基于混合策略博弈的我国工业碳减排分析
2014-10-22秦念茹李小强
秦念茹 李小强
摘 要：碳排放问题随着工业化进程的加剧以及环境问题的日益凸显已经引起人们的关注。本文基于混合策略博弈主要分析了工厂与工厂之间、政府与工厂之间、中央政府与地方政府之间、社会公众与工厂之间的利益互动关系。结果发现：加大工业碳排放处罚力度、提高政府监督效率以促进工厂工业碳减排行为的推进；提升补贴力度、强化监管技术创新、降低监督成本、将工业污染治理情况纳入到中央政府对地方政府的绩效考核指标体系等，以促使地方政府参与工业碳减排；强化社会公众参与工业碳减排监督的支持力度，以提升社会公众参与监督的积极性，进而有效抑制工厂的工业碳排放行为。最后，针对性地提出工业碳减排的对策建议，以期能够提升我国工业碳减排的效率，促进工业的低碳化持续化发展。
关键词：工业 碳排放 混合策略 博弈
中图分类号：F205 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2014）09-078-03
IPCC第四次评估报告指出，近100多年来全球平均地表温度升高了0.3℃～0.6℃，海平面平均升高了10～25cm。{1}全球普遍的气候变暖严重威胁着人类赖以生存的环境，而人类活动被认为是引起全球变暖的主要原因，其中人类工业生产活动是最主要的原因。随着我国经济的快速增长，我国能源的消耗总量和碳排放量也在逐年增加，目前我国的碳排放量已经位于世界首位。随着全国大范围雾霾等环境问题的日益凸显，如何从根源上减少碳排放量已经成为政府亟待解决的问题。2011年3月16日，国家颁布的“十二五”规划纲要要求，“十二五”期间，中国单位GDP二氧化碳排放量要比2010年降低17%左右，中国各行业都要把节能减排或减少二氧化碳排放列入“十二五”规划。这些都已经说明，我国政府已经相当重视碳排放问题，并已经把碳排放作为一个硬性指标。此外众多的国内外学者也对工业的低碳路径和措施进行了广泛而深入的研究。然而在相关的文献中对于工业碳减排的各参与主体的行为方式以及相互之间的博弈关系的研究还比较少，笔者认为工业碳减排首先需要厘清各参与主体及其相互之间的博弈关系。鉴于此，本文从混合策略博弈的视角探讨工业碳减排的各行为主体间的博弈关系，并针对性地提出相应的对策建议。
一、工业温室气体减排中的参与主体及其行为分析
1.政府主体。在工业碳减排行为的推进过程中，各主体作用的发挥都是建立在政府的主导基础之上，碳减排作为一个社会性质的行动，其准公共物品的特征也要求了地方政府应该发挥着重要的作用。特别是在中国，特有的制度特征和一些地区落后的经济条件也要求政府应该尽力完善低碳技术的市场体系与市场激励机制，解决可能出现的市场失灵，努力营造推进工业碳减排的环境，引导其他各参与主体的积极性，更重要的是起到监督和管理的作用。就政府而言，工业碳减排的参与方不单单局限于地方政府，中央政府在我国工业碳减排方面也起到了至关重要的作用。中央政府根据整体环境状况颁布相应的工业碳减排的政策，此时地方政府不仅仅是中央政府政策的执行者，也是地方利益的代表，既要完成中央政府的政策任务又要追求地方经济的发展。因此在讨论工业碳减排参与主体政府的行为时，不但要讨论地方政府与工厂之间的博弈关系，与中央政府的博弈关系也是不容忽视的。
2.工厂主体。在中国，工业大多以工厂为单位进行发展和运作，工厂是工业碳排放的主要源头，也是推进中国工业碳减排不可或缺的主体之一。特别是技术相对落后、规模相对较小的工厂造成了更多的碳排放和环境污染，以工厂为单位的主体为追求利益最大化，缺少碳减排和环境治理的动机，同时由于治理成本过高而规避必要的环境治理和碳减排，工厂更倾向于逃避相关责任，尽量减少工业碳减排造成的费用损失和将其成本外部化，形成“奥尔森困境”{1}，使社会公众和地方政府承担自身工业碳排放对环境造成的污染。就工业生产的根本主体工厂而言，单靠市场很难真正推进碳减排，政府的参与不可或缺，政府的决策行为必须达到一定条件才可能使工厂有意愿进行自愿的碳减排。从工厂的利益最大化角度出发，只有政府的监督成本大于其盈利水平时，工厂的碳排放成本增加将导致其利润的下降时，工厂才会具有降低碳排放量的意愿；相反，即便政府进行监管力度再大若没有实质性地触碰工厂的根本利益，工厂仍然有碳排放的获利空间，工厂通常会选择搭便车也不可能进行工业的碳减排。
