前景理论视角下新能源汽车推广政策三方演化博弈分析

许 杰，陈富坚，马刘听，王静雅，王 智

（1.浙江大学城乡规划设计研究院有限公司，浙江杭州 310030；2.桂林电子科技大学建筑与交通工程学院，广西桂林 541004）

中国提出在2030 年实现碳达峰，2060 年前实现碳中和的目标［1］。在此背景下，建立目标的实现机制尤为重要，既需要科技创新支撑［2］，也需要约束性减排机制保障［3-4］，还需要市场化手段推动［5］。其中，交通运输行业将成为未来能源和排放的主要增长来源，推广发展新能源汽车是道路交通实现碳中和的关键措施［6］。据统计，中国新能源汽车产量及保有量已连续三年位列世界第一［8］，得益于发展初期政府投入大量补贴政策［9］。但依然存在配套设施落后、技术产品质量不高、缺乏全生命周期政策等问题，市场推广依然缓慢［10］。随着政府财政补贴逐渐退坡，以及疫情影响下消费需求疲软，新能源汽车产业的生产及销售均面临着巨大挑战。因此政府如何制定积极有效的政策促进新能源汽车市场推广、引导消费者低碳消费具有重要的意义。

新能源汽车市场推广中，涉及利益相关者有政府、汽车企业及消费者，三者之间不断重复博弈。鉴于演化博弈论能够在合作与冲突问题中分析各参与者的策略选择，可以采用该理论分析政府、汽车企业及消费者的行为选择及博弈过程，从而分析不同管理措施下市场推广的预期效果，为设计出更有效的政策提供借鉴。国内学者曹霞等［11］在政府鼓励与市场机制下建立汽车制造业与学研机构演化博弈模型，数值仿真分析得到创新成本、额外收益、政府支持力度等因素对新能源汽车合作创新具有影响。张杨等［12］在政府补贴退坡背景下，构建三方博弈模型分析政府、企业、消费者之间的互动机制，结果显示单方决策会受到另外两者的决策影响，不同水平激励下并不会改变车企的决策。黄毅祥等［13］通过进化博弈模型分析新能源汽车分时租赁市场竞争的博弈过程，结果表明准备进入市场的公司可以用价格战扩大市场份额，而已在市场的公司最优策略是降价。国外学者Alexandros 等［14］研究了欧洲新能源汽车政策，指出政府对新能源汽车技术创新的支持能够促进产业发展。

传统博弈多采用期望收益理论来分析博弈主体的策略选择，但与实际中博弈主体感知到的收益存在偏差。而前景理论能够在收益不确定的情况下分析决策者的判断［15］。目前已有学者通过前景理论分析博弈主体在博弈过程中的决策行为［16-17］。鉴于此，引入前景理论来构建新能源汽车推广政策演化博弈模型，采用主观概率权重函数和价值函数来衡量感知收益，更加真实反映博弈主体的实际感知。并分析政府、汽车企业、消费者三者策略选择演化轨迹及稳定性，最后通过Matlab 软件仿真分析关键参数对演化结果的影响。实验结果为政府制定相应政策提供参考及建议，从而促进新能源汽车的推广。

1 问题描述与模型假设

1.1 问题描述

新能源汽车推广涉及政府、汽车企业、消费者三者利益主体。消费者可购买新能源汽车出行，享受低能耗、低排放的交通出行以及各种补贴政策。若消费者购买燃油汽车，会受到政府的限制政策，如缴纳购置税、燃油税等，且使用过程中产生的碳排放将造成一定的环境恶化风险。汽车企业可积极研发新能源汽车，获得政府相应的补贴政策，但要投入一定的研发成本。政府若实施新能源汽车推广政策，需要支付相应的管理成本，以及各项补贴、基础设施投入等支出。若不实施，将增加道路环境及能源问题加剧的风险。三者将基于对收益与成本的价值感知进行重复博弈。

图1 政府、汽车企业、消费者三者关系

1.2 模型假设

假设1：政府、汽车企业、消费者三者均为有限理性，且均以自身利益最大为决策依据。其中三者的策略选择受到各自获得的信息、个人偏好等因素影响。

假设3：政府可以通过政策补贴、建设新基建、大力宣传等措施促进新能源汽车市场推广，也可以不采取政策，让市场自由配置，则政府的决策集为｛实施，不实施｝；汽车企业可以积极研发新能源汽车，提供完善可靠的售后服务，也可以继续按传统的生产方式生产，则汽车企业的决策集为｛研发，不研发｝。消费者在通过比较后，可以选择购买新能源汽车，也可以选择传统燃油汽车，则消费者的决策集为｛新能源汽车，传统燃油汽车｝。政府、汽车企业、消费者三者根据对方决策变化调整自身策略，且博弈行为重复动态的。其中政府、汽车企业、消费者分别选择实施、研发、新能源汽车的概率为且。

1.3 感知收益矩阵

根据前景理论可知，当收益或损失确定时则不存在实际效用与感知价值的偏差，只有决策者对收益和成本不确定时才有心理感知效用［19］。政府推广政策成本仅与自身有关，为确定性支出。同时对汽车企业及消费者的直接补贴由政府确定发放，为确定性支出。汽车企业的研发与服务成本仅与自身有关，为确定性成本。因此不存在感知偏差，而具有不确定性，存在感知特征。由此可以得到政府、汽车企业、消费者三者策略组合及相应的感知收益，如表1 所示。具体参数说明见表2。

