周海英,鄧燕赟

(廣州航海學(xué)院港口與航運(yùn)管理學(xué)院，廣東廣州 510725)

1 研究背景

2020 年9 月22 日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的重要講話中指出，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。對于交通航運(yùn)港口管理而言，“雙碳”目標(biāo)最直接體現(xiàn)在綠色港口的構(gòu)建上。綠色港口的內(nèi)涵是在環(huán)境影響與經(jīng)濟(jì)利益之間獲得良好平衡的可持續(xù)發(fā)展港口，相較于西方發(fā)達(dá)國家，我國綠色港口建設(shè)相對滯后。

岸電作為港航領(lǐng)域節(jié)能減排最具前景的新技術(shù)，是綠色港口建設(shè)的重要內(nèi)容。為推廣岸電使用，我國政府對港口和船舶進(jìn)行補(bǔ)貼。交通運(yùn)輸部公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中央財政于2016—2018 年通過車輛購置稅收入補(bǔ)助地方資金對沿海和內(nèi)河港口岸電設(shè)備設(shè)施建設(shè)和船舶受電設(shè)備設(shè)施改造項(xiàng)目予以獎補(bǔ)，3 年來共安排車輛購置稅獎勵資金7.4 億元，支持靠港船舶使用岸電［1］。隨著港口運(yùn)營商的不斷探索和政府的有效支持，我國40%以上的主要港口都安裝了岸電基礎(chǔ)設(shè)施，為靠泊船舶提供陸上電力。然而，當(dāng)前岸電改裝船舶的滲透率不到中國船舶的1%［2］，具備受電設(shè)施的船舶數(shù)量少，船舶岸電使用意愿不高，岸電使用率總體仍然較低。

岸電使用率總體較低，從補(bǔ)貼政策來看，一是當(dāng)前岸電補(bǔ)貼不足，缺乏吸引力。走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對港口的岸電常規(guī)性補(bǔ)貼有電價補(bǔ)貼、設(shè)施維護(hù)補(bǔ)貼、需量費(fèi)補(bǔ)貼、首次測試費(fèi)補(bǔ)貼，而運(yùn)行補(bǔ)貼較少，由于港口岸電設(shè)備的特殊性，港口岸電運(yùn)行成本高，如深圳港一年岸電運(yùn)行的人工成本約為300 萬元/年，而當(dāng)前使用岸電船舶較少，收益基本無法支撐如此高的運(yùn)行成本。另外，船舶進(jìn)行受電設(shè)備改造費(fèi)用高，近幾年各地政府以補(bǔ)貼港口為主，對船舶岸電設(shè)備改造的補(bǔ)貼相對較少。二是當(dāng)前岸電補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)不一，缺乏規(guī)范和研究。如深圳和上海對港口岸電設(shè)施建設(shè)給予30%的補(bǔ)貼，廣州則按項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用的50%進(jìn)行補(bǔ)貼，深圳對深圳籍船舶岸電受電設(shè)備按改造費(fèi)的30%進(jìn)行資助，而廣州與上海則無船舶改造費(fèi)的資助，如表1 所示。

表1 深圳、廣州、上海三地岸電補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

2021 年2 月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)要積極打造綠色航道、綠色港口，明確指出要加大推廣綠色船舶示范應(yīng)用力度，加快港口岸電設(shè)施建設(shè)。在“3060 雙碳”背景下，探討政府補(bǔ)貼與港口區(qū)域岸電減排的關(guān)系，為港口與船舶岸電減排決策和政府制定補(bǔ)貼政策提供理論支持，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

