绿色技术创新中多元异质性主体演化博弈研究

胡 姜, 李雪涛, 王逸雯

(湖北汽车工业学院 经济管理学院,湖北 十堰 442002)

0 引言

随着经济全球化的快速发展,我国经济发展模式呈出典型的高碳特征。然而,由于我国环境管理总体上还是以末端治理的模式为主,企业开展绿色技术创新的积极性经常受到严重挫伤。在“新常态”背景下和资源环境的“双重”约束下,破解环境污染与提升企业竞争力的双赢的命题既迫切,又存在诸多困境与难题,如何有效引导企业积极开展绿色技术创新,同时发挥政府和金融机构参与绿色技术创新作用已成为我国经济未来实现高质量增长与环境保护“双赢”目标的关键。

1 相关研究文献评述

国内外学者关于绿色技术创新的研究成果较为丰富。在定性研究方面,汪明月等提出,绿色技术创新是经济社会高质量发展的内在驱动力,识别绿色技术创新绩效传导路径是促进创新的重要前提[1]。陶锋等认为,环保目标责任制的实施在一定程度上降低了企业创新活动的质量[2]。王馨和王营认为,实现绿色金融与绿色创新的有效结合是推进生态文明建设的必然选择[3]。在定量研究方面,徐佳和崔静波通过采用双重差分模型对绿色技术创新问题进行了多维度实证分析[4]。杜龙政等学者发现企业的绿色技术创新受到环境规制、治理转型等因素的正向影响[5]。赵路等利用两阶段超效率网络SBM-DEA模型测算绿色技术创新效率,发现环境规制对绿色技术创新效率存在影响[6]。在博弈论方法的运用上,杨朝均等基于演化博弈模型对FDI技术溢出对工业企业绿色创新路径演化之间的关系展开研究,结果发现,FDI技术溢出程度深刻影响工业企业进行绿色创新的路径的演变过程[7]。李婉红等基于利益相关者和演化博弈理论,研究了绿色技术创新活动中相关利益主体的角色和作用[8]。卞晨等构建了市场激励型环境规制政策工具促进企业绿色技术创新的非合作演化博弈模型发现了政府实施激励型环境规制工具促进企业绿色技术创新存在帕累托改进政策效果[9]。汪明月和李颖明通过构建政府、企业和消费者组成的绿色技术创新系统演化博弈模型,对不同情形参与主体策略下系统均衡策略影响演化过程展开研究[10]。鉴于此,本文运用演化博弈及Matlab仿真分析方法,充分考虑金融机构在绿色技术创新发展中的作用和影响,从有限理性的角度构建政府、金融机构和企业之间的三方动态演化博弈模型,分析其三方博弈主体的利益诉求和在长期动态的博弈过程中如何进行行为策略选择,探讨影响绿色技术创新的主要因素,为我国绿色技术创新发展提供理论基础及相关借鉴。

2 绿色技术创新发展中的三方演化博弈模型

2.1 演化博弈模型中相关参数及解释

演化博弈模型中,政府、金融机构、企业是利益相关者,其中,政府起到了激励和引导作用;企业起到策略指定和选择的作用;而金融机构扮演了支持和催化的作用。利益相关者影响的作用机理如图1所示。

图1 绿色技术创新利益相关者影响作用机理

根据作用分析图设定三方行为演化博弈数,如表1所示。

表1 主要参数假设及解释

2.2 模型基本假设

(1)博弈主体

假设博弈参与主体主要有政府、企业、金融机构三类,可视为一个完整的系统,绿色技术创新发展中的博弈主体为有限理性,利益最大化是各博弈主体的最终目标。

(2)模型假设

假设1在初始阶段,政府有两种选择,即选择激励策略(P1)或者不进行激励策略(P2);金融机构有两种选择,即选择支持策略(Q1)绿色金融或者不提供支持策略(Q2);企业有两种选择,即选择绿色创新发展策略(R1)或选择传统生产策略,即不创新(R2)。

