王一伯,尹 士

(1.東北大學 工商管理學院,遼寧 沈陽 110167;2.河北農業(yè)大學 經濟管理學院,河北 保定 071001)

建材產業(yè)作為國民經濟的重要基礎產業(yè),在改善人類居住環(huán)境、管理生態(tài)環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經濟等方面具有舉足輕重的作用[1]。隨著資源和能源的約束日益增強,發(fā)展建材行業(yè)中的高端技術、高附加值的產品和優(yōu)質產品是建材產業(yè)低碳發(fā)展的必然選擇。建材產業(yè)低碳發(fā)展的特點是技術含量高、知識資本密集、功能強、集成度和跨度大、績效好[2]。隨著循環(huán)經濟產業(yè)鏈的發(fā)展,建材產業(yè)低碳發(fā)展不僅可以將產業(yè)鏈中的廢物轉化為可再生產品,還可以節(jié)約資源和處理城市垃圾,從而更好地發(fā)揮建材產業(yè)的循環(huán)特性。低碳建筑作為一種治理機制,有助于實現(xiàn)建材產業(yè)的低碳發(fā)展目標[3]。

關于建材產業(yè)低碳發(fā)展,學者們從不同的角度進行了許多研究,主要集中在知識產權、核心人才、成本定價、技術創(chuàng)新。建材產業(yè)低碳發(fā)展的動機可以分為外部動機和內部動機。外部動機大多來自政府的強制推廣,而內部動機則來自低碳建筑利益相關者的利潤[4]。影響建筑企業(yè)低碳轉型的主要因素是政府環(huán)境監(jiān)管和低碳生產的附加技術成本。低碳建材行業(yè)最初的發(fā)展主要是技術成本高的問題,這可以通過政府政策的支持來解決。政府對低碳技術創(chuàng)新的支持可以促進行業(yè)的低碳轉型。政府環(huán)境規(guī)制越大,低碳生產的附加技術成本就越低,建筑企業(yè)越傾向于從事低碳生產。此外,政府在社會上普及低碳技術知識、促進低碳建筑技術吸收方面發(fā)揮著重要作用[5]。建材產業(yè)低碳發(fā)展是一個多方利益相關者互動和參與博弈的過程。低碳建材的供給改革和需求管理可以推動建材產業(yè)的低碳發(fā)展。治理機制在低碳建材市場的資源配置中發(fā)揮了有效的作用,解決了傳統(tǒng)建材能源消耗過多造成的系統(tǒng)性環(huán)境生態(tài)問題。進化博弈論提供了強大的迭代和互動定量分析,被廣泛用于解決主體之間的博弈問題,如碳調控、低碳技術創(chuàng)新、低碳建筑評價、技術轉移等。有學者利用演化博弈論研究建材發(fā)展機制和低碳建筑。這些研究的對象都是低碳建筑,涉及低碳建材的研究較少,且主要集中在建材的應用、回收和處置方面。

現(xiàn)有研究從建材企業(yè)和建筑消費者角度分析建材產業(yè)發(fā)展策略的較多,但從低碳建筑供給側和需求側的角度考慮建材產業(yè)低碳轉型過程中建筑開發(fā)商、建材企業(yè)、建筑消費者和政府的相對較少。雖然政府制定了一系列補貼、免稅等措施來培養(yǎng)消費者的低碳消費理念,但這些措施在材料行業(yè)的實施比例相對較低[6]。此外,一些學者主要關注政府補貼和對政府監(jiān)管行為的監(jiān)督,而政府在低碳建材產業(yè)中提供公共產品和服務的功能并未得到深入研究。因此,本研究基于低碳建筑供給側和需求側的視角,運用進化博弈論的方法,探討了建材企業(yè)、政府、建筑開發(fā)商和消費者在建材產業(yè)低碳轉型過程中的決策過程和學習行為。本研究不僅揭示了政府驅動下建材產業(yè)低碳轉型的理論機制,也為制定高質量的低碳建材行業(yè)的發(fā)展政策提供了實踐指導。

一、過程機制與主體利益

(一)過程機制分析

建材產業(yè)低碳轉型是一個多方利益相關者互動和參與的博弈過程,是建材企業(yè)、政府、建筑開發(fā)商和消費者共同推動的結果。低碳建材的供給和需求資源配置起到了有效的作用,解決了傳統(tǒng)建材能源消耗過多造成的系統(tǒng)性環(huán)境生態(tài)問題[7]。

從供給側的角度來看,建材企業(yè)在轉型過程中受到來自低碳建材市場的內外因素的制約。內部因素主要包括建材企業(yè)自身的經濟利益,外部因素是政策法規(guī)的約束和市場競爭壓力。從需求側來看,消費者是低碳建材市場的主要需求主體和終端消費者。建材和建筑的低碳程度和質量是消費者購買低碳建筑的重要影響因素。建材產業(yè)低碳轉型的治理機制是一種過程機制。這一過程的目的是通過低碳建筑供給改革和需求管理的雙向驅動,實現(xiàn)主體與環(huán)境的協(xié)調發(fā)展,在創(chuàng)新、協(xié)調、低碳、開放的發(fā)展環(huán)境基礎上,形成社會、經濟、環(huán)境效益共享共同體[8]。建材產業(yè)低碳轉型的治理機制如圖1所示。

圖1 建材產業(yè)低碳轉型的治理機制

如圖1所示,建材產業(yè)低碳轉型的博弈模型包括建材企業(yè)、政府、建筑開發(fā)商和消費者4個主體。政府可以選擇的策略有積極調控和消極調控。生產低碳建材和非生產低碳建材是建材企業(yè)可以選擇的戰(zhàn)略。建筑開發(fā)商可以選擇的策略是開發(fā)低碳建筑和不開發(fā)低碳建筑。消費者可以選擇的策略是購買低碳建筑和不購買低碳建筑。本文從低碳建材三級供應鏈的角度出發(fā),構建了2個基于低碳建筑供給側和需求側的三方動態(tài)博弈模型。供給側動態(tài)博弈模型包括建材企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商3個主體,而需求側動態(tài)博弈模型包括建材企業(yè)、政府和消費者3個主體。