岸電技術(shù)可以有效減少港口船舶污染物排放，近年來備受關(guān)注。Kotrikla 等［3］探討了使用岸電設(shè)備和可再生能源的潛力。Innes 等［4］從控制總成本和排放的角度,分析了在中小型港口采用岸電設(shè)備的前景。Thalis［5］利用技術(shù)檢驗(yàn)量化框架，分析了岸電技術(shù)的現(xiàn)狀及其前景，結(jié)果表明當(dāng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)助時，岸電技術(shù)減排是可行的；Martínez-López等［6］采用一種估算港口特定環(huán)境收費(fèi)的計算方法，來激勵短程海運(yùn)船舶使用岸電；Reusser 等［7］評估了船舶在泊位使用岸電技術(shù)時，采用雙向功率流控制策略的排放影響，從而優(yōu)化輔機(jī)的運(yùn)行廓線；Martínez-López 等［8］采用計量方法，以貨幣形式評估了岸電和LNG 在瑞士的減排效果；Zis［9］研究表明，只要管理機(jī)構(gòu)協(xié)助船舶經(jīng)營者和港口進(jìn)一步采用岸電技術(shù)，那么岸電是一個可行的減少排放的選擇；Dariusz 等［10］介紹了內(nèi)陸電力供應(yīng)船舶系統(tǒng)設(shè)計的建議、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。董曉青［11］認(rèn)為政府應(yīng)該采取相應(yīng)的激勵政策，促進(jìn)港口的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，如稅收減免政策、環(huán)保補(bǔ)償機(jī)制、“綠色補(bǔ)貼”政策等。李勇等［12］對浙江省某港口及船舶岸電改造的成本進(jìn)行估算，分析國家補(bǔ)貼政策對港口及船舶岸電改造成本回收年限的影響。研究得出，政府對于岸電改造港口的補(bǔ)貼政策對于岸電改造港口和船舶是十分重要的。馮華等［13］以南沙港三期工程為例，采用單一變量法，系統(tǒng)地分析了船舶岸電改造成本回收年限與國家補(bǔ)貼之間的相互關(guān)系，根據(jù)港口和船舶的成本回收年限可接受限度，求得了國家補(bǔ)貼的最小限額。

當(dāng)前，關(guān)于岸電的研究工作多是技術(shù)層面的分析和應(yīng)用層面的介紹，單一的從技術(shù)、成本方面定量分析其可行性，而沒有考慮到政府的補(bǔ)貼機(jī)制和其他利益參與者的決策情況進(jìn)行研究［14］，事實(shí)上，岸電減排可以看作一類由港口和船舶構(gòu)成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，完全可以從供應(yīng)鏈視角來進(jìn)行研究［15］。

綜上，基于岸電技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合前人研究，從供應(yīng)鏈視角，構(gòu)建政府、港口、船舶的三階段博弈模型，采用博弈方法研究港口和船舶岸電減排決策行為及政府補(bǔ)貼策略，為岸電推廣和使用提供理論支撐。

2 問題描述與假設(shè)

岸電技術(shù)可以有效降低靠港船舶的排放，是港口減排的重要手段，但使用岸電，港口需要進(jìn)行岸電設(shè)施設(shè)備改造，而船舶也要進(jìn)行受電設(shè)備改造，且改造費(fèi)用高。從企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，無論是港口還是船舶都不會主動進(jìn)行岸電改造，當(dāng)前政府通過補(bǔ)貼推動船舶使用岸電，那么政府該如何進(jìn)行補(bǔ)貼？港口與船舶在市場中的地位是否影響減排決策？基于此，本文針對實(shí)際中的難點(diǎn)，重點(diǎn)研究政府補(bǔ)貼下，港口和船舶在不同博弈結(jié)構(gòu)下的需求量、減排成本、收益等指標(biāo)，探討政府補(bǔ)貼、港口與船舶決策地位對港航企業(yè)減排策略的影響。相關(guān)參數(shù)含義如表2 所示。

表2 博弈模型下的符號說明

為便于分析，做如下兩個假設(shè)。

線性需求函數(shù)被廣泛應(yīng)用于港口供應(yīng)鏈的研究中，如Cui 等［16］基于線性需求假設(shè)，分析了政府對船舶和港口征收一定的排污稅以控制港區(qū)排污的情況；Yang 等［17］比較了碳交易下的港口減排技術(shù)決策；桑高峰等［18］應(yīng)用博弈模型，研究了碳稅政策下港口與船舶減排決策問題。

假設(shè)2：港口和船舶具有完全信息，雙方都是理性博弈參與者。

3 模型建立

政府、港口、船舶組成一個供應(yīng)鏈系統(tǒng)，使用岸電減排，政府首先制定補(bǔ)貼政策，港口與船舶在觀測到政府補(bǔ)貼政策后決策運(yùn)費(fèi)價格、港口服務(wù)價格以及產(chǎn)出。構(gòu)建模型如下：舶連接后，港口向船公司收取使用岸電的費(fèi)用；為港口岸電改造成本。

