供需视角下建材企业低碳转型的利益机制、主体博弈及发展策略

王一伯,尹 士

(1.东北大学 工商管理学院,辽宁 沈阳 110167;2.河北农业大学 经济管理学院,河北 保定 071001)

建材产业作为国民经济的重要基础产业,在改善人类居住环境、管理生态环境、发展循环经济等方面具有举足轻重的作用[1]。随着资源和能源的约束日益增强,发展建材行业中的高端技术、高附加值的产品和优质产品是建材产业低碳发展的必然选择。建材产业低碳发展的特点是技术含量高、知识资本密集、功能强、集成度和跨度大、绩效好[2]。随着循环经济产业链的发展,建材产业低碳发展不仅可以将产业链中的废物转化为可再生产品,还可以节约资源和处理城市垃圾,从而更好地发挥建材产业的循环特性。低碳建筑作为一种治理机制,有助于实现建材产业的低碳发展目标[3]。

关于建材产业低碳发展,学者们从不同的角度进行了许多研究,主要集中在知识产权、核心人才、成本定价、技术创新。建材产业低碳发展的动机可以分为外部动机和内部动机。外部动机大多来自政府的强制推广,而内部动机则来自低碳建筑利益相关者的利润[4]。影响建筑企业低碳转型的主要因素是政府环境监管和低碳生产的附加技术成本。低碳建材行业最初的发展主要是技术成本高的问题,这可以通过政府政策的支持来解决。政府对低碳技术创新的支持可以促进行业的低碳转型。政府环境规制越大,低碳生产的附加技术成本就越低,建筑企业越倾向于从事低碳生产。此外,政府在社会上普及低碳技术知识、促进低碳建筑技术吸收方面发挥着重要作用[5]。建材产业低碳发展是一个多方利益相关者互动和参与博弈的过程。低碳建材的供给改革和需求管理可以推动建材产业的低碳发展。治理机制在低碳建材市场的资源配置中发挥了有效的作用,解决了传统建材能源消耗过多造成的系统性环境生态问题。进化博弈论提供了强大的迭代和互动定量分析,被广泛用于解决主体之间的博弈问题,如碳调控、低碳技术创新、低碳建筑评价、技术转移等。有学者利用演化博弈论研究建材发展机制和低碳建筑。这些研究的对象都是低碳建筑,涉及低碳建材的研究较少,且主要集中在建材的应用、回收和处置方面。

现有研究从建材企业和建筑消费者角度分析建材产业发展策略的较多,但从低碳建筑供给侧和需求侧的角度考虑建材产业低碳转型过程中建筑开发商、建材企业、建筑消费者和政府的相对较少。虽然政府制定了一系列补贴、免税等措施来培养消费者的低碳消费理念,但这些措施在材料行业的实施比例相对较低[6]。此外,一些学者主要关注政府补贴和对政府监管行为的监督,而政府在低碳建材产业中提供公共产品和服务的功能并未得到深入研究。因此,本研究基于低碳建筑供给侧和需求侧的视角,运用进化博弈论的方法,探讨了建材企业、政府、建筑开发商和消费者在建材产业低碳转型过程中的决策过程和学习行为。本研究不仅揭示了政府驱动下建材产业低碳转型的理论机制,也为制定高质量的低碳建材行业的发展政策提供了实践指导。

一、过程机制与主体利益

(一)过程机制分析

建材产业低碳转型是一个多方利益相关者互动和参与的博弈过程,是建材企业、政府、建筑开发商和消费者共同推动的结果。低碳建材的供给和需求资源配置起到了有效的作用,解决了传统建材能源消耗过多造成的系统性环境生态问题[7]。

从供给侧的角度来看,建材企业在转型过程中受到来自低碳建材市场的内外因素的制约。内部因素主要包括建材企业自身的经济利益,外部因素是政策法规的约束和市场竞争压力。从需求侧来看,消费者是低碳建材市场的主要需求主体和终端消费者。建材和建筑的低碳程度和质量是消费者购买低碳建筑的重要影响因素。建材产业低碳转型的治理机制是一种过程机制。这一过程的目的是通过低碳建筑供给改革和需求管理的双向驱动,实现主体与环境的协调发展,在创新、协调、低碳、开放的发展环境基础上,形成社会、经济、环境效益共享共同体[8]。建材产业低碳转型的治理机制如图1所示。

图1 建材产业低碳转型的治理机制

如图1所示,建材产业低碳转型的博弈模型包括建材企业、政府、建筑开发商和消费者4个主体。政府可以选择的策略有积极调控和消极调控。生产低碳建材和非生产低碳建材是建材企业可以选择的战略。建筑开发商可以选择的策略是开发低碳建筑和不开发低碳建筑。消费者可以选择的策略是购买低碳建筑和不购买低碳建筑。本文从低碳建材三级供应链的角度出发,构建了2个基于低碳建筑供给侧和需求侧的三方动态博弈模型。供给侧动态博弈模型包括建材企业、政府和建筑开发商3个主体,而需求侧动态博弈模型包括建材企业、政府和消费者3个主体。

