前景理論視角下新能源汽車推廣政策三方演化博弈分析

許 杰，陳富堅，馬劉聽，王靜雅，王 智

（1.浙江大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州 310030；2.桂林電子科技大學(xué)建筑與交通工程學(xué)院，廣西桂林 541004）

中國提出在2030 年實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)［1］。在此背景下，建立目標(biāo)的實現(xiàn)機(jī)制尤為重要，既需要科技創(chuàng)新支撐［2］，也需要約束性減排機(jī)制保障［3-4］，還需要市場化手段推動［5］。其中，交通運輸行業(yè)將成為未來能源和排放的主要增長來源，推廣發(fā)展新能源汽車是道路交通實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵措施［6］。據(jù)統(tǒng)計，中國新能源汽車產(chǎn)量及保有量已連續(xù)三年位列世界第一［8］，得益于發(fā)展初期政府投入大量補(bǔ)貼政策［9］。但依然存在配套設(shè)施落后、技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量不高、缺乏全生命周期政策等問題，市場推廣依然緩慢［10］。隨著政府財政補(bǔ)貼逐漸退坡，以及疫情影響下消費需求疲軟，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)及銷售均面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此政府如何制定積極有效的政策促進(jìn)新能源汽車市場推廣、引導(dǎo)消費者低碳消費具有重要的意義。

新能源汽車市場推廣中，涉及利益相關(guān)者有政府、汽車企業(yè)及消費者，三者之間不斷重復(fù)博弈。鑒于演化博弈論能夠在合作與沖突問題中分析各參與者的策略選擇，可以采用該理論分析政府、汽車企業(yè)及消費者的行為選擇及博弈過程，從而分析不同管理措施下市場推廣的預(yù)期效果，為設(shè)計出更有效的政策提供借鑒。國內(nèi)學(xué)者曹霞等［11］在政府鼓勵與市場機(jī)制下建立汽車制造業(yè)與學(xué)研機(jī)構(gòu)演化博弈模型，數(shù)值仿真分析得到創(chuàng)新成本、額外收益、政府支持力度等因素對新能源汽車合作創(chuàng)新具有影響。張楊等［12］在政府補(bǔ)貼退坡背景下，構(gòu)建三方博弈模型分析政府、企業(yè)、消費者之間的互動機(jī)制，結(jié)果顯示單方?jīng)Q策會受到另外兩者的決策影響，不同水平激勵下并不會改變車企的決策。黃毅祥等［13］通過進(jìn)化博弈模型分析新能源汽車分時租賃市場競爭的博弈過程，結(jié)果表明準(zhǔn)備進(jìn)入市場的公司可以用價格戰(zhàn)擴(kuò)大市場份額，而已在市場的公司最優(yōu)策略是降價。國外學(xué)者Alexandros 等［14］研究了歐洲新能源汽車政策，指出政府對新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新的支持能夠促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

傳統(tǒng)博弈多采用期望收益理論來分析博弈主體的策略選擇，但與實際中博弈主體感知到的收益存在偏差。而前景理論能夠在收益不確定的情況下分析決策者的判斷［15］。目前已有學(xué)者通過前景理論分析博弈主體在博弈過程中的決策行為［16-17］。鑒于此，引入前景理論來構(gòu)建新能源汽車推廣政策演化博弈模型，采用主觀概率權(quán)重函數(shù)和價值函數(shù)來衡量感知收益，更加真實反映博弈主體的實際感知。并分析政府、汽車企業(yè)、消費者三者策略選擇演化軌跡及穩(wěn)定性，最后通過Matlab 軟件仿真分析關(guān)鍵參數(shù)對演化結(jié)果的影響。實驗結(jié)果為政府制定相應(yīng)政策提供參考及建議，從而促進(jìn)新能源汽車的推廣。

1 問題描述與模型假設(shè)

1.1 問題描述

新能源汽車推廣涉及政府、汽車企業(yè)、消費者三者利益主體。消費者可購買新能源汽車出行，享受低能耗、低排放的交通出行以及各種補(bǔ)貼政策。若消費者購買燃油汽車，會受到政府的限制政策，如繳納購置稅、燃油稅等，且使用過程中產(chǎn)生的碳排放將造成一定的環(huán)境惡化風(fēng)險。汽車企業(yè)可積極研發(fā)新能源汽車，獲得政府相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，但要投入一定的研發(fā)成本。政府若實施新能源汽車推廣政策，需要支付相應(yīng)的管理成本，以及各項補(bǔ)貼、基礎(chǔ)設(shè)施投入等支出。若不實施，將增加道路環(huán)境及能源問題加劇的風(fēng)險。三者將基于對收益與成本的價值感知進(jìn)行重復(fù)博弈。