4 模型求解

博弈論通常用于分析不同權(quán)力結(jié)構(gòu)下供應(yīng)鏈成員之間的協(xié)調(diào)。Yang 等［19］研究了在一個供應(yīng)商和一個零售商組成的兩級供應(yīng)鏈中，低碳政策對渠道協(xié)調(diào)的影響。Qian 等［20］研究了由一個技術(shù)供應(yīng)商和兩個制造企業(yè)組成的供應(yīng)鏈，結(jié)果表明，非對稱納什博弈可以有效地避免技術(shù)投資的囚徒困境，可使包括技術(shù)供應(yīng)商、制造企業(yè)和消費(fèi)者在內(nèi)的社會福利最大化。Ghosh 等［21］建立了Stackelberg 博弈和Nash 博弈，探討了渠道結(jié)構(gòu)如何影響綠色水平、價格和利潤。借鑒上述文獻(xiàn)，考慮港口與船公司在市場中地位的不同，探討三種博弈模型：一是港口主導(dǎo)的Stackelberg 博弈；二是船舶主導(dǎo)的Stackelberg博弈；三是港口與船舶處于同等地位的Nash 博弈。分別用上標(biāo)1、2、3 表示這三種博弈模型。采用逆向歸納法求解不同結(jié)構(gòu)模型下的政府最優(yōu)補(bǔ)貼、價格、利潤、排放量，并對這三種情形下的最優(yōu)決策進(jìn)行分析。

4.1 港口主導(dǎo)的Stackelberg 博弈

第一階段：在政府補(bǔ)貼政策和港口服務(wù)價格前提下，船公司追求自身利潤最大化，即求式（2）的最大值，由于，根據(jù)，得到：

第二階段：港口追求自身利潤最大化，將式（6）

4.2 船舶主導(dǎo)的Stackelberg 博弈

4.3 港口與船舶處于同等地位的Nash 博弈

5 結(jié)果分析

5.1 利潤分析

（1）將不同博弈結(jié)構(gòu)下服務(wù)價格和需求量進(jìn)行比較：

命題1 表明，港口與船舶組成的供應(yīng)鏈中，三種博弈結(jié)構(gòu)下的服務(wù)價格、服務(wù)量是不變的，即政府對船舶使用岸電電價進(jìn)行補(bǔ)貼時，不同博弈結(jié)構(gòu)不會影響整體供應(yīng)鏈的服務(wù)價格、服務(wù)量。不管是船舶還是港口，處于主導(dǎo)地位的一方，更傾向于提高價格以獲得更多利潤。

（2）將不同博弈結(jié)構(gòu)下供應(yīng)鏈整體利潤進(jìn)行比較：

命題3 表明，港口處于主導(dǎo)地位時，更傾向于提高價格以獲得更多利潤，這時港口利潤大于其他兩種情形下的。結(jié)合命題2 的分析，當(dāng)接岸電時間較短（）時，港口處于主導(dǎo)地位的博弈結(jié)構(gòu)，可以使得供應(yīng)鏈整體利潤達(dá)到最優(yōu)。因此，港口的最優(yōu)策略是：一方面要提高岸電服務(wù)效率，縮短岸電服務(wù)時間；另一方面，應(yīng)選擇處于主導(dǎo)地位的市場結(jié)構(gòu)。此時，不但港口與船舶供應(yīng)鏈的整體利潤最大，而且港口的利潤也達(dá)到最優(yōu)。而船舶利潤則受岸電接電時間和停泊時間的影響，當(dāng)船舶接岸電時間較短時（，Nash 博弈情形下的船舶利潤小于船舶處于主導(dǎo)地位情形，但大于港口處于主導(dǎo)地位情形。而當(dāng)船舶接岸電時間較長時（，Nash 博弈情形下的船舶利潤最大。

5.2 補(bǔ)貼分析

將不同博弈結(jié)構(gòu)下政府最優(yōu)補(bǔ)貼進(jìn)行比較：

命題4 表明，港航供應(yīng)鏈中，當(dāng)船舶與港口雙方處于同等地位時，政府的補(bǔ)貼最少，船舶處于主導(dǎo)地位或港口處于主導(dǎo)地位兩種情形下的政府補(bǔ)貼不變。作為政府監(jiān)管部門，應(yīng)鼓勵船舶與港口雙方處于同等地位的市場結(jié)構(gòu)，從而可以采用最低的補(bǔ)貼，推動港口與船舶減排。

