基于新能源汽车技术扩散的博弈分析

(福州大学 福建 福州 350108)

一、引言

近20年来，我国的汽车工业实现了高速发展，不仅诞生了一批知名企业，产业规模也已达到世界第二的水平。汽车产业的快速发展对国民经济的增长起到了重要的贡献，但同时也使现代社会面临着环境污染、能源危机等问题。于此同时，我国产业升级必须走低碳可持续发展的道路，才能兑现碳减排承诺[1]。然而与欧美等新能源汽车产业发展较早的地区相比，我国新能源汽车产业在制造技术方面仍存在一定的差距，同时产业所需的配套基础设施和服务体系尚未建立完善，产业缺乏竞争力。充电桩数量不足、充电效率低、续航里程短、电池安全性能不够可靠、整车造价过高等问题都制约着新能源汽车产业的快速发展[2]。

从新能源汽车产业开始发展之际，新能源汽车产业技术扩散问题就已日渐成为学者们关注的热点。部分学者从新能源汽车产业发展特点和企业自身创新因素出发，进行产业技术扩散研究。如李勇和韦结余通过分析新能源汽车产业的特点，指出融合技术扩散拥有较低的风险，符合企业的发展需要，是新能源汽车产业中最有效的扩散方式[3]。而马贤迪和黄毅在技术扩散理论的基础上，梳理了新能源汽车产业发展历程，发现我国新能源汽车产业技术扩散并不顺利[4]。隋梦晴和李英从新能源汽车产业集群的视角出发对技术扩散进行探究，研究结果表明企业自身的创新水平对技术扩散绩效的影响最为显著[5]。亦有部分学者对新能源汽车产业的市场进入时机进行研究。如张清辉和陈云伟将新能源汽车市场分为创新、推广、普及三个阶段，针对三个不同阶段建立传统车企与新能源车企之间的技术创新扩散博弈模型，分析竞争企业进入市场的最佳时机[6]。郭莹则是将市场划分为大中城市市场及非大中城市市场，建立了在位者与新进者的博弈模型，分析传统车企和新能源车企在技术发展过程中的市场机会变化[7]。

通过对上述文献的分析可以看出，目前鲜有文献关注新能源汽车产业企业间技术扩散的规律，并且技术扩散在产业中进展缓慢，因此有必要对新能源汽车产业的技术扩散问题进行进一步的研究。基于此，本文将分析系能源汽车产业制造技术扩散问题，以两家新能源汽车企业为博弈主体，以企业自身创新因素和政府政策因素为基础，构建新能源汽车产业制造技术扩散的演化博弈模型，探索新能源汽车企业在技术扩散过程中的策略演变过程及最终的演化稳定策略。

二、情境描述

近年来，我国新能源汽车产业通过政府的大力推动，新能源汽车产销规模呈现良好的增长态势。但是，目前我国的新能源汽车产业制造体系与发达国家仍有一定差距。新能源汽车高附加值核心零部件几乎全部依赖进口、关键基础材料稳定性差、先进工艺水平不足、先进制造技术存在瓶颈、产业技术标准与发达国家标准差距较大[8]。从企业的角度分析，每个企业都想抢先研发出成熟的生产技术和生产体系，这也就意味着不同的新能源企业之间会充斥着技术竞争以及技术保密，自行研发出来的新技术不会轻易的扩散给其他企业，或者以支付极高的专利使用费为代价才能予以使用，因此进行技术扩散的行为仍然较不明朗。而从社会收益的角度来看，无论是政府还是社会大众都希望这些新能源车企能够有更好的合作氛围，尽早地研发出环保、高效能而又实惠的新能源汽车。企业接受技术扩散以及主动进行技术研发合作符合“中国制造2025”的战略期待，也符合大众的需求愿景。通过企业间的相互协同和技术扩散，才能使我国新能源汽车产业突破技术瓶颈，实现快速发展。