(二)主体利益分析

从供给端来看,政府是建材产业低碳转型的倡导者、支持者和监督者。政府可以选择的策略有积极调控和消极调控。在消极调控下,政府对建材企业生产低碳建材持间接支持态度,政府将给予购买低碳建筑的消费者税收优惠。同时,政府实施的环境规制必然带来行政管理负担。在积极调控下,政府不仅间接支持建材企业生产低碳建材,而且直接支持建材企业生产低碳建材,将提供建材低碳技术研发支持,鼓励企业生产高质量的低碳建材[9]。一些建材企业利用资金支持,通过生产硬度不稳定、保温性能差甚至地震系数低的低碳建材来获取优惠。政府也会监督企业行为,严格查处欺诈行为,同时,政府将对传统的建材企业实施更严格的税收政策,即通过征收排污费和碳排放税来惩罚建材企业的非低碳制造行为,以鼓励企业生产低碳建材。政府指导消费者购买低碳建筑,并对采购低碳建材发展低碳建筑的消费者给予税收优惠。建材企业和建筑开发商作为低碳建材市场的供给方和需求方,两者的战略选择关系紧密[10]。如果建材企业选择生产低碳建材,建筑开发商的购买行为将为建材企业带来额外的利益。建筑开发商会根据建材企业提供的产品和服务做出采购决策。

从需求端来看,建筑消费者不仅是低碳建筑市场的主要需求主体,也是低碳建材市场的最终消费者。低碳程度、建材和建筑质量是消费者购买低碳建筑的影响因素。在建筑消费者的参与下,政府的负面监管将导致环境污染的负面公开指控,这将影响政府的声誉[10]。此外,政府为低碳建筑建设的水、电、热和道路相关基础设施为购买低碳建筑产品的建筑消费者带来了额外的好处。购买低碳建筑产品的建筑消费者被给予补贴和优惠(如购买补贴、低碳建筑税收优惠),鼓励建筑消费者购买低碳建筑。建筑消费者将在政府的指导下权衡得失,决定是否购买低碳建筑。建材企业生产的低碳建材对环境具有积极的影响,具有公共物品属性。无论建筑消费者是否购买使用低碳建材建造的低碳建筑,建筑消费者都将获得环境效益[9]。此外,建材企业和建筑消费者的战略选择对彼此的获利都有影响。如果建材企业选择生产低碳建材,那么建筑消费者的购买行为将为建材企业带来额外的利益。建筑消费者将根据建材企业提供的产品和服务做出采购决策。

二、供给侧演化博弈模型

(一)供给侧模型假设

在不考虑建筑消费者对建材市场的影响的情况下,基于利益相关者和进化博弈论做出以下假设。

假设1:将建材企业、政府和建筑开发商与具有学习能力的有限理性个体构成一个完整的生态系统,三方所掌握的信息并不完全对称。

假设2:在建材产业低碳转型的不同阶段,各主体应动态调整自己的策略选择。然而,目前中国的低碳建材产业高质量发展水平较低。为了促进其快速健康的发展,政府需要长期的支持。

假设3:在博弈模型中,政府对建材企业生产低碳建材持消极支持态度。同时政府的环境规制必然带来行政管理负担,政府会增加额外的管理成本。此外,政府将对采购低碳建材和开发低碳建筑的消费者给予税收优惠。

假设4:在政府选择的正向调控下,政府将消极和积极支持建材企业生产低碳建材。政府为建材企业低碳建材技术研发提供资金支持。同时,政府对建材企业的欺诈性补贴行为进行监管,对建材企业进行惩罚P1s(如扣减企业补贴资金、取消低碳建材补贴资格、放弃政府采购其他类型低碳建材)[11]。如果建材企业不生产低碳建材,政府将征收污染费和碳税P2s来惩罚建材企业。

假设5:生产低碳建材企业的收益为R1s,不生产低碳建材企业的收益为R4s。低碳建材生产的研发成本为Cs。建筑开发商通过开发低碳建筑促进低碳建材的供应,为建材企业带来额外的收入R2s。

假设6:不开发低碳建筑的建筑开发商的收入为R5s,开发低碳建筑消耗低碳建材的建筑开发商的直接收入为R3s。建材企业、建筑开发商和政府参与建材产业低碳转型的进化博弈行为策略选择的概率分别为xs、ys、zs。t为时间的函数。

基于上述假设,构建建材企业、建筑开发商和政府的演化博弈支付矩阵如表1和表2所示。

表1 政府对低碳建筑供给侧积极调控的三方博弈支付矩阵

表2 政府对低碳建筑供给侧消极调控的三方博弈支付矩阵

(二)供给侧模型构建

由于建材企业、政府和建筑开发商之间的信息不对称,3个博弈主体会通过学习和模仿不断尝试,通过调整xs、ys和zs的值动态调整自己的策略。E1、E2和E3分别表示供给侧视角下筑材料企业、政府和建筑开发商的平均预期利润。

建材企业选择积极生产低碳建材的利润可以表示为:

E11=(R1s+As+R2s-Cs-P1s)yszs+(R1s+As-Cs-P1s)(1-ys)zs+(R1s+R2s-Cs)(1-zs)ys+(R1s-Cs)(1-ys)(1-zs)

(1)

建材企业选择消极生产低碳建材的利润可以表示为:

