“雙碳”目標(biāo)下造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的動態(tài)演化博弈仿真分析

周 斌 胡茂斌

1 引 言

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出，爭取在2030前中國二氧化碳排放量達(dá)到峰值，在2060前實(shí)現(xiàn)碳中和（“雙碳”目標(biāo)）。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)變革（王怡, 2022［1］）。在當(dāng)今氣候變化日益嚴(yán)峻的形勢下，“雙碳”目標(biāo)的提出是中國作為負(fù)責(zé)任大國的表現(xiàn)之一。完成這個(gè)目標(biāo)，中國必須立足實(shí)際，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)、社會、資源等，協(xié)同推進(jìn)低碳、綠色、循環(huán)發(fā)展(鄔彩霞, 2021［2］)。2021年國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)企業(yè)溫室氣體排放報(bào)告管理相關(guān)工作的通知》確定發(fā)電、石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙等重點(diǎn)碳排放單位，明確要求各省級生態(tài)環(huán)境部門對相應(yīng)企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)送與檢查。造紙企業(yè)作為唯一的輕工業(yè)行業(yè)被納入其中(張楊,胡永鋼, 2021［3］)。在政策的約束下，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國必然趨勢，造紙企業(yè)進(jìn)行低碳改造是順勢而為，否則必將會被社會淘汰。造紙企業(yè)作為高排放、高消耗的代表，在快速發(fā)展的過程中勢必會帶來高碳排放、能源消耗巨大等環(huán)境問題，阻礙造紙企業(yè)的發(fā)展。由于造紙企業(yè)數(shù)量較多，改造成本巨大，造紙企業(yè)為追求利潤最大化，節(jié)省成本，往往會采取高碳生產(chǎn)方式，而政府處理企業(yè)碳排放問題的部門單一，對于企業(yè)碳排放收集工作非常困難，可能存在監(jiān)管乏力的問題。造紙企業(yè)碳排放最主要來源是化石燃料燃燒排放，煤炭能源使用占據(jù)化石燃料燃燒的大部分，而造紙企業(yè)煤炭幾乎全部用于小型自備電廠和供熱鍋爐，能源利用效率低，生產(chǎn)設(shè)備以及技術(shù)較為落后，使得造紙企業(yè)碳排放量大(李永智等, 2017［4］)。造紙企業(yè)作為社會重要的組成部分、與我國經(jīng)濟(jì)以及人民生活密切相關(guān)，應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)國家號召，促進(jìn)中國低碳經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。因此，在“雙碳”目標(biāo)的背景下，造紙企業(yè)要在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須要加快自身低碳轉(zhuǎn)型的步伐。

2 文獻(xiàn)回顧

目前，國內(nèi)外許多學(xué)者對企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型的策略進(jìn)行研究。Lu等(2019)［5］通過介紹幾家大型油氣企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型實(shí)踐策略，分析了低碳轉(zhuǎn)型路徑、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，得出大力發(fā)展天然氣業(yè)務(wù)是油氣企業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型過渡的第一步以及加大可再生能源投資的結(jié)論。Wu(2016)［6］通過層次分析法和模糊評價(jià)方法，從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益三個(gè)方面構(gòu)建了礦山企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型效益評價(jià)指標(biāo)體系。陸菊春等(2019)［7］從利益視角出發(fā)，構(gòu)建了建筑企業(yè)、政府、消費(fèi)者的低碳轉(zhuǎn)型演化博弈模型，研究了模型的穩(wěn)定策略以及影響因素，為促進(jìn)建筑企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提出建議對策。趙國濤等(2021)［8］在對“雙碳”目標(biāo)的充分解讀基礎(chǔ)上，分析了這一政策對火電企業(yè)的影響，從多個(gè)方面提出應(yīng)對火電企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的策略與方法。徐建中和呂希琛(2014)［9］構(gòu)建了政府、制造企業(yè)和消費(fèi)者三方演化博弈模型，研究各主體的演化路徑與規(guī)律，分析制造企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型各策略穩(wěn)定性。許瑩等(2018)［10］在霧霾的背景下，構(gòu)建政府監(jiān)管部門與交通企業(yè)的演化博弈模型，得到政府監(jiān)管力度、查處成功率以及第三方舉報(bào)率會對交通企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型策略的實(shí)施產(chǎn)生影響。張宏娟等(2016)［11］以傳統(tǒng)制造業(yè)集群內(nèi)的企業(yè)為主體，運(yùn)用動態(tài)演化博弈理論，研究能夠促進(jìn)制造業(yè)集群內(nèi)的企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的策略建議。

