多方博弈视域下创新联合体的绿色技术创新策略

摘 要：在绿色技术创新领域，创新联合体作为国家科技发展和关键核心技术突破的有效组织，通过强化企业创新主体地位，支持企业整合高校和科研院所、金融机构等资源而取得了不断进步。通过构建政府、企业、金融机构三方演化博弈模型，探讨三方采取不同策略对创新联合体进行绿色技术创新的影响，并对创新联合体决策过程进行博弈分析发现，创新联合体进行绿色技术创新最终稳定在自身内部不断进行资金积累和技术创新的可持续发展状态。

关键词：演化博弈；创新联合体；绿色技术；创新

中图分类号：F303 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2024）14-0030-05

引言

作为全球碳排放总量最大的发展中国家，中国制定了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的“双碳”目标。这一重大战略决策体现了党中央对国内外发展的整体谋划[1]。该目标的制定，旨在有序应对资源环境约束问题，推动不同类型企业进行节能减排和低碳转型。然而，在我国能源消费结构持续优化的过程中，依赖政府补贴的产业模式导致产业快速扩张，进而导致行业的无序发展[2]。单纯的产业结构调整已经不足以实现“双碳”目标的达成。为此，创新主体需要从以往由经济或科技部门主导的管理模式，转变为经济、科技和社会多部门联合治理的模式。

通过以企业为主体，整合科研院所、高等院校等多方力量[3]构建创新联合体，有助于整合各方的优势，突破我国创新能力不足的限制，提高创新效率。这为攻克产业关键核心技术、提升产业链基础水平提供了新的思路和视角[4]。与传统的产学研合作组织形式不同，创新联合体更注重应急性政策需求，特别是在解决迫切性问题时表现出明显优势。绿色技术创新联合体的创建，正是应对双碳转型技术难题、推动科技成果转化以及解决产业发展中的瓶颈问题的有力举措。

一、问题描述与模型构建

（一）模型假设

为分析各博弈方策略选择以及均衡点的稳定性和演化过程，对模型中的多要素进行综合分析，做出以下假设。其中设定参数均为大于零的常数。

假设1：参与主体。在创新联合体进行绿色技术创新的过程中，一共有三方参与主体，即政府x、创新联合体y、金融机构z（包括银行、投行、基金等）。

假设2：有限理性。政府、企业和金融机构都是有限理性的，都有不断学习的能力。在博弈过程中，他们根据有限信息和预期收益不断调整策略，即为追求利益最大化随时间不断调整各自的策略选择，直到达到最优策略。

假设3：博弈策略。在创新联合体进行绿色技术创新的过程中，从三方参与主体中随机抽取的个体匹配成为2*2*2博弈子系统，博弈子系统中博弈方的策略可简化为三种。具体而言，政府可以选择参与或者不参与创新联合体进行绿色技术创新；企业作为绿色低碳创新联合体的主要内部成员，会根据自身的利益和发展策略选择继续维护创新联合体还是中途背叛创新联合体；金融机构会在不同的情形下选择是否为创新联合体实施绿色技术创新提供资金支持。

假设4：政府参数设置。在创新联合体进行绿色技术创新过程中，政府的博弈策略为（参与，不参与）。（1）当政府选择参与时，假设政府在创新联合体实施绿色技术创新中的投入成本为G，获得收益为R。（2）当政府选择不参与时，用d表示政府选择“不参与”策略所获得的收益占“参与”策略所获得的收益的比例，则政府选择“不参与”策略所获得的收益为dR（0<d<1）。

假设5：企业参数设置。创新联合体进行绿色技术创新过程中，企业的博弈策略为（维护，背叛）。（1）企业选择维护创新联合体进行绿色技术创新时，获得收益为R1，付出的成本为C。（2）企业选择背叛联合体实施绿色技术创新时，考虑到单独进行技术创新成功的概率会下降，企业单独进行技术创新获得收益为R2（其中，R1>R2），付出的成本为B。（3）同时假设，当政府选择参与创新联合体时，企业可以从政府获得资金支持为S；当金融机构选择为企业参与创新联合体的绿色技术创新项目提供资金支持时，企业可以从金融机构获得的资金支持为K。

假设6：金融机构参数设置。在创新联合体进行绿色技术创新过程中，金融机构的博弈策略为（支持，不支持）。（1）用w1表示政府参与时金融机构获得的收益，w2表示政府不参与时金融机构获得的收益。（2）同时将金融机构因政策导向对联合体给与的优惠以及投入的资金成本记为τ。