E12=(R4s-P2s)yszs+(R4s-P2s)(1-ys)zs+(1-zs)R4sys+(1-ys)(1-zs)R4s

(2)

建材企业的复制动态方程可表示为:

F1(xs)=dxs/dt=xs(E11-E1)=xs(1-xs)(E11-E12)=xs(1-xs)[(As-P1s+P2s)zs+R2sys+R1s-R4s-Cs]

(3)

建材企业的平均预期利润可以表示为:

E1=xsE11+(1-xs)E12

(4)

建筑开发商积极开发低碳建筑的利润可以表示如下:

E21=(R3s+T)xszs+(R3s+T)(1-zs)xs

(5)

建筑开发商消极开发低碳建筑的利润可表示为:

E22=R5szsxs+R5s(1-xs)zs+R5s(1-zs)xs+R5s(1-zs)(1-xs)

(6)

建筑开发商的复制动态方程可表示为:

F2(ys)=dys/dt=ys(E21-E2)=ys(1-ys)(E21-E22)=ys(1-ys)[(R3s+T)xs-R5s]

(7)

建筑开发商的平均预期利润可表示为:

E2=ysE21+(1-ys)E22

(8)

政府积极调控的利润可表示为:

E31=(P1s-As-T)xsys+(P2s-Ms)(1-xs)ys+(P1s-As)(1-ys)xs+(P2s-Ms)(1-ys)(1-xs)

(9)

政府进行消极调控的利润可表示为:

E32=-Txsys+(-Ms)(1-xs)ys+(-Ms)(1-ys)(1-xs)

(10)

政府调控的复制动态方程可表示为:

F3(zs)=dzs/dt=zs(E31-E3)=zs(1-zs)(E31-E32)=zs(1-zs)[(P1s-P2s-As)xs+P2s]

(11)

政府调控的平均预期利润可表示为:

E3=zsE31+(1-zs)E32

(12)

(13)

根据建材企业的复制动力学方程,令F1(xs)=0,则有以下3种情况

基于以上分析,从供给侧的角度,降低消极生产低碳建材的建材企业的收益,降低生产低碳建材的研发成本,以及政府对建材企业的罚款和对积极生产低碳建材的补偿,都有助于建材企业的建材产品更新,向生产低碳建材的方向转变。增加建材企业生产低碳建材的利润,积极有效地实施政府对建材企业的低碳建材技术创新补贴制度,加大政府对建材企业在污染物排放和碳排放方面的处罚力度,有利于推动建材企业积极生产低碳建材。此外,建筑开发商开发的低碳建筑可以有效促进低碳建材的消费,增强低碳建材的供应。这有助于建材企业生产低碳建材,进而给建材企业带来额外的效益,即趋于1。

根据建筑开发商的复制动力学方程,令F2(ys)=0,则有以下3种情况。

综上所述,减少消极开发低碳建筑的建筑开发商的直接收入,有助于建筑开发商从开发传统建筑向开发低碳建筑转变,进而促进建筑开发商购买低碳建材。增加建筑开发商的直接收入,有效落实政府给予建筑开发商的税收优惠,有利于建筑开发商选择发展低碳建筑和采购低碳建材的策略。这可以激励建材企业更新建材产品,促进传统建材产业向低碳建材产业的转变,实现建材产业的可持续发展。以上措施有助于趋向1,即鼓励建筑开发商选择发展低碳建筑的策略。

根据政府的复制动态方程,令F3(zs)=0,则有以下两种情况。

政府对建材企业的作弊和补偿罚款控制在一定范围内,这将有助于建材企业更新其建材产品,并向低碳建材产业转型。加大政府对建材企业污染和碳排放的惩罚力度,有效实施政府对建材企业的技术创新补贴制度,有利于推动建材企业积极生产低碳建材。上述措施有利于zs趋向1,即促使政府选择积极的监管策略。

(三)供给侧稳定策略分析

建材企业、建筑开发商和政府的复杂动态方程反映了有限理性利益相关者通过学习和模仿的策略选择过程。为了找到三方演化博弈的平衡点,存在

(14)

(15)

为了探究建材企业、建筑开发商和政府演化博弈的稳定性,均衡点分析如下:

(1)对于平衡点D1(0,0,0),雅可比矩阵为

(16)

根据李雅普诺夫间接法,当R1s-R4s-Cs、-R5s和P2S为负时,平衡点D1(0,0,0)为演化稳定策略;当R1s-R4s-Cs、-R5s和P2S为正时,平衡点D1(0,0,0)为不稳定点;当R1s-R4s-Cs,-R5s和P2s有1个或2个正数时,平衡点D1(0,0,0)是鞍点。显然,P2s是一个定正数,-R5s也是一个定负数。因此,平衡点D1(0,0,0)一定是一个鞍点。

(2)对于平衡点D2(1,0,0),雅可比矩阵为

(17)

在上式中,R3s+T-R5s>0明显为正,则D2(1,0,0)为鞍点或不稳定点。同样,剩余平衡点的稳定性也可以进行分析。平衡点的雅可比矩阵对角线,D3(0,1,0),D6(0,1,1)和D7(1,0,1)已经确定至少有1个正数,所以这3个点可能是鞍点或不稳定点。平衡点雅可比矩阵的对角线上至少确定了1个负数,因此,D4(0,0,1),D5(1,1,0)和D8(1,1,1)这3个可能是鞍点或稳定点。平衡点的演化稳定策略是建材企业积极生产低碳建材。

