进行合理的财务补偿[12];而从社会行为引导角度看,补贴政策可以引导经济主体采取同时有利于自身利益和社会可持续发展的积极行为[13].近年来国内外已多方探索碳普惠机制,如韩国绿色信用卡体系、日本环保积分制度、荷兰绿色积分回馈制,及我国部分城市建立的碳宝包、绿色积分等以低碳行为换取小礼品、购物券的机制等.当前此类机制多聚焦于绿色出行、垃圾分类和节约水电气.梳理文献可知,现有研究中研究模型多以政府和企业为主体,消费者常被看做企业与政府行为的监督者,而较少将其视作独立的经济主体加以考虑[14];补贴政策多着眼于其对新能源及低碳技术研发的促进作用,讨论其影响机制及不同补贴方式的激励效果,却鲜少涉及补贴政策对新能源及低碳技术进一步投入生产环节的促进作用.

由于企业、政府及消费者均为有限理性的主体,各方策略选择往往要依靠较长时间的调整才能达到理想状态,因而可运用演化博弈模型研究补贴政策下消费者与企业的低碳行为[14].作为现代控制论中分析微分方程稳定性的基本方法,Lyapunov第一法系统稳定性分析的合理性被普遍认可[15-16],本研究采用该方法对博弈系统的纯策略及混合策略均衡点进行稳定性分析,并就不同要素参数取值下得出各博弈方的演化策略结论,旨在为激发企业和消费者的低碳行为,构建我国多层次降碳减排体系提供参考.

1 模型假设与构建

1.1 模型及参数假设

假设1:博弈方共有3个,均为理性经济人.企业作为第1博弈方,以利润最大化为策略目标;政府作为第2博弈方,以社会福利最大化为策略目标;消费者作为第3博弈方,以个人效用最大化为策略目标.

假设2:企业行为假设.为纳入尽可能多的生产制造企业,首先需要降低企业减排方式选择的门槛.假设企业的减排方式为更换低碳能源或使用低碳技术2种,称为低碳措施.采取低碳措施则称企业实施了低碳行为,依靠低碳措施生产的产品则称低碳产品.若企业不采取低碳措施,则以原有生产方式产出普通产品.本文不讨论低碳技术对产品性能的影响,因而2种产品对于消费来说使用体验相同.

那么企业有2种选择:采取低碳措施生产低碳产品;或维持固有模式,生产普通产品.若企业选择生产低碳产品,则可因其环境贡献获得市场收益,如市场地位、品牌美誉度、社会认可度等上升,但生产成本也大幅增加,此时企业的收益包括市场收益、低碳产品售出收益以及政府如果选择进行生产补贴时向企业发放的补贴额,成本包括低碳生产成本;反之,若企业选择生产普通产品,尽管生产成本较低,但企业将因能源消耗和污染排放受到市场损失,此时企业的收益包括普通产品售出收益,成本包括普通生产成本、机会成本和市场损失.

假设3:产品定价假设.通常情况下低碳产品因其生产成本较高而比普通产品定价更高.假设整个过程不产生企业低碳行为的溢价,即单位低碳产品定价高出单位普通产品定价的部分等于单位低碳产品生产成本高出单位普通产品生产成本的部分,并假设如果政府进行生产补贴,则低碳产品的价格降至与普通产品价格相同.

假设4:消费者行为假设.消费者存在一定的低碳偏好,但可根据实际情况做出2种选择:改变消费策略,购买低碳产品(将这种购买称为消费者的低碳行为);或延续固有习惯,购买普通产品.无论购买哪一种产品,消费者都可获得产品的使用价值,由于本文假设2种产品使用体验相同,此处将其使用价值均标准化为0.因此,如果消费者采取低碳行为,其效用构成应包括产品使用价值、购买低碳产品时由于自我心理满足而获得的低碳偏好收益,和政府如果选择进行消费补贴时向其发放的补贴额,成本为低碳产品购买成本;如果消费者购买普通产品,则只获得产品使用价值,成本为普通产品购买成本.

