双循环格局下低碳企业生产演化博弈模型及其仿真分析

曾惠芝

(皖西学院 金融与数学学院,安徽 六安 237012)

随着全球气候的变化,极端性天气的增多,已经给世界各国人民生产生活带来诸多不便,更有甚者损害生命财产安全。因此,发展国内国际双循环,促进双循环是现阶段我国经济发展的必由之路。低碳产业作为我国经济发展的重要因素,也是促进双循环发展的关键所在,已经成为我国政府关注的主要焦点。发展低碳经济,促进低碳企业可持续发展,加大节能产品生产是保证我国双循环发展顺利进行的基础。基于此,中央政府在宏观上出台了一系列补贴计划来促进低碳企业节能减排的积极性,例如,节能家电生产、电动车推行、企业限电生产等方式,但很多补贴与治理偏向于外部引导,对于低碳企业自身缺乏一定的规制,尤其是在供应链上游的制造商,低碳企业往往因为成本原因,主观上不想投入资金进行低碳化生产,导致产品的碳足迹、成本升高,这种升高反应到地方碳排放的增长,最终影响到我国经济的整体发展水平。因此,分析双循环格局下低碳企业的生产,需要从企业内部治理因素分析供应链企业的行为影响因素,同时考虑属地政府的行为决策机制,据此来判断低碳企业下一步发展方向。

一、文献综述

有关于双循环格局下低碳企业生产探讨,学术界也有过相关的研究,从环境规制对低碳制造实践影响的实证研究来看,程发新[1]以水泥企业为例,深入探讨了环境规制情况下,低碳制造的实践发展路线,并提出了自己的优化建议;吕永卫[2]分析煤炭企业低碳减排路径,强调煤炭产业是低碳发展的重中之重;吴璐[3]认为产能不对称导致低碳企业发展中政企关系由合作转向竞争,提升产能是低碳企业发展必然之路;朱莉[4]以低碳理念为基础,研究物流企业低碳资源合作的具体方式和实现路径。从低碳经济对企业的发展影响来看,周中林[5]强调中国企业生产管理创新研究与低碳经济的整体发展是分不开的,认为低碳经济在一定程度上改变了企业发展的战略规划;计国君[6]从碳税的角度出发,分析税收变化与企业碳减排的相互关系,进一步得到了企业的下一步发展方向;王晓莉[7]以白酒企业为案例,分析工业企业低碳生产的可能性,为后续白酒企业低碳生产总结相关经验;张铁山[8]通过对汽车制造企业生产过程进行碳排放核算,分析在第二产业向第三产业转型时,政府所要面临的困境。从企业自身低碳经济发展结构来看,蒋雨珊[9]分析碳管制与交易环境下,企业生产管理优化方向,基于此提出解决方案;陈晓红[10]以我国铝业低碳生产为例,通过数据分析、经验总结,求解我国铝企业低碳转变的动力机制;王京安[11]通过对低碳经济发展中政府与企业之间的分析,求解低碳经济发展中政府行为对企业行为的影响,为后续企业提供指导方向;金晓燕[12]以双循环发展格局下国有企业高质量发展为解局思路,强调低碳经济发展是国有企业高质量发展的重中之重;张林[13]认为双循环新发展格局下,制造业企业开放式创新研究不应该局限在某一地,应该以低碳经济为整体布局,有侧重点地完成低碳经济布局;雷辉[14]通过DEA模型对绿色低碳企业融资效率进行研究,表明在低碳企业发展中融资效率是决定企业能否顺利发展的关键因素,在低碳企业融资中属地政府的信用背书发挥很大作用;师萍[15]对我国低碳企业技术效率及其影响因素进行实证研究,认为低碳生产成本、政府监督水平、公众低碳意识觉醒是影响我国低碳经济发展的重要因素。

通过对已有文献进行总结发现:其一,针对双循环格局下低碳企业生产的文献多将重点放在企业自身生产经营上面,关于属地政府的政策探讨相对较少,同时对属地政府与企业合作方式的探讨也不多见;其二,在一些探讨低碳企业生产与政府政策执行的文献中,多聚焦于宏观政策引导,对于微观层面上的措施提及不多,缺乏对低碳企业在政策影响下转型动力的关注。

基于此,本文首先探讨在双循环格局背景下,属地政府规制对低碳企业经济发展的影响,分析两者之间的行为互动机制与整合模式;其次通过演化博弈模型分析低碳企业行为变化的整体发展趋势,结合系统动力学探讨企业生产行为在不同时间变化的演变情况,力求从微观角度寻找影响低碳企业发展的关键因素,拓展和深化相关研究,为我国低碳企业发展研究提供决策参考。