(二)主體利益分析

從供給端來看,政府是建材產業(yè)低碳轉型的倡導者、支持者和監(jiān)督者。政府可以選擇的策略有積極調控和消極調控。在消極調控下,政府對建材企業(yè)生產低碳建材持間接支持態(tài)度,政府將給予購買低碳建筑的消費者稅收優(yōu)惠。同時,政府實施的環(huán)境規(guī)制必然帶來行政管理負擔。在積極調控下,政府不僅間接支持建材企業(yè)生產低碳建材,而且直接支持建材企業(yè)生產低碳建材,將提供建材低碳技術研發(fā)支持,鼓勵企業(yè)生產高質量的低碳建材[9]。一些建材企業(yè)利用資金支持,通過生產硬度不穩(wěn)定、保溫性能差甚至地震系數(shù)低的低碳建材來獲取優(yōu)惠。政府也會監(jiān)督企業(yè)行為,嚴格查處欺詐行為,同時,政府將對傳統(tǒng)的建材企業(yè)實施更嚴格的稅收政策,即通過征收排污費和碳排放稅來懲罰建材企業(yè)的非低碳制造行為,以鼓勵企業(yè)生產低碳建材。政府指導消費者購買低碳建筑,并對采購低碳建材發(fā)展低碳建筑的消費者給予稅收優(yōu)惠。建材企業(yè)和建筑開發(fā)商作為低碳建材市場的供給方和需求方,兩者的戰(zhàn)略選擇關系緊密[10]。如果建材企業(yè)選擇生產低碳建材,建筑開發(fā)商的購買行為將為建材企業(yè)帶來額外的利益。建筑開發(fā)商會根據(jù)建材企業(yè)提供的產品和服務做出采購決策。

從需求端來看,建筑消費者不僅是低碳建筑市場的主要需求主體,也是低碳建材市場的最終消費者。低碳程度、建材和建筑質量是消費者購買低碳建筑的影響因素。在建筑消費者的參與下,政府的負面監(jiān)管將導致環(huán)境污染的負面公開指控,這將影響政府的聲譽[10]。此外,政府為低碳建筑建設的水、電、熱和道路相關基礎設施為購買低碳建筑產品的建筑消費者帶來了額外的好處。購買低碳建筑產品的建筑消費者被給予補貼和優(yōu)惠(如購買補貼、低碳建筑稅收優(yōu)惠),鼓勵建筑消費者購買低碳建筑。建筑消費者將在政府的指導下權衡得失,決定是否購買低碳建筑。建材企業(yè)生產的低碳建材對環(huán)境具有積極的影響,具有公共物品屬性。無論建筑消費者是否購買使用低碳建材建造的低碳建筑,建筑消費者都將獲得環(huán)境效益[9]。此外,建材企業(yè)和建筑消費者的戰(zhàn)略選擇對彼此的獲利都有影響。如果建材企業(yè)選擇生產低碳建材,那么建筑消費者的購買行為將為建材企業(yè)帶來額外的利益。建筑消費者將根據(jù)建材企業(yè)提供的產品和服務做出采購決策。

二、供給側演化博弈模型

(一)供給側模型假設

在不考慮建筑消費者對建材市場的影響的情況下,基于利益相關者和進化博弈論做出以下假設。

假設1:將建材企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商與具有學習能力的有限理性個體構成一個完整的生態(tài)系統(tǒng),三方所掌握的信息并不完全對稱。

假設2:在建材產業(yè)低碳轉型的不同階段,各主體應動態(tài)調整自己的策略選擇。然而,目前中國的低碳建材產業(yè)高質量發(fā)展水平較低。為了促進其快速健康的發(fā)展,政府需要長期的支持。

假設3:在博弈模型中,政府對建材企業(yè)生產低碳建材持消極支持態(tài)度。同時政府的環(huán)境規(guī)制必然帶來行政管理負擔,政府會增加額外的管理成本。此外,政府將對采購低碳建材和開發(fā)低碳建筑的消費者給予稅收優(yōu)惠。

假設4:在政府選擇的正向調控下,政府將消極和積極支持建材企業(yè)生產低碳建材。政府為建材企業(yè)低碳建材技術研發(fā)提供資金支持。同時,政府對建材企業(yè)的欺詐性補貼行為進行監(jiān)管,對建材企業(yè)進行懲罰P1s(如扣減企業(yè)補貼資金、取消低碳建材補貼資格、放棄政府采購其他類型低碳建材)[11]。如果建材企業(yè)不生產低碳建材,政府將征收污染費和碳稅P2s來懲罰建材企業(yè)。

假設5:生產低碳建材企業(yè)的收益為R1s,不生產低碳建材企業(yè)的收益為R4s。低碳建材生產的研發(fā)成本為Cs。建筑開發(fā)商通過開發(fā)低碳建筑促進低碳建材的供應,為建材企業(yè)帶來額外的收入R2s。

假設6:不開發(fā)低碳建筑的建筑開發(fā)商的收入為R5s,開發(fā)低碳建筑消耗低碳建材的建筑開發(fā)商的直接收入為R3s。建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和政府參與建材產業(yè)低碳轉型的進化博弈行為策略選擇的概率分別為xs、ys、zs。t為時間的函數(shù)。

基于上述假設,構建建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和政府的演化博弈支付矩陣如表1和表2所示。

表1 政府對低碳建筑供給側積極調控的三方博弈支付矩陣

表2 政府對低碳建筑供給側消極調控的三方博弈支付矩陣

(二)供給側模型構建

由于建材企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商之間的信息不對稱,3個博弈主體會通過學習和模仿不斷嘗試,通過調整xs、ys和zs的值動態(tài)調整自己的策略。E1、E2和E3分別表示供給側視角下筑材料企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商的平均預期利潤。

建材企業(yè)選擇積極生產低碳建材的利潤可以表示為:

E11=(R1s+As+R2s-Cs-P1s)yszs+(R1s+As-Cs-P1s)(1-ys)zs+(R1s+R2s-Cs)(1-zs)ys+(R1s-Cs)(1-ys)(1-zs)

(1)

建材企業(yè)選擇消極生產低碳建材的利潤可以表示為:

E12=(R4s-P2s)yszs+(R4s-P2s)(1-ys)zs+(1-zs)R4sys+(1-ys)(1-zs)R4s

(2)

建材企業(yè)的復制動態(tài)方程可表示為:

F1(xs)=dxs/dt=xs(E11-E1)=xs(1-xs)(E11-E12)=xs(1-xs)[(As-P1s+P2s)zs+R2sys+R1s-R4s-Cs]

(3)

建材企業(yè)的平均預期利潤可以表示為:

E1=xsE11+(1-xs)E12

(4)

建筑開發(fā)商積極開發(fā)低碳建筑的利潤可以表示如下:

E21=(R3s+T)xszs+(R3s+T)(1-zs)xs

(5)

建筑開發(fā)商消極開發(fā)低碳建筑的利潤可表示為:

E22=R5szsxs+R5s(1-xs)zs+R5s(1-zs)xs+R5s(1-zs)(1-xs)

(6)

建筑開發(fā)商的復制動態(tài)方程可表示為:

F2(ys)=dys/dt=ys(E21-E2)=ys(1-ys)(E21-E22)=ys(1-ys)[(R3s+T)xs-R5s]

(7)

建筑開發(fā)商的平均預期利潤可表示為:

E2=ysE21+(1-ys)E22

(8)

政府積極調控的利潤可表示為:

E31=(P1s-As-T)xsys+(P2s-Ms)(1-xs)ys+(P1s-As)(1-ys)xs+(P2s-Ms)(1-ys)(1-xs)

(9)

政府進行消極調控的利潤可表示為:

E32=-Txsys+(-Ms)(1-xs)ys+(-Ms)(1-ys)(1-xs)

(10)

政府調控的復制動態(tài)方程可表示為:

F3(zs)=dzs/dt=zs(E31-E3)=zs(1-zs)(E31-E32)=zs(1-zs)[(P1s-P2s-As)xs+P2s]

(11)

政府調控的平均預期利潤可表示為:

E3=zsE31+(1-zs)E32

(12)

(13)

根據(jù)建材企業(yè)的復制動力學方程,令F1(xs)=0,則有以下3種情況

基于以上分析,從供給側的角度,降低消極生產低碳建材的建材企業(yè)的收益,降低生產低碳建材的研發(fā)成本,以及政府對建材企業(yè)的罰款和對積極生產低碳建材的補償,都有助于建材企業(yè)的建材產品更新,向生產低碳建材的方向轉變。增加建材企業(yè)生產低碳建材的利潤,積極有效地實施政府對建材企業(yè)的低碳建材技術創(chuàng)新補貼制度,加大政府對建材企業(yè)在污染物排放和碳排放方面的處罰力度,有利于推動建材企業(yè)積極生產低碳建材。此外,建筑開發(fā)商開發(fā)的低碳建筑可以有效促進低碳建材的消費,增強低碳建材的供應。這有助于建材企業(yè)生產低碳建材,進而給建材企業(yè)帶來額外的效益,即趨于1。

根據(jù)建筑開發(fā)商的復制動力學方程,令F2(ys)=0,則有以下3種情況。

綜上所述,減少消極開發(fā)低碳建筑的建筑開發(fā)商的直接收入,有助于建筑開發(fā)商從開發(fā)傳統(tǒng)建筑向開發(fā)低碳建筑轉變,進而促進建筑開發(fā)商購買低碳建材。增加建筑開發(fā)商的直接收入,有效落實政府給予建筑開發(fā)商的稅收優(yōu)惠,有利于建筑開發(fā)商選擇發(fā)展低碳建筑和采購低碳建材的策略。這可以激勵建材企業(yè)更新建材產品,促進傳統(tǒng)建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉變,實現(xiàn)建材產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。以上措施有助于趨向1,即鼓勵建筑開發(fā)商選擇發(fā)展低碳建筑的策略。

根據(jù)政府的復制動態(tài)方程,令F3(zs)=0,則有以下兩種情況。

政府對建材企業(yè)的作弊和補償罰款控制在一定范圍內,這將有助于建材企業(yè)更新其建材產品,并向低碳建材產業(yè)轉型。加大政府對建材企業(yè)污染和碳排放的懲罰力度,有效實施政府對建材企業(yè)的技術創(chuàng)新補貼制度,有利于推動建材企業(yè)積極生產低碳建材。上述措施有利于zs趨向1,即促使政府選擇積極的監(jiān)管策略。

(三)供給側穩(wěn)定策略分析

建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和政府的復雜動態(tài)方程反映了有限理性利益相關者通過學習和模仿的策略選擇過程。為了找到三方演化博弈的平衡點,存在

(14)

(15)

為了探究建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和政府演化博弈的穩(wěn)定性,均衡點分析如下:

(1)對于平衡點D1(0,0,0),雅可比矩陣為

(16)

根據(jù)李雅普諾夫間接法,當R1s-R4s-Cs、-R5s和P2S為負時,平衡點D1(0,0,0)為演化穩(wěn)定策略;當R1s-R4s-Cs、-R5s和P2S為正時,平衡點D1(0,0,0)為不穩(wěn)定點;當R1s-R4s-Cs,-R5s和P2s有1個或2個正數(shù)時,平衡點D1(0,0,0)是鞍點。顯然,P2s是一個定正數(shù),-R5s也是一個定負數(shù)。因此,平衡點D1(0,0,0)一定是一個鞍點。

(2)對于平衡點D2(1,0,0),雅可比矩陣為

(17)