二、工业减排的各参与主体的混合策略博弈分析
1.工厂与工厂之间的混合策略博弈。
（1）模型假设及博弈模型。假设一，两个工业工厂，分别为工厂1和工厂2，工厂为同质性；假设二，工厂之间的信息是非对称的工厂之间无法事先判断对方将采取的何种策略；假设三，两个工厂都进行碳减排的收益分别为R，一个工厂碳减排，另一个工厂碳排放，则碳减排的工厂的收益为R1，碳排放的工厂的收益为R2；两个工厂都进行碳排放的收益为r；假设四，工厂1和工厂2进行工业碳减排的概率分别为P1和P2。
工业碳排放的收益大于碳减排的收益，即满足R2>R1，R2>R，工业碳排放导致非帕累托最优，即满足2R>R1+R2，在一个工厂碳减排的同时，另一工厂碳排放的收益最大，即满足R2>R，在一工厂碳排放的同时，另一工厂碳减排受益虽小于R，但大于r。由此，形成了表1的工业碳排放工厂之间的混合策略博弈分析。
（2）博弈分析。因为两个工厂为同质性，以工厂1的先行博弈进行分析，其策略选择取决于期望收益的大小。
工厂1进行工业碳减排的期望收益为：E1=P2R+（1-P2）R1；工厂1进行工业碳排放的期望收益为：E2=P2R2+（1-P2）r。当满足E1-E2>0时，工厂1将有动力主动进行工业的碳减排，即满足如下条件：
和意愿进行工业的碳减排，这也是达到工业碳减排帕累托的最优效果的条件。由式（1）也可以看出增加R1-r的值和减少R2-R的值都将增加工厂对于工业碳减排的概率，即在一个工厂进行工业碳减排的前提下，另一个工厂工业碳排放的收益越小；一个工厂进行工业碳排放的前提下，另一个工厂工业碳减排的收益越大，这两种情况下越可能形成最优的帕累托效果。
上述的分析基于两个参与博弈的工厂具有同质性，下面讨论一下不具有同质性的两个工厂的混合博弈分析，首先假定假设工厂1规模比重为θ，其中0<θ<1。根据上述假设，两个工厂均碳减排时工厂1的期望收益为2θR，工厂1碳减排而工厂2碳排放时的期望收益为θ（R1+R2），两个工厂均碳排放时工厂1的期望收益为2θr。以碳减排和碳排放的收益差作为衡量工厂是否进行工业碳减排意愿，令该意愿为Y，则满足：Y1=f「θ（R1+R2）-2θr」，由R1+R2>2r可知函数Y1是以θ为自变量的增函数，说明工厂的规模越大，进行工业碳减排的意愿和动机越强烈，反之，工厂规模越小越可能进行工业的碳排放。
（3）均衡结果。工业碳减排的工厂之间的混合博弈结果表明，同质状态下在无外界因素的作用下很难能形成工厂之间的合作机制，只有在一个工厂进行工业碳减排的前提下，另一个工厂工业碳排放的收益越小，和一个工厂进行工业碳排放的前提下，另一个工厂工业碳减排的收益越大的两者情况下，才可能实现工业的碳减排，而这一条件的实现往往是需要外力推动的。在非同质的状态下，规模大的工厂进行工业碳减排的动机较大，规模小的工厂更倾向于工业的碳减排。然而，规模大的工厂也没有理由一直付出，最终很可能导致越来越多的小规模工厂肆意进行工业碳排放的现象。
2.地方政府与工厂之间的混合策略博弈。
（1）模型假设及博弈模型。条件假定和参数设定同上以小节相同，这里增加一点，即假定工厂进行工业碳排放的概率是P1，政府进行监督的概率是P2。一般来说，政府的监督概率越大，工厂碳排放概率就会越小。
（2）博弈分析。这是一个工厂主体先行的博弈模型，工厂为寻求自身的利益最大化，将会进行工业碳排放，此时的政府从社会福利最大化角度需要降低工厂的碳排放，使工业工厂进行碳减排。从收益角度而言，只有当工厂进行碳减排的期望收益大于碳排放时，工厂才可能有意愿进行工业的碳减排。因此，讨论工厂进行碳排放和碳减排两种策略的期望收益。
令工厂进行工业碳排放的期望收益为E1，工厂进行工业碳减排的期望收益为E'1，此时两种期望收益分别为：