圖1 政府、汽車企業(yè)、消費者三者關(guān)系

1.2 模型假設(shè)

假設(shè)1：政府、汽車企業(yè)、消費者三者均為有限理性，且均以自身利益最大為決策依據(jù)。其中三者的策略選擇受到各自獲得的信息、個人偏好等因素影響。

假設(shè)3：政府可以通過政策補(bǔ)貼、建設(shè)新基建、大力宣傳等措施促進(jìn)新能源汽車市場推廣，也可以不采取政策，讓市場自由配置，則政府的決策集為｛實施，不實施｝；汽車企業(yè)可以積極研發(fā)新能源汽車，提供完善可靠的售后服務(wù)，也可以繼續(xù)按傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式生產(chǎn)，則汽車企業(yè)的決策集為｛研發(fā)，不研發(fā)｝。消費者在通過比較后，可以選擇購買新能源汽車，也可以選擇傳統(tǒng)燃油汽車，則消費者的決策集為｛新能源汽車，傳統(tǒng)燃油汽車｝。政府、汽車企業(yè)、消費者三者根據(jù)對方?jīng)Q策變化調(diào)整自身策略，且博弈行為重復(fù)動態(tài)的。其中政府、汽車企業(yè)、消費者分別選擇實施、研發(fā)、新能源汽車的概率為且。

1.3 感知收益矩陣

根據(jù)前景理論可知，當(dāng)收益或損失確定時則不存在實際效用與感知價值的偏差，只有決策者對收益和成本不確定時才有心理感知效用［19］。政府推廣政策成本僅與自身有關(guān)，為確定性支出。同時對汽車企業(yè)及消費者的直接補(bǔ)貼由政府確定發(fā)放，為確定性支出。汽車企業(yè)的研發(fā)與服務(wù)成本僅與自身有關(guān)，為確定性成本。因此不存在感知偏差，而具有不確定性，存在感知特征。由此可以得到政府、汽車企業(yè)、消費者三者策略組合及相應(yīng)的感知收益，如表1 所示。具體參數(shù)說明見表2。

表1 政府、汽車企業(yè)、消費者三方博弈感知收益矩陣

表2 參數(shù)說明

2 模型構(gòu)建與分析

2.1 模型的構(gòu)建

根據(jù)政府、汽車企業(yè)、消費者三方博弈感知收益矩陣可以得到各參與者策略選擇的復(fù)制動態(tài)方程［20］。

政府的博弈策略：

2.2 演化路徑分析

2.2.1 政府策略選擇的演化路徑分析

由此可知政府的決策取決于汽車企業(yè)、消費者的選擇概率和參數(shù)數(shù)值。其中參數(shù)包括直接補(bǔ)貼數(shù)額、管理成本，以及不確定的政策推廣收益、新基建投入的價值感知。

2.2.2 汽車企業(yè)策略選擇的演化路徑分析

由此可知汽車企業(yè)的決策取決于政府的選擇概率、直接補(bǔ)貼的數(shù)額和不確定的銷售收益價值感知。

2.2.3 消費者策略選擇的演化路徑分析

由此可知消費者的決策取決于政府的選擇概率、直接補(bǔ)貼的數(shù)額，同時還有不確定的新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車購買收益、新基建投入、限制政策的價值感知。

2.3 三者策略穩(wěn)定性分析

依據(jù)Ritzberger 等［22］提出的結(jié)論，對政府、汽車企業(yè)、消費者三方演化博弈模型的八個穩(wěn)定點進(jìn)行討論分析。設(shè)點代表三方策略集合為｛實施，研發(fā)，新能源汽車｝，依次計算均衡點的特征根，并根據(jù)是否滿足所有特征跟小于零的條件來判斷演化穩(wěn)定點，得到下表3 分析結(jié)果。

表3 穩(wěn)定點及特征根

3 數(shù)值仿真

3.1 不同初始策略選擇概率對演化軌跡的影響

圖2 y 與z 變化下的政府策略選擇演化軌跡

圖3 x 與z 變化下的汽車企業(yè)策略選擇演化軌跡

圖4 x 與y 變化下的消費者策略選擇演化軌跡

3.2 直接補(bǔ)貼政策對汽車企業(yè)及消費者策略選擇的影響

在各參數(shù)初始值設(shè)定的基礎(chǔ)上，設(shè)定x、y、z的初始值為（0.5，0.5，0.5），選取不同、的初始值，分析對汽車企業(yè)及消費者策略演化軌跡的影響，結(jié)果如圖5、6 所示。由圖5、6 可知，對汽車企業(yè)及對消費者都起到促進(jìn)其演化至選擇新能源汽車策略的作用。其中，隨著政府的直接補(bǔ)貼不斷加大，汽車企業(yè)及消費者的演化速度呈加快趨勢。但過低的補(bǔ)貼并不能起到有效的促進(jìn)作用，反而使演化軌跡朝不選擇新能源汽車方向演化。

