田銀華，鄺嫦娥

(1. 湖南科技大學(xué)湖南創(chuàng)新發(fā)展研究院，湖南湘潭 411201；2. 湖南科技大學(xué)商學(xué)院，湖南湘潭 411201)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與污染減排的演化博弈分析

田銀華1,2，鄺嫦娥1,2

(1. 湖南科技大學(xué)湖南創(chuàng)新發(fā)展研究院，湖南湘潭 411201；2. 湖南科技大學(xué)商學(xué)院，湖南湘潭 411201)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是實(shí)現(xiàn)污染減排的有效途徑，運(yùn)用動態(tài)演化博弈模型對產(chǎn)業(yè)之間以及產(chǎn)業(yè)與地方政府之間的結(jié)構(gòu)調(diào)整與污染減排行為進(jìn)行分析。博弈結(jié)果表明：無政府干預(yù)下，產(chǎn)業(yè)之間的結(jié)構(gòu)調(diào)整選擇策略主要與其收益有關(guān)，但在政府干預(yù)情況下，產(chǎn)業(yè)之間是否進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整主要取決于政府的獎勵或處罰力度。地方政府只有在收益大于成本時(shí)才會推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，產(chǎn)業(yè)只有在利潤大于成本時(shí)才會主動進(jìn)行污染減排。

結(jié)構(gòu)調(diào)整；污染減排；演化博弈；復(fù)制動態(tài)

一、前 言

2014年，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)到63.65萬億元，躍居世界第二位。然而，應(yīng)清醒地看到：中國經(jīng)濟(jì)的快速增長是以資源、資本等物質(zhì)要素的大量投入和環(huán)境的污染為前提的。不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)所帶來的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題已經(jīng)成為制約我國當(dāng)前和未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大瓶頸，高投入、高消耗、低效率的粗放型增長方式加劇了環(huán)境污染，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式刻不容緩。實(shí)現(xiàn)污染物減排目標(biāo)的主攻方向在于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的主導(dǎo)型重要組成部分，因此，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也是實(shí)現(xiàn)污染物減排目標(biāo)的主導(dǎo)型出路與重要途徑[1]。

目前國內(nèi)外關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與污染減排關(guān)系的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。Grossman等[2]運(yùn)用比較分析方法研究了亞洲國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境污染之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變與環(huán)境污染水平之間呈現(xiàn)倒“U”型關(guān)系。Bruyn等[3]利用空間動態(tài)面板數(shù)據(jù)模型對荷蘭、英國、美國和德國四國相關(guān)污染排放問題進(jìn)行研究，證實(shí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整有益于污染減排的實(shí)現(xiàn)，而且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后各國的生產(chǎn)效率和工業(yè)產(chǎn)出率都有較大程度的提高。Porter等[4]研究表明合理的污染減排政策能夠促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)并進(jìn)一步提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高企業(yè)的綠色競爭力和生產(chǎn)效率。Stern[5]運(yùn)用空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法從對64個(gè)國家環(huán)境庫茲涅茨曲線形成的原因分析中發(fā)現(xiàn)，雖然投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)在各國污染減排中的作用十分顯著，但在全球減排中的作用很小。李姝[6]運(yùn)用GMM分析方法對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與環(huán)境污染之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)證分析，認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與環(huán)境污染之間存在著顯著的相關(guān)性。劉輝[7]對我國西部工業(yè)環(huán)境效率和經(jīng)濟(jì)效率的差異性研究的結(jié)果表明，西部工業(yè)環(huán)境污染對工業(yè)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效率影響具有差異性，西部工業(yè)區(qū)域可以通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移效果來緩解工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境間的矛盾。原毅軍[8]實(shí)證檢驗(yàn)了環(huán)境規(guī)制對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的驅(qū)動作用，結(jié)果表明正式環(huán)境規(guī)制能夠非常有效的促進(jìn)產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的調(diào)整，非正式環(huán)境規(guī)制對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用也是正相關(guān)的，但是影響作用較小?？律谱傻萚9]根據(jù)城市面板數(shù)據(jù)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與城市規(guī)模的協(xié)同作用進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)提升生產(chǎn)服務(wù)業(yè)——制造業(yè)結(jié)構(gòu)才能提高經(jīng)濟(jì)效率、環(huán)境安全水平等城市生產(chǎn)指標(biāo)。謝眾[10]實(shí)證研究了我國環(huán)境規(guī)制對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，以污染減排為目的環(huán)境規(guī)制對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有負(fù)向的影響，且呈倒U型關(guān)系，政府應(yīng)該加大科技投入，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)增長的協(xié)調(diào)發(fā)展。鄧祥征等[11]運(yùn)用環(huán)境投入產(chǎn)出模型研究了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對污染排放量變化的作用，表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化在降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。李斌等[12]利用中國工業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)將技術(shù)進(jìn)步和結(jié)構(gòu)變化分解為八個(gè)效應(yīng)，指出工業(yè)結(jié)構(gòu)變動的減排效果并不明顯，甚至加劇了環(huán)境污染。

