政府監(jiān)管模式對(duì)航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型路徑選擇的影響研究

蘭金金，李碧珍，2

(1.福建師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，福建 福州 350117；2.福建師范大學(xué)協(xié)和學(xué)院，福建 福州 350117)

世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)峻，大氣污染、酸雨蔓延、全球變暖、臭氧層破壞等環(huán)境現(xiàn)狀讓人類不得不正視已遭重創(chuàng)的全球生態(tài)環(huán)境問(wèn)題．2019年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署歷時(shí)5年發(fā)布最新報(bào)告《全球環(huán)境展望6》[1]，該報(bào)告警示：地球已遭受嚴(yán)重破壞，并呼吁各國(guó)秉承可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念積極向循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型．導(dǎo)致大氣污染的主要原因是人類不加節(jié)制地使用化石燃料，而航運(yùn)業(yè)廣泛使用的高硫船用燃油所帶來(lái)的船舶排放是全球海域以及周邊港口城市的主要污染源之一．在全球節(jié)能減排的大背景下，港口和航運(yùn)企業(yè)能源轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行．

國(guó)際海事組織(international maritime organization,IMO)于2020年1月1日正式實(shí)施全球“限硫令”，要求全球范圍內(nèi)船用燃油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.5%，對(duì)4個(gè)國(guó)際特定排放控制區(qū)(emission control area,ECAs)采取更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，要求船用燃油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.1%[2]．中國(guó)海事局積極響應(yīng)IMO的排放政策，規(guī)定2020年起國(guó)際航船進(jìn)入我國(guó)海域，船用燃油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.5%；且2022年起國(guó)際航船進(jìn)入我國(guó)特定排放控制區(qū)海南海域，船用燃油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.1%．在2021年11月的聯(lián)合國(guó)COP26氣候峰會(huì)上，美國(guó)、丹麥、比利時(shí)等12國(guó)共同許諾全球海洋排放量將于2050年前降至零.未來(lái)全球極有可能大規(guī)模推廣更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此航運(yùn)企業(yè)船舶排放應(yīng)盡早向低硫轉(zhuǎn)型．

目前，航運(yùn)企業(yè)向低硫轉(zhuǎn)型的方式主要有3種：一是向煉油廠采購(gòu)低硫船用燃油；二是在現(xiàn)有船舶設(shè)備基礎(chǔ)上加裝脫硫設(shè)備[3]；三是使用LNG清潔燃油．LNG清潔燃油能夠有效降低碳、硫排放[4]，但是使用LNG清潔燃油需要航運(yùn)企業(yè)重新定制船舶，要求港口應(yīng)配套燃油加裝系統(tǒng)，前期成本投入太大僅適合部分航線固定的情形[5]，故本文暫討論前兩種方案．

1 文獻(xiàn)綜述

1.1 脫硫技術(shù)

在低硫船用燃油煉制技術(shù)方面，薛倩等[6]指出全球低硫船用燃油市場(chǎng)需求巨大，原有的燃油調(diào)和技術(shù)產(chǎn)量低，沸騰床渣油加氫脫硫技術(shù)具有較好的經(jīng)濟(jì)性．王琪等[7]以減壓渣油、加氫尾油和乙烯焦油為原料，研究生產(chǎn)新型低含硫量船用燃料油的最佳調(diào)和比例，在控制成本的前提下將油品的黏度、含硫量等降低到標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)．安偉等[8]指出市場(chǎng)上可選用的低硫燃油主要有低硫重油、低硫輕質(zhì)油、生物柴油和低硫調(diào)和油等4種，后3種可將硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.1%內(nèi)，其中低硫調(diào)和油具有較優(yōu)越的使用性能和成本優(yōu)勢(shì)，有望成為低硫船用燃油市場(chǎng)的主打產(chǎn)品．

在脫硫設(shè)備設(shè)計(jì)和研發(fā)方面，張劍等[9]指出濕法廢棄脫硫設(shè)備可分為開(kāi)式、閉式和混合式3種．從脫硫效果看，閉式和混合式濕法廢棄脫硫設(shè)備能夠滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)甚至零排放，但相應(yīng)地其安裝和使用成本也較高，需要消耗大量中和劑．開(kāi)式濕法廢棄脫硫設(shè)備成本較低，但是排放仍會(huì)受到部分法規(guī)和公約的限制．