圖5 不同K1 下的汽車企業(yè)策略選擇演化軌跡

圖6 不同K2 下的消費者策略選擇演化軌跡

3.3 限制政策及新基建投入對消費者策略選擇的影響

同理，設(shè)定x、y、z的初始值為（0.5，0.5，0.5），選取不同P、M的初始值，分析對消費者策略演化軌跡的影響，結(jié)果如圖7、8 所示。由圖7、8 可知，傳統(tǒng)燃油汽車限制政策以及新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入都對消費者選擇購買新能源汽車起到促進(jìn)作用。政策效果存在滯后性，導(dǎo)致消費者在博弈初期朝傳統(tǒng)燃油汽車方向演化。但在政策的不斷普及與完善下，最終消費者將選擇新能源汽車。其中，實施傳統(tǒng)燃油汽車限制政策來增加消費者使用的感知成本，具有更好的引導(dǎo)效果。

圖7 不同P 下的消費者策略選擇演化軌跡

圖8 不同M 下的消費者策略選擇演化軌跡

4 結(jié)論及建議

結(jié)合前景理論與演化博弈論探討新能源汽車推廣政策，構(gòu)建政府、汽車企業(yè)、消費者三者利益主體演化博弈模型，通過其復(fù)制動態(tài)方程分析模型的均衡點及穩(wěn)定性。運用MATLAB 軟件進(jìn)行數(shù)值仿真實驗，驗證模型的可靠性，并分析關(guān)鍵參數(shù)對三方演化軌跡的影響。得到以下幾點主要結(jié)論：

（1）新能源汽車市場推廣，離不開政府、汽車企業(yè)、消費者三者的共同作用，而三者在博弈過程中的策略選擇互相影響。即政府實施推廣政策的概率x受到y(tǒng)與z的影響，汽車企業(yè)研發(fā)新能源汽車的概率y受到x與z的影響，消費者購買新能源汽車的概率z受到x與y的影響。

（3）政府通過直接現(xiàn)金補(bǔ)貼政策，能夠有效促進(jìn)汽車企業(yè)及消費者朝選擇新能源汽車方向演化，補(bǔ)貼越高演化速度提高越快。而過低的補(bǔ)助起不到促進(jìn)效果，汽車企業(yè)及消費者將不會選擇新能源汽車。

（4）政府通過部分限制燃油汽車使用政策，能夠有效提高消費者使用燃油汽車的感知成本，且實施管理成本低。同時，提高新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，能夠提高消費者使用新能源汽車的感知收益。兩者對策略組合演化至理想狀態(tài)都有促進(jìn)作用。

綜上，為促進(jìn)綠色交通發(fā)展，促進(jìn)新能源汽車市場推廣，需要政府、汽車企業(yè)及消費者采取以下措施：

（1）政府在新能源汽車市場推廣中起主導(dǎo)作用，應(yīng)充分發(fā)揮自身的職能。通過制定合理完善的推廣政策，結(jié)合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型技術(shù)，降低各項政策的實施管理成本，提高政策的可持續(xù)性。同時，從長遠(yuǎn)規(guī)劃來看，新能源汽車的推廣普及將有效緩解道路交通、環(huán)境及能源問題，且為智能交通與智能駕駛發(fā)展的重要組成部分。提高新能源汽車發(fā)展的意義和重要性可以為政府增加實施政策的感知收益，從而促進(jìn)政府實施策略的選擇。

（2）現(xiàn)金直接補(bǔ)貼激勵政策作為最直接、最有效的手段之一，在短期內(nèi)行之有效。但不利于長期實施，存在政府投資回報率及消費者對補(bǔ)貼敏感度降低的不足?？梢钥紤]部分限制傳統(tǒng)燃油汽車的使用措施，例如機(jī)動車碳稅、新能源汽車專用道路、擁堵收費等措施，通過提高燃油汽車的使用感知成本來引導(dǎo)消費者。同時，增加新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，完善充電樁、5G 基站等布局，提高消費者對新能源汽車的使用感知收益。

（3）汽車企業(yè)作為新能源汽車的研發(fā)者及服務(wù)的提供者，應(yīng)順應(yīng)綠色交通發(fā)展潮流及消費者對低碳出行的需求，積極研發(fā)新能源汽車技術(shù)，提供安全可靠的產(chǎn)品及高效完善的服務(wù)。消費者應(yīng)提高低碳意識，積極響應(yīng)號召，在購買交通工具時多考慮未來使用過程中產(chǎn)生的碳排放。