垃圾焚烧发电厂飞灰绿色处置动因研究——基于企业与政府的博弈模型分析

代 峰 陈 怡

(1武汉理工大学 管理学院，湖北 武汉 430068；2湖北理工学院 经济与管理学院，湖北 黄石 435003)



垃圾焚烧发电厂飞灰绿色处置动因研究
——基于企业与政府的博弈模型分析

代 峰1陈 怡2

(1武汉理工大学 管理学院，湖北 武汉 430068；2湖北理工学院 经济与管理学院，湖北 黄石 435003)

垃圾焚烧发电是解决垃圾围城以及废物循环利用的一个有效方案，但也伴随着高污染的残留物——飞灰的产生。由于飞灰的处置成本较高，很多垃圾焚烧发电厂飞灰未经处理直接排放，这对周边环境和居民健康造成了严重的污染和危害。文章通过3种不同的情况，论述政府和企业如何进行博弈以促进垃圾焚烧发电厂对飞灰进行绿色处置。为了更好地描述博弈问题，文章运用Gambit软件进行模拟。经过模拟后得出，当政府所设立的经济处罚较高时，企业会主动对飞灰进行绿色处置，以满足绿色环保标准。

垃圾焚烧发电；飞灰；绿色处置；政府；企业；博弈

随着环境污染与资源耗竭成为愈来愈严重的社会问题, 人们越来越认识到保护环境的重要性，因而城市垃圾管理成为了政府实行绿色环保经济的一个重要组成部分。在处置垃圾环节中，垃圾焚烧发电成为了解决垃圾围城和废物循环利用的一个有效措施。但是，在垃圾焚烧发电过程中，由于焚烧温度不足，会产生飞灰，易对周边环境以及居民健康造成较大的危害，所以，如何实现飞灰绿色处置也就成为了社会及政府关注的焦点。

一、文献回顾

城市生活垃圾管理是研究垃圾的产生、收集、处理过程的复杂系统问题。Chang等人发现，对于城市垃圾管理的研究主要分为2类：1)系统工程模型，用于分析经济或成本最优问题；2)系统评估分析，如生命周期评估分析和物质流分析[1]。在城市垃圾的产生方面，于涛等人利用多元统计分析发现，城市生活垃圾产生受到人口密度、人均绿地面积以及人均消费支出等因素的影响[2]。关于垃圾收集转运方面，王树文等人研究发现，应该增强公众的参与度，减少政府的强制干预[3]。现在对于城市垃圾管理问题的研究比较多，但是运用博弈论对垃圾处理管理的研究相对较少。

博弈论作为一种数学和逻辑方法，目前已经广泛应用于各个研究领域，如，经济学、市场营销、供应链管理等。Zhao等人提出，博弈论是帮助决策者通过预测其他决策者最大化收益期望的前提下来决定自己的战略[4]。Sadeghi和Zandieh提出，随着绿色低碳经济的到来，博弈论被用于研究某个行业产品管理中[5]。Dong等人用博弈论研究政府与污染型企业之间的决策，进而激励企业进行技术创新、环保产品的生产[6]。朱庆华和窦一杰在分析政府和企业在不同策略下各自的成本和收益的基础上,运用进化博弈理论研究了政企双方的博弈关系[7]。朱庆华和窦一杰建立了绿色供应链管理中考虑产品绿色度和政府补贴分析的三阶段博弈模型[8]。向刚和段云龙提出了绿色持续创新动力模型,强调了制度结构对绿色持续创新动力形成的重要作用[9]。

本文将运用Gambit软件来模拟政府和垃圾焚烧发电厂在处理飞灰问题上的博弈。对政府和企业在不同情况下，政府如何促进企业处置飞灰、进行技术创新进行分析，试图找到影响企业创新动力的主要因素，以便给政府制定政策提供参考。 二、飞灰绿色处置动因的博弈模型

