制造业绿色技术创新演化博弈分析——基于“市场-政府”双向互动视角

邢 会，郭辉丽，陈园园，宋建英

(河北工业大学 经济管理学院，天津 300401)

新中国成立七十年以来，我国创造了世所罕见的经济快速发展和社会长期稳定两大“奇迹”，但快速的经济增长也带来了一系列环境问题。制造业是我国经济发展中能源消耗和环境污染最多的产业，占全国能源消耗的百分之五十以上[1]，其早期的粗放型发展模式带来了较为严重的环境污染问题。

伴随着环保理念的转变和环保目标的日趋严格，许多制造业企业迫于压力，借助传统技术创新进行转型升级，但传统技术创新无法满足经济新常态的需求。绿色技术创新作为一种新的创新手段，更强调“绿色观念”，以实现整个生命周期的绿色化[2]，是推进生态文明建设，实现制造业绿色发展的重要动力和着力点。随着研究不断细化，研究重心由原来的政府导向转变为市场导向[3]。市场导向的绿色技术创新发展是要充分发挥市场的主导作用。但市场导向的绿色技术创新是一个漫长的过程[3]，在这一过程中，政府既能充当市场制度体系的主要供给者，也能弥补市场失灵带来的影响。因此，如何在绿色技术创新发展实现市场导向的过程中，合理发挥政府和市场的作用，增强制造业绿色技术创新水平，实现经济与环境协调发展，将是未来很长一段时间必须面对并解决的首要问题。基于此，在文献梳理的基础上，深入探究“市场—政府”双向互动下制造业绿色技术创新的动态演变机理，博弈分析不同阶段利益主体行为模式，以期为市场导向下绿色技术创新发展和制造业绿色转型提供理论支撑和实践指导。

一、文献回顾

(一)绿色技术创新的概念及特征分析

绿色技术创新源于Brawn和Wield[4]，是增加环境与经济系统总福祉有效路径。但目前学术界对绿色技术创新的概念尚未达成一致，欧盟委员会对绿色技术创新的定义是，遵循生态原理和生态经济规律，节约资源和能源，避免、消除或减轻生态环境污染和破坏，生态负效应最小的“无公害化”或“少公害化”的技术、工艺和产品的总称[5]。中国环境与发展国际合作委员会又将其扩展到社会发展和制度创新等领域。随着研究的不断深入，其内涵也在不断扩展[6]，但普遍满足“新奇性”和“环境改善”两种特质。

绿色技术创新包括绿色回收处理、绿色工艺、绿色设备、绿色包装、绿色材料及绿色设计等[7]，与以往的技术创新相比，绿色技术创新更强调基于新知识、新技术的探索性创新，且更强调“绿色观念”[2]，被寄予实现绿色和经济双赢的期望[8]。

图1 市场导向下的制造业绿色技术创新演化机理图

(二)绿色技术创新的驱动因素分析

关于绿色技术创新的驱动因素，学者们主要从内部和外部进行分析。影响绿色技术创新的内部要素主要有绿色技术和绿色导向[9]。Chan等[10]认为绿色导向会促进企业与供应商、企业与顾客的绿色合作创新。此外，研发资本技术溢出、FDI、财务绩效与资金投入、公司治理等也有重要影响[11]。

绿色技术创新外部因素中环境规制和市场拉动最受关注。王锋正和陈方圆[12]研究发现环境规制对绿色技术创新有正向影响。Lin等[13]通过研究越南摩托车产业，证实了市场需求与绿色产品创新的正相关关系。随着绿色市场的逐渐兴起，学者们普遍认为市场导向对绿色技术创新的影响更为显著[14]。李晓东和王龙伟[15]研究表明，市场导向比政策导向更有利于促进企业渐进创新。

(三)绿色技术创新的博弈分析

关于绿色技术创新的博弈分析，主要集中在环境规制背景下采用演化博弈方法分析不同利益主体间的关系。如聂丽和张利江[16]构建了政府和排污企业演化博弈模型，结果表明，政府监管力度、监管的成本和收益、排污企业的成本是影响两者行为的关键因素。随着研究的深入，学者们意识到绿色技术创新是个动态过程。曹霞和张路蓬[17]构建了政府、企业和消费者三方演化博弈模型，结果表明利益相关者的污染抵制措施在一定程度上会促进绿色技术创新的扩散。

绿色技术创新是多主体参与的过程，受市场、政府等多方影响[18]。且市场愈加凸显，成为绿色技术创新的重要驱动力，但以往研究更多侧重于政府规制视角下绿色技术创新的静态研究。从绿色技术创新市场导向过程中“市场—政府”双向互动视角入手，构建三阶段博弈模型，探究其演变机理。

