企业绿色技术转型：需求、竞争与政策——基于多阶段博弈模型

孙 兰

（云南师范大学经济与管理学院，云南昆明 650500）

21 世纪初期，在高速经济发展、城市化建设和基础设施建设需求的驱动下，我国进入了绿色工业革命（green industrial revolution）。近20 年来，我国不断推进绿色低碳发展，支持绿色技术创新，提出了2030 年之前碳达峰以及2060 年之前实现碳中和的“双碳”目标。我国已经成为环境可持续发展的世界领导者，取得了世界瞩目的成就，并成为绿色工业革命技术应用的全球引领者。国务院新闻办公室2020 年12 月21 日发布的《新时代的中国能源发展》白皮书显示，我国2019 年碳排放强度较2005年下降了48.1%［1］，为实现“双碳”目标积累了丰富经验。作为最主要的经济参与主体，企业须进行绿色技术转型，改变先生产后治理的末端治理方式。绿色技术进步有效减少了环境污染的排放，是改善中国环境质量的关键手段［2］。

1 相关文献综述

节能减排、环境保护及可持续发展的绿色技术研发与采用已经引起了各国政府的关注，也是学术界研究的热点问题之一。企业的绿色技术转型，除了来自节能环保的绿色特征产品的市场需求以及企业间市场竞争的驱动之外，还受到政府部门规制及政策的助推。首先，绿色技术给企业带来的利益通常是企业创新和采用新技术的首要动机。采用新技术给企业带来的可能利益包括获得市场份额、提高企业声望以及降低不可预见的强制性政策风险等。消费者对环境价值态度的变化决定了绿色产品的需求拉动，随着社会的进步和人们环保意识的提高，绿色产品需求市场在不断扩大。同时，采用新的绿色技术也会通过媒体关注提高企业的声望［3］。更重要的是，国家层面对企业采用绿色技术的政策，尤其是环境规制的不断升级，使得企业面临更大的政策性风险。企业率先进行绿色技术开发或采用是降低政策性风险，避免因被迫采用绿色技术而造成更大的损失［4］。我国目前在绿色技术创新方面尚无专门的法律法规，迫切需要建立健全绿色创新监管体系［5］。在此过程中，企业进行绿色技术创新与转型的决策更须考虑政策性风险规避。

另外，同行业企业间的竞争对企业的绿色技术转型决策起到重要作用。一方面，如果较多的企业都采用新的绿色技术，那么对于每家企业来说新市场需求带来的利润就会被分割，在这种情况下，其他企业采取绿色技术的决策会阻碍企业采取该技术的意愿，呈现出策略的替代性（strategic substitutability）；另一方面，如果较多的企业采用了新的绿色技术，也会增加政府部门实行较严格排放标准的可能性，强制所有的企业都必须采纳新技术，那么企业为了避免后面被迫采纳新的绿色技术而产生较高成本，也会提高其主动采纳新技术的意愿，从而产生策略的互补性（strategic complementarity）［6］。

最后，政府部门的环境规制及政策是影响企业绿色技术转型的重要因素。主要体现在两个方面：第一，政府部门可能采取较严格的排放标准或者对碳排放等造成的污染实行财政税收等规制，增加企业碳排放的成本，刺激企业开发和采取新的绿色技术。如万攀兵等［7］的研究结果显示，环境技术标准对于政策实施前污染排放强度更高、生产率更低、资本更新速度较慢和融资能力较强的企业具有更显著的绿色转型效果。政府实施激励型环境规制工具促进企业绿色技术创新存在帕累托改进政策效果［8］。第二，政府部门对采取和应用绿色技术的产品进行消费补贴，或者对企业开发和采用绿色技术进行直接补贴，降低企业开发和采用绿色技术的成本，激励企业的绿色技术转型。