目前处理飞灰有几种方式：1)填埋进安全填埋场。由于土地资源是有限的，并且进行填埋后的土地无法循环使用，因而这种处置方式对于土地资源会产生一定的浪费和污染；2)通过固化、熔融的方式做成建材，这种方式虽然所需创新成本较大，但这是一种绿色环保的处置措施，符合绿色经济的要求。本文以第二种处置方式为前提，来研究政府和企业之间的博弈。 我们建立一个“两人非合作”的博弈模型：政府(G)和企业(M)。该模型分别考虑政府的财政政策和企业的成本效益。假设他们都有2个决策来促使企业飞灰绿色处置的技术创新。政府的策略是：{ R，NR }。R表示政府调控企业生产过程及市场竞争来促使企业进行技术创新；NR则表示不调控。同样，厂家的2个策略是{ CH，NCH }。CH表示企业决定改进他们现有的生产技术和设备来进行飞灰的绿色处置产品创新以减少对环境的污染；NCH表示保持现有生产模式。表1为双方进行决策的收益矩阵。

表1 政府和企业的收益矩阵

表1中，TB表示政府鼓励技术创新而实行的税收减免形式的政府补贴；P表示如果企业不处置飞灰，政府对企业所实行的经济处罚；C是企业进行技术创新的成本；E表示企业进行技术创新后给政府带来的环境收益，如减少污染给政府带来的治理成本的节约；S表示企业进行技术创新后的产品额外收益；L表示环境污染所导致的可能损失。假定政府和企业同时做出决策。因此，本模型是静态的。

这里根据以上基本博弈模型，提出了3种选择不同策略组合的博弈情况进行研究。模型中每个参数的数值是由Excel的随机函数产生。

(一)博弈初始阶段

在博弈的初始阶段，对于政府来说，对飞灰处置的监控政策还不完善，没有一个明确的处罚和奖励机制。而且对于企业来说，进行技术创新是有经济风险的。如果技术创新的成本高于所获得的收益时，企业将不愿意进行技术创新。因此，一旦S+TB-C<-P，那么企业将会沿用当前的生产模式。博弈的相关参数如表2所示。

表2 博弈初始阶段的模型参数

为了不失一般性，在表2中，所有的参数都用逻辑单位来表示。成本为1单位，表示真实的货币价值；根据我国政府对于环保企业的鼓励政策，环保企业大约可以获得13%的税收减免。政府收益和销售都是通过EXCEL的随机函数求得，10～10 000是指相当于成本的倍数。在初始阶段，我们假设企业额外销售收益最多只有成本的一半。由于政府的监控政策不完善，我们假定政府的经济处罚力度较低，介于成本的0～0.2之间。

通过Gambit软件模拟博弈结果如图1所示。对于企业来说，CH策略的期望收益更小，是严格劣势的，因而首先被剔除；当厂商选择继续以当前模式进行生产时，第二次剔除的就是NR；一旦所有的劣势策略被剔除，那么占优策略也就得出了。

如图1所示，当企业选择NCH时，政府应该选择调控R。因为在该情况中，经济惩罚力度不足，因此，策略组合(R,NCH)是唯一的纯策略纳什均衡。

(二)博弈中级阶段

如果政府不进行调控，将给整个社会带来环境问题。如果政府对于环境污染行为进行重罚，那么企业将比较创新前后的收益来确定最有利的策略。在中级阶段，我们假设S+TB-C>-P，则博弈中没有占优策略。因此，我们将通过混合策略来达到纳什均衡。在初始阶段中，博弈双方只能选择一种特定策略，而在混合策略中，参与者将以一定概率来选择不同策略。表3提供了在混合策略下各个参数的选择标准。在本阶段中，经济处罚P将设置为成本的10 000倍，并且该阶段我们假设额外销售收益最大可以覆盖成本。

表3 博弈中级阶段的模型参数

通过Gambit计算得到技术创新后，随新产品的额外收益S变动而变动的纳什均衡如图2所示。

从图2中不难发现，企业选择进行产品创新而政府选择不调控的这样一种策略组合的几率接近于1。因此，该情况下的纳什均衡为(NR，CH)。所以，只有当经济处罚足够高的时候，企业才会考虑进行技术创新。

(三)博弈最优阶段

由于绿色经济是社会发展的必然趋势，因此，企业如果仅仅为了眼前利益，固步自封是不明智的。他们必须从绿色经济中寻求机遇和利润，努力进行技术创新，变废为宝。只要创新后的产品收益S高过成本C，这些厂商就会主动的去创新研发这些技术，政府也不再需要进行调控。所以，在本阶段中，我们将考虑政府选择NR、厂商选择CH的策略组合。这也是3种情况中的最优结果。如表4所示是各个参数的取值标准。这里我们假定政府收益和产品创新后额外收益都是10。