在上式中,R3s+T-R5s>0明顯為正,則D2(1,0,0)為鞍點或不穩(wěn)定點。同樣,剩余平衡點的穩(wěn)定性也可以進行分析。平衡點的雅可比矩陣對角線,D3(0,1,0),D6(0,1,1)和D7(1,0,1)已經確定至少有1個正數(shù),所以這3個點可能是鞍點或不穩(wěn)定點。平衡點雅可比矩陣的對角線上至少確定了1個負數(shù),因此,D4(0,0,1),D5(1,1,0)和D8(1,1,1)這3個可能是鞍點或穩(wěn)定點。平衡點的演化穩(wěn)定策略是建材企業(yè)積極生產低碳建材。

(3)對于平衡點D5(1,1,0),雅可比矩陣為

(18)

為了使D5(1,1,0)得到一個穩(wěn)定的點,上面的矩陣需要滿足R4s+Cs-R1s<0和P1s-As<0。在滿足P1s-As<0條件的情況下,政府對建材企業(yè)的欺詐性懲罰低于政府對建材企業(yè)的低碳技術創(chuàng)新補貼。這一政策無疑會使建材企業(yè)通過技術創(chuàng)新補貼的方式進行欺騙,從而使建材企業(yè)產生更多的額外收益。這顯然是不合理的,所以我們不討論這個情況。

(4)對于平衡點,雅可比矩陣為

(19)

如果滿足R4s+Cs+P1s-R1s-R2s-As-P2s<0和As-P1s<0條件,則平衡點D8(1,1,1)是一種演化穩(wěn)定策略。也就是說R4s-(R1s+R2s)<0和Cs-As<0,P1s-P2s<0應該同時建立。政府對建材企業(yè)的污染和碳排放罰款高于政府對建材企業(yè)的欺詐補償罰款,有助于建材企業(yè)積極從建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)轉型。建材企業(yè)積極生產低碳建材的利潤和建筑開發(fā)商積極開發(fā)低碳建筑的額外利潤都高于建材企業(yè)消極生產低碳建材的利潤,這有助于建材企業(yè)獲得更多的利潤,積極生產低碳建材。政府對低碳建材技術創(chuàng)新補貼高于技術研發(fā)成本,有助于建材企業(yè)積極開發(fā)優(yōu)質低碳建材技術。As-P1s<0要求政府對建材企業(yè)的欺詐賠償行為處以高于政府對建材企業(yè)低碳建材技術創(chuàng)新補貼的罰款。這說明政府應在一定程度上加強對涉及人們健康和安全的低碳建材產品的質量監(jiān)管,采取一些包容性的措施。此外,政府應嚴格控制低碳建材的不合格率,提高對建材企業(yè)欺詐性賠償?shù)奶幜P。政府在積極實施低碳建材技術創(chuàng)新補貼的同時,要深入建材企業(yè),挖掘低碳建材技術創(chuàng)新的實際需求。這將有助于推動建材企業(yè)積極開展技術創(chuàng)新活動,生產高質量的低碳建材。結合實際情況,政府對建材企業(yè)實施的罰款和對生產不合格低碳建材的補償應控制在一定范圍內。

三、需求側演化博弈建模

(一)需求側模型假設

以下假設基于利益相關者和進化博弈論。

假設1:將建材企業(yè)、政府和具有學習能力的理性個體中有限的建筑消費者視為一個完整的生態(tài)系統(tǒng),三方所掌握的信息并不完全對稱。

假設2:在建材產業(yè)低碳轉型的不同階段,各主體應動態(tài)調整自己的策略選擇。建材企業(yè)生產低碳建材將對具有公共產品屬性的環(huán)境產生積極影響。無論建筑消費者是否購買低碳建材的低碳建筑,建筑消費者都將獲得環(huán)境福利W。此外,政府的消極監(jiān)管將導致公眾對環(huán)境污染的負面批評,這將影響政府的信用,被視為政府的聲譽成本Cr[12]。

假設3:在博弈模型中,當政府調節(jié)環(huán)境時,必然會帶來行政管理負擔。政府的額外管理成本為MI。此外,政府還將對購買低碳建筑的建筑消費者給予購房補貼H、房產稅優(yōu)惠等稅收優(yōu)惠。政府建設與低碳建筑相關的基礎設施,如水、電、暖氣、道路等,可以為購買低碳建筑的建筑消費者帶來額外的利益R6。

假設4:在政府選擇的正向調控下,政府將間接和直接支持建材企業(yè)生產低碳建材。政府將對低碳建材技術研發(fā)給予資金支持Al,并對建材企業(yè)進行懲罰P1l(如扣除企業(yè)補貼資金、取消低碳建材補貼資格、放棄政府采購其他類型的低碳建材)[11]。如果建材企業(yè)消極生產低碳建材,政府將征收污染費和碳稅P2l來懲罰建材企業(yè)。

假設5:積極生產低碳建材的建材企業(yè)的收入為R1l,消極生產低碳建材的建材企業(yè)的收入為R4l。低碳建材生產的研發(fā)成本為Cl。建筑消費者通過采購低碳建筑來促進低碳建材的供應為企業(yè)帶來額外的利益R2l。

假設6:不購買低碳建筑的建筑消費者的收入為R5l,建筑消費者通過購買低碳建筑消費者低碳建材的直接收入為R3l。建材企業(yè)、建筑消費者和政府參與建材產業(yè)低碳轉型的進化博弈行為策略選擇的概率分別為xl,yl,zl。t為時間的函數(shù)。

基于上述假設,構建建材企業(yè)、建筑消費者和政府的演化博弈支付矩陣如表3和表4所示。

表3 政府對低碳建筑需求方積極調控的三方博弈支付矩陣

表4 政府對低碳建筑需求方消極調控的三方博弈支付矩陣

(二)需求側模型構建

需求側每個博弈主體的平均預期利潤與供給側每個代理人的平均預期利潤相似。建材企業(yè)的復制動態(tài)方程可表示為:

F4(xl)=dxl/dt(E41-E4)=xl(1-xl)(E41-E42)=

(P2l-P1l)yl+(Al+P2l-P1l)zl+P1lzlyl+R1l-Cl-R4l

(20)