大量的文献集中于政府环境规制或补贴等财政政策对企业绿色技术研发的影响以及政府最优政策规制的设计等，如王欣欣［9］的研究表明，我国费用型环境规制对绿色创新的影响相对较小，而投资型环境规制通过激励企业研发投入，对绿色技术创新产生积极正向作用。在不同的市场激励型环境规制政策下，企业选择资源捕获和价值创造两种绿色技术创新的模式也不同［10］。但也有研究表明，环境规制政策的实施并不能显著提升重污染行业技术创新水平，可是研发投入的增加和资本驱动型的经济发展模式可以明显促进重污染行业绿色技术创新的改善［11］。环境规制政策的实施对工业行业绿色技术创新的影响存在明显的滞后效应［12］。政府部门的补贴政策对绿色技术创新的调节和促进作用、风险投资和研发投入都对绿色技术创新产生积极的促进作用［13］；但是补贴政策的设计应考虑到需求不确定性的影响，否则难以达到其调节的目标比（如采用绿色技术的企业达到一定比例）［14］。环境规制与政府研发资助均对绿色技术创新有显著正向影响，其中政府研发资助影响效应更大，两者互补耦合更有利于促进绿色技术创新［15］。当可造成污染的产品需求的价格弹性较小或者为污染赋税成本较高时，较高的排放税收的政策能够激励绿色技术创新，可以通过税收和补贴的组合政策达到社会效益最优［16］，且最优的环境税率小于边际环境损失，最优的研发补贴为正值。环境税率和研发补贴的政策组合不仅能够最大限度地提升技术创新企业研发投入水平，从而更好地发挥绿色技术创新诱导效应，还能促进环境与社会双重福利的增长［17］。

此外，已有文献还从产业聚集、低碳城市试点政策、用电定价设计机制等方面，对推进绿色技术创新和提高绿色生产效率的影响因素进行了探索和研究。从全国总体来看，高技术产业集聚对绿色技术创新绩效具有显著的促进作用［18］；低碳城市试点政策能够在一定程度上诱发企业整体层面的绿色技术创新［19］；用电定价设计机制可以显著提高试点城市内高碳排放企业的绿色技术创新水平［20］，并且不同领域可再生资源（风能、太阳能）发电的电价设计机制也会影响本地区的技术创新投资［21］。我国生物质发电企业在专业化程度、产业链完善程度、废弃物处理量和运营能力等方面存在差异，因此企业间的绿色技术创新效率也存在显著差异［22］。而且，我国工业企业绿色创新路径的演变过程也受外直接投资技术溢出程度的深刻影响［23］。

综上，目前的相关研究多探究市场需求、行业竞争及政府政策3 个方面，鲜少涉及企业绿色技术转型的作用机制。基于此，本研究构建了一个多阶段多寡头博弈模型，研究企业在市场需求、市场竞争以及政府政策三方面作用下的绿色技术转型决策机制。由于绿色技术本身或消费者对绿色产品的态度导致绿色产品的市场需求是不确定的，如果政府部门的政策制定忽略了需求不确定性，可能无法达到政策激励企业绿色技术转型的目标，或者要付出较高的成本才能达到预期目标。企业是否进行绿色技术转型，实际上取决于其阿罗替代效应（Arrow's replacement effect），即企业现存产品的盈利能力与企业更新这些产品（或发明新产品）的动机之间的矛盾［24］。而政府的政策设计正是通过影响企业的阿罗替代效应来影响其决策。

本研究模型在绿色市场需求不确定的条件下设计了一个政府部门的相机政策策略：如果需求较高，绿色特征产品受到市场的认可，并且采用绿色技术的企业较多时，绿色技术的行业自愿接受水平较高，政府部门采用较严格规制的可能性较大，即规定所有企业都采取绿色技术；但是，当绿色特征产品的需求较低，或者采用绿色技术的企业较少时，为了助推企业的绿色技术转型，政府部门采取消费补贴政策的可能性更大。企业对政府事后管理决策的预期影响其事前投资决策。通过建立多阶段多寡头的博弈模型，主要围绕以下几个方面的问题展开研究：（1）该博弈纳什均衡的存在性以及找到纳什均衡的算法；（2）在保证行业的整体利润不受到较大冲击的前提下分析政府策略的作用机制；（3）与单一的确定性政策相比较，政府部门采取相机政策策略对企业绿色技术转型的影响。

2 模型的建立及假设

2.1 博弈过程描述

考虑一个生产一类耐用产品的N（N＞2）个厂商组成的多寡头行业市场。当一种新的绿色技术研发成功并可应用于该产品的生产时，所有厂商可以选择支付一笔固定费用购买并安装该技术，替换原来的生产技术。采用绿色生产技术的产品具有绿色特征，与原来的传统产品存在部分替代作用，表现为绿色特征产品与传统特征产品的横向差异；纵向上的差异体现在绿色特征产品与传统特征产品质量的差异，也反映在两种特征产品的市场价格上。为了刻画在企业绿色技术转型中市场需求、企业间的竞争以及政府政策的交互作用机制，构建四阶段两个市场的多寡头博弈模型如下：

