可持續(xù)發(fā)展背景下新能源汽車發(fā)展策略的演化博弈分析

胡振華 朱亞力

（中南大學商學院，長沙 410000）

引 言

作為一個新興產(chǎn)業(yè)，政府的政策已經(jīng)成為推動新能源汽車發(fā)展的重要力量。政策不僅要注重對消費者的購買補貼，而且要注重全產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。作為一種新產(chǎn)品，新能源還需要經(jīng)歷市場、產(chǎn)業(yè)鏈變化和用戶使用習慣變化的過程［1，2］。隨著我國由高速發(fā)展階段邁入高質(zhì)量發(fā)展階段，經(jīng)濟的綠色化成為我國經(jīng)濟增長的新引擎，鼓勵政府在向綠色、可持續(xù)經(jīng)濟過渡中增加力度、創(chuàng)造有利條件，加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。新能源汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車，使用風能、太陽能、水力發(fā)電、核能等綠色可再生能源取代燃油，能夠大幅度減少環(huán)境污染，而且有學者通過實證分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長和能源消費長期正相關(guān)［3］，因此大力宣傳綠色消費理念，讓更多的消費者了解可持續(xù)發(fā)展理念也極為關(guān)鍵。

“十四五”規(guī)劃文件中明確提到：“到2025年，我國新能源汽車市場競爭力明顯增強，我國新能源汽車核心技術(shù)達到國際先進水平”，而據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國2021年新能源汽車銷售完成352.1萬輛，同比增長1.6倍，但市場占有率僅13.4%，由此可以看出國家的重視，但也能看出新能源汽車行業(yè)飛速發(fā)展的過程中仍存在政府和生產(chǎn)商信息不對稱等諸多問題，政府、消費者、生產(chǎn)商之間達到怎樣的平衡才能對新能源汽車行業(yè)形成有效激勵仍需討論。

本文嘗試通過演化博弈論分析在連續(xù)型策略背景下政府、生產(chǎn)商以及消費者在深入融合過程中的策略行為及存在的問題，構(gòu)建三方博弈模型，研究不同策略下行為人策略選擇產(chǎn)生的影響，也為政府、新能源汽車生產(chǎn)商提供可持續(xù)發(fā)展的幫扶補貼途徑，尋找雙方共同發(fā)展的模式和平衡，推動新能源汽車行業(yè)大力發(fā)展。

1 文獻綜述

英、德等西方國家于20世紀90年代開始研究新能源汽車產(chǎn)業(yè)，已形成較為完善的研究體系。Romano［4］分析了補貼的好處。Turan 等［5］分析了德國政府的消費者購置補貼和能源稅政策對新能源汽車推廣的影響。Bruce［6］指出，外部性是導致政府政策失敗的主要因素但政府可以選擇適度的手段，如減稅、增加補貼、增加相應的基礎(chǔ)設施建設等，以控制政策帶來的負面影響。雖然美國、日本和歐洲的研究起步較早，但近年來，我國新能源汽車的推廣在實踐和理論探索上取得了重大進展。Chen等［7］分析了燃料電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)換補貼，Han等［8］分析中國新能源汽車補貼計劃和補貼政策，Wang等［9］分析了中國消費者購買充電式混合動力汽車的成本，以及稅收與新能源汽車行業(yè)補貼。Liu等［10］分析了中國新能源汽車行業(yè)稅負與補貼的關(guān)系。

運用博弈論研究補貼問題是當前補貼政策研究的熱點，尤其是中國政府對新能源汽車的補貼。如Cao和Di［11］基于信號博弈論分析了新能源汽車的研究補貼策略，Qin和Amp［12］分析了政府與生產(chǎn)商在研發(fā)補貼方面的雙邊博弈，Lu等［13］分析得出政府財政補貼和稅收優(yōu)惠政策對新能源汽車行業(yè)都有刺激作用，但對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)不應當僅考慮單一政策。Wang和Miao［14］分析了基于博弈論的新能源汽車補貼策略，Leahy和Neary［15］分析了多邊補貼博弈策略，MR Seikh發(fā)現(xiàn)了一種用三角直覺模糊數(shù)表示矩陣博弈的求解方法［16］。

