排污權(quán)交易市場(chǎng)中企業(yè)行為演化博弈分析

仇　蕾,張廷熙,王瑜梁

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京　210098;2.河海大學(xué)管理科學(xué)研究所,江蘇 南京　211100)

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排污權(quán)交易市場(chǎng)中企業(yè)行為演化博弈分析

仇蕾1,2,張廷熙2,王瑜梁2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京210098;2.河海大學(xué)管理科學(xué)研究所,江蘇 南京211100)

摘要：借助演化博弈理論,建立無(wú)政府監(jiān)督管理和存在政府監(jiān)督管理兩種情形下排污權(quán)交易企業(yè)雙方之間的博弈模型,探討交易雙方行為決策的動(dòng)態(tài)演化過程、穩(wěn)定演化策略及其對(duì)應(yīng)條件。結(jié)果表明:在無(wú)政府監(jiān)督管理情況下,排污權(quán)交易企業(yè)買賣雙方只存在唯一穩(wěn)定演化策略,即(違反規(guī)則,違反規(guī)則);當(dāng)政府對(duì)排污權(quán)交易市場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督管理,并制定合理的激勵(lì)懲罰機(jī)制后,交易企業(yè)出于自身利益最大化考慮,均逐漸向(遵守規(guī)則,遵守規(guī)則)演化。為了提升排污權(quán)交易市場(chǎng)效率,政府必需加強(qiáng)監(jiān)督管理,制定有效的激勵(lì)懲罰機(jī)制,完善監(jiān)督管理體系。

關(guān)鍵詞：排污權(quán);演化博弈;進(jìn)化穩(wěn)定策略;市場(chǎng)

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快,各種污染物尤其是水污染物的排放量大幅度增加。為了緩解環(huán)境壓力,環(huán)境保護(hù)部門提出了對(duì)水污染實(shí)行總量控制的管理方法——排污權(quán)交易制度。排污權(quán)交易是指在一定的區(qū)域內(nèi),在控制污染物排放總量的前提下,建立合法的污染物排放權(quán)力,即排污權(quán)(通常表現(xiàn)為排污許可證的形式),并允許排污權(quán)像商品一樣買賣,以此達(dá)到限制排放和減少污染的目的[1]。排污權(quán)交易制度作為一種緩解環(huán)境問題的經(jīng)濟(jì)制度,已在世界許多國(guó)家使用。

我國(guó)在引進(jìn)排污權(quán)交易制度并進(jìn)行試點(diǎn)后,出現(xiàn)了很多問題,尤其是二級(jí)交易市場(chǎng)上受到不少阻礙。在排污權(quán)二級(jí)交易市場(chǎng)中,占有優(yōu)勢(shì)的企業(yè)會(huì)利用市場(chǎng)力量操縱價(jià)格,具體表現(xiàn)為合謀行為,即蓄意壓低或者提高價(jià)格,或形成合謀小團(tuán)體,操縱排污指標(biāo)的市場(chǎng)價(jià)格,控制供需,導(dǎo)致排污權(quán)交易市場(chǎng)的交易價(jià)格不能真實(shí)地反映排污權(quán)的價(jià)格,損害其他正常交易者的收益。

目前很多學(xué)者對(duì)排污權(quán)交易市場(chǎng)進(jìn)行了研究。Tietenberg[2]指出,市場(chǎng)勢(shì)力可以影響排污權(quán)的交易價(jià)格,該行為可能會(huì)導(dǎo)致偏重治理新污染單位的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。Godby[3]從實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度進(jìn)行研究,結(jié)果表明當(dāng)壟斷企業(yè)控制市場(chǎng)時(shí),會(huì)明顯降低排污權(quán)交易制度的效率,政府應(yīng)該對(duì)壟斷企業(yè)加以管制以減少其對(duì)市場(chǎng)勢(shì)力的影響。喬志林等[4]采用實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法,比較分析了污染稅制度和排污權(quán)交易制度,發(fā)現(xiàn)如果排污權(quán)交易市場(chǎng)存在壟斷行為,其效率會(huì)大大降低,甚至?xí)陀谖廴径愔贫鹊男?。沈滿洪等[5]提出要建立排污權(quán)交易制度,就必須完善監(jiān)督管理體系,加強(qiáng)對(duì)排污權(quán)交易的監(jiān)督管理,并懲罰交易企業(yè)中的違反規(guī)則行為。Cason等[6]通過分析政府部門的監(jiān)督管理職責(zé),指出保證排污權(quán)交易等環(huán)境政策的順利實(shí)施不僅需要加大對(duì)排污企業(yè)的監(jiān)督管理力度,也需要對(duì)有關(guān)政府部門進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)督管理。郭志儀等[7]對(duì)我國(guó)工業(yè)水污染問題進(jìn)行分析,指出我國(guó)工業(yè)水污染問題是企業(yè)、政府、公眾博弈的結(jié)果,需要通過規(guī)范政府行為、鼓勵(lì)公眾參與決策及加強(qiáng)有效監(jiān)督等手段來(lái)控制。胡震云等[8]運(yùn)用微分博弈模型構(gòu)建了政府與企業(yè)間水污染治理的博弈,指出降低企業(yè)的減排成本,并對(duì)不法排污企業(yè)加大處罰力度均可有效控制水污染。

