排污权交易市场中企业行为演化博弈分析

仇　蕾,张廷熙,王瑜梁

(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京　210098;2.河海大学管理科学研究所,江苏 南京　211100)



排污权交易市场中企业行为演化博弈分析

仇蕾1,2,张廷熙2,王瑜梁2

(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京210098;2.河海大学管理科学研究所,江苏 南京211100)

摘要：借助演化博弈理论,建立无政府监督管理和存在政府监督管理两种情形下排污权交易企业双方之间的博弈模型,探讨交易双方行为决策的动态演化过程、稳定演化策略及其对应条件。结果表明:在无政府监督管理情况下,排污权交易企业买卖双方只存在唯一稳定演化策略,即(违反规则,违反规则);当政府对排污权交易市场进行监督管理,并制定合理的激励惩罚机制后,交易企业出于自身利益最大化考虑,均逐渐向(遵守规则,遵守规则)演化。为了提升排污权交易市场效率,政府必需加强监督管理,制定有效的激励惩罚机制,完善监督管理体系。

关键词：排污权;演化博弈;进化稳定策略;市场

随着我国工业化进程的不断加快,各种污染物尤其是水污染物的排放量大幅度增加。为了缓解环境压力,环境保护部门提出了对水污染实行总量控制的管理方法——排污权交易制度。排污权交易是指在一定的区域内,在控制污染物排放总量的前提下,建立合法的污染物排放权力,即排污权(通常表现为排污许可证的形式),并允许排污权像商品一样买卖,以此达到限制排放和减少污染的目的[1]。排污权交易制度作为一种缓解环境问题的经济制度,已在世界许多国家使用。

我国在引进排污权交易制度并进行试点后,出现了很多问题,尤其是二级交易市场上受到不少阻碍。在排污权二级交易市场中,占有优势的企业会利用市场力量操纵价格,具体表现为合谋行为,即蓄意压低或者提高价格,或形成合谋小团体,操纵排污指标的市场价格,控制供需,导致排污权交易市场的交易价格不能真实地反映排污权的价格,损害其他正常交易者的收益。

目前很多学者对排污权交易市场进行了研究。Tietenberg[2]指出,市场势力可以影响排污权的交易价格,该行为可能会导致偏重治理新污染单位的现象更加严重。Godby[3]从实验经济学的角度进行研究,结果表明当垄断企业控制市场时,会明显降低排污权交易制度的效率,政府应该对垄断企业加以管制以减少其对市场势力的影响。乔志林等[4]采用实验经济学的方法,比较分析了污染税制度和排污权交易制度,发现如果排污权交易市场存在垄断行为,其效率会大大降低,甚至会低于污染税制度的效率。沈满洪等[5]提出要建立排污权交易制度,就必须完善监督管理体系,加强对排污权交易的监督管理,并惩罚交易企业中的违反规则行为。Cason等[6]通过分析政府部门的监督管理职责,指出保证排污权交易等环境政策的顺利实施不仅需要加大对排污企业的监督管理力度,也需要对有关政府部门进行相应的监督管理。郭志仪等[7]对我国工业水污染问题进行分析,指出我国工业水污染问题是企业、政府、公众博弈的结果,需要通过规范政府行为、鼓励公众参与决策及加强有效监督等手段来控制。胡震云等[8]运用微分博弈模型构建了政府与企业间水污染治理的博弈,指出降低企业的减排成本,并对不法排污企业加大处罚力度均可有效控制水污染。

但是这些对排污权交易的研究很少考虑到排污权交易市场各个参与主体之间存在的冲突演化过程及其趋势,而对于排污权交易市场来说其冲突演化趋势的分析研究具有重要意义。传统的博弈分析不能反映排污权交易市场主体冲突的演化趋势,但是演化博弈作为一种经典的博弈方法论,是以有限理性人为基本假设,运用动态分析方法,将参与人的行为等各种影响因素纳入模型之中,并以系统观点考察群体行为演化趋势的分析方法[9]。目前只有较少学者将演化博弈理论运用于排污权交易市场的分析。艾江鸿[10]运用非对称演化博弈原理对一级和二级排污权交易市场演化情况进行了分析。顾鹏等[11]运用演化博弈理论,分析了环境监督管理机构和排污企业群体之间的行为,结果表明,排污企业违法排污的额外收益过高、环境监督管理机构不坚持严格监督管理等因素都会使排污权交易市场向不良状态演化。

