基于博弈論的鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排對策分析

公 兵，王會(huì)清，2，汪 波

(1.天津大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，天津300072;2.天津市冶金集團(tuán)，天津300050)

1 研究背景

我國在1996年成為世界第一大產(chǎn)鋼國［1］，且每年的鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過排名其后的日本、俄羅斯、美國、印度和德國等國產(chǎn)量的總和［2］。雖然鋼鐵行業(yè)的發(fā)展取得了如此驕人的成績，然而，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展仍然存在一系列問題，主要表現(xiàn)為“三高一低(高能耗、高排放、高污染、低效益)”。2008年，鋼鐵行業(yè)能源消費(fèi)量為5.15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國當(dāng)年工業(yè)能源消費(fèi)量的26.1%;占當(dāng)年全國能源消耗量的15.7%［3］。2011年鋼鐵行業(yè)噸鋼綜合能耗達(dá)到601.45千克標(biāo)準(zhǔn)煤，但是我國的噸鋼綜合能耗仍然比國際先進(jìn)產(chǎn)鋼國家的噸鋼綜合能耗指標(biāo)高約10%［4］。鋼鐵行業(yè)在2009年排放了75 830.12億標(biāo)m3廢氣、8億標(biāo)m3的廢水和近1.9億噸爐渣(包括高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣)［5］;從 1999—2008 年的 10 年間，我國鋼鐵行業(yè)累計(jì)產(chǎn)鋼28.62億噸，累計(jì)增加值只占GDP 的 2.52%，累計(jì)產(chǎn)值僅占工業(yè)的7.8%［6］。

隨著我國的城市化和工業(yè)化進(jìn)程的持續(xù)深入發(fā)展，必將推高對鋼鐵產(chǎn)品的需求，進(jìn)而使我國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)繼續(xù)快速增長。鋼鐵行業(yè)的快速增長必然會(huì)加重鋼鐵行業(yè)對資源、能源和生態(tài)環(huán)境有效利用及保護(hù)的壓力。

由上述分析可知，在鋼鐵行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排對我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)良好發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。節(jié)能是在能源系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、法律和行政等方面采取有效措施消除能源浪費(fèi);減排是指減少氣體污染物、溫室氣體、固體廢棄物等的排放。我國進(jìn)行節(jié)能減排的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，相關(guān)的政策體系建設(shè)也還不完善，在鋼鐵行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排仍然存在相關(guān)障礙。針對目前我國面臨的節(jié)能減排的困境，已經(jīng)有學(xué)者關(guān)注并加以研究。諸義景等［7］在分析了鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，找出了我國鋼鐵行業(yè)能耗高和排放高的原因，并提出了鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排對策。REN等［8］在對山東省鋼鐵行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀深入分析的基礎(chǔ)上，指出鋼鐵行業(yè)碳減排的措施有:提高技術(shù)裝備水平、優(yōu)化流程、降低鐵鋼比和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。聶力［9］首先應(yīng)用“公共地悲劇”模型分析了同行業(yè)企業(yè)減排難問題，然后應(yīng)用“規(guī)制博弈”模型分析了政府應(yīng)該從哪幾個(gè)方面對企業(yè)的行為進(jìn)行激勵(lì)和規(guī)制，最后提出了開展節(jié)能減排的激勵(lì)與規(guī)制措施?，F(xiàn)有研究大都針對不同區(qū)域?qū)用?國家層面、省際層面)提出節(jié)能減排的對策;雖然有針對鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排對策研究，但也多是在分析鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)對策。由于鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排涉及到政府、行業(yè)、企業(yè)、社會(huì)公眾，每一個(gè)主體的利益訴求也不相同，利益關(guān)系千絲萬縷，博弈論為分析此類問題提供了理論依據(jù)。因此筆者在博弈論的基礎(chǔ)上研究影響鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的因素，并針對模型分析結(jié)果提出了促進(jìn)鋼鐵行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排的對策。