当前企业进行技术研发最主要的目的就是抢占市场空间，力求获得最大的收益。而由于研发过程中的成本都是巨大的，研发成果所产生的效益也具有不确定性，所以进行技术研发具有一定的风险。同时，进行技术扩散，有可能使竞争企业掌握自己的经验和技术，在未来的市场竞争中带有一定的潜在风险，但进行技术扩散也可以使自身企业不仅获得一定的经济效益，也可以在行业内及市场上树立良好的品牌形象，对后续的新产品销售大有帮助。然而，由于两方面的原因，企业间的技术合作常常无法深度进行。一是由于企业担心合作之后对方企业在竞争力上将超过自身，企业常常会在对方的学习过程中设置障碍。二是在技术创新扩散过程中由于信息的不对称，企业难以在第一时间得知对方的战略转换，此时追求自身利益最大化的市场行为容易导致合作关系破裂。因此，在短时间内，企业的出发点仍然是以抢占市场空间为主。综上，短时间内行业较难实现新技术扩散氛围，为了推动我国新能源汽车产业高速且高质量发展，需要探索促进新能源汽车企业技术扩散的方法。

三、新能源汽车制造技术扩散的演化博弈模型

在产业发展初期，企业的行为容易受企业外部因素影响，企业决策也较为多变，因此采用演化博弈的方法来分析企业的决策演变。

(一)演化博弈模型构建

假设1：在新能源汽车制造技术系统中存在两种有差异的有限理性群体：企业A和企业B总体实力相当，但在某些领域的技术水平互有优劣。A和B的策略空间都为{扩散(S1)、不扩散(S2)}，双方的博弈行为均为重复且动态的，均在对方的策略影响下不断调整自身策略，直至两者策略趋于稳定。假设企业A采用S1策略的概率为x，采用S2的概率为1-x；企业B采用S1策略的概率为y，采用S2的概率为1-y。

假设2：企业A和企业B的制造技术上在节能水平上存在差异，其对企业产生的总效益有所不同。CA和CB分别表示企业A和B采用新技术所带来的总效益。假设企业A的技术总效益高于企业B，即CA>CB。

假设3：新能源汽车制造技术和工艺多样，在同一生产环节可能采用多种技术。如果技术间没有借鉴意义，即一方企业的扩散技术如果对于另一方企业的技术不存在异质性，不能有效的同本企业的已有技术进行互补，那么对方企业的扩散技术对本企业来说是无关紧要的。因此用μ表示技术互补性水平。

假设4：只有将扩散的技术，同本企业已掌握的技术进行结合，才能有效的将这些扩散技术最终转化为收益。Park等认为同等条件下，企业创新绩效差异是由于吸收能力不同导致的[9]。因此用φA、φB分别表示企业A和企业B的吸收能力。根据假设，在A企业选择扩散技术时，相当于牺牲部分初始收益，而此时这部分收益最终能成功转化给企业B的具体数量，需由企业B的吸收能力和技术互补水平决定。因此企业B学习新技术带来的收益为CAμφB。

假设5：技术的扩散会影响整个行业的实力配比关系。企业的竞争力也会因此出现变化，最终影响企业收益。因此用γ表示企业在进行技术扩散时的风险系数。CAγA、CBγB分别代表企业A和企业B同时进行技术扩散的风险值。

假设6：当双方企业采取不同的策略时，将会导致投机行为的产生，选择技术不扩散的企业一方面将会面临在行业内部失去企业信誉的风险，另一方面不利于新产品的形象推广，最终影响企业的收益。因此，用K表示企于采取投机行为而造成的潜在损失。由于假设1表明两家企业属于综合实力相当的企业，所以在这里假定采取投机行为对于企业A和企业B影响是相当的，故K值对企业A、企业B是一致的。

假设7：政府对企业技术扩散补贴实际上是对企业创新的一种补偿，使得企业的新技术研发更加有资金保障，故增加一个激励系数β。实际补贴额度与企业自身内化的新技术收益相关，因此在双方均选择扩散技术时得到的创新补偿分别是CBμφAβ、CAμφBβ。

表1 变量说明表

整理得到如表2所示的收益矩阵。

表2 博弈主体的收益矩阵

(二)博弈策略分析

根据表2的收益矩阵可以得知企业A、B不同策略组合下的收益。进一步的可以得到，企业A和企业B的混合策略收益，分别用UA、UB表示。

UA=x(y(CA+CBμφA(1+β)-CAγA)+(1-y)(CA+CBμφAβ-CAγA))+(1-x)(y(CA+CBμφA-K)+(1-y)CA)