1.2 低硫轉(zhuǎn)型方式選擇

從低硫轉(zhuǎn)型投入成本角度，Panasiuk等[10]指出無(wú)論選擇低硫燃油還是安裝洗滌器都需要額外的成本，并建立現(xiàn)金流模型，評(píng)估二者的投資效益．Abadie等[11]考慮高低硫船用燃油價(jià)格、船舶在限制排放區(qū)內(nèi)作業(yè)時(shí)間和安裝脫硫洗滌設(shè)備成本等因素，在不確定條件下對(duì)使用的低硫船用燃油與安裝脫硫洗滌設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)．Lindstad等[12]指出不同船型的最佳減排措施不同，安裝脫硫洗滌設(shè)備對(duì)大型船舶是較經(jīng)濟(jì)的選擇，但是會(huì)增加二氧化碳的排放量．

從高、低硫船用燃料價(jià)格角度，Jiang等[13]研究在限硫法規(guī)生效后，船東使用低硫燃油和加裝洗滌設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果顯示，當(dāng)燃料價(jià)格差小于一定數(shù)值時(shí)，使用低硫燃油的效益高于加裝洗滌設(shè)備．Fagerholt等[14]基于高、低硫船用燃料價(jià)格懸殊問(wèn)題，提出在限制排放區(qū)內(nèi)使用低硫燃油，在限制排放區(qū)外使用普通燃油，并根據(jù)日利潤(rùn)最優(yōu)計(jì)算航速和高低燃油轉(zhuǎn)換位置．Patricksson等[15]依據(jù)低硫燃油、脫硫設(shè)備和新能源LNG動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)5種船舶柴油機(jī)，基于變動(dòng)的燃油價(jià)格，建立總成本最小的兩階段優(yōu)化模型．

2 問(wèn)題描述和模型構(gòu)建

2.1 問(wèn)題描述

全球船舶硫排放標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)止步于此，更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)定會(huì)落地實(shí)施．在航運(yùn)減排背景下航運(yùn)企業(yè)無(wú)論選擇采購(gòu)低硫燃油或安裝脫硫設(shè)備，均會(huì)造成航運(yùn)企業(yè)運(yùn)輸成本增加，影響航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型積極性．為了幫助航運(yùn)企業(yè)自主高效地向低硫轉(zhuǎn)型，并且傾向于鼓勵(lì)航運(yùn)企業(yè)能夠使用低硫燃油從而徹底向低硫轉(zhuǎn)型，本文圍繞政府和航運(yùn)企業(yè)展開(kāi)演化博弈分析，主要探討不同的政府監(jiān)管模式對(duì)航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型路徑選擇的影響．

2.2 模型構(gòu)建與參數(shù)假設(shè)

在政府與航運(yùn)企業(yè)兩方演化博弈模型中，政府相關(guān)部門可選擇的行動(dòng)策略有2個(gè)，即A={嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量，普通監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量}．所謂嚴(yán)格監(jiān)管是指執(zhí)行更加嚴(yán)格的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)．普通監(jiān)管是指執(zhí)行目前IMO制定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)．航運(yùn)企業(yè)可選擇的行動(dòng)策略也有2個(gè)，即B={使用低硫燃油，運(yùn)用脫硫設(shè)備}．使用低硫燃油的航運(yùn)企業(yè)將徹底地向低硫轉(zhuǎn)型，能夠達(dá)到普通監(jiān)管和嚴(yán)格監(jiān)管的標(biāo)準(zhǔn)．運(yùn)用脫硫設(shè)備的航運(yùn)企業(yè)僅僅是低硫轉(zhuǎn)型的緩兵之計(jì)，并未完全向低硫轉(zhuǎn)型，當(dāng)執(zhí)行普通監(jiān)管時(shí)能夠滿足低于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)要求；但是當(dāng)執(zhí)行嚴(yán)格監(jiān)管時(shí)，由于不同脫硫設(shè)備的技術(shù)和工藝不同，使用脫硫設(shè)備的企業(yè)仍有可能(概率為β)不符合質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)企業(yè)將會(huì)被處以罰款．政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈主體策略集(表1)中，政府選擇“嚴(yán)格監(jiān)管”策略的概率為m，選擇“普通監(jiān)管”策略的概率為1-m；航運(yùn)企業(yè)選擇“使用低硫燃油”的概率為n，選擇“運(yùn)用脫硫設(shè)備”的概率為1-n，其中m,n∈[0,1]．