二、问题描述与研究假设

(一)问题描述

市场导向下制造业绿色技术创新的发展是企业与市场和政府等不断博弈的过程，共分为三个阶段，即政府主导阶段、市场与政府协同阶段及市场主导阶段。三个阶段相互依存，互有差异，但都为市场主导这一终极目标服务[3]。具体如图1所示。

(二)研究假设

假设1：博弈主体。第一阶段绿色创新行为是政府强制进行的，博弈主体为政府和企业。第二阶段，在政府支持下，企业和学研机构加大绿色技术创新力度，市场有效整合要素，博弈主体为政府、企业和学研机构。第三阶段，博弈主体为有差异的两类企业A、B。所有参与者均为有限理性群体。

假设2：博弈主体的行为策略。第一阶段政府策略集为{规制，不规制}，企业策略集为{合规排污，不合规排污}；第二阶段政府策略集为{激励，不激励}，企业策略集为{传统技术创新，绿色技术创新}，学研机构策略集为{研发，不研发}；第三阶段企业A、B的策略集均为{扩散，不扩散}。

假设3：参数。相关参数如表1所示。

表1 参数符号及意义

三、演化博弈模型

(一)Ⅰ阶段：市场为辅、政府为主

x、y(0≤x、y≤1)为制造业企业合规排污和政府规制的比例。支付矩阵见表2。

表2 政府、企业博弈支付矩阵

设企业采取合规和不合规排污的期望收益为E1a和E1b，平均期望收益为E1。则：

E1a=Q-L(N1-N2)-ytN2(1)

E1b=Q-y(tN1+βE)+yt(1-β)(N1-N2) (2)

E1=x*E1a+(1-x)*E1b(3)

设政府采取规制和不规制的期望收益为E2a和E2b，平均期望收益为E2，则：

E2a=tN1+βtN1+βE-βtN2-Cg1+(xt-xt-t-xβt)(N1-N2)-xβE (4)

E2b=xCg2-Cg2(5)

E2=y*E2a+(1-y)*E2b(6)

政府和企业的复制动态方程为：

F(x)=x(1-x){y[tN1+βE-tN2-t(1-β)(N1-N2)]-L(N1-N2)} (7)

令F(x)=F(y)=0，可得到系统的五个均衡点，均衡点及a11、a12、a21、a22的值见表3。

表3 a11、a12、a21、a22取值

(二)Ⅱ阶段：市场与政府协同作用

假设学研机构选择研发的比例为x，制造业企业选择绿色技术创新的比例为y，政府选择激励的比例为z，其中0≤x、y、z≤1。各参与方的支付矩阵如表4所示。

参照前文(1)-(6)式求解过程，得学研机构、企业、政府的复制动态方程为：

F(x)=x(1-x)[R2-CU+y(R1-R2-B2+M)+z(CU+F)] (9)

F(y)=y(1-y)[Q1-Q-C+tn+x(C-CI+M-B1)+z(F+C)+xz(CI-C) (10)

F(z)=z(1-z)[Cg4-Cg3+xV+y(W-Cg4)] (11)

系统的稳定策略及条件如表5所示。

表4 企业、政府、学研机构博弈支付矩阵

表5 演化博弈系统稳定点分析

依据表5对稳定策略进行分析。在R2-CU<0，Q1-Q-C+tn<0，Cg3-Cg4>0时，(0，0，0)为系统的稳定策略。当学研机构研发收益大于成本，企业传统技术的成本小于绿色技术创新成本，政府激励大于不激励成本时，系统稳定至(1，0，0)稳定点，这时市场处于不公平状态，同理，(0，1，0)和(0，0，1)策略也不稳定。当R1-(1-)CU>B2-F-M、Q1-(1-)CI-(Q-tn)>B1-M-F和V+W>Cg3时，系统演化的稳定点为理想均衡点(1，1，1)，学研机构和企业进行绿色技术创新的收益大于搭便车收益，政府激励收益大于零。由此可见，在系统向理想均衡点演化过程中，政府和市场共同发挥着重要作用，政府激励绿色技术研发，市场也提供着公平的环境。

(三)Ⅲ阶段：市场为主、政府为辅

企业A、B选择扩散的概率分别为x、y(0≤x、y≤1)。并且，参照前文(1)-(8)式，可得此阶段的5个局部均衡点。第三阶段的支付矩阵及均衡点分析如表6、表7所示。

表6 企业A、B博弈支付矩阵

表7 系统稳定性结果分析

当企业选择绿色技术扩散时增加的利益q小于绿色技术扩散所需成本C时，企业不会选择扩散策略。最终系统将会演化至(0，0)的状态。当q>C且q-C<(B-θF-K)，系统演化至(0，1)或(1，0)状态，这有碍企业公平发展，久而久之，政府会失去其公平公正的可信性，市场也会变为无序发展状态。当q-C-A(B)+θF+K>0时，系统逐渐向(扩散，扩散)的稳定点演化，市场在其中发挥着重要作用。

