前景理論視角下新能源汽車推廣政策三方演化博弈分析

許 杰，陳富堅，馬劉聽，王靜雅，王 智

（1.浙江大學城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院有限公司，浙江杭州 310030；2.桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，廣西桂林 541004）

中國提出在2030 年實現(xiàn)碳達峰，2060 年前實現(xiàn)碳中和的目標［1］。在此背景下，建立目標的實現(xiàn)機制尤為重要，既需要科技創(chuàng)新支撐［2］，也需要約束性減排機制保障［3-4］，還需要市場化手段推動［5］。其中，交通運輸行業(yè)將成為未來能源和排放的主要增長來源，推廣發(fā)展新能源汽車是道路交通實現(xiàn)碳中和的關鍵措施［6］。據統(tǒng)計，中國新能源汽車產量及保有量已連續(xù)三年位列世界第一［8］，得益于發(fā)展初期政府投入大量補貼政策［9］。但依然存在配套設施落后、技術產品質量不高、缺乏全生命周期政策等問題，市場推廣依然緩慢［10］。隨著政府財政補貼逐漸退坡，以及疫情影響下消費需求疲軟，新能源汽車產業(yè)的生產及銷售均面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此政府如何制定積極有效的政策促進新能源汽車市場推廣、引導消費者低碳消費具有重要的意義。

新能源汽車市場推廣中，涉及利益相關者有政府、汽車企業(yè)及消費者，三者之間不斷重復博弈。鑒于演化博弈論能夠在合作與沖突問題中分析各參與者的策略選擇，可以采用該理論分析政府、汽車企業(yè)及消費者的行為選擇及博弈過程，從而分析不同管理措施下市場推廣的預期效果，為設計出更有效的政策提供借鑒。國內學者曹霞等［11］在政府鼓勵與市場機制下建立汽車制造業(yè)與學研機構演化博弈模型，數(shù)值仿真分析得到創(chuàng)新成本、額外收益、政府支持力度等因素對新能源汽車合作創(chuàng)新具有影響。張楊等［12］在政府補貼退坡背景下，構建三方博弈模型分析政府、企業(yè)、消費者之間的互動機制，結果顯示單方決策會受到另外兩者的決策影響，不同水平激勵下并不會改變車企的決策。黃毅祥等［13］通過進化博弈模型分析新能源汽車分時租賃市場競爭的博弈過程，結果表明準備進入市場的公司可以用價格戰(zhàn)擴大市場份額，而已在市場的公司最優(yōu)策略是降價。國外學者Alexandros 等［14］研究了歐洲新能源汽車政策，指出政府對新能源汽車技術創(chuàng)新的支持能夠促進產業(yè)發(fā)展。

傳統(tǒng)博弈多采用期望收益理論來分析博弈主體的策略選擇，但與實際中博弈主體感知到的收益存在偏差。而前景理論能夠在收益不確定的情況下分析決策者的判斷［15］。目前已有學者通過前景理論分析博弈主體在博弈過程中的決策行為［16-17］。鑒于此，引入前景理論來構建新能源汽車推廣政策演化博弈模型，采用主觀概率權重函數(shù)和價值函數(shù)來衡量感知收益，更加真實反映博弈主體的實際感知。并分析政府、汽車企業(yè)、消費者三者策略選擇演化軌跡及穩(wěn)定性，最后通過Matlab 軟件仿真分析關鍵參數(shù)對演化結果的影響。實驗結果為政府制定相應政策提供參考及建議，從而促進新能源汽車的推廣。

1 問題描述與模型假設

1.1 問題描述

新能源汽車推廣涉及政府、汽車企業(yè)、消費者三者利益主體。消費者可購買新能源汽車出行，享受低能耗、低排放的交通出行以及各種補貼政策。若消費者購買燃油汽車，會受到政府的限制政策，如繳納購置稅、燃油稅等，且使用過程中產生的碳排放將造成一定的環(huán)境惡化風險。汽車企業(yè)可積極研發(fā)新能源汽車，獲得政府相應的補貼政策，但要投入一定的研發(fā)成本。政府若實施新能源汽車推廣政策，需要支付相應的管理成本，以及各項補貼、基礎設施投入等支出。若不實施，將增加道路環(huán)境及能源問題加劇的風險。三者將基于對收益與成本的價值感知進行重復博弈。