表1 政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈主體策略集

考慮實(shí)際情況假定主體雙方損益參數(shù)．相比于普通監(jiān)管，政府嚴(yán)格監(jiān)管的航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量增加投入的成本為Cg；航運(yùn)企業(yè)徹底向低硫轉(zhuǎn)型，購(gòu)入低硫燃油比從前使用高硫燃油增加投入的成本為Cp，航運(yùn)企業(yè)因購(gòu)買脫硫設(shè)備投入的成本為CS；政府嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型帶來(lái)的收益為Sg，政府普通監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型帶來(lái)的收益為Sk，且Sg>Sk；航運(yùn)企業(yè)積極低硫轉(zhuǎn)型為企業(yè)自身帶來(lái)正面影響產(chǎn)生的收益為Sp；航運(yùn)企業(yè)運(yùn)用低硫設(shè)備后仍按照舊模式運(yùn)營(yíng)的收益為Sd．如果政府嚴(yán)格監(jiān)管下，航運(yùn)企業(yè)積極向低硫轉(zhuǎn)型并達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)，則政府給予獎(jiǎng)勵(lì)為r；如果政府嚴(yán)格監(jiān)管下,航運(yùn)企業(yè)運(yùn)用脫硫設(shè)備但未達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的燃油含硫標(biāo)準(zhǔn)，則政府收取罰款為q．β為企業(yè)運(yùn)用脫硫設(shè)備后仍然不滿足嚴(yán)格監(jiān)管要求的概率．根據(jù)實(shí)際意義，假設(shè)政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈主體參數(shù)(表2)，各參數(shù)變量均為正．

表2 政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈主體參數(shù)假設(shè)

根據(jù)參數(shù)假設(shè)分析博弈雙方的收益函數(shù)．從航運(yùn)企業(yè)的視角來(lái)看，當(dāng)政府以概率為m的可能選擇嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量時(shí)：若航運(yùn)企業(yè)以概率為n的可能選擇使用低硫燃油，其收益為Sp-Cp+r；若航運(yùn)企業(yè)以概率為1-n的可能選擇運(yùn)用脫硫設(shè)備應(yīng)對(duì)“限硫令”，其收益為Sd-βq-CS.當(dāng)政府以概率為1-m的可能選擇普通監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量時(shí)：若航運(yùn)企業(yè)以概率為n的可能選擇使用低硫燃油，其收益為Sp-Cp；若航運(yùn)企業(yè)以概率為1-n的可能選擇運(yùn)用脫硫設(shè)備應(yīng)對(duì)“限硫令”，其收益為Sd-CS.從政府的視角來(lái)看，當(dāng)航運(yùn)企業(yè)以概率為n的可能選擇使用低硫燃油時(shí):若政府以概率為m的可能選擇嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量，其收益為Sg-Cg-r；若政府以概率為1-m的可能選擇普通監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量，其收益為Sk.當(dāng)航運(yùn)企業(yè)以概率為1-n的可能選擇運(yùn)用脫硫設(shè)備應(yīng)對(duì)“限硫令”時(shí):若政府以概率為m的可能選擇嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量，其收益為βq-Cg；若政府以概率為1-m的可能選擇普通監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量，其收益為零.綜上，可得出政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈收益矩陣(表3).

表3 政府和航運(yùn)企業(yè)的雙方博弈收益矩陣

3 各博弈主體策略穩(wěn)定性分析

3.1 政府策略穩(wěn)定性分析

Um=n(Sg-Cg-r)+(1-n)(βq-Cg)=n(Sg-r-βq)+βq-Cg,

(1)

U1-m=nSk+(1-n)·0=nSk,

(2)

(3)

政府的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程如下．

m(1-m)[n(Sg-r-βq)+βq-Cg-nSk]=

m(1-m)[n(Sg-Sk-r-βq)+βq-Cg].