5.3 排放量分析

將不同博弈結(jié)構(gòu)下的排放量進(jìn)行比較：

可得命題5：

船舶靠港使用岸電，這時船舶的主要排放是進(jìn)行岸電連接操作時使用燃油而產(chǎn)生的排放，由于接岸電的時間是不變的，故供應(yīng)鏈的整體排放量是不變的。

5.4 社會福利分析

可得命題6：

命題4、5、6 表明，港口與船舶組成的供應(yīng)鏈中，使用岸電時，三種博弈結(jié)構(gòu)下的社會福利、排放量是不變的。也就是說，三種博弈結(jié)構(gòu)下，雖然政府補(bǔ)貼不相同，但供應(yīng)鏈的社會福利與排放量是一樣的。從補(bǔ)貼最小角度，政府應(yīng)鼓勵船舶與港口雙方處于同等地位情形，這樣就可以以最少的補(bǔ)貼，推動港口與船舶使用岸電減排，獲得最大的社會福利。

5.5 敏感性分析

命題7表明，政府補(bǔ)貼與市場規(guī)模a成正向關(guān)系，在其他條件不變的情況下，市場規(guī)模增加，則補(bǔ)貼增加。而補(bǔ)貼與船舶靠港停泊時間、船舶成本、岸電功率、岸電價格、服務(wù)差異化水平的倒數(shù)b成反向關(guān)系，即船舶靠港時間越長，補(bǔ)貼越少，岸電價格升高，則補(bǔ)貼減少，岸電功率增加，則補(bǔ)貼降低。服務(wù)差異化水平增大，補(bǔ)貼減少。

6 結(jié)論

本研究采用博弈方法，建立了港口與船舶在政府補(bǔ)貼政策下使用岸電的博弈模型，探討不同博弈結(jié)構(gòu)下的岸電減排決策。結(jié)果表明：三種博弈結(jié)構(gòu)下的社會福利和排放量是一樣的。當(dāng)港口與船舶處于同等地位時，政府補(bǔ)貼最小，因此，從補(bǔ)貼最小的角度，政府應(yīng)鼓勵港口與船舶處于同等地位情形；當(dāng)時，一方處于主導(dǎo)地位的供應(yīng)鏈總利潤不變，且大于港口與船舶雙方處于同等地位的供應(yīng)鏈總利潤。當(dāng)時，博弈雙方處于同等地位下的供應(yīng)鏈整體利潤最大。當(dāng)港口處于主導(dǎo)地位時，更傾向于提高價格以獲得更多利潤，這時港口利潤大于其他兩種情形下的。因此，對于港口而言，其最優(yōu)策略是：一方面要提高岸電服務(wù)效率，縮短岸電接電時間，另一方面可以通過組合港、區(qū)域港口合作、港口聯(lián)盟等方式，增加主導(dǎo)權(quán)，處于市場主導(dǎo)地位。船舶利潤則受岸電接電時間和停泊時間的影響，當(dāng)船舶接岸電時間較短時（，博弈雙方處于同等地位的船舶利潤小于船舶處于主導(dǎo)地位情形，但大于港口處于主導(dǎo)地位情形。而當(dāng)船舶接岸電時間較長時（，港口與船舶處于同等地位情形下的船舶利潤最大。

用博弈方法分析政府補(bǔ)貼下的港口與船舶岸電減排決策問題?？紤]到了政府的補(bǔ)貼機(jī)制的影響，以及利益相關(guān)者的動態(tài)變化過程，改變了以往只是單一地采用定價模型分析岸電使用問題，具有現(xiàn)實(shí)意義。本研究中，考慮了由一個港口和一家船公司組成的供應(yīng)鏈，而現(xiàn)實(shí)實(shí)際中，港口供應(yīng)鏈可能需要考慮多個船公司。另外，本文基于市場需求線性假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究，盡管該假設(shè)在相關(guān)文獻(xiàn)中被廣泛使用，如Cui 等［16］；Yang 等［17］；桑高峰等［18］，但其他一些需求函數(shù)，如隨機(jī)需求等仍然可以考慮。