圖1 政府、汽車企業(yè)、消費者三者關系

1.2 模型假設

假設1：政府、汽車企業(yè)、消費者三者均為有限理性，且均以自身利益最大為決策依據。其中三者的策略選擇受到各自獲得的信息、個人偏好等因素影響。

假設3：政府可以通過政策補貼、建設新基建、大力宣傳等措施促進新能源汽車市場推廣，也可以不采取政策，讓市場自由配置，則政府的決策集為｛實施，不實施｝；汽車企業(yè)可以積極研發(fā)新能源汽車，提供完善可靠的售后服務，也可以繼續(xù)按傳統(tǒng)的生產方式生產，則汽車企業(yè)的決策集為｛研發(fā)，不研發(fā)｝。消費者在通過比較后，可以選擇購買新能源汽車，也可以選擇傳統(tǒng)燃油汽車，則消費者的決策集為｛新能源汽車，傳統(tǒng)燃油汽車｝。政府、汽車企業(yè)、消費者三者根據對方決策變化調整自身策略，且博弈行為重復動態(tài)的。其中政府、汽車企業(yè)、消費者分別選擇實施、研發(fā)、新能源汽車的概率為且。

1.3 感知收益矩陣

根據前景理論可知，當收益或損失確定時則不存在實際效用與感知價值的偏差，只有決策者對收益和成本不確定時才有心理感知效用［19］。政府推廣政策成本僅與自身有關，為確定性支出。同時對汽車企業(yè)及消費者的直接補貼由政府確定發(fā)放，為確定性支出。汽車企業(yè)的研發(fā)與服務成本僅與自身有關，為確定性成本。因此不存在感知偏差，而具有不確定性，存在感知特征。由此可以得到政府、汽車企業(yè)、消費者三者策略組合及相應的感知收益，如表1 所示。具體參數(shù)說明見表2。

表1 政府、汽車企業(yè)、消費者三方博弈感知收益矩陣

表2 參數(shù)說明

2 模型構建與分析

2.1 模型的構建

根據政府、汽車企業(yè)、消費者三方博弈感知收益矩陣可以得到各參與者策略選擇的復制動態(tài)方程［20］。

政府的博弈策略：

2.2 演化路徑分析

2.2.1 政府策略選擇的演化路徑分析

由此可知政府的決策取決于汽車企業(yè)、消費者的選擇概率和參數(shù)數(shù)值。其中參數(shù)包括直接補貼數(shù)額、管理成本，以及不確定的政策推廣收益、新基建投入的價值感知。

2.2.2 汽車企業(yè)策略選擇的演化路徑分析

由此可知汽車企業(yè)的決策取決于政府的選擇概率、直接補貼的數(shù)額和不確定的銷售收益價值感知。

2.2.3 消費者策略選擇的演化路徑分析

由此可知消費者的決策取決于政府的選擇概率、直接補貼的數(shù)額，同時還有不確定的新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車購買收益、新基建投入、限制政策的價值感知。

2.3 三者策略穩(wěn)定性分析

依據Ritzberger 等［22］提出的結論，對政府、汽車企業(yè)、消費者三方演化博弈模型的八個穩(wěn)定點進行討論分析。設點代表三方策略集合為｛實施，研發(fā)，新能源汽車｝，依次計算均衡點的特征根，并根據是否滿足所有特征跟小于零的條件來判斷演化穩(wěn)定點，得到下表3 分析結果。

表3 穩(wěn)定點及特征根

3 數(shù)值仿真

3.1 不同初始策略選擇概率對演化軌跡的影響

圖2 y 與z 變化下的政府策略選擇演化軌跡

圖3 x 與z 變化下的汽車企業(yè)策略選擇演化軌跡

圖4 x 與y 變化下的消費者策略選擇演化軌跡

3.2 直接補貼政策對汽車企業(yè)及消費者策略選擇的影響

在各參數(shù)初始值設定的基礎上，設定x、y、z的初始值為（0.5，0.5，0.5），選取不同、的初始值，分析對汽車企業(yè)及消費者策略演化軌跡的影響，結果如圖5、6 所示。由圖5、6 可知，對汽車企業(yè)及對消費者都起到促進其演化至選擇新能源汽車策略的作用。其中，隨著政府的直接補貼不斷加大，汽車企業(yè)及消費者的演化速度呈加快趨勢。但過低的補貼并不能起到有效的促進作用，反而使演化軌跡朝不選擇新能源汽車方向演化。