(4)

根據(jù)演化博弈中的穩(wěn)定性理論[16]，當(dāng)H(m)=0且H′(m)<0時(shí)，在演化均衡點(diǎn)處達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．于是進(jìn)一步對(duì)政府的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程求導(dǎo)并根據(jù)不同情況進(jìn)行討論．

(5)

3.2 航運(yùn)企業(yè)策略穩(wěn)定性分析

Un=m(Sp-Cp+r)+(1-m)(Sp-Cp)=mr+Sp-Cp，

(6)

U1-n=m(Sd-βq-CS)+(1-m)(Sd-CS)=Sd-CS-mβq，

(7)

(8)

航運(yùn)企業(yè)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程如下．

n(1-n)[(mr+Sp-Cp)-(Sd-CS-mβq)]=

n(1-n)[m(r+βq)+Sp-Cp-Sd+CS].

(9)

根據(jù)演化博弈中的穩(wěn)定性理論[16]，當(dāng)H(n)=0且H′(n)<0時(shí)，在演化均衡點(diǎn)處達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．進(jìn)一步對(duì)航運(yùn)企業(yè)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程求導(dǎo)并根據(jù)不同情況進(jìn)行討論．

(10)

②若m≠m*，當(dāng)Sd-CS0時(shí)，有m*<0，則m>m*，H′(0)>0,H′(1)<0．此時(shí)航運(yùn)企業(yè)的演化穩(wěn)定策略為n=1．

③若m≠m*，當(dāng)(Sd-CS)-(Sp-Cp)>r+βq，即r+βq+Sp-Cp-Sd+CS<0時(shí)，有m*>1，則m0．此時(shí)航運(yùn)企業(yè)的演化穩(wěn)定策略為n=0．

④若m≠m*，當(dāng)0<(Sd-CS)-(Sp-Cp)m*，則H′(0)>0，H′(1)<0，航運(yùn)企業(yè)的演化穩(wěn)定策略為n=1；如果m0，航運(yùn)企業(yè)的演化穩(wěn)定策略為n=0．

4 策略組合穩(wěn)定性分析

本研究的演化博弈模型由政府與航運(yùn)企業(yè)雙方構(gòu)成，其中某一方的演化均衡點(diǎn)不一定能構(gòu)成整個(gè)演化模型系統(tǒng)的演化均衡點(diǎn)．通過(guò)構(gòu)建Jacobian矩陣[16]，即對(duì)雙方的變量同時(shí)進(jìn)行一階偏導(dǎo)運(yùn)算，分析系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)處行列式和跡的正負(fù)情況，能判定系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)的局部穩(wěn)定性，進(jìn)而求解得到整個(gè)演化模型系統(tǒng)的演化均衡點(diǎn)．Jacobian矩陣及其行列式和跡整理情況如下．

(11)

Det(J)=(1-2m)[n(Sg-Sk-r-βq)+βq-Cg]·(1-2n)[m(r+βq)+Sp-Cp-Sd+Cs]-

m(1-m)(Sg-Sk-r-βq)·n(1-n)(r+βq).

(12)

Tr(J)=(1-2m)[n(Sg-Sk-r-βq)+βq-Cg]+

(1-2n)[m(r+βq)+Sp-Cp-Sd+CS].

(13)

表4 各系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)的行列式和跡

根據(jù)演化博弈中的穩(wěn)定性理論[16]，當(dāng)Det(J)>0且Tr(J)<0時(shí)，系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，成為系統(tǒng)的演化穩(wěn)定點(diǎn)(ESS)．考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，增加約束條件后可派生出12種情形(表5-表8)，逐一求解演化博弈模型的系統(tǒng)演化穩(wěn)定點(diǎn)．

表5 系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)局部穩(wěn)定性

表6 系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)局部穩(wěn)定性

表7 系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)局部穩(wěn)定性

表8 系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)局部穩(wěn)定性

演化博弈相位圖可顯示不同情形下雙方?jīng)Q策的軌跡[17]，可依據(jù)系統(tǒng)演化均衡點(diǎn)的局部穩(wěn)定性繪制相位圖(圖1)，其中情形6系統(tǒng)不存在演化穩(wěn)定點(diǎn)．