(3)对于平衡点D5(1,1,0),雅可比矩阵为

(18)

为了使D5(1,1,0)得到一个稳定的点,上面的矩阵需要满足R4s+Cs-R1s<0和P1s-As<0。在满足P1s-As<0条件的情况下,政府对建材企业的欺诈性惩罚低于政府对建材企业的低碳技术创新补贴。这一政策无疑会使建材企业通过技术创新补贴的方式进行欺骗,从而使建材企业产生更多的额外收益。这显然是不合理的,所以我们不讨论这个情况。

(4)对于平衡点,雅可比矩阵为

(19)

如果满足R4s+Cs+P1s-R1s-R2s-As-P2s<0和As-P1s<0条件,则平衡点D8(1,1,1)是一种演化稳定策略。也就是说R4s-(R1s+R2s)<0和Cs-As<0,P1s-P2s<0应该同时建立。政府对建材企业的污染和碳排放罚款高于政府对建材企业的欺诈补偿罚款,有助于建材企业积极从建材产业向低碳建材产业转型。建材企业积极生产低碳建材的利润和建筑开发商积极开发低碳建筑的额外利润都高于建材企业消极生产低碳建材的利润,这有助于建材企业获得更多的利润,积极生产低碳建材。政府对低碳建材技术创新补贴高于技术研发成本,有助于建材企业积极开发优质低碳建材技术。As-P1s<0要求政府对建材企业的欺诈赔偿行为处以高于政府对建材企业低碳建材技术创新补贴的罚款。这说明政府应在一定程度上加强对涉及人们健康和安全的低碳建材产品的质量监管,采取一些包容性的措施。此外,政府应严格控制低碳建材的不合格率,提高对建材企业欺诈性赔偿的处罚。政府在积极实施低碳建材技术创新补贴的同时,要深入建材企业,挖掘低碳建材技术创新的实际需求。这将有助于推动建材企业积极开展技术创新活动,生产高质量的低碳建材。结合实际情况,政府对建材企业实施的罚款和对生产不合格低碳建材的补偿应控制在一定范围内。

三、需求侧演化博弈建模

(一)需求侧模型假设

以下假设基于利益相关者和进化博弈论。

假设1:将建材企业、政府和具有学习能力的理性个体中有限的建筑消费者视为一个完整的生态系统,三方所掌握的信息并不完全对称。

假设2:在建材产业低碳转型的不同阶段,各主体应动态调整自己的策略选择。建材企业生产低碳建材将对具有公共产品属性的环境产生积极影响。无论建筑消费者是否购买低碳建材的低碳建筑,建筑消费者都将获得环境福利W。此外,政府的消极监管将导致公众对环境污染的负面批评,这将影响政府的信用,被视为政府的声誉成本Cr[12]。

假设3:在博弈模型中,当政府调节环境时,必然会带来行政管理负担。政府的额外管理成本为MI。此外,政府还将对购买低碳建筑的建筑消费者给予购房补贴H、房产税优惠等税收优惠。政府建设与低碳建筑相关的基础设施,如水、电、暖气、道路等,可以为购买低碳建筑的建筑消费者带来额外的利益R6。

假设4:在政府选择的正向调控下,政府将间接和直接支持建材企业生产低碳建材。政府将对低碳建材技术研发给予资金支持Al,并对建材企业进行惩罚P1l(如扣除企业补贴资金、取消低碳建材补贴资格、放弃政府采购其他类型的低碳建材)[11]。如果建材企业消极生产低碳建材,政府将征收污染费和碳税P2l来惩罚建材企业。

假设5:积极生产低碳建材的建材企业的收入为R1l,消极生产低碳建材的建材企业的收入为R4l。低碳建材生产的研发成本为Cl。建筑消费者通过采购低碳建筑来促进低碳建材的供应为企业带来额外的利益R2l。

假设6:不购买低碳建筑的建筑消费者的收入为R5l,建筑消费者通过购买低碳建筑消费者低碳建材的直接收入为R3l。建材企业、建筑消费者和政府参与建材产业低碳转型的进化博弈行为策略选择的概率分别为xl,yl,zl。t为时间的函数。

基于上述假设,构建建材企业、建筑消费者和政府的演化博弈支付矩阵如表3和表4所示。

表3 政府对低碳建筑需求方积极调控的三方博弈支付矩阵

表4 政府对低碳建筑需求方消极调控的三方博弈支付矩阵

(二)需求侧模型构建

需求侧每个博弈主体的平均预期利润与供给侧每个代理人的平均预期利润相似。建材企业的复制动态方程可表示为:

F4(xl)=dxl/dt(E41-E4)=xl(1-xl)(E41-E42)=

(P2l-P1l)yl+(Al+P2l-P1l)zl+P1lzlyl+R1l-Cl-R4l

(20)