從需求端來看,將政府對建材企業(yè)的懲罰罰款控制在一定范圍內,降低消極生產低碳建材的建材企業(yè)的收益,降低低碳建材技術的研發(fā)成本,將有助于建材企業(yè)的建材產品更新,向生產低碳建材的方向轉變。增加建材企業(yè)生產低碳建材產品的利潤,有效實施政府對建材企業(yè)的技術創(chuàng)新補貼制度,加大政府對建材企業(yè)的處罰力度,有利于促進建材企業(yè)積極生產低碳建材,即趨向于1。

建筑消費者的復制動力學方程可以表示為:

F5(yl)=dyl/dt=yl(E51-E5)=yl(1-yl)(E51-E52)=(R3l+H+R6)xl-R5l

(21)

通過以上分析,減少不購買低碳建材和低碳建筑的建筑消費者的直接收入,將有助于建筑消費者從購買傳統(tǒng)建筑轉向購買低碳建筑。這將有助于建筑開發(fā)商和建材企業(yè)促進低碳建筑和低碳建材產業(yè)的發(fā)展。增加建筑消費者購買低碳建材組成的低碳建筑的直接收入,政府有效實施對建筑消費者購買低碳建筑的補貼和優(yōu)惠,有利于促進建筑消費者購買低碳建筑,迫使建筑開發(fā)商積極發(fā)展低碳建筑,進而建材企業(yè)積極生產低碳建材。當政府對低碳建筑產品相關的水、電、熱、道路基礎設施建設進行適度、高投入時,建筑消費者將積極購買低碳建筑。所有這些措施都使yl趨向于1,即促進建筑消費者購買低碳建筑。

政府調控的復制動態(tài)方程可表示為:

F6(zl)=dzl/dt=zl(E61-E6)=zl(1-zl)(E61-E62)=(P1l-Al-P2l-Cr)xl-P1lxlyl+Cr+P2l

(22)

綜上所述,控制政府對建材企業(yè)的罰款將有助于建材企業(yè)推動建材產品的更新和建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉變。增加政府消極調控造成的政府聲譽成本,加大對建材企業(yè)的懲罰力度,有效實施政府對建材企業(yè)的低碳技術創(chuàng)新補貼制度,有利于推動建材企業(yè)積極生產低碳建材。同時,政府聲譽的成本和政府對建材企業(yè)的懲罰要控制在一定的范圍內。以上措施可以有效促進zs到1,即促使政府選擇積極的監(jiān)管策略。

(三)需求側穩(wěn)定策略分析

建材企業(yè)、建筑消費者和政府的復雜動態(tài)方程通過學習和模仿反映了有限理性利益相關者的策略選擇過程。為了找到三方演化博弈的平衡點,存在

(23)

(24)

為了探索建材企業(yè)、建筑消費者和政府演化博弈的穩(wěn)定性,本文進行了均衡點分析。

(1)對于平衡點G1(0,0,0),雅可比矩陣為

(25)

根據(jù)李雅普諾夫間接法,顯然,Cr+P2l是一個確定的正數(shù),-R5l也是一個確定的負數(shù)。因此,平衡點G1(0,0,0)一定是鞍點。

(2)對于平衡點G2(1,0,0),雅可比矩陣為

(26)

在上式中,R3l+H+R6-R5l>0明顯為正,G2(1,0,0)則為鞍點或不穩(wěn)定點。同樣,剩余平衡點的穩(wěn)定性也可以進行分析。平衡點的雅可比矩陣對角線已經確定G3(0,1,0)和G7(1,0,1)至少有1個正數(shù),所以這兩個點可能是鞍點或不穩(wěn)定點。平衡點雅可比矩陣的對角線上的G4(0,0,1),G5(1,1,0),G6(0,1,1)和G8(1,1,1)至少確定了1個負數(shù),因此這4個點可能是鞍點或穩(wěn)定點。平衡點G5(1,1,0)和G8(1,1,1)的演化穩(wěn)定策略是建材企業(yè)積極生產低碳建材的策略。

(3)對于平衡點G5(1,1,0),雅可比矩陣為

(27)

為了使G5(1,1,0)成為一個穩(wěn)定的點,上面的矩陣還需要滿足以下條件P1l+Gl+R4l-R1l-P2l<0,R5l-R3l-H-R6<0和-Al<0。Al代表政府對低碳建材技術創(chuàng)新的補貼。隨著從建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉變,低碳建材的生產越來越常態(tài)化。政府對建材企業(yè)的技術創(chuàng)新補貼將逐漸減少,甚至最終減少為零。此時,低碳建材技術創(chuàng)新的溢出效應突出。雖然這種溢出效應可能很小,但對政府的低碳建材技術創(chuàng)新補貼有一定程度的反饋作用,即滿足(Al<0)=0條件。因此,在上述矩陣中,存在-Al>0,且為正,則G5(1,1,0)為鞍點或不穩(wěn)定點。

(4)對于平衡點G8(1,1,1),雅可比矩陣為

(28)

從(2)和(3)的分析可以看出,上面的矩陣只需要滿足R4l+Cl+P1l-R1l-2P2l<0這種情況。由于污染物排放和碳排放的減少,政府對建材企業(yè)的懲罰將P2l逐漸減少到零。因此,平衡點G8(1,1,1)成為演化穩(wěn)定策略的條件只需要滿足R4l+Cl+P1l-P1l<0的條件即可。以上分析表明,低碳建材產業(yè)的利潤高于非低碳建材產業(yè)、低碳建材技術的研發(fā)成本以及政府對欺詐行為實施的罰款的總和。這將有助于建材企業(yè)積極生產低碳建材,發(fā)展優(yōu)質低碳建材技術。

四、結果與討論

(一)轉型目標

在建材產業(yè)低碳轉型的過程中,其發(fā)展目標是多重的[13]。參考建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)轉型治理機制的評價思路,將轉型目標分為經營效率目標、轉型效率目標和財務效率目標。

低碳建材產業(yè)的經營效率反映了低碳建材的正外部性內化程度,即市場內化潛力和政策補償程度[14]。低碳建材正外部性內化的主要手段是通過政府財政政策補償?shù)仁侄谓鉀Q市場失靈的缺陷。隨著建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉變,市場內部化的潛力和政策補償?shù)某潭葧档?其速率會逐漸降低。