圖1 不同情形下的相位圖

分析不同情形下約束條件的現(xiàn)實(shí)意義如下．(1)βqCg則正好與之相反，表示航運(yùn)企業(yè)選擇運(yùn)用脫硫設(shè)備應(yīng)對(duì)政府嚴(yán)格監(jiān)管含硫量排放時(shí)，有β概率不達(dá)標(biāo)而被政府收取的罰款q大于政府嚴(yán)格監(jiān)管航運(yùn)企業(yè)船舶燃油含硫量的成本．極端的情況則表示航運(yùn)企業(yè)不達(dá)標(biāo)時(shí)的罰款代價(jià)很大．(3)r+CgSg-Sk表示政府嚴(yán)格監(jiān)管下的監(jiān)管成本與獎(jiǎng)勵(lì)航運(yùn)企業(yè)的獎(jiǎng)金之和大于政府嚴(yán)格監(jiān)管和普通監(jiān)管的收益之差．極端的情況表示獎(jiǎng)金或監(jiān)管成本較?。?5)Sp-Cp>Sd-Cs表示航運(yùn)企業(yè)選擇采用低硫燃油時(shí)獲得的收益扣去轉(zhuǎn)型付出的成本，即航運(yùn)企業(yè)選擇采用低硫燃油向低硫轉(zhuǎn)型時(shí)獲得的凈收益，大于航運(yùn)企業(yè)運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益．極端的情況則表示航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油時(shí)的收益大大優(yōu)于運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益．(6)(Sd-Cs)-(Sp-Cp)>r+βq，即r+βq+Sp-Cp-Sd+Cs<0，表示航運(yùn)企業(yè)運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益比選擇采用低硫燃油獲得的凈收益大得多，甚至比政府給出的獎(jiǎng)勵(lì)和罰款之和還多．(7)0<(Sd-Cs)-(Sp-Cp)

分析不同情形下系統(tǒng)演化穩(wěn)定點(diǎn)(ESS)可知:(1)情形2、3、8、9，ESS為(0,0)；系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略為(政府按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%標(biāo)準(zhǔn)普通監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)使用脫硫設(shè)備)．當(dāng)罰款q提高或監(jiān)管成本Cg降低時(shí)，ESS向(1,0)方向演化；當(dāng)縮小低硫轉(zhuǎn)型前后的收益偏差，如降低低硫燃油使用成本或提升其收益時(shí)，ESS向(0,1)方向演化．(2)情形5、11，ESS為(1,0)；系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略為(政府按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)使用脫硫設(shè)備)．當(dāng)縮小低硫轉(zhuǎn)型前后的收益偏差，提升獎(jiǎng)金r或罰款q時(shí)，ESS向(1,1)方向演化．(3)情形1、4，ESS為(0,1)；系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略為(政府按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%標(biāo)準(zhǔn)普通監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)采購(gòu)低硫燃油)．當(dāng)罰款q提高或監(jiān)管成本Cg減少時(shí)，ESS向(1,1)方向演化．(4)情形7、9、10、12，ESS為(1,1)；系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略為(政府按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)采購(gòu)低硫燃油)．(5)特別地，情形9有2個(gè)ESS點(diǎn)，情形6無(wú)ESS點(diǎn)．綜上，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定策略的演化過(guò)程可歸納為4個(gè)階段(圖2)．

圖2 系統(tǒng)穩(wěn)定策略的演化過(guò)程

5 仿真驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)演化博弈過(guò)程，本文通過(guò)運(yùn)用MATLAB R2021b對(duì)上述12種情形仿真模擬，驗(yàn)證在不同初始狀態(tài)下系統(tǒng)穩(wěn)定策略的演化路徑[18]．其中，橫坐標(biāo)取x=m，表示政府選擇嚴(yán)格監(jiān)管的概率；縱坐標(biāo)取y=n，表示航運(yùn)企業(yè)選擇低硫燃油的概率，取值范圍為[0,1]，間隔設(shè)置為0.1，時(shí)間周期設(shè)置為[0,10]．選取β=0.5，Sg=20，Sk=5，其余參數(shù)賦值均為相對(duì)值，滿足各情形的約束條件即可．通過(guò)MATLAB R2021b仿真模擬得到12種情形下政府與航運(yùn)企業(yè)的決策演化路徑(圖3)，仿真檢驗(yàn)結(jié)果與模型理論分析一致．