另一方面，國內(nèi)外也有學(xué)者對造紙產(chǎn)業(yè)的減少碳排放策略進(jìn)行了研究。Man等(2020)［12］采用生命周期評估法對中國造紙產(chǎn)業(yè)溫室氣體排放進(jìn)行評估，以提出減排目標(biāo)，并找到實(shí)現(xiàn)中國造紙產(chǎn)業(yè)減排目標(biāo)的途徑。呂澤瑜等(2017)［13］分析了我國現(xiàn)階段造紙企業(yè)碳排放的現(xiàn)狀，來尋找有效的技術(shù)與策略來實(shí)現(xiàn)碳減排，并得出我國未來造紙企業(yè)排碳任務(wù)艱巨，造紙企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要促使企業(yè)優(yōu)化能源使用結(jié)構(gòu)。王思文和任啟芳(2019)［14］等在循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下，就環(huán)保部門與造紙企業(yè)之間建立排污博弈模型，通過三階段的討價(jià)還價(jià)博弈，對造紙企業(yè)排污、治污問題提出相應(yīng)的建議與對策。

綜上所述，已有的研究文獻(xiàn)對不同條件下不同類型企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行研究，國內(nèi)外學(xué)者只針對造紙企業(yè)的碳排放、碳管理以及排污進(jìn)行了研究，并沒有涉及到造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑的研究。然而，隨著我國“雙碳”目標(biāo)的不斷進(jìn)行，以及造紙企業(yè)碳排放問題的存在，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型刻不容緩。因此，本文以造紙企業(yè)為研究對象，使用動態(tài)演化博弈模型探究其低碳轉(zhuǎn)型的路徑，通過建立政府部門與造紙企業(yè)的動態(tài)演化博弈模型，研究造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的穩(wěn)定性策略以及影響因素，從而為造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提出建設(shè)性意見，具有研究內(nèi)容的創(chuàng)新性與積極的現(xiàn)實(shí)意義。

3 演化博弈模型構(gòu)建

3.1 基本假設(shè)

假設(shè)1：根據(jù)演化博弈理論基礎(chǔ)，假設(shè)博弈的兩個(gè)主體政府與造紙企業(yè)均是有限理性的，且都在追求自身利益最大化。

假設(shè)2：政府的行為策略為{監(jiān)管、不監(jiān)管}，其采取“監(jiān)管”策略的概率為x(0≤x≤1），采取“不監(jiān)管”的策略為1-x。造紙企業(yè)的行為策略為{低碳生產(chǎn)、高碳生產(chǎn)}，采取“低碳生產(chǎn)”的概率為y(0≤y≤1)，采取“高碳生產(chǎn)”的概率為1-y。

假設(shè)3：政府會對造紙企業(yè)低碳生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)管成本為b1，政府對造紙企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管時(shí)，會對高碳生產(chǎn)企業(yè)處以一定的罰金n，給低碳生產(chǎn)企業(yè)給予補(bǔ)助m。政府作為公共管理部門，對社會承擔(dān)著一定的責(zé)任，當(dāng)造紙企業(yè)進(jìn)行高碳生產(chǎn)時(shí)，需要對環(huán)境進(jìn)行治理，治理成本為b2。

假設(shè)4：造紙企業(yè)進(jìn)行低碳生產(chǎn)的基本收益為p，造紙企業(yè)低碳改造成本為c，同時(shí)低碳生產(chǎn)會給造紙企業(yè)帶來額外收益g。造紙企業(yè)選擇進(jìn)行低碳生產(chǎn)，政府會獲得一定收益r，主要包括環(huán)境改善以及上級政府對于碳排放量降低的獎勵等。