另外,消费者效用与成本构成受到企业策略的影响,当企业选择进行低碳生产而消费者选择购买普通产品,或企业选择进行普通生产而消费者更愿意购买低碳产品时,消费者均会由于没有合适的产品而放弃购买,因此效用和成本构成均为0,如支付矩阵所示.

假设5:政府行为假设.政府首先要建立低碳产品的认证、监察体系和低碳补贴的申报、审批、发放体系作为整个博弈系统运行的基础.假设:补贴对象:政府只选择对采取了低碳行为的企业或消费者其中之一进行补贴,称为生产补贴或消费补贴;补贴方式:由于政府不仅要关注环境效益,还需花费成本保障医疗、教育等其他社会福利,因此补贴方式是政府对低碳产品和普通产品的生产或购买成本之差以小于1的比例进行不足额补贴,未得到补贴的部分由企业或消费者承担.为讨论方便,假设进行生产补贴时由企业负担这一部分成本,进行消费补贴时由消费者负担这一部分成本;补贴时机:政府若选择进行生产补贴,应于企业获得绿色认证标识后进行,若选择进行消费补贴,则应在消费者低碳行为得到确认之后.

1.2 模型构建

基于以上假设,构建三方演化博弈模型,支付矩阵见表1.

表1 企业、政府与消费者的演化博弈支付矩阵

2 模型分析

2.1 生产企业策略稳定性

由(1)式,得企业策略的复制动态方程:

(3)

图1 生产企业策略演化相位

图1表示,以切面为界限,空间1的体积为企业稳定选择策略2的概率,空间2的体积表示企业稳定选择策略1的概率.

推论1:企业生产普通产品的收益与为此付出的市场损失及投机成本之和的差值越大,或生产采取低碳措施与维持现有生产的成本差值越大,或政府的补贴比例越小,企业稳定采取低碳行为的概率就越小.

证明:记

推论1表明:保障企业低碳生产的收益、降低企业从普通生产向低碳生产的过渡难度,可有效提高企业稳定生产低碳产品的概率.

推论2:演化过程中,存在企业采取低碳措施的概率随消费者采取低碳购买策略的概率增加而增加的情况.

推论2表明:消费需求对市场供给具有引导作用,消费者对环保产品的青睐会增加企业进行低碳生产的可能性.

2.2 政府策略稳定性

由式(5),得政府策略的复制动态方程:

图2 政府管理部门策略演化相位

图2表示,以切面为界限,政府管理部门稳定进行消费补贴的概率为空间1的体积,稳定进行生产补贴的概率为空间2的体积.

推论3:政府稳定进行生产补贴的概率随生产补贴总成本(即生产补贴额和企业补贴流程成本之和)的增加而下降;政府稳定进行消费补贴的概率随消费补贴总成本(即消费补贴额和消费者补贴流程成本之和)的增加而下降,但会随政府获得的潜在收益的增加而上升.

推论4:三博弈方演化过程中,存在政府进行生产补贴的概率随消费者购买低碳产品的概率增加而上升的情况.

推论4表明:一般情况下,消费者越倾向于购买低碳产品,政府就越倾向于生产补贴,即向企业发放补贴.结合现实情况分析,这一现象可能是补贴流程不同造成的:政府在进行生产补贴时多采用“批量处理”的方式,而在进行消费补贴时补贴方式呈现出“少量多次”的特征.对每一个消费者的低碳购买行为进行“逐个补贴”大幅增加了消费补贴流程成本.

2.3 消费者策略稳定性

由式(9),的消费者策略的复制动态方程:

图3 消费者策略演化相位

图3表示,以切面为界限,空间1的体积为消费者稳定选择策略2的概率,空间2的体积为消费者稳定选择策略1的概率.

推论5:消费者获得来自政府的补贴额越多,或消费者的低碳偏好收益越大,或2种产品的价格差值越小,均可增加消费者稳定采取低碳行为的倾向.