从需求端来看,将政府对建材企业的惩罚罚款控制在一定范围内,降低消极生产低碳建材的建材企业的收益,降低低碳建材技术的研发成本,将有助于建材企业的建材产品更新,向生产低碳建材的方向转变。增加建材企业生产低碳建材产品的利润,有效实施政府对建材企业的技术创新补贴制度,加大政府对建材企业的处罚力度,有利于促进建材企业积极生产低碳建材,即趋向于1。

建筑消费者的复制动力学方程可以表示为:

F5(yl)=dyl/dt=yl(E51-E5)=yl(1-yl)(E51-E52)=(R3l+H+R6)xl-R5l

(21)

通过以上分析,减少不购买低碳建材和低碳建筑的建筑消费者的直接收入,将有助于建筑消费者从购买传统建筑转向购买低碳建筑。这将有助于建筑开发商和建材企业促进低碳建筑和低碳建材产业的发展。增加建筑消费者购买低碳建材组成的低碳建筑的直接收入,政府有效实施对建筑消费者购买低碳建筑的补贴和优惠,有利于促进建筑消费者购买低碳建筑,迫使建筑开发商积极发展低碳建筑,进而建材企业积极生产低碳建材。当政府对低碳建筑产品相关的水、电、热、道路基础设施建设进行适度、高投入时,建筑消费者将积极购买低碳建筑。所有这些措施都使yl趋向于1,即促进建筑消费者购买低碳建筑。

政府调控的复制动态方程可表示为:

F6(zl)=dzl/dt=zl(E61-E6)=zl(1-zl)(E61-E62)=(P1l-Al-P2l-Cr)xl-P1lxlyl+Cr+P2l

(22)

综上所述,控制政府对建材企业的罚款将有助于建材企业推动建材产品的更新和建材产业向低碳建材产业的转变。增加政府消极调控造成的政府声誉成本,加大对建材企业的惩罚力度,有效实施政府对建材企业的低碳技术创新补贴制度,有利于推动建材企业积极生产低碳建材。同时,政府声誉的成本和政府对建材企业的惩罚要控制在一定的范围内。以上措施可以有效促进zs到1,即促使政府选择积极的监管策略。

(三)需求侧稳定策略分析

建材企业、建筑消费者和政府的复杂动态方程通过学习和模仿反映了有限理性利益相关者的策略选择过程。为了找到三方演化博弈的平衡点,存在

(23)

(24)

为了探索建材企业、建筑消费者和政府演化博弈的稳定性,本文进行了均衡点分析。

(1)对于平衡点G1(0,0,0),雅可比矩阵为

(25)

根据李雅普诺夫间接法,显然,Cr+P2l是一个确定的正数,-R5l也是一个确定的负数。因此,平衡点G1(0,0,0)一定是鞍点。

(2)对于平衡点G2(1,0,0),雅可比矩阵为

(26)

在上式中,R3l+H+R6-R5l>0明显为正,G2(1,0,0)则为鞍点或不稳定点。同样,剩余平衡点的稳定性也可以进行分析。平衡点的雅可比矩阵对角线已经确定G3(0,1,0)和G7(1,0,1)至少有1个正数,所以这两个点可能是鞍点或不稳定点。平衡点雅可比矩阵的对角线上的G4(0,0,1),G5(1,1,0),G6(0,1,1)和G8(1,1,1)至少确定了1个负数,因此这4个点可能是鞍点或稳定点。平衡点G5(1,1,0)和G8(1,1,1)的演化稳定策略是建材企业积极生产低碳建材的策略。

(3)对于平衡点G5(1,1,0),雅可比矩阵为

(27)

为了使G5(1,1,0)成为一个稳定的点,上面的矩阵还需要满足以下条件P1l+Gl+R4l-R1l-P2l<0,R5l-R3l-H-R6<0和-Al<0。Al代表政府对低碳建材技术创新的补贴。随着从建材产业向低碳建材产业的转变,低碳建材的生产越来越常态化。政府对建材企业的技术创新补贴将逐渐减少,甚至最终减少为零。此时,低碳建材技术创新的溢出效应突出。虽然这种溢出效应可能很小,但对政府的低碳建材技术创新补贴有一定程度的反馈作用,即满足(Al<0)=0条件。因此,在上述矩阵中,存在-Al>0,且为正,则G5(1,1,0)为鞍点或不稳定点。

(4)对于平衡点G8(1,1,1),雅可比矩阵为

(28)

从(2)和(3)的分析可以看出,上面的矩阵只需要满足R4l+Cl+P1l-R1l-2P2l<0这种情况。由于污染物排放和碳排放的减少,政府对建材企业的惩罚将P2l逐渐减少到零。因此,平衡点G8(1,1,1)成为演化稳定策略的条件只需要满足R4l+Cl+P1l-P1l<0的条件即可。以上分析表明,低碳建材产业的利润高于非低碳建材产业、低碳建材技术的研发成本以及政府对欺诈行为实施的罚款的总和。这将有助于建材企业积极生产低碳建材,发展优质低碳建材技术。

四、结果与讨论

(一)转型目标

在建材产业低碳转型的过程中,其发展目标是多重的[13]。参考建材产业向低碳建材产业转型治理机制的评价思路,将转型目标分为经营效率目标、转型效率目标和财务效率目标。