2 鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排博弈模型的建立

博弈論是研究決策主體的行為發(fā)生直接相互作用時(shí)的決策以及這種決策的均衡問題［10］。博弈論的基本假設(shè)是理性人假設(shè)，即每一個(gè)決策主體做出行動(dòng)的依據(jù)是能否實(shí)現(xiàn)自己利益的最大化。

2.1 基本假設(shè)

(1)假設(shè)博弈有兩方參與:鋼鐵企業(yè)和政府，鋼鐵企業(yè)的行動(dòng)集合為A1={低碳減排，不低碳減排};政府的行動(dòng)集合為A2={監(jiān)管，不監(jiān)管}。

(2)假設(shè)鋼鐵企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)模為1。所研究企業(yè)的規(guī)模為α。假設(shè)鋼鐵企業(yè)的規(guī)模越大，其談判能力越強(qiáng)，能得到的政府補(bǔ)貼越多。

(3)假設(shè)政府的監(jiān)管成本為C1。當(dāng)其監(jiān)管時(shí)，如果此時(shí)鋼鐵企業(yè)恰好采取了低碳減排策略，則政府要給予鋼鐵企業(yè)αS的補(bǔ)貼。且假設(shè)αS足夠彌補(bǔ)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排收益與成本之間的差額部分，即P2+αS－C2＞0。政府從鋼鐵企業(yè)的低碳減排行為中可以獲得的收益為P1。

(4)鋼鐵企業(yè)低碳減排的成本為C2。鋼鐵企業(yè)從自己的低碳減排行為中可以獲得的直接收益為 P2。假設(shè) C2＞P2。

(5)當(dāng)鋼鐵企業(yè)延續(xù)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式而不減排時(shí)，政府進(jìn)行罰款為αF，同時(shí)當(dāng)鋼鐵企業(yè)不低碳減排時(shí)，會(huì)給政府帶來αL的損失(在這里假設(shè)政府的罰款和損失均與鋼鐵企業(yè)的規(guī)模成正比)，假設(shè) αF ＞C1。

2.2 模型及求解

基于上述分析，建立如表1所示的鋼鐵企業(yè)低碳減排博弈支付矩陣。

表1 鋼鐵企業(yè)低碳減排博弈的支付矩陣

由表1分析可知，在該博弈模型中不存在純策略的納什均衡解，僅存在混合策略的納什均衡解，政府和鋼鐵企業(yè)都不會(huì)固定地選擇某一策略，而是會(huì)以一定的概率選擇某種策略以使博弈達(dá)到均衡。假設(shè)鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的概率為x，則其采取不低碳減排行動(dòng)的概率為1－x;假設(shè)政府監(jiān)管的概率為y，則其不監(jiān)管的概率為1－y。鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)時(shí)的預(yù)期收益為:

鋼鐵企業(yè)采取不低碳減排行動(dòng)時(shí)的預(yù)期收益為:

鋼鐵企業(yè)的收益達(dá)到最大。

解式(3)，可得到:

同理，可得:

筆者建立鋼鐵企業(yè)低碳減排的目的是尋找影響鋼鐵企業(yè)實(shí)施低碳減排策略的因素，提高其低碳減排的概率。

(1)F對鋼鐵企業(yè)低碳減排的影響。因?yàn)?x/?F=C1/(αF2) ＞0 恒成立，說明鋼鐵企業(yè)低碳減排策略的概率x與政府對其不低碳減排行為的罰款F成正相關(guān)關(guān)系。隨著F的增加，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排策略的可能性也將加大;相反，當(dāng)F降低時(shí)，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排策略的可能性將變小。

(2)C1對鋼鐵企業(yè)低碳減排的影響。因?yàn)?x/?C1= －1/(αF) ＜0 恒成立，說明鋼鐵企業(yè)低碳減排策略的概率x與政府的監(jiān)管成本存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)政府的監(jiān)管成本C1較大時(shí)，會(huì)降低鋼鐵企業(yè)采取低碳減排策略的概率;相反，當(dāng)C1下降時(shí)，會(huì)導(dǎo)致x的增加，即帶來鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行為概率的增加。