從以上文獻(xiàn)可以看出，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與污染減排之間存在著緊密的聯(lián)系，而且國內(nèi)外學(xué)者實(shí)證研究居多。筆者將運(yùn)用動態(tài)演化博弈模型對兩者的關(guān)系進(jìn)行深入剖析，同時(shí)分析產(chǎn)業(yè)間、政府與產(chǎn)業(yè)間的博弈過程。

二、演化博弈模型

1.無政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間的演化博弈

由于經(jīng)濟(jì)狀況和科學(xué)技術(shù)水平的不同，一個(gè)地區(qū)內(nèi)往往存在兩種類型的產(chǎn)業(yè)：一類是不會積極進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的產(chǎn)業(yè)1，該類產(chǎn)業(yè)可能擁有自身的資金、技術(shù)和資源等優(yōu)勢因素，如果進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整則會喪失優(yōu)勢，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加、產(chǎn)業(yè)競爭力下降，在此情形下該產(chǎn)業(yè)必定不會主動進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一類是有意向進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的產(chǎn)業(yè)2，該類產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本較大，而且大部分是資源消耗型和環(huán)境污染型產(chǎn)業(yè)，在外部因素的影響下，如果不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)會逐漸被淘汰。因此，在該博弈體系內(nèi)產(chǎn)業(yè)均有兩種選擇策略：進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。

在無政府干預(yù)下，產(chǎn)業(yè)不會受到政府部門的任何額外獎勵或者處罰，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)只會受到自身因素的影響，產(chǎn)業(yè)收益由生產(chǎn)的技術(shù)水平、資源豐裕度和生產(chǎn)成本所決定。在此情形下，產(chǎn)業(yè)是否進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整只與各自所獲的絕對生產(chǎn)收益有關(guān)?，F(xiàn)假設(shè)在沒有政府政策調(diào)節(jié)下，該兩種類型產(chǎn)業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的收益相同，其中A表示兩類型產(chǎn)業(yè)都選擇進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)所獲得的收益；當(dāng)兩類型產(chǎn)業(yè)選擇不同時(shí)，B和C分別表示進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的收益；D表示都不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)兩者所獲的收益?？傻迷摦a(chǎn)業(yè)群體的博弈支付矩陣(見表1)。

表1 無政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間的支付矩陣

(1)模型構(gòu)建

無政府干預(yù)下，假設(shè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的概率為δ，則產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的概率為1—δ，且δ是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)。

根據(jù)以上假設(shè)和博弈的支付矩陣可得產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

k1=δA+(1-δ)B

(1)

產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

k2=δC+(1-δ)D

(2)

由(1)、(2)二式可得產(chǎn)業(yè)整體期望收益為：

進(jìn)而可得產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的復(fù)制動態(tài)方程為：

(2)模型分析

根據(jù)演化博弈穩(wěn)定策略的性質(zhì)可知，當(dāng)F′(δ*)<0時(shí)，δ*即為穩(wěn)定的演化穩(wěn)定策略(ESS)。從而可得在無政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間行為策略博弈的局部穩(wěn)定性分析(見表2)。

表2 無政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間行為策略博弈的局部穩(wěn)定性分析

平衡點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定條件δ1=0ESSD>Bδ2=1ESSA>Cδ3=D-BA-C+D-BESSA