（1）在第0 阶段，N个厂商在单一产品市场上进行多寡头古诺竞争，厂商i以边际成本生产传统产品t。

（2）在第一阶段，市场上出现一种绿色技术，N个厂商同时作出是否选择支付固定费用采用该技术的决策。如果厂商i采用绿色技术，则替代原来的传统技术，按照边际成本生产绿色产品；未采用绿色技术的厂商按照原来的边际生产成本生产传统产品。企业在作出决策之后，对绿色产品进行的投资使得市场需求的不确定性得以消除。

（3）在第二阶段，政府部门观察到绿色产品市场需求的实现值以及企业的行动之后，作出采取执行严格标准的规制或消费价格补贴的策略组合如下：

（4）在第三阶段，如果政府部门采取了严格标准的规制，那么在第一阶段没有采用绿色技术的企业按照固定费用购买并安装新技术。在这种情况下，N个厂商都只生产绿色产品，在单一产品市场上进行多寡头古诺竞争。如果在第二阶段政府部门没有采取严格标准的规制，那么将形成在第一阶段采用绿色技术的企业生产绿色特征产品，以及没有采用绿色技术的企业生产传统产品两个市场的多寡头竞争。所有厂商选择是否采用绿色技术并决定其生产水平，使得第3 阶段的期望净利润达到最大。

博弈的过程和决策顺序如图1 所示。

图1 企业绿色技术采用的多阶段序贯博弈过程

2.2 模型假设

为了分析上述博弈模型的纳什均衡，对模型作出如下假设：

假设1：对产品市场需求的假设。包括：

（1）如果市场上只有传统产品，那么市场总需求的反函数为：

（2）如果市场上只有绿色产品，那么市场总需求的反函数为：

假设2：投资安装该项绿色技术创新的能耗降低或环境净化对经济体带来的价值足够大，政府部门的决策只依赖于绿色市场的需求：如果市场需求高，政府部门采取严格的新标准规制；而如果市场需求低，政府部门采取消费价格补贴的政策。即：

在假设2 下，政府部门的决策是在观察到采用绿色技术厂商的占比，以及绿色特征产品市场需求的条件下作出的。通过权衡绿色技术创新的社会价值、绿色产品的市场需求以及企业参与绿色转型意愿三方面，政府作出采取严格标准的规制还是进行消费补贴的决策。虽然政府决策属于事后管理，但是企业对政府事后管理决策的预期将影响到其事前决策。这个博弈模型符合以市场为主导、政府政策为宏观调控手段的经济管理模式。

2.3 厂商的策略与支付

如果厂商i不采用绿色技术，则以由于政府采取严格规制政策的概率，其在第三阶段按照固定成本F投资采用绿色技术；以由于政府采取消费价格补贴政策的概率，其在第三阶段生产传统产品与其他未采用绿色技术的企业以及采用了绿色技术的企业同时进行市场竞争。所以厂商i在第三阶段预期净利润的现值可以表示为：

如果厂商i采用绿色技术，其固定成本是，同样面临两种可能的结果：第三阶段市场上只有绿色产品概率，市场上既有传统产品又有绿色产品概率。所以厂商i在第三阶段预期净利润的现值可以表示如下：

3 均衡分析

3.1 第三阶段：厂商的均衡策略及均衡利润水平

3.1.1 只有绿色产品的单一市场

在只有绿色产品的单一市场情形下，产品的需求-价格函数的反函数如式（2）所示，并且所有厂商的单位生产成本都为。经过常规的计算，即可得到在均衡状态下，厂商i的生产水平如下：

3.1.2 绿色产品和传统产品并存的市场

将均衡的生产水平代入式（5）（6），得到均衡状态下的价格水平及其相应的均衡利润水平，进而得到各企业的均衡净利润水平。以和分别表示在两种市场并存的条件下厂商的均衡利润水平，与内生变量有关，并且绿色产品价格补贴对需求-价格体系的影响使得企业的利润水平与 有关。