假设2对于政府而言,政府可通过征收税、补贴等手段激励企业采取绿色技术创新发展方式C1,但绿色技术创新活动风险系数较高、成本投入较大、收益效果较慢,如果政府采取强制手段推进绿色技术创新,不仅会挫伤企业生产的积极性,甚至导致企业倒闭。

假设3对于金融机构而言,在绿色金融中,金融机构除了常规信贷服务外,还提供与绿色技术创新发展相关的绿色IPO、绿色信贷服务、绿色债券服务、绿色基金服务等。金融机构在推行绿色金融时需要投入一定的人力、物力和财力,成本记为m,且在支持企业绿色技术创新发展过程中还存在一定的信贷风险,风险比率,记为S2。假设政府不对金融机构提供直接或间接的扶持、资助及其他红利政策。

假设4对于企业而言,由于绿色技术创新投入大、风险系数高、不确定性强等特征,其投入包括人力投入、物力投入及财力投入,这些在一定程度上制约了企业绿色技术创新发展进程,需要政府和金融机构的激励与支持。此外,开展绿色技术创新发展和传统生产的企业均可获得金融机构的常规性信贷等一些金融服务支持,记为K1。

假设5企业、金融机构和政府均有两种行为选择,即企业采取绿色技术创新策略与否、金融机构采取支持策略与否和政府采取激励策略与否,以x,y,z表示相应策略的选择概率,且x,y,z∈[0,1],均为时间t的函数。基于此,最初,企业选择绿色技术创新或不选择的概率分别为x和1-x;金融机构则为y和1-y,即支持或不支持的概率;政府选择激励或不激励的概率分别为z和1-z。

2.3 三方演化博弈模型的建立

根据上述假设条件和相应的各方行为,构成8种企业、金融机构和政府之间的博弈策略集,如表2所示。

2.4 三方演化博弈模型的求解与分析

根据收益矩阵,分别构造政府、金融机构和的企业行为策略的复制动态方程,如下:

(1)企业选择“创新”和“不创新”的期望收益分别为V11和V12,平均期望收益V1,通过计算得到3个稳定状态点分别为:

(2)金融机构“支持”或“不支持”的期望收益分别为V21和V22,V2为平均期望收益,则3个稳定状态点分别为:

(3)政府“激励”和“不激励”策略下的期望收益各不相同,分别为V31和V32,V3是其平均期望收益,通过计算得到3个稳定状态点分别为:

在演化博弈过程中,当三方均达到稳定状态时,表示政府、金融机构与企业均通过不断的学习、试错和调整找到了有效的纳什均衡。通过上述计算可知方程存在8个特殊的均衡点,即(0,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,1,),(1,0,0),(1,0,1),(0,1,1),(1,1,0),(x*,y*,F′(z)<0),8个点构成了演化博弈解域的边界{(x,y,z)|0

3 演化博弈的稳定策略分析

根据演化博弈的相关性质,当F′(x)<0,F′(y)<0,F′(z)<0时,为三方应采取的稳定策略。下面将分别对企业、金融机构与政府的稳定策略进行分析。

3.1 企业策略的演化稳定性分析

F(x)=0,即在所有水平上都是稳定状态,企业策略选择不随时间的变化而变化;当x>x*时,此时F′(1)<0,F′(0)>0,即x=1是全局唯一的演化稳定策略;当x0,F′(0)<0,即x=0是全局唯一的演化稳定策略。企业动态演化路径见图2。

图2 企业动态演化路径图

3.2 金融机构策略的演化稳定性分析

图3 金融机构动态演化路径图

3.3 政府策略的演化稳定性分析

图4 政府动态演化路径图

通过上述演化稳定性分析可知,政府、金融机构、企业在选择实施(激励,支持,创新)策略集时需要重视系统的初始状态,根据不同的初始状态而采取相应的策略。

4 政府激励下金融机构和企业演化博弈稳定性分析

4.1 演化博弈模型构建

为进一步分析政府在绿色技术创新发展中的行为表现,在满足

的条件下进行分析,其他条件均与前文假设条件相同,本文不再对政府激励下金融机构和企业收益情况作表述。

首先,和前文假设条件一致,V11和V12表示企业选择创新策略和不选择创新策略下的期望收益,V1则为平均期望收益。通过计算,得到3个稳定状态点分别为:

4.2 演化博弈均衡点及其稳定性分析

基于Friedman均衡点的稳定性策略的验证方法可知,系统演化均衡的稳定可以根据系统的雅克比矩阵(J)的局部稳定性判定。

(1)

表3 局部均衡点的行列式值和迹

由以上分析可知,该情况下同时存在两个ESS,即F1(0,0)即(Q2不创新,R2不支持)和F4(1,1)即(Q1创新,R1支持)为该博弈系统的稳态均衡点,其中F4(1,1)即(Q1创新,R1支持)为演化博弈系统的最优均衡点。

4.3 影响绿色技术创新发展的因素分析

如图5可知,在5个均衡点中,F5(x*,y*)是不稳定源出发点,F2(0,1)和F3(1,0)是鞍点,F4(1,1)和F1(0,0)是进化稳定状态,分别对应金融机构与企业采取(创新,支持)与(不创新,不支持)策略。SF2F5F3F4面积内的点最终将演化收敛于最优稳态均衡点F4(1,1),即(创新,支持)的策略。

而SF1F2F5F3面积内的点最终将演化收敛到稳态均衡点F1(0,0),即(不创新,不支持)策略。虽然该点是演化博弈系统的均衡点,但存在社会福利的帕累托改进空间。

图5 企业和金融机构在绿色技术创新中合作发展的演化路径

由于演化博弈的均衡状态不是一蹴而就的,企业和金融机构需要经过一定的学习、调整和试错过程作出下一个时间段的判断和选择。在初始状态下,如果演化博弈的均衡点处于区域SF2F5F3F4内,则表示未来系统演化的稳定均衡策略将延续企业采取非创新策略的状态。

在初始状态下,如果系统的稳定均衡点处于SF2F5F3F4区域,系统的均衡将向企业选择绿色技术创新发展方向转换。因此,绿色技术创新发展的演化系统向最优状态的转换需要政府、企业和金融机构的共同作用。

(2)

SF2F5F3F4面积的大小随鞍点F5(x*,y*)的位置变化而改变,其中,演化稳定系统向点F4(1,1)收敛的可能性会随着SF2F5F3F4的面积增大而变大。由于演化博弈的长期稳定策略受博弈前以及博弈过程中的某些因素变化的影响,这里设定固定参数为σ影响因素,通过比较静态分析法检验各参数对于SF2F5F3F4面积大小的影响,函数如式(3)所示:

(3)

(1)政府层面(C1,C2)

(2)企业层面(S2,W,K1,n)

(3)金融机构层面(F,P,q)

4.4 数值模拟仿真

为更加形象地描述政府、企业、金融机构三方收益差别对策略选择稳定性的影响、探明影响演化博弈系统均衡的原因,本文选取了政府的补贴C1和税收C2、绿色金融服务成本P和绿色金融服务的收入F、以及企业投入的金融成本K1和绿色技术创新产生的间接收益n作为影响博弈均衡的代表性因素展开对比研究。假设企业和金融机构的策略比例初始值均为0.5,即x0=0.5,y0=0.5,对应的各参数初始值设定为:K2=50,K1=15,W=10,S1=80,S2=30,m=0.5,n=50,C1=20,C2=30,P=40,q=20,F=45。

(1)政府的补贴C1和税收C2对企业策略的影响

在其他参数不变的情形下,补贴力度分别赋值为C1=15,C1=25,C1=40,C1=60时,模拟补贴对于企业策略演化的影响。结果表明:政府补贴力度与企业采取绿色技术创新发展策略选择成正相关,即政府对企业补贴力度越大,越能激发企业从事绿色技术创新,越有利于企业向“绿色创新”策略演化。同理,税收分别赋值为C2=0,C2=50,C2=65,C2=80时,结果表明:政府对采取传统生产方式的企业的税收越大,越有利于促进企业向 “绿色创新”策略的方向演化。结果如图6所示。