目前，通過博弈論探索補貼政策動態(tài)變化是研究新能源汽車補貼問題的一種重要手段，也是促進新能源車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段。但大多數(shù)的博弈模型過于簡單化，在實踐指導上有局限性，鑒于此，本文嘗試通過演化博弈論分析在連續(xù)型策略背景下政府、生產(chǎn)商以及消費者三方的策略和行為構(gòu)建博弈模型，研究不同策略下行為人策略選擇產(chǎn)生的影響，也為政府、生產(chǎn)商新能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的途徑提供了現(xiàn)實指導意義。

2 政府與生產(chǎn)商的演化博弈模型

2.1 基本假設

假定1：政府給新能源生產(chǎn)商提供補貼，可以促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，此外還能一定程度上增加政府的公信力。

假定2：生產(chǎn)商為了追求自身利益的最大化，希望能夠盡可能的降低或減少企業(yè)成本。為此，生產(chǎn)商在參與新能源研發(fā)過程中希望盡可能獲得更多的政府補貼和優(yōu)惠。

假設3：博弈主體遵循策略動態(tài)演化的過程，在不斷學習和試錯中達到博弈均衡。

假設4：政府的博弈策略選擇是激勵或不激勵，生產(chǎn)商群體的博弈策略空間選擇是投入研發(fā)或不投入研發(fā)。

2.2 生產(chǎn)商與政府的演化博弈模型

U1為生產(chǎn)商參與研發(fā)投入的收益，U2為在政府給生產(chǎn)商提供的補貼所獲得的社會效益。當政府采取激勵型政策時，如果生產(chǎn)商積極響應，參與新能源研發(fā)投入，將會獲得政府的稅收激勵補貼M1；如果生產(chǎn)商不參與新能源研發(fā)投入，那么政府將對生產(chǎn)商無稅收優(yōu)惠，生產(chǎn)商則需要交納稅費為M2。C1表示生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)投入的成本。根據(jù)以上的模型假設，構(gòu)建出生產(chǎn)商－政府的博弈矩陣，見表1。

表1 生產(chǎn)商與政府的支付矩陣

2.3 生產(chǎn)商與政府的動態(tài)分析

在兩個博弈群體的靜態(tài)博弈中，生產(chǎn)商與政府的平均期望收益分別為商、政：

由以上兩組等式可分別求得生產(chǎn)商與政府的動態(tài)方程：

通過上面的求解，可以得到生產(chǎn)商與政府組成的動態(tài)演化博弈矩陣的局部平衡點為：E1（0，0）、E2（0，1）、E3（1，0）、E4（1，1）。

根據(jù)式 （3）、（4）可得生產(chǎn)商、政府所組成博弈系統(tǒng)的雅可比矩陣行列式和跡：

根據(jù)求得的5個局部均衡點所對應的雅可比矩陣行列式與跡，見表2。

表2 生產(chǎn)商與政府系統(tǒng)雅可比矩陣Det（J）、Tr（J）結(jié)果

根據(jù)穩(wěn)定性判定的條件，生產(chǎn)商與政府之間演化博弈模型的局部穩(wěn)定性分析結(jié)果見表3。

表3 生產(chǎn)商與政府博弈局部穩(wěn)定分析結(jié)果

生產(chǎn)商與政府的博弈行為中，政府提供補貼措施時，政府的行為策略是以獎代補，同時政府的政策必須保證生產(chǎn)商的收益為正，即U1－C1＋M1＞0，M1＞0，M2＞0。

在采取激勵型政策時，生產(chǎn)商有利可圖的前提條件下：

當U1－C1＞0，－U2＋M2＞0，即生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)投入的增量收益高于增量成本，生產(chǎn)商有經(jīng)濟利潤，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于政府提供補貼措施的社會收益時，在這種情況下，最終雙方會收斂于E3（1，0）（參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略選擇。即在生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)投入的增量利潤為正時，政府在博弈中無需激勵的補貼政策，生產(chǎn)商也仍會選擇參與新能源研發(fā)，因為參與新能源研發(fā)可以為生產(chǎn)商自身帶來收益。