3.2 第一阶段：厂商的是否采纳绿色技术的决策分析

企业不采纳新的绿色技术的预期净利润为：

3.3 均衡结果

在参数选取具有经济意义的情况下，即能够保证在任何一种情况下厂商的生产产量非负、市场均衡价格非负，则可以得出下面的结论：

定理在上述模型的假设条件下，在适当的参数选取范围内，令，则存在，厂商不采纳绿色技术、厂商采纳绿色技术是一个纳什均衡。

由上述分析可知，生产传统产品的单位成本越高的厂商，越倾向于采纳新的绿色技术进行绿色转型。令，从生产成本最高的第N个厂商开始，比较在N个厂商生产传统产品的多寡头竞争中第N个厂商的净利润水平，以及第N个厂商采纳绿色技术生产绿色产品、N-1 个厂商生产传统产品在两种市场竞争中均衡状态下第N个厂商的净利润水平。如果第N个厂商的净利润水平因绿色转型而提高，则其有动机进行转型，再来检验第N-1 个厂商是否有动机进行绿色转型，依次进行下去，直到对于厂商来说，进行绿色转型会使得其利润水平下降，则厂商不采纳绿色技术、厂商采纳绿色技术是一个纳什均衡。

表1 给出10 个案例厂商绿色转型博弈模型的模拟结果。按照的顺序将厂商进行排序，先计算（即所有的厂商都不采纳新技术）时各厂商的均衡利润水平，在表1 的最后一列可以看出，厂商的均衡利润水平随着其生产传统产品的单位成本的增加而减小；再模拟当第10 个厂商采用绿色技术生产绿色产品而其他9 个厂商都不采纳绿色技术继续生产传统产品的情况，从表1 中这行结果可以看出，厂商10 的净利润是0.602，比不采纳绿色技术的净利润0.007 高，可以断定，厂商10 有动机采用绿色技术；然后再模拟只有厂商10 和厂商9 采用绿色技术的情况，从表1中这行结果可以看出，采取绿色技术的两个厂商的均衡净利润是0.317，厂商9 的净利润大于时的0.195，所以可以断定厂商9 有动机采用绿色技术。继续模拟厂商10、厂商9、厂商8 都采用绿色技术（）的情况发现，厂商8 采取绿色技术的净利润0.228 小于不采取的净利润0.336。根据定理，此时找到了一个纳什均衡：厂商10 和厂商9 选择采纳绿色技术，其他厂商不采纳。即。则，10 个厂商在均衡状态下的生产水平为：；均衡利润水平为：

表1 10 个案例厂商绿色转型的博弈模型模拟结果

根据模型中政府部门的政策设计，当绿色市场需求较高时所有企业都必须采用绿色技术，在这种情况下，不能判断出企业采取绿色技术的意愿随着市场需求变化的情况，所以，为了研究企业自愿进行绿色转型与绿色市场需求之间的关系，对案例企业固定的取值，对赋予不同取值时，模拟均衡状态下采取绿色技术的企业数。图2 显示了在的不同取值下对应的均衡状态下绿色转型的企业数目，的不同取值代表绿色市场需求较低时的不同情况。模拟结果表明，绿色市场的预期需求增加，则进行绿色转型的企业也会增加。

图2 均衡状态下绿色市场需求对案例企业绿色转型的影响

4 政府部门采取相机行动策略对企业绿色转型的影响

本研究构建的模型中引入了政府部门的相机行动策略，即在绿色性质产品的市场需求较高的条件下，政府部门采取严格的标准规制策略，要求所有的企业都采纳新的绿色技术；而在绿色市场需求比较低迷的条件下，政府部门提供绿色产品价格补贴，激励企业进行绿色技术转型。

4.1 相机行动策略比不采取任何政策干预策略更激励企业进行绿色转型

首先考虑一个没有任何政府调控政策，完全依靠市场需求和竞争驱动的基础模型。与政府部门相机行动策略相比，在绿色市场需求较低时，没有了政府的价格补贴，企业进行绿色转型的预期净利润减少；在绿色市场需求较高时，没有政府的强制转型要求，企业只有在转型带来更高净利润时才会选择转型。所以在以上两种情况下，只依靠市场需求和竞争的驱动，企业实施绿色转型的动机都会减弱。

4.2 相机行动策略比确定的严格标准规制策略下的行业预期净利润高

严格标准规制策略可以达到所有企业同时进行绿色转型，但是将带来行业预期净利润的损失。如果采取严格标准的规制政策，所有企业在第一阶段都会选择采纳新的绿色技术，采用绿色技术后每家企业预期的净利润为，模拟结果如表1 中的最后一列所示；如果考虑到企业采用绿色技术的固定成本，则行业的预期总净利润水平为：

4.3 相机行动策略比确定的补贴政策策略更激励企业进行绿色转型

得到“相机行动策略比提供确定的补贴策略更激励企业进行绿色转型”这个结论也是显然的。在政府提供同等补贴力度的情况下，如果绿色市场需求较低，政府的相机行动策略和提供确定补贴策略给企业带来的预期净利润相同；而在绿色市场需求较高的情况下，政府的相机行动策略要求企业必须进行绿色转型，而补贴策略只能使部分企业发生绿色转型。所以，总的来说，政府采取相机行动策略更能激励企业进行绿色转型。