低碳建材產業(yè)的轉型效率反映了低碳建材產業(yè)在建材產業(yè)低碳轉型過程中的成熟度[15]。建材產業(yè)能否有效轉化,取決于建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和建筑消費者的適應能力、維護能力和技術積累。隨著低碳建材產業(yè)的發(fā)展,轉型效率的演化規(guī)律不斷完善。由于經營效率符合邊際報酬遞減規(guī)律,其增長率逐漸下降。

低碳建材產業(yè)的財務效率反映了低碳建材產業(yè)的經濟回報[16]。財務效率不僅包括政府政策補償降低的交易成本,還包括建筑開發(fā)商和建筑消費者相關的收益。這種財務效率將隨著建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉變而改變。

基于低碳建筑供給側和需求側的視角,將建材產業(yè)為城市可持續(xù)發(fā)展向低碳建材產業(yè)轉變的治理機制分為初始階段、發(fā)展階段和成熟階段。在不同的轉型時期,行業(yè)的經營效率、轉型效率、財務效率等目標在不同的時間節(jié)點上具有不同的重要性。隨著建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉化,轉型效率穩(wěn)定、正常地提高。隨著低碳建材逐漸取代傳統(tǒng)建材,改造效率逐漸降低。隨著政府主導向市場驅動的轉變,財務效率逐步提高。同時,低碳建材產業(yè)的利益相關者也具有不同的經濟特征,如表5所示。

表5 低碳建材產業(yè)利益相關者的經濟特征

(二)多階段策略

1.初始階段:意識形態(tài)的轉變。在建材產業(yè)低碳轉型的初始階段,建材企業(yè)和建筑開發(fā)商的增量利潤為負。在這一階段,轉型效率高于財務效率,運營效率較低。最終的戰(zhàn)略組合往往是政府的積極調控與通過政策引導發(fā)展低碳建筑相結合。這一階段的核心是通過政府的積極調控,推動建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和建筑消費者的低碳生產和消費觀念的轉變。為了制定合理的治理機制,根據(jù)這一階段的經濟特點,將模擬參數(shù)的范圍設置為較高的水平。模擬建材企業(yè)、建筑開發(fā)商、政府和建筑消費者的動態(tài)合作演化過程。在初始階段,采用不同數(shù)值的模擬參數(shù)來分析意識形態(tài)變化的影響機制。

從供給側角度看,初始階段意識形態(tài)變化機制如下:從供給側來看,考慮到技術和成本控制等因素,建材企業(yè)在生產低碳建材產品和建筑開發(fā)商投資低碳建筑時,其增量成本一般高于收益。推動傳統(tǒng)建材企業(yè)和建筑開發(fā)商的轉型,是現(xiàn)階段政府推動建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)轉型的重要目標。首先,建材企業(yè)的經濟效益并不顯著,建材企業(yè)將面臨更大的財務壓力來維持。政府應為低碳建材生產提供補貼,并使建材企業(yè)以財政補貼形式的增量利潤不為負。其次,對不生產低碳建材的建材企業(yè)征收高額稅收,迫使傳統(tǒng)建材企業(yè)轉型。第三,政府應大力支持低碳建材技術研發(fā),通過政策和補貼等手段幫助建材企業(yè)解決低碳建材技術難題。對于建筑開發(fā)商來說,減少不發(fā)展低碳建筑的建筑開發(fā)商的直接利益,有助于建筑開發(fā)商從發(fā)展傳統(tǒng)建筑向發(fā)展低碳建筑轉變,進而促進建筑開發(fā)商購買低碳建材。以財政補貼的形式增加建筑開發(fā)商的直接收入,積極有效地執(zhí)行政府對建筑開發(fā)商發(fā)展低碳建筑的稅收優(yōu)惠,有利于促使建筑開發(fā)商選擇發(fā)展低碳建筑的戰(zhàn)略。這些措施有利于刺激建材企業(yè)更新建材產品,推動建材企業(yè)向低碳建材生產方向轉變。

從需求側角度看,初始階段的意識形態(tài)變化機制如下:現(xiàn)階段,政府應在加強對購房者宣傳引導的基礎上,為購買低碳建筑的購房者提供政策補貼支持。一方面,減少不購買低碳建材、低碳建筑的建筑消費者的直接收入,將有助于建筑消費者從購買傳統(tǒng)建筑轉變?yōu)橘徺I低碳建筑,并敦促建筑開發(fā)商發(fā)展低碳建筑,建材企業(yè)積極生產低碳建材。另一方面,增加建筑消費者購買低碳建筑的直接收入,有效實施政府對建筑消費者購買低碳建筑的補貼和優(yōu)惠,有利于促進建筑消費者購買低碳建筑。這些措施迫使建筑開發(fā)商積極發(fā)展低碳建筑,迫使建材企業(yè)生產低碳建材。政府應通過對建筑消費者的經濟激勵,合理引導低碳建材市場的發(fā)展方向。

2.發(fā)展階段:低碳建材生產。在發(fā)展階段,低碳建材上下游產業(yè)鏈進一步整合。建材企業(yè)和建筑開發(fā)商的虧損已經減少,增量利潤整體上還是負的。在這一階段,財務效率高于較低的轉型效率,財務效率和運營效率得到提高。最終的策略組合往往是政府的積極調控與建筑消費者購買低碳建筑的結合。這一階段的核心是通過政府的調控,讓建筑開發(fā)商嘗試發(fā)展低碳建筑,讓建筑消費者嘗試購買低碳建筑,從而推動建材企業(yè)積極生產低碳建材。