(3)S對鋼鐵企業(yè)低碳減排的影響。由式(1)和式(2)可知，鋼鐵企業(yè)的收益U為:鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的收益如圖1所示。

圖1 鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的收益示意圖

圖1 中，橫軸x為鋼鐵企業(yè)采取節(jié)能減排策略的概率，縱軸U為鋼鐵企業(yè)的收益，AB直線為鋼鐵企業(yè)在不同概率下所對應(yīng)的收益。A點(diǎn)為x=0時(shí)的收益－yαF;C點(diǎn)為鋼鐵企業(yè)以x=1的概率節(jié)能減排時(shí)所對應(yīng)的點(diǎn)，其對應(yīng)的收益為D點(diǎn)，對應(yīng)的收益為P2－C2+yαS。在其他參數(shù)保持不變的情況下，當(dāng)S增加時(shí)，AB直線截距不變，但是斜率變大，因此鋼鐵企業(yè)的收益曲線由AB移動(dòng)到AB'，此時(shí)在C點(diǎn)所對應(yīng)的收益相應(yīng)變?yōu)镈'，D'＞D。由圖1可知，在鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排概率相同的情況下(0＜x＜1)，AB'直線所對應(yīng)的收益大于AB所對應(yīng)的收益。由博弈的理性人假設(shè)可知，在S增加時(shí)，鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的概率會(huì)增加。

F、C1、S為影響鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排行為的外部因素，其中可以將F和S稱為政府的政策取向，稱C1為政府的監(jiān)管效率。

(4)α對鋼鐵企業(yè)低碳減排的影響。因?yàn)?x/?α =C1/(Fα2) ＞0 恒成立，說明鋼鐵企業(yè)低碳減排策略的概率x與鋼鐵企業(yè)的規(guī)模成正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)鋼鐵企業(yè)的規(guī)模α較大時(shí)，鋼鐵企業(yè)會(huì)傾向于采取低碳減排策略;相反，當(dāng)鋼鐵企業(yè)的規(guī)模α較小時(shí)，鋼鐵企業(yè)越傾向于采取不低碳減排的策略。

(5)P2、C2對鋼鐵企業(yè)低碳減排的影響。對P2、C2的分析可以借助圖1，通過類似于對S的分析過程可知:

當(dāng)鋼鐵企業(yè)從低碳減排行動(dòng)中可以獲得的收益P2越大時(shí)，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的概率越大;當(dāng)收益P2越小時(shí)，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的概率越小。

當(dāng)鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的成本C2越小時(shí)，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的概率越大;當(dāng)成本C2越大時(shí)，鋼鐵企業(yè)采取低碳減排行動(dòng)的概率越小。

α、P2、C2為影響鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的內(nèi)部因素。通過調(diào)節(jié)α、P2、C2，可以促進(jìn)鋼鐵行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排策略。

3 結(jié)論及對策

通過上述博弈模型分析，可以看到政府對鋼鐵企業(yè)的政策趨向、政府的監(jiān)管效率、鋼鐵行業(yè)的內(nèi)部因素是影響鋼鐵企業(yè)能否采取低碳減排行動(dòng)策略的主要方面。因此，筆者從3個(gè)方面提出如下促進(jìn)鋼鐵企業(yè)低碳減排的對策。

(1)加大對實(shí)施節(jié)能減排鋼鐵企業(yè)的補(bǔ)貼。鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排存在較強(qiáng)的外部性，現(xiàn)階段鋼鐵企業(yè)支付了節(jié)能減排的成本，所獲收益不能完全彌補(bǔ)成本，大部分收益通過外部化被政府獲得。因此政府應(yīng)該增加對鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的補(bǔ)貼以彌補(bǔ)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的成本?？梢圆扇〉难a(bǔ)貼、優(yōu)惠方法有:建立完善的針對應(yīng)用替代能源的補(bǔ)貼機(jī)制;對利用二次能源發(fā)電的鋼鐵企業(yè)的長期保護(hù)性電價(jià)［11］;對節(jié)能減排的鋼鐵行業(yè)的優(yōu)惠信貸政策;對節(jié)能減排鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品的政府優(yōu)先采購等。

