基于随机演化博弈的新能源汽车发展策略研究

刘春凤

关键词： 新能源汽车 环境污染 能源短缺 随机演化博弈模型

中图分类号： F426.471 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2024）01-0242-04

由于中国经济的快速增长与人们对更美好生活品质的追求，汽车私有化已成为一种日益流行的现象。传统燃油车因其完善的技术和服务体系受到大众的追捧，所以目前市场上的大多数车辆仍是传统油车。传统燃油车会对环境和能源造成以下问题：一是燃油车提供动力时会释放大量的CO₂，CO₂会导致全球气候变暖；二是燃油汽车排放的尾气中含有大量的污染物，其中硫化物、氮氧化物等气体会破坏臭氧层，导致酸雨出现，而形成的固体颗粒物如可入肺颗粒物（PM2.5）会影响人类的身体健康；三是燃油车会大量消耗石油这一不可再生资源。发展新能源产业已经成为当前处理能源短缺和环境污染等问题的有效措施，尤其新能源汽车的应用在很大程度上可以解决空气污染问题。与传统汽油车相比，新能源汽车作为一种新型交通工具，其整个生命周期的能耗较低，对综合环境的影响较小，推广新能源汽车是人们正在探索和实施的新发展模式。

新能源汽车发展是一个长期、复杂的动态过程。关于新能源汽车发展的演化问题，国内外学者已经做了广泛的研究。孙红霞等人［1］通过建立企业和政府的两方演化博弈模型，分析博弈双方的演化稳定策略，通过仿真分析得到不同初始条件与不同参数条件下的演化结果。结果表明：政府的选择策略取决于补贴过程中检查频率的高低。曹国华等人［2］建立演化博弈模型分析汽车市场消费者和政府间的互动机制，结果表明：在两种情形下存在演化稳定策略。曹霞等人［3］基于演化博弈理论建立演化博弈模型，分析模型策略的稳定性并通过政府规制对新能源汽车产业的影响进行仿真分析，结果表明：中强度的监管力度、高惩罚力度、高资助力度、高建设投入力度更有助于新能源汽车的推广。JIN T 等人［4］讨论了静态双重信贷政策与动态双重信贷政策对新能源汽车快速发展的影响，结果表明：实施动态双重信贷政策能够降低政府的监管成本且动态双重信贷政策更利于新能源汽车的发展。在可持续发展背景下，胡振华等人［5］建立地方政府、车企和消费者间的演化博弈模型，分析成本投入、净收益等对博弈主体策略选择的影响，结果表明：生产商是否研发的策略与研发的增量收益、增量成本、增量利润、政府的高力度优惠等息息相关。

以上基于演化博弈模型考虑新能源汽车产业发展的研究都是在确定状态下进行分析的，忽略了不确定因素的影响，但是在现实经济活动中，系统的演化常常伴随着随机干扰，确定性演化可能会脱离实际经济活动。贺一堂等人［6］建立随机演化博弈模型并分析了演化过程的穩定性与收敛速度，表明不确定因素对系统的演化有影响并且得出随机干扰造成的不稳定性更利于局中人向更优的方向演化。丰景春等人［7］首先建立公司和农户的确定性演化博弈模型，其次通过引入高斯白噪声表示系统受到的随机干扰，建立随机演化博弈模型，分析随机扰动下系统的稳定性，为农田水利项目的运行提供相应的对策建议。

通过以上文献分析和现有理论，本研究将高斯白噪声引入确定性博弈模型，以此刻画系统受到的随机干扰，重点探讨随机干扰对消费者和政府策略选择的影响与博弈主体达到演化稳定的条件，并进行数值仿真研究不同强度的干扰对博弈主体不同策略选择的影响，旨在促进新能源汽车产业的稳定发展，减轻环境污染和能源短缺的压力。本文将在以下方面进行探讨：一是将高斯白噪声引入新能源汽车发展过程的研究，可以更好地描述不确定因素对汽车市场中的博弈主体不同策略选择的影响，建立消费者和政府的两方随机演化博弈模型；二是进行数值仿真，分析不同的随机干扰强度下博弈主体的演化，并根据仿真结果对促进新能源汽车发展提出相应的建议。

1 模型建立

1.1 模型假设

假设1：博弈群体包括政府和消费者，他们都是有限理性的并通过模仿和学习最终达到均衡。

假设2：假设政府实施补贴的概率为y，则不实施补贴的概率为1-y；同样，消费者选择购买新能源汽车的概率为x，选择购买传统汽车的概率为1-x，其中x，y ∈ [0，1]。

假设3：对于消费者来说，购买新能源汽车和传统汽车能为其带来的效用分别为U₁、U₂，将承担因购买新能源汽车和传统汽车的成本（如采购、维修、运营等）分别为C₁、C₂，购买新能源汽车会获得政府补贴S，购买传统汽车要支付碳税税额C_c。

由图1 可知，当σ 值逐渐增加，系统演化出现波动，并且消费者选择购买新能源汽车策略的概率x （t ）对σ的敏感度低于政府选择补贴策略的概率y （t ）。图1（a）中σ 取不同值时x （t ）波动幅度较平稳缓慢，而1（b）中σ取不同值时y （t ）波动幅度变化较大。研究表明：现实生活中政府的补贴行为相对于消费者购买新能源汽车的行为更易受到不确定因素的干扰。

通过对比图1（a）和图1（b）可以发现，当σ 取不同值0.5 或1 时，y （t ）都比x （t ）更快演化到零点均衡。当σ 取值为1，时间t 约为0.4 时，y （t ）达到均衡点；当σ 取值为0.5，时间t 约为0.7 时，y （t ）达到均衡点，但这两个时间点无论σ 取何值x （t ） 都没有达到均衡状态。另外，消费者购买新能源汽车的行为和政府选择补贴的行为到达均衡的时间随着干扰强度σ 的增加而缩短，这表明油价、零部件成本、电池价格等不确定性因素可以推动汽车市场消费者和政府的演化，使其更快达到稳定的状态。

4 结论与建议

本文基于演化博弈理论构建了地方政府和汽车制造商间的随机演化博弈模型，研究并分析了随机干扰对博弈模型的影响。结果表明：油价、电池价格等不确定性因素会对消费者和政府的博弈形成随机干扰，导致系统的演化出现不同程度的波动，并且会改变系统达到平衡状态的时间；政府选择补贴的行为比消费者购买新能源汽车的行为对随机干扰强度σ 更敏感；随着σ 值的增加，无论是政府选择补贴的行为还是消费者选择购买新能源汽车的行为都更快达到稳定状态。

基于以上结论，提出以下建议：在实际经济活动中应该充分考虑如油价、零部件成本、电池价格等不确定性因素的影响，避免这些随机干扰造成系统大幅度波动，更好地促进汽车市场的稳定发展；相对于消费者购买新能源汽车的行为，政府的补贴行为更易受到随机干扰的影响，进一步完善新能源汽车的补贴制度，减少随机干扰的影响才能更好地发展新能源汽车产业；随着值的增加，消费者购买新能源汽车的概率更快趋于稳定状态，即消费者选择不购买新能源汽车，应该采取积极的措施来降低随机干扰的影响，更好地促进新能源汽车产业的发展。