但是這些對(duì)排污權(quán)交易的研究很少考慮到排污權(quán)交易市場(chǎng)各個(gè)參與主體之間存在的沖突演化過程及其趨勢(shì),而對(duì)于排污權(quán)交易市場(chǎng)來(lái)說(shuō)其沖突演化趨勢(shì)的分析研究具有重要意義。傳統(tǒng)的博弈分析不能反映排污權(quán)交易市場(chǎng)主體沖突的演化趨勢(shì),但是演化博弈作為一種經(jīng)典的博弈方法論,是以有限理性人為基本假設(shè),運(yùn)用動(dòng)態(tài)分析方法,將參與人的行為等各種影響因素納入模型之中,并以系統(tǒng)觀點(diǎn)考察群體行為演化趨勢(shì)的分析方法[9]。目前只有較少學(xué)者將演化博弈理論運(yùn)用于排污權(quán)交易市場(chǎng)的分析。艾江鴻[10]運(yùn)用非對(duì)稱演化博弈原理對(duì)一級(jí)和二級(jí)排污權(quán)交易市場(chǎng)演化情況進(jìn)行了分析。顧鵬等[11]運(yùn)用演化博弈理論,分析了環(huán)境監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)和排污企業(yè)群體之間的行為,結(jié)果表明,排污企業(yè)違法排污的額外收益過高、環(huán)境監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)不堅(jiān)持嚴(yán)格監(jiān)督管理等因素都會(huì)使排污權(quán)交易市場(chǎng)向不良狀態(tài)演化。

本文運(yùn)用演化博弈理論分析了無(wú)政府監(jiān)督管理和存在政府監(jiān)督管理兩種情形下排污權(quán)交易雙方企業(yè)的復(fù)制動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定演化策略,以揭示排污權(quán)交易市場(chǎng)效率低下的原因,強(qiáng)調(diào)排污權(quán)交易市場(chǎng)中政府監(jiān)督管理的重要作用。

1基本定義

從演化博弈角度分析排污權(quán)交易市場(chǎng)買賣方企業(yè)之間的復(fù)制動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定演化策略,首先要定義兩個(gè)概念:企業(yè)遵守規(guī)則和違反規(guī)則。

在排污權(quán)交易市場(chǎng)中,主要存在著排污權(quán)需求方(買方)和轉(zhuǎn)讓方(賣方)兩大交易主體。在交易過程中排污權(quán)的真實(shí)價(jià)格信息是否被如實(shí)披露對(duì)市場(chǎng)效率尤為重要。假定交易雙方有兩種行為選擇:當(dāng)交易方報(bào)價(jià)真實(shí)披露信息,即根據(jù)自己的治污成本在合理范圍內(nèi)報(bào)價(jià),則認(rèn)為是“遵守規(guī)則”;而當(dāng)交易方群體合謀抬高(壓低)交易價(jià)格使其高于(低于)治污成本,則認(rèn)為是“違反規(guī)則”。很明顯這種合謀行為損害了其他正常交易者的收益,破壞了市場(chǎng)秩序,影響了排污權(quán)交易市場(chǎng)的效率,削弱了排污權(quán)交易的環(huán)境控制效果。

2排污權(quán)交易企業(yè)間的演化博弈分析

2.1無(wú)政府監(jiān)督管理

2.1.1模型假設(shè)

表1　無(wú)政府監(jiān)督管理下交易企業(yè)演化博弈支付矩陣

2.1.2演化博弈模型及其求解

a. 買方企業(yè)B的收益函數(shù)及復(fù)制動(dòng)態(tài)方程。其“遵守規(guī)則”的期望收益為

(1)

“違反規(guī)則”的期望收益為

(2)

買方群體期望收益為

(3)

由此得出買方企業(yè)選擇“遵守規(guī)則”概率的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(4)