假设7：惩罚与补偿。在政府参与监管下，企业中途背叛联合体须按照惩罚机制向对方支付违约金，记为F；并且，在政府参与监管下金融机构拒绝提供资金支持的惩罚也记为F。

（二）问题描述

中国作为发展中国家，为应对日益严峻的气候变化，积极主动加大绿色技术创新投入。本文基于博弈论构建三方重复博弈模型[5]。其中，政府作为绿色技术创新联合体的倡导者，可以通过法律、经济、行政等手段参与维护创新联合体的稳定，而且政府参与具有很大的“溢出效应”，可以引领人才、资金、科技等顶层资源的入驻。企业尤其是重污染企业作为碳排放的重要载体，受制于我国长期以来的资源依赖型发展模式，过分依赖化石能源和政府补贴一度导致产业“爆发式”扩张，进而导致价格战与行业失序发展。面对国家双碳转型政策要求，仅依靠产业结构调整不足以支撑“双碳”目标实现[6]，长远解决能源结构问题仍需要颠覆性的技术突破[7]和大量稳定的资金支持。而对于金融机构而言，绿色低碳技术创新项目信贷周期长、回报率低，风险不确定性大[8]，受到政府奖惩机制、绿色信贷评估机制以及创新联合体绿色低碳项目未来市场价值等多种因素的影响，即使在政府部门的支持下，金融机构能够获得的收益也十分有限[9]，且政府部门在绿色金融机构评估机制建设方面还处于探索阶段，金融机构支持绿色技术创新联合体创新的动力有限。

（三）支付矩阵构建

在模型中，政府、企业和金融机构依据自身意愿进行策略选择，根据以上7个假设，得到政产金在创新联合体中进行技术创新的支付矩阵，如表1所示。

二、复制动态方程和均衡解的稳定性分析

（一）政府复制动态方程

1.政府选择参与创新联合体进行绿色技术创新的预期收益为：

E11=y*z*（R-G）+（1-y）*Z*（R-G+F）+y*（1-z）*（R-G+F）+（1-y）*（1-z）*（R-G+2F）（1）

2.政府选择不参与创新联合体进行绿色技术创新的预期收益为：

E12=y*z*d*R+（1-y）*z*d*R+y*（1-z）*d*R+（1-y）*（1-z）*d*R （2）

3.政府的平均预期收益为：

E1=x*E11+（1-x）*E12=d*R+2x*F-x*G+x*R-d*x*R-x*y*F-x*z*F（3）

4.政府的复制动态方程为：

F（x）=x*（E11-E1）=x*（x-1）*（G-2F-R+d*R+y*F+z*F）（4）

（二）企业复制动态方程

1.企业选择维护创新联合体进行绿色技术创新的预期收益为：

E21=x*z*（R1+S-C+K）+（1-x）*z*（R1-C+K）+x*（1-z）*（R1+S-C）+（1-x）*（1-z）*（R1-C） （5）

2.企业选择背叛创新联合体进行绿色技术创新的预期收益为：

E22=x*z*（R2+S-B+K-F）+（1-x）*z*（R2-B+K）+x*（1-z）*（R2+S-B-F）+（1-x）*（1-z）*（R2-B） （6）

3.企业的平均预期收益为：

E2=y*E21+（1-y）*E22=R2-B+y*B-y*C-x*F+z*K+x*S+x*y*F+x*y*R1-x*y*R2+y*z*R1-y*z*R2-x*y*z*R1+x*y*z*R2（7）

4.企业的复制动态方程为：

F（y）=y*（E21-E2）=-y*（y-1）*（B-C+x*F+x*R1-x*E2+z*R1-z*R2-x*z*R1+x*z*R2） （8）

（三）金融机构复制动态方程

1.金融机构选择为创新联合体进行绿色技术创新提供资金支持的预期收益为：

E31=x*y*（w1-τ）+（1-x）*y*（w2-τ）+x*（1-y）*（w1-τ）+（1-x）*（1-y）*（w2-τ）（9）

2.金融机构选择为创新联合体进行绿色技术创新提供资金支持的预期收益为：

E32=x*y*（-F）+（1-x）*y*（-F）+x*（1-y）*0+（1-x）*（1-y）*0 （10）

3.金融机构的平均预期收益为：

E3=z*（1-z）*（x*（τ-w1）*（y-1）+（x-1）*y*（τ-w2）-（x-1）*（y-1）*（τ-w1）（τ-w2）-x*y*（τ-w1）-（x-1）*y*F+x*y*F）（11）