2.政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間的演化博弈

在政府的干預(yù)下，政府作為政策的實(shí)施者和維護(hù)者，一方面因勢利導(dǎo)直接激勵產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一方面可以通過相關(guān)政策法規(guī)調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式，間接實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。在此條件下，產(chǎn)業(yè)仍然有“進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整”和“不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整”兩種策略。現(xiàn)假設(shè)N表示產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整后的收益；J表示兩類型產(chǎn)業(yè)進(jìn)行不同選擇時(shí)，政府對不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)業(yè)的處罰，并將處罰所得資金用以獎勵進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的產(chǎn)業(yè)；M表示產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整所獲的收益?？傻谜深A(yù)下該群體的博弈支付矩陣(見表3)。

表3 政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間的支付矩陣

(1)模型構(gòu)建

在政府干預(yù)下，假設(shè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的概率為φ，則產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的概率為1-φ，且φ是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)。

根據(jù)以上假設(shè)和博弈的支付矩陣可得產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

h1=φN+(1-φ)(N+J)=N+J-φJ(rèn)

(3)

產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

h2=φ(M-J)+(1-φ)(M-J)=M-J

(4)

由(3)、(4)二式可得產(chǎn)業(yè)整體期望收益為：

h=φh1+(1-φ)h2=φ(N+J-φJ(rèn))+
(1-φ)(M-J)

進(jìn)而可得產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的復(fù)制動態(tài)方程為：

(2)模型分析

根據(jù)演化博弈穩(wěn)定策略的性質(zhì)可知，當(dāng)F′(φ*)<0時(shí)，φ*即為穩(wěn)定的演化穩(wěn)定策略(ESS)。從而可得存在政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)間行為策略博弈的局部穩(wěn)定性分析(見表4)：

表4 政府干預(yù)下產(chǎn)業(yè)之間行為策略博弈的局部穩(wěn)定性分析

由表4可知，在政府干預(yù)下，當(dāng)N+JM時(shí)，即產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)所獲得的收益與政府獎勵之和大于產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)所獲的收益，理性的產(chǎn)業(yè)均會主動進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整來達(dá)到利潤最大化的目的；當(dāng)M-J

3.地方政府和產(chǎn)業(yè)之間的演化博弈

地方政府作為地方的管理者是擁有一定國家權(quán)力的主體，可以借助政權(quán)力量作用于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。在地方政府和產(chǎn)業(yè)組成的博弈體系中，地方政府可以選擇“推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整”和“不推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整”兩種策略；同時(shí)產(chǎn)業(yè)也有兩種選擇策略，即選擇“進(jìn)行污染減排”和“不進(jìn)行污染減排”。

模型參數(shù)假設(shè)和基本解釋：π1表示產(chǎn)業(yè)進(jìn)行污染減排后所獲得的利潤；π2表示產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行污染減排時(shí)獲得的利潤；T表示當(dāng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行污染減排時(shí)，地方政府對產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼；L表示當(dāng)產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行污染減排時(shí)，地方政府對產(chǎn)業(yè)所征收的排污費(fèi)；R表示當(dāng)產(chǎn)業(yè)排污量減少時(shí)所帶來的社會效用；C1表示地方政府推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整所需要的成本；C2表示產(chǎn)業(yè)為了減排所需要的成本。地方政府和產(chǎn)業(yè)間的博弈支付矩陣(如表5)：

表5 地方政府和產(chǎn)業(yè)之間的博弈支付矩陣

(1)模型構(gòu)建

假設(shè)政府以概率α推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，則政府不推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的概率為1-α；產(chǎn)業(yè)進(jìn)行污染減排的概率為β，則其不進(jìn)行污染減排的概率為1-β，且α和β均是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)。

根據(jù)以上假設(shè)和博弈支付矩陣可以得到產(chǎn)業(yè)進(jìn)行污染減排的期望收益為：

μ1=α(π1+T-C2)+(1-α)(π1+T-C2)
=π1+T-C2

(5)

產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行污染減排的期望收益為：

μ2=α(π2-L)+(1-α)π2=π2-αL

(6)

由(5)、(6)式可得產(chǎn)業(yè)的整體期望收益為：

μ=βμ1+(1-β)μ2=β(π1+T-C2)+
(1-β)(π2-αL)

(7)

由(5)、(7)得到產(chǎn)業(yè)進(jìn)行污染減排的策略復(fù)制動態(tài)方程為：

(8)

同理可得，政府推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

η1=β(R-T-C1)+(1-β)(L-C1)=
L-C1+β(R-T-L)

(9)

政府不推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的期望收益為：

η2=β(R-T)