二、低碳企业发展研究假设

1.研究背景

在当前“双循环”低碳企业发展背景下,低碳企业的发展已经不仅局限于企业个体,而是与属地政府合作,实现区域产业内的循环共通。与过往经验相比,“双循环”的企业发展主要是帮助政府与企业共同实现其利益协同效应,使双方能够达成1+1>2。随着我国地方政府环境绩效考核的进一步深化,低碳企业与属地政府之间的产业循环也将变得愈发复杂。基于此,本研究借助于机制设计理论分析低碳企业生产策略在环境绩效机制下的动态演化过程,将属地政府环境绩效纳入政策考量范围,以此为基础分析低碳企业的行为走向,在现阶段双循环机制下,为政府与企业的行为管理制定合理的碳税政策。研究做出以下假设。

假设1:根据演化博弈论可知,低碳企业和属地政府是两个追求利益最大化的主体,双方都会按此原则进行行为博弈。

假设2:通过上文对双循环背景下的环境绩效分析可知,属地政府基于自身政绩考量的行为策略是(监督、不监督),此时将政府采取监督行为的概率设为x,政府采取不监督策略的概率为1-x。

假设3:通过上文对低碳企业生产的行为分析可知,低碳企业一般都会追求生产最大化,但因为地方政府环境规制原因,低碳企业会选择投入部分费用平衡碳排放,因此假定低碳企业的生产行为主要有(低碳生产、普通生产),低碳企业基于政府监督考量投入费用进行低碳生产,也有可能处于自身利益最大化选择普通生产,假设低碳企业采用低碳生产策略概率为y,选择普通生产策略的概率为1-y。

假设4:低碳企业生产演化模型的政府相关变量定义如下,政府对低碳进行监督的成本为C1,当监督到低碳企业未按照低碳规则进行生产时,政府会对其进行处罚,罚金为o;当低碳企业按照预定目标进行生产时,政府的补助为n。研究将政府环境绩效纳入考核平台,当属地政府将碳排放量控制在一定水平后,将会获得一定的收益,记为s。基于此,将政府因环境问题所投入的环境治理资金成本设为C2。

假设5:低碳企业生产演化模型中企业相关变量定义如下,假设企业低碳生产的基本收益为q,其中低碳企业低碳改造成本为d,同时低碳生产所带来的额外收益暨政府补贴记为h。在双循环格局下,当企业选择低碳生产时,政府会获得收益s,主要包含当地的环境变化的政治声誉收益和中央带来的环境税奖励等。

2.研究讨论

基于以上假设,可以构建低碳企业与政府监督的收益矩阵,如表1所示。

表1 政府与低碳企业的收益矩阵

通过聚焦低碳企业与政府监督博弈矩阵,文章对双循环格局下生产矩阵进行预测,并对预测结果进行对比分析,下文是模型构建的具体过程和步骤。

政府采取监督、不监督策略的期望收益分别为R1、R2,见式(1)、式(2)。

R1=y(-C1-n+s)+1-y(-C1-C2+o)

(1)

R2=ys+(1-y)C2

(2)

由此可知,政府低碳治理中所得到的平均收益如式(3)所示。

R=xR1+(1-x)R2

=x(o-C1)+y(s+C2)+xy(-n-o)-C2

(3)

低碳企业采取低碳生产、普通生产的期望收益分别为E1、E2,见式(4)、式(5)。

E1=x(-d+q+n+h)+

(1-x)(-d-q+h)

(4)

E2=x(q-o)s-(1-x)q

(5)

由此可知,低碳企业低碳治理中所得到的平均收益如式(6)所示。

E=yE1+(1-y)E2

=y(h-E1)+x(s+E2)+xy(q+n+h)-E2

(6)

基于演化博弈理论可知,政府与低碳企业最终的复制动态行策方程如式(7)、式(8)所示。

F(x)=dx/dt=x(R1-R2)

=x(1-x)(R1-R2)

=x(1-x)[y(-n-o)-C1+o]

(7)

F(y)=dy/dt=x(E1-E2)

=y(1-y)(E1-E2)

=y(1-y)[x(n+o)+h-d]

(8)

基于此,可以得到当F(x)=0、F(y)=0时,演化博弈系统的5个稳定均衡点,如表2所示。

表2 演化博弈系统5个稳定均衡点分析

通过Friedman检验,可以计算出雅可比矩阵J点的公式,如式(9)所示。

J=(1-2x)[-(n-o)y-C1+o]&-

x(1-x)(n+o)y(1-y)(n+o)&(1-2y)