供給側角度影響低碳建材生產的機理如下:從供給側的角度來看,政府仍應大力支持低碳建材技術的研發(fā),加強對先進技術的消化和理解。建材企業(yè)應進一步降低生產成本,提高低碳建材的增量經濟效益。提高建材企業(yè)生產低碳建材的利潤,有效實施低碳建材技術創(chuàng)新補貼制度,加大政府的處罰力度,都有利于推動建材企業(yè)積極生產低碳建材。對于建筑開發(fā)商來說,增加發(fā)展低碳建筑的直接收入,有效實施政府給予的稅收優(yōu)惠,有利于推動建筑開發(fā)商發(fā)展低碳建筑。增加政府負面調控造成的政府聲譽成本,加大政府對建材企業(yè)的懲罰力度,有效實施低碳建材技術創(chuàng)新補貼制度,有利于促進建材企業(yè)低碳建材的積極生產。同時,政府聲譽成本和對建材企業(yè)的懲罰應控制在一定范圍內。

需求側角度分析影響低碳建材生產的機理如下:在發(fā)展階段,政府的目標是通過結構調整推動傳統(tǒng)建材企業(yè)的轉型升級,進而倡導低碳建材的生產。同時,政府應對市場上的傳統(tǒng)建筑開發(fā)商采取減稅政策,適當降低低碳建筑價格。此外,還應化解低碳建筑的庫存,以滿足建筑消費者的需求。政府應加大對與低碳建筑產品相關的水、電、熱、道路基礎設施建設的投入,并積極引導建筑消費者積極購買低碳建筑。在政府調控建筑開發(fā)商和建筑消費者采購行為的影響下,建材企業(yè)逐步向低碳建材生產方向發(fā)展。

3.成熟期:低碳建材產業(yè)的高質量發(fā)展階段。在建材產業(yè)低碳轉型的成熟階段,經過2個階段的發(fā)展,低碳建材產業(yè)已形成規(guī)模效益。建材企業(yè)、建筑開發(fā)商和建筑消費者的增量利潤為正。此時,低碳建材產業(yè)的轉型效率非常高;財務效率高于經營效率,轉型效率較低。通過動態(tài)博弈分析,整個低碳建材產業(yè)系統(tǒng)將朝著建材企業(yè)的產生、建筑開發(fā)商的發(fā)展、建筑消費者參與的方向發(fā)展。這一階段的核心是通過對建材和建筑市場資源的有效配置,使建筑開發(fā)商積極發(fā)展低碳建筑。同時,建筑消費者積極采購低碳建筑,從而推動建材企業(yè)積極生產優(yōu)質低碳建材。

從供給側的角度出發(fā),低碳建材產業(yè)的高質量發(fā)展機制如下:隨著低碳建筑市場的逐步完善,政府應建立有效的市場監(jiān)管體系。在低碳建材生產過程中,政府應加強對涉及人民健康和安全的低碳建材產品的質量監(jiān)管,同時采取一些包容性措施。此外,政府應嚴格控制低碳建材的不合格率,并提高對欺詐賠償?shù)膽土P。同時,政府在積極實施低碳建材技術創(chuàng)新補貼的同時,要深入建材企業(yè),考慮低碳建材技術創(chuàng)新的實際需求,推動建材企業(yè)積極開展具有實用價值的低碳建材技術創(chuàng)新活動。根據(jù)實際情況,政府對低碳建材企業(yè)不合格生產的欺詐性賠償罰款應控制在一定范圍內。

從需求側的角度出發(fā),低碳建材產業(yè)的高質量發(fā)展機制如下:從需求側看,要充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用。城市可持續(xù)發(fā)展建材產業(yè)低碳轉型的演化博弈過程不是一蹴而就的。當?shù)吞冀ú氖袌鲋鸩酵晟茣r,市場參與者在資源配置中的作用更大。政府通過減少建筑開發(fā)商、建筑消費者補貼等政策措施對市場進行調控,在低碳建材市場的資源配置中發(fā)揮決定性作用。

(三)討論

不同階段的目標效率對建材產業(yè)低碳轉型的治理機制不同。政府在初始階段應給予建材企業(yè)和建筑開發(fā)商稅收優(yōu)惠和生產補貼,并通過高稅收政策的實施促進傳統(tǒng)建材企業(yè)的轉型。同時,政府應通過提供一定的政策補貼,積極引導建筑消費者加強低碳建筑消費意識。在發(fā)展階段,政府應加大對與低碳建筑產品相關的水、電、熱、道路等基礎設施建設的投入,在給予建材企業(yè)、建筑開發(fā)商、建筑消費者補貼的前提下,引導建筑消費者積極購買低碳建筑。在成熟階段,政府應建立有效的低碳建材產業(yè)監(jiān)管體系,發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用,實現(xiàn)從建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)的轉型,實現(xiàn)博弈各方利益共贏。

與其他同類研究相比,本研究的研究結果在目標、方法和結果上都具有重要的優(yōu)勢,具體如下。

1.在目標上,低碳建筑相關產業(yè)的發(fā)展受到了政府和研究建材發(fā)展學者的重視。大多數(shù)研究的目標是低碳建筑的發(fā)展,而只有少數(shù)研究的目標涉及低碳建材,關注建材的應用、回收和處置。雖然一些學者從不同的角度進行了許多研究,但主要集中在知識產權方面、核心人才、成本定價、技術創(chuàng)新,以建材產業(yè)低碳轉型的治理機制為目標的研究相對較少。此外,雖然對發(fā)展策略進行分析的研究較少,但基于低碳建筑供給側和需求側的角度,在低碳轉型過程中考慮建筑開發(fā)商、建材企業(yè)、建筑消費者和政府的研究相對較少。為了彌補這些不足,本文旨在從低碳建筑供給側和需求側的角度提出建材產業(yè)低碳轉型的治理機制。在本研究中,建筑開發(fā)商、建材企業(yè)、建筑消費者和政府被整合到一個統(tǒng)一的框架中,用于供給側和需求側參與者之間的博弈分析。供給側博弈模型包括建材企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商3個主體,而需求側博弈模型包括建材企業(yè)、政府和建筑消費者3個主體。本研究的目標不僅結合了建材產業(yè)低碳轉型的現(xiàn)實,拓展了上述研究目標的范圍,而且為建材產業(yè)低碳轉型的理論研究提供了重要的新視角。