4.4 相机行动策略下政府补贴力度的增加会激励企业绿色转型

在其他参数保持不变的情况下，表2 展示了纳什均衡时政府补贴额度的临界值。结果发现：（1）随着政府补贴额度的增加，有更多厂商愿意选择绿色转型。值得注意的是，即使没有政府补贴，仍然有两个厂商愿意进行绿色转型。相对于企业的单位生产成本而言，政府的补贴力度远高于企业单位生产成本时才会促使一个企业完成绿色转型，而且总体来说，转型的企业数目越多，政府价格补贴的刺激效果越不显著，如图3 所示，当有9 个企业进行了转型之后，补贴力度提高到企业单位生产成本的50 倍之多时仍未能使所有企业发生转型。（2）政府的价格补贴政策能够增加企业在绿色市场上的净利润，提高企业在绿色市场的竞争力。

图3 纳什均衡下政府补贴政策对案例企业绿色技术转型的影响

表2 政府补贴对案例企业绿色转型影响的模拟结果

5 结论与启示

5.1 结论

通过以上分析，得到结论如下：

（1）如果具有绿色特征的产品不能完全代替传统产品，那么在市场竞争环境下，生产率水平较低的企业更容易发生绿色技术转型。

（2）在竞争市场上，绿色市场的需求是企业发生绿色技术转型的主要驱动力。采用绿色技术给产品带来性能或质量的提高，使绿色产品与传统产品在纵向上的差异越大，绿色产品的需求越高，较传统产品的竞争力越强，则更多企业自愿进行绿色转型的动机越强，从而使得整个行业对新的绿色技术的自愿接受水平越高。

（3）与忽视市场需求的不确定性、直接采取确定的政策相比，政府采取相机策略更有助于激励更多企业实施绿色技术转型；同时，如果采取单一确定的消费补贴政策，那么在市场需求较高时会造成政府财政的过度支出，增加激励成本，而采取单一确定的严格标准规制策略，在市场需求较低时会大幅降低行业的整体利润水平，对行业的发展造成阻碍。

5.2 启示

以上结果表明，促进传统制造业企业绿色技术转型的过程是市场上多参与主体以及政府部门之间的动态协调过程，企业在进行技术转型的决策时须同时考虑市场需求的不确定性、参与主体之间的竞争以及政策不确定性的影响。进一步，对于生产效率落后、竞争力较差的企业，更应该敏锐把握新技术的变革以及政府政策的宏观调控方向，率先采纳新技术、实现转型升级，争得市场先机，提高生产效率和竞争优势。从政府政策角度来看，对于一项新的绿色技术的出现，政府往往都不会直接采取“一刀切”的政策，而是先观察市场行为，再不断地进行政策调整。比如我国新能源汽车的推进过程，新能源汽车推出的初期，市场需求不确定性较大，政府采取购置税补贴的鼓励政策，各汽车企业纷纷进行绿色转型，但是随着新能源汽车市场逐渐稳定、规模逐步扩大、技术不断升级，政府逐步取消补贴政策，这一过程正符合本研究中的模型设计。

5.3 进一步研究方向

在本研究的基础之上，今后可以进一步改进模型并作更深入分析。（1）本研究模型中，政府部门的行动策略是外生设计的，并没有在真正意义上作为博弈的一个参与人决定其均衡的调控水平，所以，未来可以将政府部门作为一个参与人，其目标是最大化社会的总福利，在均衡状态下决定其最优的政策方案，内生地确定其采取的消费补贴水平和严格标准的实施条件，使得模型更好地贴合实际。（2）本研究中只考虑了绿色技术的采用过程，即当前已经出现一种新的绿色技术，并且企业可以通过购买授权或专利使用该项技术，未来可以考虑将绿色技术的R&D 和采用过程融合在一个模型中，进一步分析市场需求、企业竞争和政府政策对技术的研发与采用两个方面的影响。一般来说，在市场竞争环境下，更多企业采用新技术会侵蚀新技术对研发企业带来的市场优势，所以鼓励新技术采用的政策往往会阻碍企业的技术研发动机，如此，设计政府的规制和政策时，兼顾对引领企业的技术研发的激励和对其他同行企业新技术采用的助推将是一个更有意义的课题。