低碳建材产业的经营效率反映了低碳建材的正外部性内化程度,即市场内化潜力和政策补偿程度[14]。低碳建材正外部性内化的主要手段是通过政府财政政策补偿等手段解决市场失灵的缺陷。随着建材产业向低碳建材产业的转变,市场内部化的潜力和政策补偿的程度会降低,其速率会逐渐降低。

低碳建材产业的转型效率反映了低碳建材产业在建材产业低碳转型过程中的成熟度[15]。建材产业能否有效转化,取决于建材企业、建筑开发商和建筑消费者的适应能力、维护能力和技术积累。随着低碳建材产业的发展,转型效率的演化规律不断完善。由于经营效率符合边际报酬递减规律,其增长率逐渐下降。

低碳建材产业的财务效率反映了低碳建材产业的经济回报[16]。财务效率不仅包括政府政策补偿降低的交易成本,还包括建筑开发商和建筑消费者相关的收益。这种财务效率将随着建材产业向低碳建材产业的转变而改变。

基于低碳建筑供给侧和需求侧的视角,将建材产业为城市可持续发展向低碳建材产业转变的治理机制分为初始阶段、发展阶段和成熟阶段。在不同的转型时期,行业的经营效率、转型效率、财务效率等目标在不同的时间节点上具有不同的重要性。随着建材产业向低碳建材产业的转化,转型效率稳定、正常地提高。随着低碳建材逐渐取代传统建材,改造效率逐渐降低。随着政府主导向市场驱动的转变,财务效率逐步提高。同时,低碳建材产业的利益相关者也具有不同的经济特征,如表5所示。

表5 低碳建材产业利益相关者的经济特征

(二)多阶段策略

1.初始阶段:意识形态的转变。在建材产业低碳转型的初始阶段,建材企业和建筑开发商的增量利润为负。在这一阶段,转型效率高于财务效率,运营效率较低。最终的战略组合往往是政府的积极调控与通过政策引导发展低碳建筑相结合。这一阶段的核心是通过政府的积极调控,推动建材企业、建筑开发商和建筑消费者的低碳生产和消费观念的转变。为了制定合理的治理机制,根据这一阶段的经济特点,将模拟参数的范围设置为较高的水平。模拟建材企业、建筑开发商、政府和建筑消费者的动态合作演化过程。在初始阶段,采用不同数值的模拟参数来分析意识形态变化的影响机制。

从供给侧角度看,初始阶段意识形态变化机制如下:从供给侧来看,考虑到技术和成本控制等因素,建材企业在生产低碳建材产品和建筑开发商投资低碳建筑时,其增量成本一般高于收益。推动传统建材企业和建筑开发商的转型,是现阶段政府推动建材产业向低碳建材产业转型的重要目标。首先,建材企业的经济效益并不显著,建材企业将面临更大的财务压力来维持。政府应为低碳建材生产提供补贴,并使建材企业以财政补贴形式的增量利润不为负。其次,对不生产低碳建材的建材企业征收高额税收,迫使传统建材企业转型。第三,政府应大力支持低碳建材技术研发,通过政策和补贴等手段帮助建材企业解决低碳建材技术难题。对于建筑开发商来说,减少不发展低碳建筑的建筑开发商的直接利益,有助于建筑开发商从发展传统建筑向发展低碳建筑转变,进而促进建筑开发商购买低碳建材。以财政补贴的形式增加建筑开发商的直接收入,积极有效地执行政府对建筑开发商发展低碳建筑的税收优惠,有利于促使建筑开发商选择发展低碳建筑的战略。这些措施有利于刺激建材企业更新建材产品,推动建材企业向低碳建材生产方向转变。

从需求侧角度看,初始阶段的意识形态变化机制如下:现阶段,政府应在加强对购房者宣传引导的基础上,为购买低碳建筑的购房者提供政策补贴支持。一方面,减少不购买低碳建材、低碳建筑的建筑消费者的直接收入,将有助于建筑消费者从购买传统建筑转变为购买低碳建筑,并敦促建筑开发商发展低碳建筑,建材企业积极生产低碳建材。另一方面,增加建筑消费者购买低碳建筑的直接收入,有效实施政府对建筑消费者购买低碳建筑的补贴和优惠,有利于促进建筑消费者购买低碳建筑。这些措施迫使建筑开发商积极发展低碳建筑,迫使建材企业生产低碳建材。政府应通过对建筑消费者的经济激励,合理引导低碳建材市场的发展方向。

2.发展阶段:低碳建材生产。在发展阶段,低碳建材上下游产业链进一步整合。建材企业和建筑开发商的亏损已经减少,增量利润整体上还是负的。在这一阶段,财务效率高于较低的转型效率,财务效率和运营效率得到提高。最终的策略组合往往是政府的积极调控与建筑消费者购买低碳建筑的结合。这一阶段的核心是通过政府的调控,让建筑开发商尝试发展低碳建筑,让建筑消费者尝试购买低碳建筑,从而推动建材企业积极生产低碳建材。