圖3 不同情形下政府與航運(yùn)企業(yè)策略演化路徑

根據(jù)演化博弈理論，初始策略概率能顯著影響系統(tǒng)演化的速度[19]．在系統(tǒng)穩(wěn)定點(diǎn)(1，1)，分別取政府的初始策略概率m和航運(yùn)企業(yè)的初始策略概率n為0.2、0.5、0.8，研究9種賦值組合下改變初始策略概率對(duì)系統(tǒng)演化速度的影響(圖4)．在圖4(a)中，當(dāng)航運(yùn)企業(yè)的初始策略概率n(縱坐標(biāo))不變時(shí)，隨著政府的初始策略概率m(橫坐標(biāo))的提高，航運(yùn)企業(yè)向n=1演化的速度增快，這說(shuō)明無(wú)論航運(yùn)企業(yè)的初始策略概率為多少，政府提高嚴(yán)格監(jiān)管的概率總能加快航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油向綠色航運(yùn)轉(zhuǎn)型．在圖4(b)中，當(dāng)政府的初始策略概率m(縱坐標(biāo))不變時(shí)，航運(yùn)企業(yè)的初始策略概率n(橫坐標(biāo))的變化對(duì)政府的演化速度幾乎沒(méi)有影響，這說(shuō)明政府的決策主要由自身選擇或國(guó)際政策決定，航運(yùn)企業(yè)的影響較小．在圖4(a)和4(b)中，系統(tǒng)演化速度最快的初始策略組合均是[0.8,0.8]，系統(tǒng)演化速度最慢的初始策略組合均是[0.2,0.2]，說(shuō)明初始策略概率增加能提高系統(tǒng)演化速度．

圖4 (1，1)點(diǎn)下不同初始策略對(duì)系統(tǒng)演化速度的影響

6 結(jié)論與建議

6.1 研究結(jié)論

本文基于演化博弈理論，通過(guò)理論推導(dǎo)與仿真驗(yàn)證相結(jié)合，得出以下結(jié)論．

(1)航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型對(duì)轉(zhuǎn)型前后收益偏差的變化較敏感．當(dāng)轉(zhuǎn)型前后收益偏差為正時(shí)，航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油時(shí)的收益顯著優(yōu)于運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益，無(wú)論政府選擇嚴(yán)格監(jiān)管或普通監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)都會(huì)傾向于選擇采購(gòu)低硫燃油徹底向低硫轉(zhuǎn)型(如情形1、4、7、10)；當(dāng)轉(zhuǎn)型前后收益負(fù)向偏差過(guò)大時(shí)，航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油時(shí)的收益顯著劣于運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益，無(wú)論政府選擇嚴(yán)格監(jiān)管或普通監(jiān)管，航運(yùn)企業(yè)都會(huì)傾向于運(yùn)用脫硫設(shè)備暫時(shí)向低硫轉(zhuǎn)型(如情形2、5、8、11)；當(dāng)轉(zhuǎn)型前后收益偏差變化介于正值和r+βq之間時(shí)，航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油時(shí)的收益稍弱于運(yùn)用脫硫設(shè)備獲得的收益，但是政府給予采用低硫燃油航運(yùn)企業(yè)的獎(jiǎng)勵(lì)或運(yùn)用脫硫設(shè)備航運(yùn)企業(yè)可能罰沒(méi)的罰款能抵消這部分的收益偏差，航運(yùn)企業(yè)也會(huì)傾向于選擇采購(gòu)低硫燃油徹底向低硫轉(zhuǎn)型(如情形9、12)．