(2)加大對不進(jìn)行節(jié)能減排鋼鐵企業(yè)的罰款。若有鋼鐵企業(yè)不進(jìn)行節(jié)能減排，就采取重罰，并嚴(yán)令其整改，直至符合政府對節(jié)能減排的要求?，F(xiàn)在仍然有很多企業(yè)不實(shí)施節(jié)能減排就是因?yàn)榱P款太低。增加罰款額度是增加罰款的一個(gè)手段;政府的另一個(gè)手段是收緊對不采取節(jié)能減排的鋼鐵企業(yè)的政策。如政府收緊對這類企業(yè)的信貸政策，對不采取節(jié)能減排鋼鐵企業(yè)實(shí)行更為嚴(yán)格的稅費(fèi)政策等。

(3)提高政府的監(jiān)管效率。由上述分析可知，政府的監(jiān)管效率影響鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排行為?？梢蕴岣哒O(jiān)管效率的對策有:制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，完善環(huán)保核算制度;提高鋼鐵企業(yè)信息的透明度;完善公眾對鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的監(jiān)督機(jī)制。

(4)以各種形式提高鋼鐵企業(yè)從節(jié)能減排行為中獲得的收益P2?，F(xiàn)階段節(jié)能減排的收益仍然不顯著，節(jié)能減排的收益大部分外部化為社會(huì)效益，鋼鐵企業(yè)僅得到節(jié)能減排效益的一小部分，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)對節(jié)能減排的積極性不高。可以增加收益P2的對策有:為鋼鐵企業(yè)回收的廢棄物、廢熱等尋找合適的接受企業(yè);政府還可以與鋼鐵企業(yè)合作將鋼鐵企業(yè)的廢熱回收用以市政供暖;政府應(yīng)該完善對二次能源回收利用政策，如鋼鐵企業(yè)利用二次能源回收發(fā)電要低價(jià)并網(wǎng)，再高價(jià)回購，這就影響了鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的積極性，因此政府應(yīng)該完善對相關(guān)政策的設(shè)計(jì)，提高鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的積極性;有條件的鋼鐵企業(yè)還可以參與清潔發(fā)展項(xiàng)目(CDM)，即可達(dá)到節(jié)能減排的效果，還可獲得高額的收益［12］。

(5)鋼鐵企業(yè)還可以通過降低低碳減排成本C2來促進(jìn)其低碳減排。降低C2的方法有:政府出資與企業(yè)共同研發(fā)更為高效的能源利用技術(shù)，一是可以降低對能源的消耗，進(jìn)而降低成本，二是可以分擔(dān)研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和成本;低碳減排成本高的原因主要是國內(nèi)節(jié)能減排的技術(shù)尚不先進(jìn)，很多設(shè)備尚需進(jìn)口，企業(yè)可以創(chuàng)新融資方式，降低購置設(shè)備的成本和資金壓力;企業(yè)還可以創(chuàng)新低碳減排模式，如引入節(jié)能服務(wù)公司，節(jié)能服務(wù)公司是提高能源效率的重要媒介［13］。節(jié)能服務(wù)公司的服務(wù)費(fèi)用可以從節(jié)能減排的收益中按合同約定比例支付，這樣鋼鐵企業(yè)就可以在無需資金投入的情況下實(shí)施節(jié)能減排，獲得節(jié)能減排效益。

(6)提高鋼鐵企業(yè)的規(guī)模α，即提高鋼鐵行業(yè)的行業(yè)集中度。戴勝利等［14］指出“落后產(chǎn)能是節(jié)能減排工作的一大障礙，我國必須盡快完善落后產(chǎn)能的淘汰機(jī)制”。鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排對資金、技術(shù)要求較高，小型企業(yè)難以達(dá)到要求。與歐美先進(jìn)產(chǎn)鋼國相比，我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度明顯偏低。政府應(yīng)該通過相應(yīng)的行政機(jī)制安排和市場機(jī)制安排逐漸淘汰落后產(chǎn)能，淘汰不符合節(jié)能減排要求的小型鋼鐵企業(yè)。

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