[x(n+o)y+h-d]

(9)

根据式(9)所示,可得出该矩阵的DetJ点行列式如式(10)所示,TrJ点迹为式如式(11)所示。

DetJ=(1-2x)(1-2y)[y(-n-o)-

C1+o)][x(n+o)+h-d]+

xy(1-x)(1-y)(n+o)

(10)

TrJ=(1-2x)[y(-n-o)-C1+o]+

(1-2y)[x(n+o)+h-d]

(11)

将表2中5个演化博弈均衡点带入式(10)、式(11),根据演化博弈公式共分6种情况进行讨论,结果如表3所示。

表3 各情况系统稳定性分析

3.政府与低碳企业演化博弈分析

情况1:当h-d>0,o-C1<0时,低碳企业得到的补贴收入h要高于自身进行低碳生产时要付出的成本d,低碳企业将自发选择进行低碳改造,此时低碳企业将趋向于选择低碳生产。政府的监管成本C1与政府罚金o无论如何变化,政府出于“理性人”假设,都将倾向于选择不监管策略。同理可得情况2:当h-d>0,o-C1>0时,政府仍会根据企业的行为选择不参与监督,最终双方行为汇总在(不监督,低碳生产),如图1所示。

图1 情况1与情况2相位图

由表3可知情况3:当n+o+h>d,h-C1<0时,系统演化结果为(不监督,正常生产)。此时双方行为选择趋向于消极模式,具体而言,此时政府监管成本要大于对低碳企业生产所产生的罚金收益,因此政府将选择不监督策略。对低碳企业生产来讲,当低碳企业进行低碳生产的改造成本大于政府对普通生产的罚金时,低碳企业将倾向于不进行低碳改造。这种情况一般在低碳企业建设初期,此时政府与低碳企业对于相关的低碳生产与政府政策运营逻辑并不了解,奖惩机制也未完全成立,低碳企业的低碳补贴往往难以落到实处,因此出现情况4:当n+o+h

图2 情况3与情况4相位图

情况5:当n+o+h>d,o-C1>0时,根据图3可知演化博弈尚未有稳定点,此时不存在演化稳定策略,政府与低碳企业演化行为选择处于不确定的状态,政府的选择将直接影响到低碳企业的行为选择。根据现有实际案例分析,此状态多出现在演化博弈中后期,此时政府会根据属地政治声誉、环境附属价值、中央监管力度来选择是否监督。低碳企业会在企业利益与政府监督间做出衡量,如果低碳企业认为政府监督将会一直持续,企业将会自发选择低碳生产,规避可能会产生的罚金,相位演化图如图3所示。

图3 情况5相位图

由图3可知,当初始点落在I区域时,演化博弈系统收敛于(1,0),此时政府的选择会趋向于监督,低碳企业的选择趋向于正常生产,根据演化博弈公式可知,在I区域条件下,政府进行监督的时间成本较高,整体节奏较为滞后,此时企业会选择进行正常生产,政府在监督到所在区域低碳成本较高时,会重新选择监管,此时双方的行为选择为(监督,正常生产)。当初始点落在II区域时,政府与低碳企业会选择(监督,低碳生产),因为政府在初始策略开始时会选择不监督,任由企业进行低碳生产,此时企业会根据政府的监督情况进行生产,企业会追求自身利益最大化,选择不进行低碳生产,政府也会转变策略,进行监督。当初始点落在III区域时,政府和低碳企业原则上会选择(不监督,低碳生产),此时政府会因为监督成本选择不进行监督,企业也将选择低碳生产。当初始点落在IV区域时,政府和低碳企业都会不配合,都将按照自身利益最大化进行选择,最终收敛于(不监督,正常生产)。

情况6:当n+o+h0时,低碳企业与政府的最终行为演化结果为(监督、低碳生产),在此条件下,政府会对企业进行定时监管,确保企业低碳生产不流于形式,同时政府也会对企业低碳生产开通绿色通道,此时政府选择实时监督,保证企业低碳生产的可行性,促使企业选择低碳生产。

此时,随着政策的推进政府开始规制低碳企业的合规合法生产,此时低碳企业为了符合政府要求,会改变自己的生产方式,双方达到演化博弈最佳状态,相位演化图如图4所示。

图4 情况6相位图

为了进一步探究在低碳发展中政府与企业的发展变化,研究通过改变不同监管成本、低碳行为收益、企业低碳改造成本等条件,通过模拟数值变化对双方行为方式进行探究,利用系统动力学分析行为演化策略过程,将政府行为选择设为策略1,低碳企业行为选择设为策略2,演化时间以周为单位,演化动态趋势如图5-图7所示。