令F(y)=0,得出該復(fù)制動(dòng)態(tài)的3個(gè)可能穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn),即：

b. 賣方企業(yè)S的收益函數(shù)及復(fù)制動(dòng)態(tài)方程。其“遵守規(guī)則”的期望收益為

(5)

“違反規(guī)則”的期望收益為

(6)

賣方群體期望收益為

(7)

則賣方企業(yè)選擇“遵守規(guī)則”概率的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(8)

令F(x)=0,得出該復(fù)制動(dòng)態(tài)的3個(gè)可能穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)：

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

進(jìn)化穩(wěn)定點(diǎn)要求滿足條件:De(J)=0,Tr(J)<0。根據(jù)局部穩(wěn)定分析法對(duì)均衡點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行分析,結(jié)果如表2所示。

由表2看到4個(gè)局部均衡點(diǎn)只有1個(gè)是進(jìn)化穩(wěn)定策略(ESS),2個(gè)鞍點(diǎn),以及1個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)。其演化動(dòng)態(tài)趨勢(shì)如圖1所示。系統(tǒng)存在唯一進(jìn)化穩(wěn)定點(diǎn)D(0,0),即參與交易的企業(yè)雙方群體都會(huì)逐漸選擇(違反規(guī)則,違反規(guī)則)的組合策略。

表2　交易企業(yè)之間的局部穩(wěn)定分析結(jié)果

圖1　無(wú)政府監(jiān)督管理下交易企業(yè)系統(tǒng)演化動(dòng)態(tài)相位

2.2存在政府監(jiān)督管理

2.2.1基本假設(shè)

在本文假設(shè)的基礎(chǔ)上,引入另一市場(chǎng)參與主體——政府環(huán)境監(jiān)督管理部門。該部門負(fù)責(zé)監(jiān)督管理在排污權(quán)交易中交易企業(yè)是否按照規(guī)則進(jìn)行交易。在政府監(jiān)督管理程度高時(shí),若發(fā)現(xiàn)參與交易的企業(yè)有違反規(guī)則行為,則對(duì)其進(jìn)行一定程度的處罰,記為F。設(shè)政府的監(jiān)督管理概率為λ,則買方企業(yè)“違反規(guī)則”可能受到的懲罰為λFB,賣方企業(yè)“違反規(guī)則”可能受到的懲罰為λFS;同樣當(dāng)參與交易的企業(yè)“遵守規(guī)則”時(shí),政府會(huì)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)V,則買方企業(yè)“遵守規(guī)則”得到的獎(jiǎng)勵(lì)為VB,賣方企業(yè)“遵守規(guī)則”得到的獎(jiǎng)勵(lì)為VS,則交易企業(yè)之間的演化博弈支付矩陣如表3所示。

表3　政府監(jiān)督管理下交易企業(yè)演化博弈支付矩陣

2.2.2演化博弈模型及其求解

a. 買方企業(yè)B的收益函數(shù)及復(fù)制動(dòng)態(tài)方程。其“遵守規(guī)則”的期望收益為

(14)

“違反規(guī)則”的期望收益為

(15)

買方群體期望收益為

(16)

則買方企業(yè)選擇“遵守規(guī)則”概率的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(17)

令F(y)=0,解出該復(fù)制動(dòng)態(tài)的3個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn),即:

b. 賣方企業(yè)S的收益函數(shù)及復(fù)制動(dòng)態(tài)方程。其“遵守規(guī)則”的期望收益為

(18)

“違反規(guī)則”的期望收益為

(19)

賣方群體期望收益為

(20)

則賣方企業(yè)選擇“遵守規(guī)則”概率的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(21)

令F(x)=0,可解出該復(fù)制動(dòng)態(tài)的3個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn),即:

因此系統(tǒng)在{(x,y):0≤x≤1,0≤y≤1}的平面上可能存在5個(gè)局部均衡點(diǎn)。

政府監(jiān)督管理的目的是希望排污權(quán)交易市場(chǎng)中的交易企業(yè)逐漸都選擇“遵守規(guī)則”的策略,即點(diǎn)(1,1)為演化穩(wěn)定點(diǎn),則需要滿足以下條件:

(22)

(23)

由式(22)、式(23)求得

(24)

在滿足式(24)的條件下，對(duì)于(0,0)(0,1)(1,0)這3個(gè)局部均衡點(diǎn)的具體狀態(tài)需要分別求得相應(yīng)的De(J)與Tr(J)的具體符號(hào)來(lái)確定。經(jīng)計(jì)算可得這3個(gè)局部均衡點(diǎn)的取值符號(hào)由式(25)、式(26)的符號(hào)來(lái)決定:

(25)

(26)

表4　4種情況下的局部穩(wěn)定分析結(jié)果

圖2　政府監(jiān)督管理下交易企業(yè)系統(tǒng)演化動(dòng)態(tài)相位

表4中4種情況下系統(tǒng)演化動(dòng)態(tài)相位圖如圖2所示。由圖2可以看出,在情況a、情況b、情況c下,系統(tǒng)仍然存在唯一演化穩(wěn)定點(diǎn)(1,1);在情況d下,系統(tǒng)收斂于兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)(0,0),(1,1)。

3演化博弈結(jié)果分析

由以上分析可以看到:在無(wú)政府監(jiān)督管理的情況下,點(diǎn)(0,0)是唯一演化穩(wěn)定點(diǎn),即買方企業(yè)和賣方企業(yè)都傾向于選擇(違反規(guī)則,違反規(guī)則)的組合策略,因?yàn)樵谑袌?chǎng)沒有監(jiān)督管理的情況下,無(wú)論買方企業(yè)或賣方企業(yè)通過企業(yè)之間合謀所獲得的收益都要比其在遵守規(guī)則情況下獲得的收益高。所以買、賣雙方企業(yè)最終出于自身利益最大化考慮都會(huì)選擇“違反規(guī)則”。

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),在政府監(jiān)督管理的情況下,由于存在違反規(guī)則時(shí)懲罰措施的約束以及遵守規(guī)則時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)政策的鼓勵(lì),交易企業(yè)雙方出于自身利益最大化考慮,發(fā)現(xiàn)在“遵守規(guī)則”時(shí)獲得的收益比“違反規(guī)則”時(shí)獲得的收益更大,因此都逐漸選擇“遵守規(guī)則”?？梢姷胤秸谋O(jiān)督管理能有效地規(guī)范排污權(quán)交易市場(chǎng),也說(shuō)明了地方政府監(jiān)督管理排污權(quán)交易市場(chǎng)的必要性。

4結(jié)論

將演化博弈理論運(yùn)用于排污權(quán)交易市場(chǎng)中,通過分析無(wú)政府監(jiān)督管理和存在政府監(jiān)督管理兩種情形下排污權(quán)交易企業(yè)買賣雙方之間博弈的復(fù)制動(dòng)態(tài)及其演化穩(wěn)定策略,結(jié)果表明,在市場(chǎng)自由情況下,排污權(quán)交易企業(yè)買賣雙方存在唯一演化穩(wěn)定策略(ESS),即(違反規(guī)則,違反規(guī)則),在有政府干預(yù)的情況下,當(dāng)?shù)胤奖O(jiān)督管理部門加強(qiáng)對(duì)排污企業(yè)的監(jiān)督管理力度及對(duì)違反規(guī)則企業(yè)的懲罰力度,會(huì)使排污權(quán)交易市場(chǎng)穩(wěn)定地向期望的方向發(fā)展。

企業(yè)的行為是否充分履行職責(zé),影響著排污權(quán)交易市場(chǎng)的效率,關(guān)系到資源的優(yōu)化配置,甚至影響著環(huán)境控制和治理的效果,因此,強(qiáng)化政府監(jiān)督管理和規(guī)范企業(yè)行為有著重要的意義。應(yīng)從如下幾個(gè)方面不斷完善排污權(quán)交易市場(chǎng)。第一,構(gòu)建排污權(quán)交易市場(chǎng)的監(jiān)督管理體系,加強(qiáng)政府的監(jiān)督管理和參與,完善監(jiān)督管理體系。第二,完善激勵(lì)懲罰機(jī)制,對(duì)積極出售排污許可并削減排污總量的企業(yè),政府應(yīng)從資金、技術(shù)、稅收等方面予以扶持,并保證其能夠以優(yōu)惠的價(jià)格優(yōu)先獲得需要增加的排污指標(biāo)數(shù)量;對(duì)違背規(guī)則的企業(yè)處以適當(dāng)?shù)奶幜P,若屢教不改,則加大懲罰力度,加入“黑名單”。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目(12&ZD214);江蘇省社會(huì)科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(15GLA005)

作者簡(jiǎn)介：仇蕾(1978—),女,江蘇阜寧人,副教授,博士,主要從事水資源與水環(huán)境綜合管理研究。E-mail: qiulei@hhu.edu.cn

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.002

中圖分類號(hào)：X196；F832

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-9511(2016)03-0005-05

(收稿日期：2015-09-30編輯：胡新宇)