表4 博弈最优阶段的模型参数

只要S>C，那么纳什均衡就是唯一的。通过软件Gambit模拟后的结果如图3所示，和初始阶段一样，劣势策略以及它的收益都将被剔除。因此，不管政府如何选择，对于企业来说，NCH都是一个劣势策略，要被剔除。当企业剔除掉NCH后，政府也会剔除掉R。因此最终的策略组合为(NR,CH)。

三、结论

根据以上3个不同阶段的分析，我们可以得出，政府和企业进行策略选择的时候，会考虑以下一些因素：经济惩罚(P)；技术创新成本(C)；创新后额外收益(S)。图4表明了策略选择与影响因素之间的相互关系。

从图4中不难发现，对于政府而言，为了保障绿色环保经济的顺利实施，政府的经济惩罚应该设置得比较高，这样才能驱使企业主动地去进行技术创新以满足绿色经济的需要。企业潜在的经济收益是由技术创新来决定的，同时，技术创新也同样会影响政府的收益。所以，企业的策略选择也会被这些因素所影响。对于政府来说，也应当加大对绿色环保产品的使用宣传，增加居民对于这类产品的消费比例。只有经济惩罚和宣传同时进行，企业才会有动力去进行技术创新。

对于企业来说，进行技术创新势在必行。所以，走在行业的前面，主动进行技术创新，才是企业最明智的决策。因而，企业可以考虑同一些科研机构和高校合作，加快技术创新的速度，这样也有利于节约技术创新的成本。

[1] Chang,N,B,Pires,A,Martinho,G.Empowering systems analysis for solid waste management:challenges,trends,and perspectives[J].Critical Reviews in Environmental Science and Technology,2011(41):1449-1530.

[2] 于涛，黄涛，等.兰州市城市生活垃圾清运量影响因素多元统计分析[J].广西大学学报(自然科学版)，2013,38(2)：499-506.

[3] 王树文，文学娜，秦龙.中国城市生活垃圾公众参与管理与政府管制互动模型构建[J]. 中国人口·资源与环境，2014，24(4)：142-148.

[4] Zhao,R,Neighbour,G,Han,J,J,McGuire,M,&,Deutz,P.Using game theory to describe strategy selection for environmental risk and carbon emissions reduction in the green supply chain[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2012(25):927-936.

[5] Sadeghi,A,&,Zandieh,M.A game theory-based model for product portfolio management in a competitive market[J].Expert Systems with Applications,2011(38):7919-7923.

[6] Dong,X,Q,Li,C,L,Li,J,Wang,J,&,Huang,W,T.A game-theoretic analysis of implementation of cleaner production policies in the Chinese electroplating industry[J].Resources,Conservation and Recycling,2010 (54):1442-1448.

[7] 朱庆华,窦一杰.绿色供应链中政府与核心企业进化博弈模型[J].系统工程理论与实践,2007,12(12):85-89.

[8] 朱庆华，窦一杰．基于政府补贴分析的绿色供应链管理博弈模型[J].管理科学学报，2011，14(6)：86-94.

[9] 向刚，段云龙.基于制度结构的绿色持续创新动力机制研究[J].科技进步与对策，2007，24(12):118-120.

(责任编辑 龚 勤)

The Motivation Research of Green Disposal on Fly Ash of Waste IncinerationPlant Based on Game Theory between Government and Enterprise

DAIFeng1CHENYi2

(1School of Management，Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei 430068；2School of Economic and Management , Hubei Institute of Technology,Huangshi Hubei 435003)

Waste incineration is an effective way to solve the garbage siege and waste recycling, but also easy to produce pollution to the surrounding environment. This paper discusses how to promote technology innovation between government and enterprises on through 3 different game models. In order to describe the game model better, this paper uses the "Gambit" software. After the simulation, it is obtained that when the government set high economic penalties, enterprises will take technology innovation initiatively to meet the green standard.

waste incineration; fly ash；green disposal; government;enterprises; Game

2014-12-19

代峰(1981— )，男，讲师，博士生，研究方向：创新管理，城市垃圾管理。

10.3969/j.ISSN.2095-4662.2015.01.011

F205

A

2095-4662(2015)01-0050-04