(2)政府的懲罰機(jī)制具有一定震懾作用，但是僅在部分情景下發(fā)揮重要作用．當(dāng)航運(yùn)企業(yè)轉(zhuǎn)型前后收益偏差變化介于正值和r+βq之間時(shí)，政府制定的獎(jiǎng)勵(lì)r與罰款q的金額能顯著影響航運(yùn)企業(yè)的決策．在情形9中存在兩個(gè)ESS點(diǎn),O(0,0)和C(1,1)，表示當(dāng)政府選擇普通監(jiān)管時(shí)，航運(yùn)企業(yè)采用低硫設(shè)備是最優(yōu)決策；當(dāng)政府選擇嚴(yán)格監(jiān)管時(shí)，航運(yùn)企業(yè)采購(gòu)低硫燃油是最優(yōu)決策．但是在情形12中，政府提高罰款q后系統(tǒng)只存在一個(gè)ESS點(diǎn)C(1,1)，說(shuō)明提高罰款q能夠達(dá)到適當(dāng)?shù)恼饝匦Ч⒏淖兒竭\(yùn)企業(yè)的決策．

(3)政府監(jiān)管的航運(yùn)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型作用機(jī)制主要有兩種．一是政府制定獎(jiǎng)懲機(jī)制，引導(dǎo)航運(yùn)企業(yè)采用低硫燃油向綠色航運(yùn)轉(zhuǎn)型．這種作用機(jī)制下要求政府先提高初始策略概率，制定并推行嚴(yán)格監(jiān)管的標(biāo)準(zhǔn)，之后幫助航運(yùn)企業(yè)降低轉(zhuǎn)型前后收益偏差并合理利用獎(jiǎng)懲機(jī)制，加快航運(yùn)企業(yè)向低硫轉(zhuǎn)型.二是政府給予適當(dāng)補(bǔ)貼和幫扶，引導(dǎo)航運(yùn)企業(yè)自主低硫轉(zhuǎn)型．這種作用機(jī)制下要求政府先幫助航運(yùn)企業(yè)降低轉(zhuǎn)型前后收益偏差，提高航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型意愿，引導(dǎo)航運(yùn)企業(yè)自主提高初始決策概率，之后順勢(shì)推行嚴(yán)格監(jiān)管的標(biāo)準(zhǔn)并合理利用獎(jiǎng)懲機(jī)制，加快航運(yùn)企業(yè)向低硫轉(zhuǎn)型．

6.2 政策建議

(1)推動(dòng)航運(yùn)企業(yè)高效低硫轉(zhuǎn)型要降低航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型成本，切實(shí)保障航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型可行性．一是鼓勵(lì)煉油廠積極進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整和技術(shù)創(chuàng)新[20]，提升合規(guī)船用燃油煉制效率；二是降低高低硫燃油的價(jià)格差，提高安裝脫硫設(shè)備方案的投資回報(bào)率；三是關(guān)注國(guó)際原油市場(chǎng)供應(yīng)情況和價(jià)格走勢(shì)，穩(wěn)定低硫燃油市場(chǎng)走勢(shì)．

(2)推動(dòng)航運(yùn)企業(yè)高效低硫轉(zhuǎn)型需要提高航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型收益，從根源上提高航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型的積極性．一是對(duì)符合要求的航運(yùn)企業(yè)，在金融貸款方面予以貸款降息、貸款利息收入免征增值稅等政策優(yōu)惠；二是幫助航運(yùn)企業(yè)與煉油廠構(gòu)建低硫燃油供應(yīng)鏈[21]，制定合理的供應(yīng)鏈契約加以協(xié)調(diào)，增強(qiáng)供應(yīng)鏈聯(lián)結(jié)穩(wěn)固性．

綜上所述，促使航運(yùn)企業(yè)使用低硫燃油進(jìn)行低硫轉(zhuǎn)型的核心影響因素是航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型前后的收益偏差，制定合理的獎(jiǎng)懲機(jī)制能夠一定程度上引導(dǎo)航運(yùn)企業(yè)自主高效地向低硫轉(zhuǎn)型．政府可在制定合理的獎(jiǎng)懲機(jī)制的基礎(chǔ)上，縮小高低硫燃油價(jià)格差、優(yōu)化低硫燃油供應(yīng)鏈、用好貸款稅收優(yōu)惠政策，從降低航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型成本和提高航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型收益兩方面介入幫助航運(yùn)企業(yè)低硫轉(zhuǎn)型．