博弈的过程是两者之间的利益选择，因此还需要考虑起监督作用的政府的期望收益，令政府监督的期望收益为E2，政府不监督的期望收益为E'2，此时两种期望收益分别为：
（3）均衡结果。工业碳排放政府与工厂之间的混合策略博弈分析可以看出，政府监督到工厂工业碳排放进行的罚款额度F与政府监督概率P2成反比，假定P2是固定的，当政府的惩罚力度加大和罚款数额增大时，工厂进行碳减排的可能性也将随之增大。上述博弈分析还可以看出政府对工业监督的成本C与工厂进行工业碳排放的概率P1成正比，假定P1是固定的，降低政府的监督成本将能够提高政府对工厂工业碳排放监督的概率，从而降低工厂碳排放的可能性。综上所述，政府可以通过加大对工业碳排放工厂的处罚力度，增加其进行碳排放的经济成本，使其进行碳排放的成本大于其收益，进而从外部改变工厂的工业碳排放行为，同时通过减少政府的监督成本提高政府的监督效率，增加监督的覆盖面也将有效地促进工厂碳减排行为的推进。
3.中央政府与地方政府之间的混合策略博弈。
（1）模型假设及博弈模型。中央政府和地方政府都是理性的个体；中央政府以大局为重，追求整体和社会利益的最大化；地方政府以区域为重，追求本地区的经济发展业绩；中央政府对于工业碳减排的政策都是正确的，只要地方政府认真贯彻都将得到很好的碳减排效果。在工业碳减排的实际过程中，中央政府和地方政府作为博弈的两个主体，中央政府制度相关政策，监督地方政府进行工业的碳减排，因此选择监督方式保证地方政府能够顺利实现工业碳减排。制定相关政策是中央政府的必然选择，而在执行方面，地方政府也有自己的选择权，可能执行中央政策实现工业碳减排，也可能不执行中央政府政策对工业的碳排放。因此，中央政府在工业碳减排博弈中的策略有（监管，不监管），地方政府在工业碳减排博弈中的策略有（执行，不执行）。对于中央政府而言，监管地方政府行为是有成本的；对于地方政府而言，实现工业碳减排也是有成本的。令R1为地方政府碳减排为中央政府带来的收益，R'1为地方政府碳排放为中央政府带来的收益，其中满足R'1
引入奖惩机制以后，地方政府执行中央政府的工业碳减排政策是有条件的，只有当满足R2-C'2-F2 （2）博弈分析。在该博弈中，无论是地方政府还是中央政府均不存在纯策略的纳什均衡，因此引入概率因素，研究中央政府和地方政府的工业碳排放的混合策略博弈。令地方政府执行中央政府工业碳排放政策的概率是P1，中央政府对地方政府的监管的概率是P2。一般来说，中央政府的监管概率越大，地方政府执行中央政府政策的概率也越大。地方政府为寻求自身的利益最大化，不会执行中央政府的工业碳减排政策，此时的中央政府从社会福利最大化角度需要监管地方政府的碳排放行为。从收益角度而言，只有当地方政府执行碳减排政策的期望收益大于碳排放收益，地方政府才可能有意愿执行中央政府的碳减排政策。因此，讨论地方政府执行中央政府政策和不执行中央政府政策两种策略的期望收益。 令地方政府执行中央政府工业碳减排政策的期望收益为E1，地方政府不执行中央政府工业碳减排政策的期望收益为E'1，此时两种期望收益分别为：
E1=P2（R2-C2+F1）+（1-P2）（R2-C2） （6）
E'1=P2（R2-C'2+F2）+（1-P2）（R2-C'2） （7）
令中央政府监管地方政府的期望收益为E2，中央政府不监督地方政府的期望收益为E'2，此时两种期望收益分别为：
E2=P1（R1-C1-F1）+（1-P1）（R'1-C1+F2） （8）
E'2=P1R1+（1-P1）R'1 （9）
（3）均衡结果。上述中央政府与地方政府的工业碳减排的混合博弈分析表明，中央政府的监管概率大小取决于地方政府执行中央政府政策和不执行中央政府政策的成本之差，以及中央政府的奖惩力度。在一方面既定的情况下，中央政府的监督概率与成本差呈正比关系，与奖惩力度呈反比关系。从地方政府的期望收益角度而言，提高中央政府的奖惩力度和降低执行与不执行中央政府政策的成本差，将促使地方政府执行中央政府的政策。