基于以上的假設(shè)，可以構(gòu)建造紙企業(yè)與政府的收益矩陣，如表1所示。

表1 政府與造紙企業(yè)的收益矩陣

3.2 博弈模型穩(wěn)定性分析

將所得的均衡點(diǎn)代入雅可比矩陣J，結(jié)果如表2所示：

表2 系統(tǒng)局部均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性分析

續(xù)表

4 政府與造紙企業(yè)演化博弈分析

4.1 路徑分析

當(dāng)g-c>0且n-b1<0（或者n-b1>0）時(shí)，系統(tǒng)演化結(jié)果都為（不監(jiān)管，低碳生產(chǎn)）。在這兩種情形下，造紙企業(yè)采取低碳生產(chǎn)策略所獲得額外收益大于企業(yè)自身進(jìn)行低碳改造成本，對于造紙企業(yè)來說，這即能夠使企業(yè)獲利，又符合政策的要求，讓企業(yè)有利可圖，因此將選擇“低碳生產(chǎn)”策略。政府監(jiān)管成本無論大于還是小于政府對高碳生產(chǎn)造紙企業(yè)的罰金，政府都會選擇“不監(jiān)管”的策略。這種狀態(tài)出現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)的后期，對政府來說，是非常樂意看到的，即使不監(jiān)管企業(yè)也會進(jìn)行低碳生產(chǎn)。這時(shí)，大多造紙企業(yè)都已經(jīng)轉(zhuǎn)型成功，造紙企業(yè)碳排放量較少，而對企業(yè)的低碳補(bǔ)貼是非常的大，無論政府監(jiān)管成本如何，政府的整體支出遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收益。造紙企業(yè)與政府演化相位圖如圖1所示。

圖1 情形一與情形二相位圖

當(dāng)n-b1<0且m+n+g>c>g（或者m+n+g

圖2 情形三與情形四相位圖

當(dāng)m+n+g>c>g且n-b1>0時(shí)，系統(tǒng)最終演化結(jié)果沒有穩(wěn)定點(diǎn)，不存在演化穩(wěn)定策略。博弈雙方策略的選擇是緊密依賴、相互影響的，一方策略的選擇依賴于另一方策略的選擇的預(yù)測，一個(gè)參數(shù)的變化或者其他因素考慮其中，都會使雙方策略選擇處于不確定的狀態(tài)。該狀態(tài)出現(xiàn)在造紙行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的中后期，政府與造紙企業(yè)雙方互相在考慮對方的策略，政府考慮已經(jīng)實(shí)施了監(jiān)管后，造紙企業(yè)是否要進(jìn)一步對企業(yè)進(jìn)行低碳改造，從而進(jìn)行低碳生產(chǎn)。造紙企業(yè)則考慮政府的監(jiān)管是否會一直持續(xù)下去，如果一直監(jiān)管，而自身不實(shí)施低碳改造進(jìn)行低碳生產(chǎn)，所受罰金會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低碳改造成本，企業(yè)會出現(xiàn)入不敷出的現(xiàn)象。為了更明確博弈雙方策略的選擇傾向，由相位圖圖3可知：

圖3 情形五相位圖

如果初始點(diǎn)落在Ⅰ區(qū)域，系統(tǒng)將收斂于（1,0），政府與造紙企業(yè)將會選擇（監(jiān)管，高碳生產(chǎn)）策略。在該條件下，政府實(shí)施“監(jiān)管”的概率較小，企業(yè)預(yù)測政府將會實(shí)施“不監(jiān)管”策略，因而造紙企業(yè)選擇“高碳生產(chǎn)”。而企業(yè)在該條件下實(shí)施“低碳生產(chǎn)”的概率較小，政府預(yù)測造紙企業(yè)大概率會實(shí)施“高碳生產(chǎn)”，因而政府會選擇“監(jiān)管”策略；如果初始點(diǎn)落在Ⅱ區(qū)域，系統(tǒng)收斂于（1,1），政府與造紙企業(yè)將會選擇（監(jiān)管，低碳生產(chǎn)）策略。在該條件下，政府實(shí)施“監(jiān)管”策略的概率較大，企業(yè)預(yù)測到政府實(shí)施的策略，因而造紙企業(yè)會選擇“低碳生產(chǎn)”策略，企業(yè)在該條件下實(shí)施“高碳生產(chǎn)”的概率會比實(shí)施“低碳生產(chǎn)”概率大，政府預(yù)測企業(yè)會實(shí)施“高碳生產(chǎn)”，因而會選擇“監(jiān)管”策略；同理可得，當(dāng)初始點(diǎn)落在Ⅲ區(qū)域，系統(tǒng)收斂于（0,1），政府與造紙企業(yè)將會選擇（不監(jiān)管，低碳生產(chǎn)）策略。初始點(diǎn)落在Ⅳ區(qū)域，系統(tǒng)收斂于（0,0），政府與造紙企業(yè)會選擇（不監(jiān)管，高碳生產(chǎn)）策略。