當U1－C1＞0，－U2＋M2＜0，即生產(chǎn)商的增量利潤為正，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于政府提供補貼的社會收益時，在這種初始博弈情形下最終雙方會有兩種穩(wěn)定的策略結(jié)果，穩(wěn)定演化結(jié)果將收斂于E3（1，0）（參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略選擇或收斂于E2（0，1）（不參與新能源研發(fā)，激勵）的策略選擇。

當U1－C1＜0，－U2＋M2＜0，即在生產(chǎn)商增量利潤為負，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于政府提供新能源補貼的社會收益時，兩個博弈群體的演化結(jié)果為E4（0，0）（不參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略組合。在此條件下，若U1－C1＜－M2，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于生產(chǎn)商的增量利潤，兩個博弈群體會產(chǎn)生另一個演化博弈結(jié)果E1（1，1）（參與新能源研發(fā)，激勵）。

當U1－C1＜0，－U2＋M2＞0，即在生產(chǎn)商增量利潤為負，生產(chǎn)商所需繳納的稅費小于政府提供新能源補貼的社會收益時，兩個博弈群體會朝著不同行為策略進行選擇。在此條件下，若U1－C1＜M2，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于生產(chǎn)商的增量利潤，那么會有產(chǎn)生穩(wěn)定的進化策略組合E1（1，1）（參與新能源研發(fā)，激勵）。

接下來將根據(jù)博弈主體局部穩(wěn)定性的四種均衡情形進行演化模擬算例分析：

情形一：該情形需要滿足的條件為：U1－C1＞0、－U2＋M2＞0。假設參數(shù)U1＝12、U2＝5、M2＝6、C1＝2。如圖1所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都?。?.5，0.5），表示初始階段政府和生產(chǎn)商雙方均有0.5的概率選擇參與新能源研發(fā)策略和政策激勵策略。當滿足以上情形條件時，最終雙方會均衡于E3（1，0）（參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略選擇。此時，地方政府在博弈中無需采取激勵的補貼政策，生產(chǎn)商也仍會選擇參與新能源研發(fā)。

圖1 情形一：生產(chǎn)商選擇參與新能源研發(fā)，政府選擇不激勵

情形二：該情形需要滿足的條件為：U1－C1＞0、－U2＋M2＜0。假設參數(shù)U1＝8、U2＝ 10、M2＝9、C1＝2。如圖2所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都取（0.5，0.5），表示初始階段政府和生產(chǎn)商雙方均有0.5的概率選擇參與新能源研發(fā)策略和提供補貼的激勵策略。當滿足以上情形條件時，最終均衡于兩種結(jié)果E3（1，0）（參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略選擇或收斂于E2（0，1）（不參與新能源研發(fā)，激勵）的策略選擇，兩種不同的演化結(jié)果將取決于生產(chǎn)商繳納稅費與政府提供補貼社會收益之間的收益差距，當生產(chǎn)商繳納稅費超過自身所獲收益時，最終只演化為生產(chǎn)商選擇不參與新能源研發(fā)，政府選擇激勵。

圖2 情形二：生產(chǎn)商選擇不參與新能源研發(fā)，政府選擇激勵

情形三：該情形需要滿足的條件為：U1－C1＜－M2。令參數(shù)為U1＝5、U2＝10、M2＝4、C1＝10。如圖3所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都?。?.5，0.5），表示初始階段政府和生產(chǎn)商雙方均有0.5的概率選擇參與新能源研發(fā)策略和政策激勵策略。當滿足以上情形條件時的演化均衡點為E4（0，0）（不參與新能源研發(fā)，不激勵）的策略組合。在此條件下，若U1－C1＜－M2，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于增量利潤，會產(chǎn)生另一個演化博弈均衡E1（1，1）（參與新能源研發(fā)，激勵）。