推论5表明:降低消费者采取低碳购买行为的经济成本、增强消费者的价值感知,可显著增加消费者采取低碳行为的倾向.

推论6:三博弈方演化过程中,存在消费者购买低碳产品的概率随政府进行生产补贴的概率增加而上升的情况.

推论6表明:政府进行消费补贴反而不利于促进消费者采取有益环境的购买行为.结合本文中“不足额补贴方式”及“受补贴方需承担一部分低碳生产成本”的假设分析,这一现象的出现可能是因为低碳消费是典型具有外部性的社会合作活动:消费者不愿意他人共享其低碳行为带来的环境收益,或更愿意成为他人环保行为的坐享其成者,从而拒绝承担相应的环保成本.

2.4 系统策略的演化均衡

其中:

表2 博弈系统可能的均衡点及其稳定性情况

注:“-”表示特征值的实部为负,“´”表示特征值的实部符号不确定.

推论7:当企业认为生产延续现有生产模式的机会成本及遭遇的市场损失超过了当前收益和节省下来的转型成本,同时消费者认为低碳产品的购买成本小于政府补贴额、低碳偏好收益和产品使用价值(标准化为0)之和时,根据各博弈方初始策略的不同,系统的稳定策略将逐渐收敛于(1,0,0),即(企业生产低碳产品,政府进行消费补贴,消费者购买普通产品).

推论7中的现象实际上较为契合我国当前的低碳生产和消费状况,即企业愿意为迎合客观存在的低碳消费意愿生产低碳产品,但在实际销售过程中,消费者却鲜少将其低碳消费意愿转化为切实的购买行为,究其原因,除了低碳消费的外部性外,消费者为从鱼龙混杂的产品中筛选出信息真实、质量过关的低碳产品而付出的时间和精力成本也抑制了这种转化.政府为了促进消费者采取有益于环境保护的购买行为,倾向于用补贴手段加以引导.

推论8:当政府认为进行消费补贴的潜在收益超过了消费补贴流程成本与生产补贴流程成本之差,同时,消费者认为低碳产品的购买成本小于政府补贴额、低碳偏好收益和产品使用价值之和时,根据各博弈方初始策略选择的不同,系统的稳定策略将逐渐收敛于(1,0,1),即(企业生产低碳产品,政府进行消费补贴,消费者购买低碳产品).

推论8中的策略组合应是我国低碳消费市场未来的发展方向,即企业和消费者均采取了切实的低碳行为,而非停留在意愿阶段,并且政府为了激励这种行为和获取民众的支持进行消费补贴,形成一个相互影响的良性闭环.

3 系统仿真分析

企业、政府部门及消费者的策略选择相互影响,且随各方收益参数的变化而变化.为更直观地表现这种影响关系,结合符合表2中稳定性条件的情境,参照文献[17-18]中仿真参数设置方式及文献[18-19]中政府规制力度的参数设置方式进行参数设置,然后运用Matlab 2018a工具进行数值仿真.其中复制动态方程演化次数均设置为100.

3.1 补贴系数对系统演化的影响

图4 政府补贴额的影响

3.2 生产或消费成本差值对系统演化的影响

由图5(a)可知,当政府选择进行生产补贴或消费补贴的概率已经确定,企业不同生产方式之间的成本差值越大,企业选择采取低碳措施的可能性就越小.该结果表明转型成本是大多数生产制造企业、尤其是中小规模企业进行技术革新、转型升级的主要限制因素之一,也从侧面证明了控制温室气体排放实为一项社会协作行动,不仅生产制造企业要做出努力,其转型所需的能源配备、技术供给机构也应以更低价格提供相关要素,节约企业转型的成本.这也是政府为促进企业采取低碳措施,调整生产能源结构的重要着力点之一.图5(b)表明,低碳产品与普通产品定价差值的增大会减缓系统的演化进程.由于产品定价主要受生产成本的影响,所以企业低碳生产的概率下降是导致这一现象的主要原因.