表1 政府、汽车企业、消费者三方博弈感知收益矩阵

表2 参数说明

2 模型构建与分析

2.1 模型的构建

根据政府、汽车企业、消费者三方博弈感知收益矩阵可以得到各参与者策略选择的复制动态方程［20］。

政府的博弈策略：

2.2 演化路径分析

2.2.1 政府策略选择的演化路径分析

由此可知政府的决策取决于汽车企业、消费者的选择概率和参数数值。其中参数包括直接补贴数额、管理成本，以及不确定的政策推广收益、新基建投入的价值感知。

2.2.2 汽车企业策略选择的演化路径分析

由此可知汽车企业的决策取决于政府的选择概率、直接补贴的数额和不确定的销售收益价值感知。

2.2.3 消费者策略选择的演化路径分析

由此可知消费者的决策取决于政府的选择概率、直接补贴的数额，同时还有不确定的新能源汽车与传统燃油车购买收益、新基建投入、限制政策的价值感知。

2.3 三者策略稳定性分析

依据Ritzberger 等［22］提出的结论，对政府、汽车企业、消费者三方演化博弈模型的八个稳定点进行讨论分析。设点代表三方策略集合为｛实施，研发，新能源汽车｝，依次计算均衡点的特征根，并根据是否满足所有特征跟小于零的条件来判断演化稳定点，得到下表3 分析结果。

表3 稳定点及特征根

3 数值仿真

3.1 不同初始策略选择概率对演化轨迹的影响

图2 y 与z 变化下的政府策略选择演化轨迹

图3 x 与z 变化下的汽车企业策略选择演化轨迹

图4 x 与y 变化下的消费者策略选择演化轨迹

3.2 直接补贴政策对汽车企业及消费者策略选择的影响

在各参数初始值设定的基础上，设定x、y、z的初始值为（0.5，0.5，0.5），选取不同、的初始值，分析对汽车企业及消费者策略演化轨迹的影响，结果如图5、6 所示。由图5、6 可知，对汽车企业及对消费者都起到促进其演化至选择新能源汽车策略的作用。其中，随着政府的直接补贴不断加大，汽车企业及消费者的演化速度呈加快趋势。但过低的补贴并不能起到有效的促进作用，反而使演化轨迹朝不选择新能源汽车方向演化。

图5 不同K1 下的汽车企业策略选择演化轨迹

图6 不同K2 下的消费者策略选择演化轨迹

3.3 限制政策及新基建投入对消费者策略选择的影响

同理，设定x、y、z的初始值为（0.5，0.5，0.5），选取不同P、M的初始值，分析对消费者策略演化轨迹的影响，结果如图7、8 所示。由图7、8 可知，传统燃油汽车限制政策以及新型基础设施建设的投入都对消费者选择购买新能源汽车起到促进作用。政策效果存在滞后性，导致消费者在博弈初期朝传统燃油汽车方向演化。但在政策的不断普及与完善下，最终消费者将选择新能源汽车。其中，实施传统燃油汽车限制政策来增加消费者使用的感知成本，具有更好的引导效果。

图7 不同P 下的消费者策略选择演化轨迹

图8 不同M 下的消费者策略选择演化轨迹

4 结论及建议

结合前景理论与演化博弈论探讨新能源汽车推广政策，构建政府、汽车企业、消费者三者利益主体演化博弈模型，通过其复制动态方程分析模型的均衡点及稳定性。运用MATLAB 软件进行数值仿真实验，验证模型的可靠性，并分析关键参数对三方演化轨迹的影响。得到以下几点主要结论：

（1）新能源汽车市场推广，离不开政府、汽车企业、消费者三者的共同作用，而三者在博弈过程中的策略选择互相影响。即政府实施推广政策的概率x受到y与z的影响，汽车企业研发新能源汽车的概率y受到x与z的影响，消费者购买新能源汽车的概率z受到x与y的影响。

（3）政府通过直接现金补贴政策，能够有效促进汽车企业及消费者朝选择新能源汽车方向演化，补贴越高演化速度提高越快。而过低的补助起不到促进效果，汽车企业及消费者将不会选择新能源汽车。

（4）政府通过部分限制燃油汽车使用政策，能够有效提高消费者使用燃油汽车的感知成本，且实施管理成本低。同时，提高新型基础设施建设的投入，能够提高消费者使用新能源汽车的感知收益。两者对策略组合演化至理想状态都有促进作用。

综上，为促进绿色交通发展，促进新能源汽车市场推广，需要政府、汽车企业及消费者采取以下措施：

（1）政府在新能源汽车市场推广中起主导作用，应充分发挥自身的职能。通过制定合理完善的推广政策，结合当前物联网、人工智能等新型技术，降低各项政策的实施管理成本，提高政策的可持续性。同时，从长远规划来看，新能源汽车的推广普及将有效缓解道路交通、环境及能源问题，且为智能交通与智能驾驶发展的重要组成部分。提高新能源汽车发展的意义和重要性可以为政府增加实施政策的感知收益，从而促进政府实施策略的选择。

（2）现金直接补贴激励政策作为最直接、最有效的手段之一，在短期内行之有效。但不利于长期实施，存在政府投资回报率及消费者对补贴敏感度降低的不足。可以考虑部分限制传统燃油汽车的使用措施，例如机动车碳税、新能源汽车专用道路、拥堵收费等措施，通过提高燃油汽车的使用感知成本来引导消费者。同时，增加新型基础设施建设的投入，完善充电桩、5G 基站等布局，提高消费者对新能源汽车的使用感知收益。

（3）汽车企业作为新能源汽车的研发者及服务的提供者，应顺应绿色交通发展潮流及消费者对低碳出行的需求，积极研发新能源汽车技术，提供安全可靠的产品及高效完善的服务。消费者应提高低碳意识，积极响应号召，在购买交通工具时多考虑未来使用过程中产生的碳排放。