供给侧角度影响低碳建材生产的机理如下:从供给侧的角度来看,政府仍应大力支持低碳建材技术的研发,加强对先进技术的消化和理解。建材企业应进一步降低生产成本,提高低碳建材的增量经济效益。提高建材企业生产低碳建材的利润,有效实施低碳建材技术创新补贴制度,加大政府的处罚力度,都有利于推动建材企业积极生产低碳建材。对于建筑开发商来说,增加发展低碳建筑的直接收入,有效实施政府给予的税收优惠,有利于推动建筑开发商发展低碳建筑。增加政府负面调控造成的政府声誉成本,加大政府对建材企业的惩罚力度,有效实施低碳建材技术创新补贴制度,有利于促进建材企业低碳建材的积极生产。同时,政府声誉成本和对建材企业的惩罚应控制在一定范围内。

需求侧角度分析影响低碳建材生产的机理如下:在发展阶段,政府的目标是通过结构调整推动传统建材企业的转型升级,进而倡导低碳建材的生产。同时,政府应对市场上的传统建筑开发商采取减税政策,适当降低低碳建筑价格。此外,还应化解低碳建筑的库存,以满足建筑消费者的需求。政府应加大对与低碳建筑产品相关的水、电、热、道路基础设施建设的投入,并积极引导建筑消费者积极购买低碳建筑。在政府调控建筑开发商和建筑消费者采购行为的影响下,建材企业逐步向低碳建材生产方向发展。

3.成熟期:低碳建材产业的高质量发展阶段。在建材产业低碳转型的成熟阶段,经过2个阶段的发展,低碳建材产业已形成规模效益。建材企业、建筑开发商和建筑消费者的增量利润为正。此时,低碳建材产业的转型效率非常高;财务效率高于经营效率,转型效率较低。通过动态博弈分析,整个低碳建材产业系统将朝着建材企业的产生、建筑开发商的发展、建筑消费者参与的方向发展。这一阶段的核心是通过对建材和建筑市场资源的有效配置,使建筑开发商积极发展低碳建筑。同时,建筑消费者积极采购低碳建筑,从而推动建材企业积极生产优质低碳建材。

从供给侧的角度出发,低碳建材产业的高质量发展机制如下:随着低碳建筑市场的逐步完善,政府应建立有效的市场监管体系。在低碳建材生产过程中,政府应加强对涉及人民健康和安全的低碳建材产品的质量监管,同时采取一些包容性措施。此外,政府应严格控制低碳建材的不合格率,并提高对欺诈赔偿的惩罚。同时,政府在积极实施低碳建材技术创新补贴的同时,要深入建材企业,考虑低碳建材技术创新的实际需求,推动建材企业积极开展具有实用价值的低碳建材技术创新活动。根据实际情况,政府对低碳建材企业不合格生产的欺诈性赔偿罚款应控制在一定范围内。

从需求侧的角度出发,低碳建材产业的高质量发展机制如下:从需求侧看,要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用。城市可持续发展建材产业低碳转型的演化博弈过程不是一蹴而就的。当低碳建材市场逐步完善时,市场参与者在资源配置中的作用更大。政府通过减少建筑开发商、建筑消费者补贴等政策措施对市场进行调控,在低碳建材市场的资源配置中发挥决定性作用。

(三)讨论

不同阶段的目标效率对建材产业低碳转型的治理机制不同。政府在初始阶段应给予建材企业和建筑开发商税收优惠和生产补贴,并通过高税收政策的实施促进传统建材企业的转型。同时,政府应通过提供一定的政策补贴,积极引导建筑消费者加强低碳建筑消费意识。在发展阶段,政府应加大对与低碳建筑产品相关的水、电、热、道路等基础设施建设的投入,在给予建材企业、建筑开发商、建筑消费者补贴的前提下,引导建筑消费者积极购买低碳建筑。在成熟阶段,政府应建立有效的低碳建材产业监管体系,发挥市场在资源配置中的决定性作用,实现从建材产业向低碳建材产业的转型,实现博弈各方利益共赢。

与其他同类研究相比,本研究的研究结果在目标、方法和结果上都具有重要的优势,具体如下。

1.在目标上,低碳建筑相关产业的发展受到了政府和研究建材发展学者的重视。大多数研究的目标是低碳建筑的发展,而只有少数研究的目标涉及低碳建材,关注建材的应用、回收和处置。虽然一些学者从不同的角度进行了许多研究,但主要集中在知识产权方面、核心人才、成本定价、技术创新,以建材产业低碳转型的治理机制为目标的研究相对较少。此外,虽然对发展策略进行分析的研究较少,但基于低碳建筑供给侧和需求侧的角度,在低碳转型过程中考虑建筑开发商、建材企业、建筑消费者和政府的研究相对较少。为了弥补这些不足,本文旨在从低碳建筑供给侧和需求侧的角度提出建材产业低碳转型的治理机制。在本研究中,建筑开发商、建材企业、建筑消费者和政府被整合到一个统一的框架中,用于供给侧和需求侧参与者之间的博弈分析。供给侧博弈模型包括建材企业、政府和建筑开发商3个主体,而需求侧博弈模型包括建材企业、政府和建筑消费者3个主体。本研究的目标不仅结合了建材产业低碳转型的现实,拓展了上述研究目标的范围,而且为建材产业低碳转型的理论研究提供了重要的新视角。