四、数值仿真分析

运用Matlab分析市场和政策变化对企业和学研机构决策选择的影响。初始状态，所有参与者均有0.5的概率选择不同的策略。

(一)环境税率

第一阶段，环境税扮演着重要角色。所有参数设定均符合条件，结果如图2所示。

图2 税率对排污企业策略的影响

图2展示了环境税率变化时企业的策略选择，当环境税税率提高时，企业策略会由不合规逐渐向合规排污转变，即环境税税率对企业合规排污有正向影响。这是因为，税率较低时，企业排放污染物的环境税小于治污成本，企业会选择缴纳税款，随着税率增加，需缴纳的税额大于企业治污成本，在利益最大化的驱使下，企业会选择合理排污。

(二)政府补贴率

第二阶段，政府对企业和学研机构绿色技术创新进行创新补贴。结果见图3、图4。

图3 补贴系数对学研机构策略的影响 图4 补贴系数对企业策略的影响

图中可以看出，补贴系数对学研机构和企业绿色技术创新均有正向作用。不同的是，对学研机构来说，补贴系数为0.3时会选择研发策略，而企业在补贴系数0.5时才会选择绿色技术创新策略。这是因为，学研机构主要从事研究，而企业目标是利润最大化，在面对政府补助时，较小的补贴率就能使学研机构进行研发，而企业则需要更多的支持。这说明，政府补贴对不同主体的效果具有差异性，应因“人”而异，发挥补贴最优效率。

(三)市场揭举率

第三阶段，企业的搭便车行为会被其它企业揭举，这影响企业信誉，进而会影响企业策略，因此，重点分析市场揭举率对企业策略的影响。仿真结果如图5、图6所示。

图5 揭举率对企业A策略的影响 图6 揭举率对企业B策略的影响

图5和图6展示了不同揭举率对企业策略的影响。结果显示，随着揭举率提高，企业趋向选择扩散策略。显然，市场上其他企业的积极举报，使企业不敢贸然选择投机行为。由此可见，市场在制造业绿色技术创新有效扩散时发挥重要作用。

五、结论和建议

(一)研究结论

厘清了“市场—政府”双向互动视角下制造业绿色技术创新动态演变机理，通过三阶段博弈分析出不同阶段参与方的稳定策略及影响因素，结论如下。

(1)制造业绿色技术创新分为政府主导、协同作用、市场主导三个阶段；不同阶段相关主体的行为及作用强度不同。传统技术创新阶段，主要依靠政府强制企业进行转型升级。绿色技术创新形成阶段，市场和政府共同推动企业选择绿色技术。绿色技术创新扩散阶段，企业处于主体地位，“产学研”深度融合，市场发挥着主要作用。

(2)不同阶段博弈主体的最优策略及影响因素不同。第一阶段最优策略为(合规排污，规制)，审查成功率、罚金、税率等都是影响企业决策的因素。第二阶段为(研发，绿色技术创新，激励)，绿色技术创新收益、补贴率及信用损失是企业策略改变的主要原因；第三阶段中，两类企业的最优策略均为扩散绿色技术，市场揭举率、搭便车的惩罚和收益及扩散成本影响着企业决策。

(3)政府环境税率、补贴系数和市场揭举率都对制造业企业由传统技术创新向绿色技术创新转变有正向促进作用。加大环境税税率，能促进企业合规排污；增强对学研机构和企业的补贴力度，能激发企业和学研机构积极选择绿色技术；市场揭举率提高能使企业趋向扩散绿色创新技术。

(二)对策建议

(1)绿色技术创新发展要坚持以市场为导向。市场导向在绿色技术创新发展中有着重要作用，应尊重绿色技术创新的市场规律，充分发挥市场在绿色技术创新领域、创新路线选择及资源配置中的决定性作用。充分发挥市场灵活性，有效提高制造业企业绿色技术创新能力，促进绿色技术创新发展。

(2)强化企业在绿色技术创新中的主体地位，激发学研机构绿色技术创新活力。随着绿色技术创新的发展，企业的地位逐渐提升，应充分发挥企业在绿色技术研发、转化及扩散中的主体作用，推进“产学研”深度融合，实现人力资本、技术资本的相互催化、相互渗透、相互激励。

(3)处理好市场导向下制造业绿色技术创新过程中市场和政府的关系。绿色技术创新的发展需要有机结合政府和市场的作用，既不能用市场在绿色技术创新的决定性作用取代甚至否定政府作用，也不能用政府作用取代甚至否定市场的决定性作用，应构建市场功能与政府职能互相补充、相互促进的关系，推动绿色技术由末端应对向全生命周期管理转变。