(10)

由(9)、(10)式可得地方政府的整體期望收益為：

η=αη1+(1-α)η2=α(L-C1+
βR-βL-βT)+(1-α)(βR-βT)

(11)

由(9)、(11)得到政府選擇推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的策略復(fù)制動態(tài)方程為：

(12)

由上述分析可得該系統(tǒng)可能存在五個(gè)平衡點(diǎn)：O(0,0)、M(1,0)、N(0,1)、G(1,1)和H(α*,β*)。

(2)模型分析

當(dāng)復(fù)制動態(tài)的平衡點(diǎn)是演化動態(tài)過程的任一局部漸進(jìn)穩(wěn)定不動點(diǎn)時(shí)，那么這個(gè)均衡點(diǎn)就是演化穩(wěn)定策略(ESS)。根據(jù)微分方程的穩(wěn)定性及演化穩(wěn)定策略的性質(zhì)，對博弈的動態(tài)演化過程進(jìn)行分析，可以構(gòu)建兩者行為博弈的復(fù)制動態(tài)相位圖如下圖1。

圖1 政府與產(chǎn)業(yè)演化博弈復(fù)制動態(tài)相位

三、結(jié) 語

筆者運(yùn)用了演化博弈模型研究產(chǎn)業(yè)之間以及產(chǎn)業(yè)與地方政府的結(jié)構(gòu)調(diào)整和污染減排策略選擇。產(chǎn)業(yè)之間的博弈表明：無論在什么情況下，產(chǎn)業(yè)是否進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整主要取決于其能否獲得更高的收益，但是在政府干預(yù)的條件下，政府可以通過獎懲力度來影響產(chǎn)業(yè)的利潤水平從而在一定程度上左右產(chǎn)業(yè)的選擇。產(chǎn)業(yè)與地方政府的博弈表明：對于地方政府而言，只有所獲得的社會收益大于其成本時(shí)，政府才會推行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策；當(dāng)產(chǎn)業(yè)所獲得的總利潤大于污染減排成本時(shí)，產(chǎn)業(yè)才會主動進(jìn)行污染減排。

要使產(chǎn)業(yè)按照要求進(jìn)行污染減排以及結(jié)構(gòu)調(diào)整，政府在對政策進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)該注意：一是應(yīng)大力增加結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼力度，降低產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的成本，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的吸引力；二是提高產(chǎn)業(yè)排污費(fèi)水平，增加排污產(chǎn)業(yè)在重污染排放下的生產(chǎn)成本，以使產(chǎn)業(yè)主動進(jìn)行污染減排；三是中央政府應(yīng)該加大對地方政府的人力、財(cái)力和物力投入，超標(biāo)排污費(fèi)和罰金財(cái)權(quán)更多地向地方政府傾斜，提高地方國庫的分配比例，以此降低地方政府進(jìn)行環(huán)境監(jiān)督工作的成本。此外，政府應(yīng)該依法強(qiáng)化環(huán)境監(jiān)管，全面開展違法排污專項(xiàng)整改行動，在對環(huán)境監(jiān)管過程中做到嚴(yán)格審批、嚴(yán)厲查處和嚴(yán)肅處理。對違法排污的產(chǎn)業(yè)，一律實(shí)行停產(chǎn)整治、從重處罰、向社會公開的政策，堅(jiān)決打壓環(huán)境違法行為的高壓態(tài)勢。繼續(xù)加大污染產(chǎn)業(yè)的淘汰步伐，通過污染減排的“倒逼”手段，全面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。解決污染問題的根本方法是進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過大力發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)，從根本上提升環(huán)境質(zhì)量?？傊?，應(yīng)將污染減排和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)合起來，充分發(fā)揮污染減排在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的重要作用；把產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整作為污染減排的重要舉措，大力推進(jìn)重大污染源的整治工作。

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10.3876/j.issn.1671-4970.2015.06.014

2015-07-02

國家社會科學(xué)基金重大招標(biāo)項(xiàng)目(11&ZD043)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41271140)；國家社會科學(xué)基金一般項(xiàng)目(13BJY058)；湖南省哲學(xué)社會科學(xué)基金委托項(xiàng)目(12JD28)

田銀華(1954—)，男，湖南常德人，教授，從事環(huán)境經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究。

D912.6

A

1671-4970(2015)06-0078-05