圖5 不同K1 下的汽車企業(yè)策略選擇演化軌跡

圖6 不同K2 下的消費者策略選擇演化軌跡

3.3 限制政策及新基建投入對消費者策略選擇的影響

同理，設定x、y、z的初始值為（0.5，0.5，0.5），選取不同P、M的初始值，分析對消費者策略演化軌跡的影響，結果如圖7、8 所示。由圖7、8 可知，傳統(tǒng)燃油汽車限制政策以及新型基礎設施建設的投入都對消費者選擇購買新能源汽車起到促進作用。政策效果存在滯后性，導致消費者在博弈初期朝傳統(tǒng)燃油汽車方向演化。但在政策的不斷普及與完善下，最終消費者將選擇新能源汽車。其中，實施傳統(tǒng)燃油汽車限制政策來增加消費者使用的感知成本，具有更好的引導效果。

圖7 不同P 下的消費者策略選擇演化軌跡

圖8 不同M 下的消費者策略選擇演化軌跡

4 結論及建議

結合前景理論與演化博弈論探討新能源汽車推廣政策，構建政府、汽車企業(yè)、消費者三者利益主體演化博弈模型，通過其復制動態(tài)方程分析模型的均衡點及穩(wěn)定性。運用MATLAB 軟件進行數(shù)值仿真實驗，驗證模型的可靠性，并分析關鍵參數(shù)對三方演化軌跡的影響。得到以下幾點主要結論：

（1）新能源汽車市場推廣，離不開政府、汽車企業(yè)、消費者三者的共同作用，而三者在博弈過程中的策略選擇互相影響。即政府實施推廣政策的概率x受到y(tǒng)與z的影響，汽車企業(yè)研發(fā)新能源汽車的概率y受到x與z的影響，消費者購買新能源汽車的概率z受到x與y的影響。

（3）政府通過直接現(xiàn)金補貼政策，能夠有效促進汽車企業(yè)及消費者朝選擇新能源汽車方向演化，補貼越高演化速度提高越快。而過低的補助起不到促進效果，汽車企業(yè)及消費者將不會選擇新能源汽車。

（4）政府通過部分限制燃油汽車使用政策，能夠有效提高消費者使用燃油汽車的感知成本，且實施管理成本低。同時，提高新型基礎設施建設的投入，能夠提高消費者使用新能源汽車的感知收益。兩者對策略組合演化至理想狀態(tài)都有促進作用。

綜上，為促進綠色交通發(fā)展，促進新能源汽車市場推廣，需要政府、汽車企業(yè)及消費者采取以下措施：

（1）政府在新能源汽車市場推廣中起主導作用，應充分發(fā)揮自身的職能。通過制定合理完善的推廣政策，結合當前物聯(lián)網、人工智能等新型技術，降低各項政策的實施管理成本，提高政策的可持續(xù)性。同時，從長遠規(guī)劃來看，新能源汽車的推廣普及將有效緩解道路交通、環(huán)境及能源問題，且為智能交通與智能駕駛發(fā)展的重要組成部分。提高新能源汽車發(fā)展的意義和重要性可以為政府增加實施政策的感知收益，從而促進政府實施策略的選擇。

（2）現(xiàn)金直接補貼激勵政策作為最直接、最有效的手段之一，在短期內行之有效。但不利于長期實施，存在政府投資回報率及消費者對補貼敏感度降低的不足。可以考慮部分限制傳統(tǒng)燃油汽車的使用措施，例如機動車碳稅、新能源汽車專用道路、擁堵收費等措施，通過提高燃油汽車的使用感知成本來引導消費者。同時，增加新型基礎設施建設的投入，完善充電樁、5G 基站等布局，提高消費者對新能源汽車的使用感知收益。

（3）汽車企業(yè)作為新能源汽車的研發(fā)者及服務的提供者，應順應綠色交通發(fā)展潮流及消費者對低碳出行的需求，積極研發(fā)新能源汽車技術，提供安全可靠的產品及高效完善的服務。消費者應提高低碳意識，積極響應號召，在購買交通工具時多考慮未來使用過程中產生的碳排放。