2.在方法上,进化博弈论提供了强大的迭代和交互的定量分析,已被广泛应用于许多参与者之间博弈问题的许多方面。有学者运用进化博弈论对建材产业与低碳建筑进行了研究。这些研究涉及的主要方法有Nash非合作博弈模型、Stacklberg主从博弈模型、两方合作博弈模型、三方合作博弈模型和混合博弈模型。显然,这些方法主要集中在两方合作博弈模型上,而对三方博弈模型的研究较少,对建材产业低碳转化的研究较少。此外,利用进化博弈论和多目标理论进行相关研究的情况非常罕见。因此,为了弥补不足,本研究运用进化博弈理论,基于转换机制和主体利益,建立了两个三方动态博弈模型。基于多目标理论,将转型目标分为经营效率目标、转型效率目标和财务效率目标。并采用组合方法提出了建材产业低碳转型的治理机制。本研究从供给侧和需求侧视角考虑了核心主体利益关系,不仅探究了建材产业低碳转型的影响因素,而且揭示了建材产业低碳转型的治理机制,具有重要的理论意义和实用价值。

3.在结果方面,有学者对建材产业和低碳建筑进行了研究,并得出了一些发现。但就目标而言,从低碳建筑供给侧和需求侧的角度考虑建筑开发商、建材企业、建筑消费者和政府在低碳改造过程中作用的研究相对较少。在方法上,将进化博弈论与多目标理论相结合的研究也较少。由于研究目的和方法不同,与以往的研究相比,本文的研究结果更符合现实中建材产业低碳转型的政策需求。此外,以往的研究结果主要关注政府补贴和对政府监管行为的监督,而对于建材产业低碳转型的治理机制,没有研究政府在低碳建材产业中提供公共产品和服务的功能。因此,基于不同阶段的目标效率和三方合作博弈模型,提出了建材产业低碳转型的治理机制。此外,本研究不仅主要关注政府补贴和对政府监管行为的监督,还深入分析了政府在低碳建材产业中提供公共产品和服务的功能。研究结果不仅揭示了政府驱动下建材产业低碳转型的理论机制,也为制定高质量的低碳建材产业发展政策提供了实践指导。

五、结论与政策建议

本文从低碳建筑供给侧和需求侧的视角,从理论上分析了建材产业在向低碳建材产业转化过程中对城市可持续发展的治理机制。建材产业低碳转型的博弈模型包括4个主体:建材企业、政府、建筑开发商和建筑消费者。为了解决这一机制问题,本文从低碳建筑供给侧和需求侧的角度构建了2个三方动态博弈模型。供给侧动态博弈模型包括建材企业、政府和建筑开发商3个主体,而需求侧动态博弈模型包括建材企业、政府和建筑消费者3个主体。本文进一步分析了供给侧和需求侧演化策略的稳定均衡。最后,根据目标效率的不同,分别从起步阶段、发展阶段和成熟阶段提出了建材产业向低碳建材产业转型促进城市可持续发展的治理机制。本研究具有重要的现实意义和理论价值。

从供给侧来看,在初始阶段,首先,政府应使建材企业以财政补贴形式的增量利润不为负。其次,政府应该采取措施,对不生产低碳建材的建材企业征收高额税收,迫使传统建材企业转型。第三,政府应大力支持低碳建材技术研发,通过有效落实政府的补贴制度,通过政策和补贴等手段帮助建材企业解决低碳建材技术难题。同时,政府对作弊和补偿不合格低碳建材的罚款都控制在一定范围内。在发展阶段,政府积极实施低碳建材技术创新补贴制度,加大对建材企业排放和碳排放的处罚力度。同时,对建筑开发商实施有效的税收优惠,在成熟阶段,政府虽然有一些包容性的措施,但必须加强对涉及人民健康和安全的低碳建材产品质量的监管,完善对欺诈赔偿的处罚。同时,政府应推动建材企业积极开展有使用价值的创新活动,生产高质量的低碳建材。根据实际情况,政府对建材企业的作弊和补偿罚款应控制在一定范围内。

从需求端的角度来看,政府在初期应该为低碳建筑市场的购买者提供一定的政策补贴。一方面,政府应该制定政策,减少不购买低碳建筑的建筑消费者的直接利益。另一方面,政府应有效实施对购买低碳建筑的建筑消费者的补贴和优惠。政府应通过经济激励合理引导低碳建材市场的发展方向。在发展阶段,政府的目标是通过结构调整,推动传统建材企业的转型,倡导低碳建材生产。政府不仅要通过实施减税政策,适当降低低碳建筑产品的价格,还要制定政策,化解低碳建筑产品的库存,以满足建筑消费者的需求。需要强调的是,政府应加大对与低碳建筑产品相关的水、电、热、道路基础设施建设的投资。在成熟阶段,政府应该通过制定政策来规范市场,减少对建筑开发商和建筑消费者的补贴等政策措施。充分发挥资源配置在低碳建材市场中的决定性作用是十分重要的。虽然本文达到了预期的目标,但仍存在一些不足,值得进一步关注。由于演化博弈支付矩阵的参数有限,本研究没有充分考虑城市可持续发展向低碳建材产业转化过程中影响建材产业治理机制的所有因素。问卷调查法和实证研究法可以有效解决将四方纳入统一框架的问题。