當(dāng)m+n+g0時(shí)，系統(tǒng)的最終演化結(jié)果為（監(jiān)管，高碳生產(chǎn)）。在這種條件下，政府對造紙企業(yè)的高碳罰金大于其監(jiān)管成本，而造紙企業(yè)高碳生產(chǎn)的罰金小于低碳改造實(shí)際真實(shí)成本，雙方作為有限理性的個(gè)體，政府會考慮自身利益最大化，選擇“監(jiān)管”策略。造紙企業(yè)認(rèn)為高碳生產(chǎn)罰金比低碳改造成本低，在自身利益最大化的情況下，造紙企業(yè)會認(rèn)為沒有必要多此一舉來進(jìn)行企業(yè)低碳改造，低碳改造對自身無利可圖，最終選擇“高碳生產(chǎn)”策略。此時(shí)，隨著政府對造紙企業(yè)低碳改造政策的推進(jìn)，政府的各項(xiàng)制度措施也逐漸完善，開始真正地對造紙企業(yè)低碳改造進(jìn)行監(jiān)管。這種狀態(tài)出現(xiàn)在造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型中前期，隨著政策的逐漸推進(jìn)，以及政府對監(jiān)管政策的逐漸完善與建立，使得政府開始對造紙企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管，而造紙企業(yè)還沒有意識到政府逐漸對低碳監(jiān)管的加強(qiáng)，而為了使自身利益最大化，仍然會保持高碳生產(chǎn)的方式。造紙企業(yè)與政府演化相位圖如圖4所示。

圖4 情形六相位圖

為了進(jìn)一步分析政府在不同監(jiān)管成本、處罰罰款與低碳補(bǔ)貼、企業(yè)低碳改造成本條件下，政府與造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的演化穩(wěn)定策略，運(yùn)用Matlab對政府與造紙企業(yè)五種情形下行為策略演化過程進(jìn)行數(shù)值仿真分析。

（1）當(dāng)g-c>0；n-b1<0時(shí)，對各參數(shù)進(jìn)行取值m=4,n=3,g=3,c=2,b1=4，所得的動態(tài)演化趨勢如圖5所示。隨著時(shí)間t的推移，政府選擇監(jiān)管策略的概率越來越小，造紙企業(yè)選擇低碳生產(chǎn)的概率越來越大，演化系統(tǒng)最終呈現(xiàn)出穩(wěn)定的結(jié)果：（不監(jiān)管，低碳生產(chǎn)）。當(dāng)政府對造紙企業(yè)的監(jiān)管成本大于其對企業(yè)的高碳罰金時(shí)，政府最終趨向選擇不監(jiān)管。造紙企業(yè)為了自身長期發(fā)展從而趨向于進(jìn)行低碳改造進(jìn)行低碳生產(chǎn)。

圖5 情形一動態(tài)演化趨勢

（2）當(dāng)g-c>0；n-b1>0時(shí)，對各參數(shù)進(jìn)行賦值m=4,n=3,g=3,c=6,b1=1，所得到的動態(tài)演化趨勢如圖6所示，演化系統(tǒng)最終呈現(xiàn)出的穩(wěn)定結(jié)果：（不監(jiān)管，低碳生產(chǎn)）。當(dāng)造紙企業(yè)低碳改造的額外收益大于低碳改造成本時(shí)，即使政府在不監(jiān)管的情況下，造紙企業(yè)也會趨向于進(jìn)行低碳生產(chǎn)。

圖 6 情形二的動態(tài)演化趨勢

（3）當(dāng)m+n+g>c>g；n-b1<0時(shí)，對各參數(shù)進(jìn)行賦值m=4,n=3,g=3,c=6,b1=4，所得到的動態(tài)演化趨勢如圖7所示；當(dāng)m+n+g

圖7 情形三動態(tài)演化趨勢

圖8 情形四動態(tài)演化趨勢

（4）當(dāng)m+n+g0時(shí)，對各參數(shù)進(jìn)行賦值m=4,n=3,g=3,c=6,b1=1，所得到的動態(tài)趨勢如圖9所示。演化系統(tǒng)最終呈現(xiàn)出的穩(wěn)定結(jié)果：（監(jiān)管，高碳生產(chǎn)）。政府所獲得的高碳罰金收益大于其監(jiān)管成本，政府會趨向選擇監(jiān)管策略。政府對造紙企業(yè)的補(bǔ)貼不能彌補(bǔ)其實(shí)際的低碳改造成本，因此企業(yè)會趨向于選擇高碳生產(chǎn)。

圖 9 情形六動態(tài)演化趨勢

5 結(jié)論與建議

本文基于當(dāng)前政策與現(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)，運(yùn)用演化博弈的相關(guān)理論，建立政府與造紙企業(yè)的動態(tài)演化博弈模型，運(yùn)用Matlab軟件對政府與造紙企業(yè)在不同情形下演化路徑進(jìn)行數(shù)值仿真。研究結(jié)論如下：（1）政府與造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的演化過程與政府監(jiān)管成本b1，造紙企業(yè)低碳改造成本c的取值密切相關(guān)，其他變量的取值不變的情況下，隨著b1與c取值的不同，博弈雙方呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)；（2）在條件g>c且n>b1（或n