图5 情况1系统动力学模型政府低碳企业行为模型

(1)当n-d>0,o-C1<0时,对各参数进行取值n=4,o=3,h=3,d=2,C1=4,并带入系统仿真模型进行演化分析,如图5所示。由此可以发现,随着时间推移,政府选择监督的意愿会逐渐下降,低碳企业选择合作的意愿会逐渐升高,但可以预见随着政府监督行为模式的改变,低碳企业的行为模式也将逐渐由低碳生产转向为正常生产,双方最终行为选择机制为(不监督、正常生产)。

(2)当h-d>0,o-C1>0时,基于此进行赋值n=4,o=3,h=3,d=2,C1=2,并带入系统仿真模型进行演化分析,如图6所示。由此可以发现,随着时间推移,政府在此种情况下选择监督的意愿会呈现波动式上升,低碳企业选择合作的行为仍会呈现积极配合,但可以预见随着政府行为波动,双方最终行为选择机制为(不监督、低碳生产)。

图6 情况2系统动力学模型政府低碳企业行为模型

(3)综合以上分析,分析双方的动态博弈中行为博弈最佳稳定点,并基于此选择演化博弈方式。

当n+o+h>d>g,o-C1<0时,对各参数进行赋值h=2,n=1,g=3,o=3,b1=4,d=4,C1=4,所得到的动态演化趋势如图7所示;当n+o+h

图7 情况3-情况6政府低碳企业最优行为行为模型

结语

在现有双循环格局下,研究基于演化博弈理论与系统动力学,分析低碳企业与政府的相互关系,运用系统动力学对属地政府不同管制方式下动态行为进行分析,研究结果如下。

第一,属地政府的监督积极性与监管成本呈现正相关关系,低碳企业低碳生产的积极性与属地政府补助及罚金呈现强关联性,随着不同数值的取值不同,博弈呈现出不同的状态。

第二,当属地政府补贴大于低碳生产所需成本时,低碳企业会自发进行生产合作,此时演化博弈矩阵向最优状态演化。

第三,政府对低碳企业违规生产的罚金、低碳企业生产的补贴、低碳生产的改造和维护费用都会影响到双方后续的行为选择,通过系统动力学可知,在政府、企业双方初始值较高时,反映到实际执行中即低碳生产的概念得到贯彻落实时,政府与低碳企业顺利合作的可能性较大。

基于此提出以下建议:

第一,完善属地政府常态化控制机制,打通属地政府监管职能,优化低碳生产的监管机制,保证政府监管成本的合理性和合法性;促使企业由被动监管向主动监管转变,合理降低企业的生产成本与监管风险,即保证低碳企业正常的生产水平,又能够强化政府的责任意识和监管意识。具体而言,可以对低碳企业的监管成本实施动态化评价,将属地政府治理成本纳入官员绩效评价,提升低碳企业治理的整体循环机制与循环水平。

第二,提升低碳技术发展新方式,通过政府层面上创新低碳技术来保证低碳企业的良好运行,因为低碳企业在进行产业升级时难免会因为资金问题产生消极心理,抗拒进一步投入资金升级现有低碳生产方式,因此在低碳发展时应该根据实际情况实事求是,适量加大对低碳企业发展的补贴支持。在双循环格局发展的今天,低碳企业发展已经成为各国经济发展的主要因素,不应该只局限在地方低碳企业的发展,更应该放眼全球,通过校企合作、海外高层次人才引进等方式,形成低碳企业发展人才池,为低碳企业的发展提供新的技术支撑。

第三,构建低碳排放动态奖惩机制,由于低碳排放在前期与中期的奖惩机制不同,往往在前期企业需要投入大量资金,中后期会逐渐减少,那么政府的投入和支出也应该随之变化。具体来讲,一方面,应该建立低碳企业的补贴与处罚机制,通过碳排放专业小组评估企业所能获得的补贴,保证碳排放机制的顺利进行;另一方面,政府应该发挥“看不见的手”的作用,通过限定企业碳排放的增减来代替财政补贴,最大程度上减少市场的不确定性。

此外,研究进一步发现公众监督对低碳企业的行为有着一定正向影响,公众监督意识的觉醒会直接决定低碳企业的行为方式,研究的下一步重点将放在公民监督上,以进一步完善低碳企业的生产经营机制。