(1)

UB=y(x(CB+CAμφB(1+β)-CAγB)+(1-x)(CB+CAμφBβ-CBγB))+(1-y)(x(CB+CAμφB-K)+(1-x)CB)

(2)

进一步的可得到演化动态方程如下：

(3)

(4)

根据F(x)和H(y)构造雅克比矩阵：

(三)稳定性分析

借鉴盛昭瀚，蒋德鹏[10]的方法进行稳定性分析。DetJ为J行列式的值，TrJ为迹。当DetJ>0，且TrJ<0满足时，则该平衡点处于部分稳定状态。由于前提假设企业A与企业B实力对等，为了便于计算取CAμφBβ=CBμφAβ。根据以上条件得出下列三个推论。

推论1：当CBμφAβ

推论2：K+CBμφAβ>CAγA且K+CAμφBβ>CBγB时，C(1,1)是系统的演化稳定点。此时，企业A和企业B选择扩散技术所能收获到的利益总和均大于各自的风险损益，出于利润最大化的考量，企业A和企业B均会选择技术扩散策略。

双方企业均选择技术扩散是一种理想情况，此时技术在行业中扩散最快，企业的技术增长速度也处在较高水平，产品创新在此情境下实现的概率大幅上涨，有利于市场需求快速扩展。

四、数值仿真

利用matlab对该博弈系统进行数值仿真，模拟博弈双方的的策略演化过程。当前市场环境下，企业之间会充斥着技术竞争以及技术保密，企业主动进行技术扩散的概率较低，因此假设x、y的初始值为0.3。其余参数的初始赋值如下：新技术带来的的初始效益分别为CA=50，CB=40；技术互补性系数μ=0.5；学新能力φA=0.3，φB=0.2；技术扩散的风险系数γA=γB=0.5；投机行为造成的损失为K=25；政策激励系数β=1。企业A与企业B仿真结果相似，因此下文仅展现企业A的情况。具体如图1、图2所示。

图1 企业A对φ的敏感性分析

图2 企业A对β的敏感性分析

从图1可以看到，博弈系统在学习能力波动的情况下趋向(1，1)收敛，即企业双方均选择技术扩散策略。并且当两者学习能力越高时，博弈系统趋向(1，1)收敛的速度也越快。而从图2则可以看到，博弈系统在政策激励程度波动的情况下趋向(1，1)收敛，即企业双方均选择技术扩散策略。并且当政策激励程度越高时，博弈系统趋向(1，1)收敛的速度也越快。因此，为了促进新能源汽车产业技术扩散，需要企业和政府的共同努力。对于企业，应加强创新投入，提高企业自身的创新能力和吸收能力。对于政府，在产业发展未成熟前应当保持较高水平的政策激励程度，减少企业创新的后顾之忧，从而促进企业创新技术合作，推动产业快速发展。

五、结论

从推论及数值仿真中可以得知企业学习能力正向影响企业进行技术扩散的行动概率；而政策激励水平越高，企业进行技术扩散的意愿也越强。因此政策激励程度在产业发展初期应保持在较高水平，以此可促进企业进行技术扩散。另外，除政府政策激励因素之外，对于企业技术扩散的学习能力及转化效率要依赖于企业自身的技术团队及创新人才实现，为了提高企业自身的研发能力、学习能力，企业除了注重日常的经营性支出外，还应当加大研发投入，注重研发性人才、创新型人才的培养。

值得注意的是，我国的新能源汽车产业发展较晚，行业的信誉机制尚未形成，创新知识产权的保障制度也有待完善。就目前而言，技术扩散的氛围尚较难实现。因此技术扩散也需要完善知识产权保障制度，保障企业的自主创新成果。同时也需要行业内部建立信誉评级等措施来打击投机行为、搭便车行为，从而净化行业的创新环境。使得技术扩散的企业利益得到应有的保障。只有政策和行业环境同时优化，以及企业在创新上的努力，才能推动行业的总体技术水平不断向前发展。