图5 不同成本差值的影响

3.3 企业机会成本或市场收益对系统演化的影响

图6 企业机会成本或市场收益的影响

3.4 政府潜在收益或消费者低碳偏好收益对系统演化的影响

图7 政府潜在收益消费者低碳偏好收益产生的影响

图7表明,潜在收益增大会增加政府进行消费补贴的概率,反之则增加政府进行生产补贴的概率.增加低碳偏好收益会加速系统向均衡点的演化速度,并正向促进了消费者采取环保购买策略的可能性,这一结果证明了消费者的购买策略与其心理动机严密相关.当消费者感觉低碳消费的过程可以带来一定的积极利益和心理满足时,就会增加采取低碳消费行为的倾向[20].

4 结论与建议

4.1 企业低碳生产的概率与政府补贴力度、消费者低碳偏好、机会成本和市场损失正相关,与生产两种产品的成本差值负相关.因此,政府一方面可以通过公共媒体的影响力扩大消费者对企业低碳行为的重视和认可程度,增加传统模式生产企业的机会成本和市场损失;另一方面应通过发放补贴和税收优惠等措施降低企业的转型难度和新能源、低碳技术获取难度,从多角度为企业转型提供便利.

4.2 消费者采取低碳购买策略的可能性与低碳偏好收益和政府发放的消费补贴额度呈正相关,而与购买两类产品时经济成本的差值负相关.因此,应首先采取措施强化消费者对低碳产品的购买意愿,并增加这种意愿向切实购买行为的转化率.除财务补贴外,还应增加消费者对低碳产品的价值感知,削弱低碳消费固有的经济外部性的影响.政府应当重视消费者购买策略对企业生产结构的方向性引导作用,采取社会营销手段,借助公共媒体宣传低碳、绿色、环保、健康的理念,加强低碳知识教育培训,增加消费者购买有益环境的产品时的心理满足,形成普遍的环保氛围;还应完善低碳产品认证体系,加强监察力度,杜绝企业的“漂绿”行为,增加低碳产品绿色认证标识的可信度,降低消费者的决策成本和购买风险.

4.3 政府只有在潜在收益超过消费补贴与生产补贴流程成本的差值时才选择补贴消费者,否则政府更倾向于生产补贴.因此,政府在制定相关激励政策时应合理衡量自身的收益状况,将企业与消费者、政府与消费者、企业与政府的相互影响关系计入考量范围,不断优化补贴结构、手段和补贴时机,促进三方协同发展,资源合理配置,从而推动形成整个系统的帕累托最优.

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An evolutionary game of carbon subsidy policy considering consumption field.

WEI Qi*, DING Ya-nan

(School of Economic and Management, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)., 2022,42(3)：1456～1465

Considering that the low-carbon strategies of enterprises and consumers are often affected by government subsidy policies, this paper constructed a tripartite evolutionary game model of consumers, relevant enterprise and the government, and discussed the influence mechanism of various factors on the strategy choice of each subject. The results show that: The low-carbon behaviors of enterprises are positively driven by government subsidies, low carbon preference of consumers, opportunity cost of giving up low-carbon production and market loss, and negatively driven by the cost of production mode change; The low-carbon behaviors of consumers are positively driven by the intensity of government subsidies and the benefit of low carbon preference, and negatively driven by the price difference between low-carbon products and ordinary products; The government chooses to subsidize consumers only when the potential benefits exceed the difference between the cost of consumption subsidy and production subsidy process; otherwise, the government is more inclined to subsidize production. This paper used simulation tools to verify the above conclusions, which helped to promote all mitigation actions countermeasures and suggestions were put forward.

consumption reduction；generalised carbon trading；low carbon production；low carbon consumption；tripartite evolutionary game

魏琦(1975-),女,甘肃兰州人,教授,硕士,主要从事应用经济研究.发表论文40余篇.

2021-08-04

国家自然科学基金资助项目(7196302);甘肃省教育厅揭榜挂帅项目(2021jyjbgs-08)

*责任作者, 教授, weiq@lut.cn

1000-6923(2022)03-1456-10

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