图6 C1,C2变化的动态演化仿真结果

(2)绿色金融服务收益F和绿色金融服务成本P对企业策略的影响

在其他参数不变的情形下,绿色金融服务收益分别赋值为F=10,F=30,F=50,F=80时,模拟绿色金融服务对于企业策略演化的影响,如图7所示,结果表明:绿色金融服务收益与企业采取绿色技术创新发展策略选择成正相关,即绿色金融服务收益越高,会增加金融机构开展绿色金融服务的动力,进而促进金融机构与企业在绿色技术创新方面的合作,越有利于企业向“绿色创新”策略演化。同理,绿色金融服务成本分别赋值为P=20,P=30,P=40,P=50时,结果表明:绿色金融服务成本与企业采取绿色技术创新发展策略选择成负相关,即绿色金融服务成本越低,越有利于促进企业向“绿色创新”策略的方向演化。

(3)企业投入金融成本K1和绿色技术创新的间接收益n对企业策略的影响

如图8所示,在其他参数不变的情形下,金融成本分别赋值为K1=10,K1=20,K1=30,K1=60时,模拟金融成本对于企业策略演化的影响。结果表明:企业所投入的金融成本与企业采取绿色技术创新发展策略选择成负相关,企业所投入的金融成本越低,会刺激企业从事绿色技术创新,越有利于企业向"绿色创新”策略演化。同理,间接收益分别赋值为n=10,n=35,n=50,n=80时,结果表明:企业从事绿色技术创新产生的间接收益越大,越有利于促进企业向“绿色创新”策略方向演化。

图7 F,P变化的动态演化仿真结果

图8 K1,n变化的动态演化仿真结果

5 结论与建议

本文在有限理性假设前提下,构建政府、金融机构与企业之间的三方演化博弈模型及其动态复制方程,研究结果发现:政府、金融机构和企业选择(激励,支持,创新)策略集是绿色技术创新发展的最优状态。影响绿色技术创新发展的最优均衡点形成的主要因素包括政府对企业绿色技术创新的所提供的补贴、政府对企业生产的税收力度、金融机构开展绿色金融服务的成本和收益、企业在绿色技术创新在投入中的预期收益等。政府在推进我国绿色技术创新发展中扮演着及其重要的角色,不仅是调动企业和金融机构积极性的关键所在,同时也发挥着引导和调节等重要作用。

基于此,本文提出以下几点建议:第一,完善供给侧推动的政府绿色激励机制。一方面,实行补贴激励。在现有补贴政策的基础上,加大补贴力度,尤其是绿色技术创新补贴,同时,扩大受益对象范围,对于需要投入大量资金的新兴产业、战略性产业等绿色产业的大项目,引入资本市场的力量,发挥绿色金融作用进行间接补贴。另一方面,实施财政税收激励。提高税收政策的正确执行能力,积极发挥出税收调节经济的杠杆作用,降低企业从事绿色技术创新的各项成本,增加企业绿色技术创新的预期收益和间接收益,激活企业绿色技术创新动力。三是政策法规激励。通过政策导向,强化绿色技术创新的法律保障,建立适应市场机制运行的相关政策体系和法律法规体系。第二,完善需求侧助力的金融机构绿色创新服务。设立专项绿色基金,如企业绿色技术创新与成果转化提供贷款担保专项资金、风险补偿专项资金、融资费用补助等。创新投融资机制,降低绿色技术创新风险投资系数,放宽社会资本准入范围,引导和激励更多社会资本流向绿色产业,同时拓宽风险投资的退出通道,为企业分担绿色技术创新风险。第三,完善供需互动的企业绿色发展体系。要加强供需对接,以市场为导向,以企业为主体,促进企业供给侧主动对接绿色市场需求侧。其次,要加强服务体系建设。在企业内部搭建绿色技术创新科技研发服务、信息服务、技术交易、知识产权和科技成果转化等专业平台,开展绿色技术咨询和培训,实现行业科技资源的对接、合作与共享,推动企业绿色技术创新与扩散能力成螺旋向上发展态势。同时,要加强人才政策激励。将人才使用、考核、奖励与人才培养相结合,并通过企业内部的制度创新,在企业内部形成推动绿色技术创新发展的强大合力。