本文运用演化博弈理论分析了无政府监督管理和存在政府监督管理两种情形下排污权交易双方企业的复制动态和稳定演化策略,以揭示排污权交易市场效率低下的原因,强调排污权交易市场中政府监督管理的重要作用。

1基本定义

从演化博弈角度分析排污权交易市场买卖方企业之间的复制动态和稳定演化策略,首先要定义两个概念:企业遵守规则和违反规则。

在排污权交易市场中,主要存在着排污权需求方(买方)和转让方(卖方)两大交易主体。在交易过程中排污权的真实价格信息是否被如实披露对市场效率尤为重要。假定交易双方有两种行为选择:当交易方报价真实披露信息,即根据自己的治污成本在合理范围内报价,则认为是“遵守规则”;而当交易方群体合谋抬高(压低)交易价格使其高于(低于)治污成本,则认为是“违反规则”。很明显这种合谋行为损害了其他正常交易者的收益,破坏了市场秩序,影响了排污权交易市场的效率,削弱了排污权交易的环境控制效果。

2排污权交易企业间的演化博弈分析

2.1无政府监督管理

2.1.1模型假设

表1　无政府监督管理下交易企业演化博弈支付矩阵

2.1.2演化博弈模型及其求解

a. 买方企业B的收益函数及复制动态方程。其“遵守规则”的期望收益为

(1)

“违反规则”的期望收益为

(2)

买方群体期望收益为

(3)

由此得出买方企业选择“遵守规则”概率的复制动态方程为

(4)

令F(y)=0,得出该复制动态的3个可能稳定状态点,即：

b. 卖方企业S的收益函数及复制动态方程。其“遵守规则”的期望收益为

(5)

“违反规则”的期望收益为

(6)

卖方群体期望收益为

(7)

则卖方企业选择“遵守规则”概率的复制动态方程为

(8)

令F(x)=0,得出该复制动态的3个可能稳定状态点：

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

进化稳定点要求满足条件:De(J)=0,Tr(J)<0。根据局部稳定分析法对均衡点逐个进行分析,结果如表2所示。

由表2看到4个局部均衡点只有1个是进化稳定策略(ESS),2个鞍点,以及1个不稳定点。其演化动态趋势如图1所示。系统存在唯一进化稳定点D(0,0),即参与交易的企业双方群体都会逐渐选择(违反规则,违反规则)的组合策略。

表2　交易企业之间的局部稳定分析结果

图1　无政府监督管理下交易企业系统演化动态相位

2.2存在政府监督管理

2.2.1基本假设

在本文假设的基础上,引入另一市场参与主体——政府环境监督管理部门。该部门负责监督管理在排污权交易中交易企业是否按照规则进行交易。在政府监督管理程度高时,若发现参与交易的企业有违反规则行为,则对其进行一定程度的处罚,记为F。设政府的监督管理概率为λ,则买方企业“违反规则”可能受到的惩罚为λFB,卖方企业“违反规则”可能受到的惩罚为λFS;同样当参与交易的企业“遵守规则”时,政府会给予一定的奖励V,则买方企业“遵守规则”得到的奖励为VB,卖方企业“遵守规则”得到的奖励为VS,则交易企业之间的演化博弈支付矩阵如表3所示。

表3　政府监督管理下交易企业演化博弈支付矩阵

2.2.2演化博弈模型及其求解

a. 买方企业B的收益函数及复制动态方程。其“遵守规则”的期望收益为

(14)

“违反规则”的期望收益为

(15)

买方群体期望收益为

(16)

则买方企业选择“遵守规则”概率的复制动态方程为

(17)

令F(y)=0,解出该复制动态的3个稳定状态点,即:

b. 卖方企业S的收益函数及复制动态方程。其“遵守规则”的期望收益为

(18)

“违反规则”的期望收益为

(19)

卖方群体期望收益为

(20)

则卖方企业选择“遵守规则”概率的复制动态方程为

(21)

令F(x)=0,可解出该复制动态的3个稳定状态点,即:

因此系统在{(x,y):0≤x≤1,0≤y≤1}的平面上可能存在5个局部均衡点。

政府监督管理的目的是希望排污权交易市场中的交易企业逐渐都选择“遵守规则”的策略,即点(1,1)为演化稳定点,则需要满足以下条件:

(22)

(23)

由式(22)、式(23)求得

(24)