2.在方法上,進化博弈論提供了強大的迭代和交互的定量分析,已被廣泛應用于許多參與者之間博弈問題的許多方面。有學者運用進化博弈論對建材產業(yè)與低碳建筑進行了研究。這些研究涉及的主要方法有Nash非合作博弈模型、Stacklberg主從博弈模型、兩方合作博弈模型、三方合作博弈模型和混合博弈模型。顯然,這些方法主要集中在兩方合作博弈模型上,而對三方博弈模型的研究較少,對建材產業(yè)低碳轉化的研究較少。此外,利用進化博弈論和多目標理論進行相關研究的情況非常罕見。因此,為了彌補不足,本研究運用進化博弈理論,基于轉換機制和主體利益,建立了兩個三方動態(tài)博弈模型?；诙嗄繕死碚?將轉型目標分為經營效率目標、轉型效率目標和財務效率目標。并采用組合方法提出了建材產業(yè)低碳轉型的治理機制。本研究從供給側和需求側視角考慮了核心主體利益關系,不僅探究了建材產業(yè)低碳轉型的影響因素,而且揭示了建材產業(yè)低碳轉型的治理機制,具有重要的理論意義和實用價值。

3.在結果方面,有學者對建材產業(yè)和低碳建筑進行了研究,并得出了一些發(fā)現(xiàn)。但就目標而言,從低碳建筑供給側和需求側的角度考慮建筑開發(fā)商、建材企業(yè)、建筑消費者和政府在低碳改造過程中作用的研究相對較少。在方法上,將進化博弈論與多目標理論相結合的研究也較少。由于研究目的和方法不同,與以往的研究相比,本文的研究結果更符合現(xiàn)實中建材產業(yè)低碳轉型的政策需求。此外,以往的研究結果主要關注政府補貼和對政府監(jiān)管行為的監(jiān)督,而對于建材產業(yè)低碳轉型的治理機制,沒有研究政府在低碳建材產業(yè)中提供公共產品和服務的功能。因此,基于不同階段的目標效率和三方合作博弈模型,提出了建材產業(yè)低碳轉型的治理機制。此外,本研究不僅主要關注政府補貼和對政府監(jiān)管行為的監(jiān)督,還深入分析了政府在低碳建材產業(yè)中提供公共產品和服務的功能。研究結果不僅揭示了政府驅動下建材產業(yè)低碳轉型的理論機制,也為制定高質量的低碳建材產業(yè)發(fā)展政策提供了實踐指導。

五、結論與政策建議

本文從低碳建筑供給側和需求側的視角,從理論上分析了建材產業(yè)在向低碳建材產業(yè)轉化過程中對城市可持續(xù)發(fā)展的治理機制。建材產業(yè)低碳轉型的博弈模型包括4個主體:建材企業(yè)、政府、建筑開發(fā)商和建筑消費者。為了解決這一機制問題,本文從低碳建筑供給側和需求側的角度構建了2個三方動態(tài)博弈模型。供給側動態(tài)博弈模型包括建材企業(yè)、政府和建筑開發(fā)商3個主體,而需求側動態(tài)博弈模型包括建材企業(yè)、政府和建筑消費者3個主體。本文進一步分析了供給側和需求側演化策略的穩(wěn)定均衡。最后,根據(jù)目標效率的不同,分別從起步階段、發(fā)展階段和成熟階段提出了建材產業(yè)向低碳建材產業(yè)轉型促進城市可持續(xù)發(fā)展的治理機制。本研究具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。

從供給側來看,在初始階段,首先,政府應使建材企業(yè)以財政補貼形式的增量利潤不為負。其次,政府應該采取措施,對不生產低碳建材的建材企業(yè)征收高額稅收,迫使傳統(tǒng)建材企業(yè)轉型。第三,政府應大力支持低碳建材技術研發(fā),通過有效落實政府的補貼制度,通過政策和補貼等手段幫助建材企業(yè)解決低碳建材技術難題。同時,政府對作弊和補償不合格低碳建材的罰款都控制在一定范圍內。在發(fā)展階段,政府積極實施低碳建材技術創(chuàng)新補貼制度,加大對建材企業(yè)排放和碳排放的處罰力度。同時,對建筑開發(fā)商實施有效的稅收優(yōu)惠,在成熟階段,政府雖然有一些包容性的措施,但必須加強對涉及人民健康和安全的低碳建材產品質量的監(jiān)管,完善對欺詐賠償?shù)奶幜P。同時,政府應推動建材企業(yè)積極開展有使用價值的創(chuàng)新活動,生產高質量的低碳建材。根據(jù)實際情況,政府對建材企業(yè)的作弊和補償罰款應控制在一定范圍內。

從需求端的角度來看,政府在初期應該為低碳建筑市場的購買者提供一定的政策補貼。一方面,政府應該制定政策,減少不購買低碳建筑的建筑消費者的直接利益。另一方面,政府應有效實施對購買低碳建筑的建筑消費者的補貼和優(yōu)惠。政府應通過經濟激勵合理引導低碳建材市場的發(fā)展方向。在發(fā)展階段,政府的目標是通過結構調整,推動傳統(tǒng)建材企業(yè)的轉型,倡導低碳建材生產。政府不僅要通過實施減稅政策,適當降低低碳建筑產品的價格,還要制定政策,化解低碳建筑產品的庫存,以滿足建筑消費者的需求。需要強調的是,政府應加大對與低碳建筑產品相關的水、電、熱、道路基礎設施建設的投資。在成熟階段,政府應該通過制定政策來規(guī)范市場,減少對建筑開發(fā)商和建筑消費者的補貼等政策措施。充分發(fā)揮資源配置在低碳建材市場中的決定性作用是十分重要的。雖然本文達到了預期的目標,但仍存在一些不足,值得進一步關注。由于演化博弈支付矩陣的參數(shù)有限,本研究沒有充分考慮城市可持續(xù)發(fā)展向低碳建材產業(yè)轉化過程中影響建材產業(yè)治理機制的所有因素。問卷調查法和實證研究法可以有效解決將四方納入統(tǒng)一框架的問題。