4.金融机构的复制动态方程为：

F（z）=z*（E31-E3）=z*（z-1）*（-w2-y*F-x*w1+τ*x*w2+2x*y*F） （12）

三、演化博弈的稳定性分析

当复制动态方程等于0时，表示（x，y，z）不再随时间变化，此时每个参与者的选择都是最优策略。根据微分方程稳定性定理，当复制动态方程等于0，且其一阶导数小于0时，复制动态方程达到稳定状态。

通过对政府、企业和金融机构策略的稳定性分析，得到演化博弈的8个均衡点，分别为E1（0，0，0）、E2（0，1，0）、E3（0，0，1）、E4（0，1，1）、E5（1，0，0）、E6（1，1，0）、E7（1，0，1）、E8（1，1，1）。尚不确定平衡点是否渐近稳定，只有同时满足纳什均衡和纯策略纳什均衡时才能实现ESS。平衡点的渐近稳定性由李雅普诺夫（Lyapunov）判别式（间接法）确定，该方法首先求解雅可比矩阵及其特征值。

为了分析政府、企业、高校和金融机构之间的演化和稳定趋势，本文建立了雅可比矩阵J。

通过分别对F（x）、F（y）和F（z）对x、y和z求一阶偏导数，得到雅可比矩阵的特征值。利用李雅普诺夫（Lyapunov）第一法，当雅可比矩阵的所有特征值均具有负实部时，则均衡点为渐进稳定点；当雅克比矩阵的特征值至少有一个具有正实部时，则均衡点为不稳定点；雅可比矩阵除具有实部为零的特征值外，其余特征值都具有负实部，则均衡点处于临界状态，稳定性不能由特征值符号确定。最后，将8个平衡点对应的特征值分别代入雅可比矩阵，如表2所示。

在多群体动态演化博弈系统中，只需要考虑纯策略均衡点的渐进稳定性，上述共有2组解可能形成渐进稳定策略组合。根据创新联合体的收益情况，将企业选择“背叛”策略和均选择“维护”策略的策略组合称之为“不理想”和“理想”，将一方选择“维护”而另一方选择“背叛”的策略组合称之为“不太理想”。在2组稳定策略组合中，有1组不太理想组合、1组理想组合。

以上8个均衡点代表8种不同的情况。根据李亚普诺夫间接法，当所有的特征值都为负实部时，平衡是渐近稳定的。为了达到这两种理想状态，需要满足情形1E4（0，1，1）和情形2E6（1，1，0）的特征值都小于0的条件。

四、演化博弈的仿真分析

E4（0，1，1）表示在政府不参与、金融机构提供资金支持的情况下，企业选择维护创新联合体，积极进行技术创新，助推“双碳”转型，最终系统达到助推“双碳”转型的理想稳定状态。为了更直观地看出政府、企业和金融机构三方博弈的演化路径，选择在E4（0，1，1）即情形1下对不同参数变化下系统各主体策略选择进行仿真分析。

（一）初始变量

本节讨论情形1和情形2中关键参数的敏感性，包括政府的激励、惩罚和企业的收益分配比例以及金融机构面对不同情景对风险的评估等级。在模拟一个参数的灵敏度时，我们保持其他参数不变。

本文的初始变量通过三个途径得到，主要是中国政府政策和法律、经典文献和《中国统计年鉴》、研究案例。

基于所有来源的信息，本文简化了数据处理，结合第一部分的模型假设，对模型中的参数进行了初始赋值：G=1 000，S=700，d=0.4，F=300，R=600，C=1 200，B=1 300，R1=1 200，R2=1 000，K=500，τ=30，w1=50，w2=30。

（二）仿真分析

1.情形1下三方主体的演化过程

运用MATLAB仿真分析在情形1下改变政府、企业和金融机构的初始概率时，三方主体向最优均衡状态的演化过程，分析初始概率分别在0.2、0.5、0.7时三方主体的演化过程。