圖3 情形三：生產(chǎn)商選擇參與新能源研發(fā)，政府選擇激勵

情形四：該情形需要滿足的條件為：U1－C1＜0、－U2＋M2＞0。令參數(shù)為U1＝5、U2＝5、M2＝6、C1＝10。如圖4所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都?。?.5，0.5），表示初始階段政府和生產(chǎn)商雙方均有0.5的概率選擇參與新能源研發(fā)策略和政策激勵策略。當滿足以上情形條件時，兩個博弈群體會朝著不同行為策略進行選擇，若U1－C1＜M2，生產(chǎn)商所需繳納稅費大于增量利潤，那么會有一個穩(wěn)定的進化策略組合E1（1，1）（參與新能源研發(fā)，激勵）。

圖4 情形四：生產(chǎn)商選擇參與新能源研發(fā)，政府選擇激勵

3 生產(chǎn)商與消費者的演化博弈模型

3.1 基本假設

假定1：生產(chǎn)商在追求自身利益最大化的同時，會考慮在新能源研發(fā)過程中盡可能的獲得更多政府政策補貼或稅收減免，同時也會盡可能的降低自身的成本，在優(yōu)惠消費者后仍能獲得收益，實現(xiàn)最終收益為正。

假定2：消費者在追求自身效用最大化的同時，消費者希望通過購買新能源汽車獲得更多生產(chǎn)商的優(yōu)惠折扣，此外消費者也希望獲得盡可能多的政府稅收減免。

假設3：博弈方均是有限理性的，同時博弈主體遵循策略動態(tài)演化的過程，在不斷學習和試錯中達到博弈均衡。

假設4：生產(chǎn)商群體的博弈策略選擇是參與或不參與新能源研發(fā)，消費者的博弈策略選擇是選擇或不選擇購買新能源汽車。

3.2 生產(chǎn)商與消費者的演化博弈模型

U1表示生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)的收益，C1表示生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)的成本，M1表示生產(chǎn)商積極響應新能源研發(fā)獲得的補貼，如果生產(chǎn)商不參與新能源研發(fā)，那么生產(chǎn)商無補貼則需要交納費用為M2。

U3表示在消費者購買新能源汽車所獲得的收益，Q1為生產(chǎn)商獲得政府的稅收補貼，Q2表示消費者獲得的生產(chǎn)商對消費者購買新能源汽車的優(yōu)惠。

根據(jù)以上的模型假設，構(gòu)建出生產(chǎn)商－消費者的博弈矩陣，見表4。

表4 生產(chǎn)商與消費者的博弈模型

3.3 生產(chǎn)商與消費者的動態(tài)分析

在兩個博弈群體的靜態(tài)博弈中，生產(chǎn)商與消費者的平均期望收益分別為生產(chǎn)商、消費者：

由以上兩組等式可分別求得生產(chǎn)商與消費者的復制動態(tài)方程：

根據(jù)式 （13）、（14）可得生產(chǎn)商消費者所組成博弈系統(tǒng)的雅可比矩陣行列式和跡：

根據(jù)穩(wěn)定性判定的條件，利用局部穩(wěn)定分析法對5個均衡點進行穩(wěn)定性討論。生產(chǎn)商與消費者系統(tǒng)的局部穩(wěn)定性分析結(jié)果見表5。

表5 生產(chǎn)商與消費者的局部穩(wěn)定分析結(jié)果

生產(chǎn)商與消費者的博弈行為中，當生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)的增量收益高于增量成本，生產(chǎn)商有經(jīng)濟利潤時，即2U1－C1＋M2＞0，生產(chǎn)商仍會選擇參與新能源研發(fā)，因為參與新能源研發(fā)可以為生產(chǎn)商自身帶來收益。而消費者是否選擇購買新能源汽車取決于生產(chǎn)商給予消費者的購車優(yōu)惠力度，即Q2－Q1＞M1、M1＞0、Q1＞0、Q2＞0，生產(chǎn)商給予消費者的優(yōu)惠大于購買傳統(tǒng)汽車的優(yōu)惠力度時，消費者則選擇購買新能源汽車，最終雙方會收斂于E4（1，1）（參與新能源研發(fā)，選擇購買）的策略選擇，這個時候消費者和生產(chǎn)商在政府幫助下實現(xiàn)互利共贏，推動新能源汽車的發(fā)展。