在满足式(24)的条件下，对于(0,0)(0,1)(1,0)这3个局部均衡点的具体状态需要分别求得相应的De(J)与Tr(J)的具体符号来确定。经计算可得这3个局部均衡点的取值符号由式(25)、式(26)的符号来决定:

(25)

(26)

表4　4种情况下的局部稳定分析结果

图2　政府监督管理下交易企业系统演化动态相位

表4中4种情况下系统演化动态相位图如图2所示。由图2可以看出,在情况a、情况b、情况c下,系统仍然存在唯一演化稳定点(1,1);在情况d下,系统收敛于两个稳定点(0,0),(1,1)。

3演化博弈结果分析

由以上分析可以看到:在无政府监督管理的情况下,点(0,0)是唯一演化稳定点,即买方企业和卖方企业都倾向于选择(违反规则,违反规则)的组合策略,因为在市场没有监督管理的情况下,无论买方企业或卖方企业通过企业之间合谋所获得的收益都要比其在遵守规则情况下获得的收益高。所以买、卖双方企业最终出于自身利益最大化考虑都会选择“违反规则”。

通过对比发现,在政府监督管理的情况下,由于存在违反规则时惩罚措施的约束以及遵守规则时奖励政策的鼓励,交易企业双方出于自身利益最大化考虑,发现在“遵守规则”时获得的收益比“违反规则”时获得的收益更大,因此都逐渐选择“遵守规则”。可见地方政府的监督管理能有效地规范排污权交易市场,也说明了地方政府监督管理排污权交易市场的必要性。

4结论

将演化博弈理论运用于排污权交易市场中,通过分析无政府监督管理和存在政府监督管理两种情形下排污权交易企业买卖双方之间博弈的复制动态及其演化稳定策略,结果表明,在市场自由情况下,排污权交易企业买卖双方存在唯一演化稳定策略(ESS),即(违反规则,违反规则),在有政府干预的情况下,当地方监督管理部门加强对排污企业的监督管理力度及对违反规则企业的惩罚力度,会使排污权交易市场稳定地向期望的方向发展。

企业的行为是否充分履行职责,影响着排污权交易市场的效率,关系到资源的优化配置,甚至影响着环境控制和治理的效果,因此,强化政府监督管理和规范企业行为有着重要的意义。应从如下几个方面不断完善排污权交易市场。第一,构建排污权交易市场的监督管理体系,加强政府的监督管理和参与,完善监督管理体系。第二,完善激励惩罚机制,对积极出售排污许可并削减排污总量的企业,政府应从资金、技术、税收等方面予以扶持,并保证其能够以优惠的价格优先获得需要增加的排污指标数量;对违背规则的企业处以适当的处罚,若屡教不改,则加大惩罚力度,加入“黑名单”。

参考文献：

[1] 王广起,张德升,吕贵兴,等. 排污权交易应用研究[M].北京:中国社会科学出版社,2012.

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[4] 乔志林,秦向东,费方域,等.排污权交易制度有效性的实验研究[J].系统管理学报,2009,18(5):525-529.

[5] 沈满洪,钱水苗.排污权交易机制研究[M].北京:中国环境科学出版社,2009:97-98.

[6] CASON T N,GANGADHARAN L,DUKE C.Market power in tradable emission markets:a laboratory test bed for emission trading in Port PhillipBay,Victoria[J].Ecological Economics,2003,46(3):469-491.

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[8] 胡震云,陈晨,王慧敏,等.水污染治理的微分博弈及策略研究[J].中国人口·资源与环境,2014,24(5):93-101.

[9] 陈志松,王慧敏,仇蕾,等.流域水资源配置中的演化博弈分析[J].中国管理科学,2008,16(6):176-183.

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[11] 顾鹏,杜建国,金帅.基于演化博弈的环境监督管理与排污企业治理行为研究[J].环境科学与技术,2013,36(11):186-192.

[12] FRIEDMAN D. On economic applications of evolutionary game theory[J]. Journal of Evolutionary Economics,1998,8 (1):15-43.

基金项目：国家社会科学基金重大项目(12&ZD214);江苏省社会科学基金重点项目(15GLA005)

作者简介：仇蕾(1978—),女,江苏阜宁人,副教授,博士,主要从事水资源与水环境综合管理研究。E-mail: qiulei@hhu.edu.cn

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.002

中图分类号：X196；F832

文献标识码：A

文章编号：1003-9511(2016)03-0005-05

(收稿日期：2015-09-30编辑：胡新宇)