图1主要分析政府和企业在初始概率为0.2、0.5和0.7时二者向最优均衡状态的演化过程。从图1中可以看出，政府因为创新联合体的逐步完善和市场行为的效率逐渐占据主导地位而不断弱化自己的作用，所以，政府参与创新联合体进行监管的概率逐渐下降并最终稳定在概率为0的位置，即政府选择不参与创新联合体；而企业则随着创新联合体的完善，享受到创新联合体进行技术创新的成果并且创新风险逐步降低，最终企业选择维护创新联合体的概率稳定在概率为1的位置，即企业选择维护创新联合体。

图2主要分析政府和金融机构在初始概率为0.2、0.5和0.7时二者向最优均衡状态的演化过程。该分析同图1分析，得出三方的最稳定策略为（0，1，1），即政府选择不参与创新联合体、企业选择维护创新联合体及金融机构选择为创新联合体提供资金支持。

2.政府参与提供税收、补贴等各项优惠的影响

在情形1的情况下，为分析政府参与提供税收、补贴等各项优惠的影响，将G分别赋予G=900、1 000、1 500。如图3所示，随着政府支出G的增加，政府、企业和金融机构演化至稳定点的速度不断加快。这说明，政府支出的增加，包括税收减免、优惠补贴，对企业参与创新联合体提供了充分的政策支持，减缓了其资金压力，提高了创新联合体进行绿色技术创新成功的概率。

3.企业选择维护联合体和选择背叛联合体的影响

在情形1中，我们一般假设R1>R2。为了研究企业是否选择维护创新联合体对创新联合体进行绿色技术创新时三方主体演化稳定策略的影响，我们对R2进行不同的赋值，即R2=1 000<R1、R2=1 200=R1、R2=1 400<R1三种不同的情形。从图4中可以看出，随着企业背叛创新联合体获得的收益不断增加，企业选择维护创新联合体进行绿色技术创新的可能性不断降低，创新联合体成功进行绿色技术创新的可能性也不断下降，进而其他各方达到稳定性的概率也随之下降。并且从图4中可以看出，当企业背叛创新联合体可以获得收益R2=1 400大于企业选择维护创新联合体可以获得的收益R1=1 200时，政府、企业和金融机构难以在情形1的假设情境下达到均衡状态。

五、结论及建议

（一）结论

本文基于进化博弈理论，构建了政府、企业和金融机构三方演化博弈模型。本文模拟了不同政府政策、企业协同收益以及金融机构资金支持的干预方式，解释了各方策略对绿色技术创新联合体实施创新活动的影响，并得出以下主要结论。

1.综合来看不同情境下的策略演化结果，拟合效果很快就实现了稳态。一方面，说明创新联合体进行绿色技术创新的优势不同于以往的政产学研联盟；另一方面，结合龙头企业的行业优势和金融机构的资金支持，创新联合体的稳定性和应急性需求更符合“双碳”转型下的技术创新要求，也使得联合体的稳定性更强。

2.金融机构的资金支持意愿受政府的影响很大，当政府投入成本增加时，金融机构为绿色低碳联合体提供资金的意愿也随之提升。接着，企业和高校组成的联合体与以往二者组成的联盟不同，稳定性更强。

3.由于基本模型假设存在一些重要的局限性，从而可能为未来的研究提供一些途径。第一，本文基于政府、企业和金融机构，没有考虑其他利益相关者的影响。未来关于创新联合体进行绿色技术创新的研究可以改变或者进一步扩大研究范围，考虑不同利益相关者对绿色技术创新活动的影响。第二，本文的假设做了很多简化，比如政府不同情境下的碳税政策、联合体中除了本文研究的龙头企业也会有行业内的小企业，忽略了创新联合体中高校的作用，而对金融机构的研究假设过于强硬，没有为金融机构在创新联合体进行绿色技术创新的进程中其他博弈方的策略变化做出应对决策。

（二）政策建议

基于以上分析结论，我们提出以下三点政策建议。

1.以绿色技术创新联合为创新主体，大力开发使化石能源得到高效清洁利用的技术，用先进节能降耗技术、清洁技术，高效化和清洁化地改造传统化石能源，发展生产工艺节能技术。

2.加快物联网、大数据、人工智能、区块链等技术在绿色技术创新联合体中的应用，建设智能电网，推进智慧城市建设，建立低碳交通运输系统，逐步实现建筑的低碳化。

3.以绿色技术创新联合体为创新平台，加快关键技术的创新，创新氢能技术，发展新一代风能、光伏、地热能、海洋能、生物质能、核能发电技术和蓄电池技术。

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[责任编辑 柯 黎]