基于本文的研究結(jié)論，提出如下建議：（1）完善政府的監(jiān)管職能，優(yōu)化與創(chuàng)新政府監(jiān)管機(jī)制，降低政府監(jiān)管成本。政府的監(jiān)管是造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型過程中重要的一環(huán)，政府監(jiān)管成本高低，會影響政府對造紙企業(yè)監(jiān)管策略的選擇。降低監(jiān)管成本必須依法行政，建立與強(qiáng)化對造紙企業(yè)低碳監(jiān)管法規(guī)，使政府的一切監(jiān)管決策與行為都具有基本規(guī)范與約束，從而各級行政機(jī)關(guān)各司其職，即保障造紙企業(yè)的合法權(quán)益，又使得政府各項(xiàng)監(jiān)管成本大大降低。同時(shí)，政府需要通過一系列措施來降低監(jiān)管成本，設(shè)置市民舉報(bào)機(jī)制、引用第三方監(jiān)督機(jī)構(gòu)、設(shè)立碳排放監(jiān)管委員會等。做好造紙企業(yè)低碳生產(chǎn)的巡查工作，推行網(wǎng)上監(jiān)管政務(wù)：罰金繳納與獎勵發(fā)放、碳排放以及污染排放網(wǎng)上數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測、國家以及地區(qū)政策法規(guī)的更新完善通知等。另外，制定監(jiān)管政績考核，政府對企業(yè)監(jiān)管支出需要遵循成本-效益原則，將企業(yè)監(jiān)管成本納入政府官員政績評價(jià)中去；（2）加強(qiáng)造紙企業(yè)科技創(chuàng)新，探索低碳技術(shù)新方式。造紙企業(yè)低碳改造成本高低會影響造紙企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型策略的選擇，而企業(yè)降低低碳改造成本必須依靠自身科技創(chuàng)新。但一般的企業(yè)在這方面由于資金不足以及創(chuàng)新積極性不高而被淘汰，因此政府應(yīng)該加大對造紙企業(yè)的補(bǔ)貼，提供足夠的資金支持?？萍既瞬攀瞧髽I(yè)自主創(chuàng)新，不被社會淘汰的關(guān)鍵，更何況在“雙碳”目標(biāo)背景下，造紙行業(yè)競爭日益激烈。因此，造紙企業(yè)可以通過吸引海內(nèi)外高層次人才，充分調(diào)動科研人員積極性與創(chuàng)造性，打造一支實(shí)力強(qiáng)、素質(zhì)高、技術(shù)硬、制度合理的創(chuàng)新人才隊(duì)伍，不斷對造紙企業(yè)高碳排放設(shè)備以及污染處理設(shè)備進(jìn)行低碳技術(shù)改造。同時(shí)，造紙企業(yè)可以與各大高校以及各研究機(jī)構(gòu)合作，形成校企合作或研企合作的局面，為造紙企業(yè)低碳改造與轉(zhuǎn)型提供創(chuàng)新方法與技術(shù)支撐；（3）構(gòu)建新型碳排放補(bǔ)貼與懲罰機(jī)制。由于造紙企業(yè)低碳改造后期階段，政府對造紙企業(yè)的補(bǔ)貼過于大，使得政府的收益遠(yuǎn)不及支出，而在低碳改造前期，對于造紙企業(yè)高碳生產(chǎn)懲罰力度不強(qiáng)，使得造紙企業(yè)前期對低碳改造沒有采取任何措施。因此，在整個(gè)造紙企業(yè)低碳改造的過程中，政府對造紙企業(yè)的補(bǔ)貼與處罰需要及時(shí)改進(jìn)與更替，一方面可以通過成立碳排放專業(yè)評估小組，積極探索整個(gè)地區(qū)碳排放的核算辦法與標(biāo)準(zhǔn)，為政府對企業(yè)的補(bǔ)貼以及高碳處罰設(shè)立合理的標(biāo)準(zhǔn)；另一方面發(fā)揮市場在政府與造紙企業(yè)的動態(tài)演化博弈中的調(diào)節(jié)功能，以碳排放交易替代政府財(cái)政補(bǔ)貼，形成市場化激勵與懲罰機(jī)制。