當Q2－Q1＞M1、M1＞0、Q1＞0、Q2＞0，表示消費者覺得生產(chǎn)商的優(yōu)惠力度不夠，不會選擇購買新能源汽車的策略。而此時生產(chǎn)商有經(jīng)濟利潤時，即2U1－C1＋M2＞0，生產(chǎn)商仍會選擇參與新能源研發(fā)，最終雙方會收斂于E4（1，1）（參與新能源研發(fā)，不選擇購買）的策略選擇。

接下來將根據(jù)博弈主體局部穩(wěn)定性的兩種均衡情形進行演化模擬算例分析：

情形一：該情形需要滿足的條件為：2U1－C1＋M2＞0。在此種情形下對各參數(shù)賦值如下，令U1＝12、U2＝5、M2＝6、C1＝2。如圖 5 所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都?。?.5，0.5）。當滿足以上情形條件時，生產(chǎn)商仍會選擇參與新能源研發(fā)，而消費者是否選擇購買取決于購買新能源汽車的優(yōu)惠力度，若Q2－Q1＞M1、M1＞0、Q1＞0、Q2＞0，消費者則選擇購買，最終雙方會收斂于E4（1，1）（參與新能源研發(fā)，選擇購買）的策略選擇。此時博弈主體消費者和生產(chǎn)商在政府幫助下實現(xiàn)互利共贏，推動新能源汽車行業(yè)大力發(fā)展。

圖5 情形一：生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)，消費者選擇購買新能源汽車

情形二：該情形需要滿足的條件為：Q2－Q1＞M1、M1＞0、Q1＞0、Q2＞0。在此種情形下對各參數(shù)賦值如下，令U1＝12、U2＝5、M1＝4、C1＝2、Q1＝2、Q2＝8。如圖6所示，雙方?jīng)Q策概率的初始值都取（0.5，0.5）。當滿足以上情形條件時，消費者不想選擇購買，而此時電商平臺參與新能源研發(fā)有經(jīng)濟利潤時，即2U1－C1＋M2＞0，電商平臺仍會選擇參與研發(fā)，生產(chǎn)商將會加大對消費者購買新能源汽車的優(yōu)惠力度，使消費者最終仍選擇購買，雙方會最終均衡于E4（1，1）（參與新能源研發(fā)，選擇購買）的策略選擇。相較于情形一，生產(chǎn)商具有更為明顯的策略演化趨勢，在較短的演化時間內(nèi)就迅速趨近于參與研發(fā)投入策略。

圖6 情形二：生產(chǎn)商參與新能源研發(fā)，消費者選擇購買新能源汽車

4 結(jié)論與建議

本文通過研究主要得到以下結(jié)論：

（1）生產(chǎn)商和消費者策略的選擇不僅取決于其自身的成本與收益，同時也受到政府對新能源汽車的補貼策略的影響。當政府對消費者提供減免稅費，對生產(chǎn)商提供補貼，且生產(chǎn)商選擇投入新能源研發(fā)時，若車企研發(fā)成功，消費者選擇購買新能源汽車，政府獲得的社會福利提高時，通過Matlab仿真分析，本文得出三方分別選擇 “投入新能源研發(fā)”、“激勵”、“購買”的均衡策略，使三方博弈于短期內(nèi)實現(xiàn)E1（1，1）和E4（1，1）的最優(yōu)均衡。

（2）政府應加強對生產(chǎn)商的引導和鼓勵，同時政府還需要調(diào)動消費者購買新能源汽車的積極性和加強其環(huán)保意識，同時與生產(chǎn)商組織深度合作，以多樣化的方式和途徑讓消費者深度了解新能源知識和新能源汽車的優(yōu)勢；另外，政府對初次參與新能源研發(fā)的生產(chǎn)商應給予更高力度的支持和補貼，降低生產(chǎn)商的準入門檻，推動三方博弈實現(xiàn)最優(yōu)均衡，實現(xiàn)由政策驅(qū)動轉(zhuǎn)向市場拉動，從內(nèi)部激發(fā)新能源的行業(yè)活力。