地方政府是否执行中央政府政策的概率则与中央政府的监管成本和奖惩力度有关。在一方面既定的情况下，地方政府执行中央政府政策的概率与中央政府的监督成本呈反比，与奖惩力度呈正比，特别是增大中央政府的惩罚力度将有效地促使地方政府执行中央政府的工业碳减排政策。
实际上，在中央政府与地方政府的博弈模型中，最理想的局面和策略是实现（执行，不监管）的纳什均衡，即满足P1趋向于1，而P2趋向于0。根据前述分析，F2与P1呈正比，C2-C'2与P2呈正比，因此从这两个方面着手将有效地使中央政府和地方政府的博弈均衡向最理想的方面发展。一方面，可以加大对不执行中央政府政策的地方政府的惩罚力度，通过提高F2促使地方政府采取执行策略；另一方面，可以通过建立有效的激励机制，例如中央政府提高对地方政府执行政策的补贴和鼓励，通过降低C2-C'2的成本差，使中央政府逐渐采用不监管策略。
三、结论及对策建议
本文对工业碳减排过程中工厂与工厂之间、政府与工厂之间、中央政府与地方政府之间以及在公众参与等各行为主体间的混合策略博弈进行了分析。结果发现：工厂为了自身利益最大化，不会自觉参与工业碳减排，必须借助外部的激励与约束机制；政府可以通过加大对工业碳排放工厂的处罚力度、提高政府的监督效率、增加监督的覆盖面可以有效地促进工厂的工业碳减排行为的推进；地方政府执行中央政府政策的概率与中央政府的监督成本呈反比，与奖惩力度呈正比，需要中央政府强化惩罚机制和补贴激励机制，以减小监管成本；对参与工业碳减排行动的社会公众进行激励，通过减少参与成本和提升参与收益，可以有效的鼓励社会公众参与工业碳减排的监督中。根据博弈结论，本文提出几点政策建议，以求解决我国工业碳减排效率低下的问题，改善城市生态环境。
（1）推动科技创新，降低工业碳减排和政府的监督成本。技术的创新是现代经济增长的主动力{2}，这里主要是从政府监督技术创新和工业生产低碳技术创新，促进工业的碳减排和环境改善。政府监督技术创新，可以有效地降低监督测成本，提升监督的有效性；工业生产低碳技术创新可以降低工业碳减排的成本，提升减排的效率，使得工厂等各参与主体自觉参与工业的碳减排。因此，我们必须加快完善国家技术创新体系，以技术创新推动工业碳减排目标的实现。
（2）建立健全激励约束机制。激励是通过财政补贴、税收减免等激励措施，鼓励各参与主体积极参与工业碳减排，主要包括中央政府对地方政府的激励、政府对工厂的激励、政府对社会公众的激励等。约束是对各参与方消极参与工业碳减排的惩罚和约束，中央政府对地方政府的约束通过将工业碳减排和环境治理情况纳入到对地方政府的绩效考核中和其他处罚措施强化对地方政府的约束；政府对工厂等工业污染源直接生产者进行污染处罚等手段强化约束。同时可以引入第三方的约束机制，主要包括公众、非政府组织和媒体等，调动整个社会的力量强化对工业碳减排的监督，在减少监督成本的同时提升监督的效率。
（3）调整工业产业结构，推动低碳企业的普及与发展。各级政府应该积极的调整当地产业结构，尽快淘汰那些高能耗、高排放、低效率的企业。大力推动科技型企业和低能耗、低排放企业的发展。促进企业间的并购，使一些规模大、技术先进、效率高的企业收购那些技术落后的企业，实现资源的重组，使得效率提升，排放减少。同时，树立低碳生产的理念，积极宣传低碳环保，给企业的高管开设低碳环保培训班，使得低碳生产的理念真正地进入到企业中，融入企业文化和生产中，进而促进企业进行低碳环保改革，推动低碳企业的普及与发展。
参考文献：
[1] 蒙瑞海.我国工业碳源减排的博弈分析[J].生态经济，2012，10（258）：111-115
[2] Mancur Lloyd Olson， Jr. The Logic of Collective Action： Public Goods and the Theory of Groups[M]. Harvard University Press，1965
[3] 吕军，李利，侯俊东.矿山地质环境治理主体间的博弈分析[J].中国人口·资源与环境，2012，22，（11）：124-129.
（作者单位：东北林业大学经济管理学院 黑龙江哈尔滨 150040）
（责编：若佳）
