政策組合下電動物流汽車在物流企業中擴散的演化博弈分析

張正浩，陳 焰，王 藝

（武漢理工大學 交通與物流工程學院，湖北 武漢 430063）

0 引言

隨著我國經濟的崛起，物流行業也得到了快速發展。然而，隨著我國城鎮化進程的進一步加快，物流在經濟與環境兩方面的發展均衡問題日益凸顯。

汽車作為物流主要的運輸工具之一，其造成的廢氣污染和能源危機越來越嚴重，機動車污染已成為我國大氣污染的重要來源，是霧霾和光化學污染的重要原因。新能源物流汽車是解決這些問題的重要手段。然而，目前新能源汽車產業在中國的推廣不盡如人意。2019年中國新能源汽車銷量為120.6萬輛，僅占全國汽車銷量的4.68%[1]。黨的十九大報告指明了綠色發展的方向，規劃了綠色發展的路線。因此，研究新能源物流汽車，尤其是電動物流汽車在社會生活中的推廣就具有非常重要的現實意義。

本文運用演化博弈論與系統動力學相結合的方法，系統研究了在日益復雜的競爭市場中，政府政策組合對于汽車制造商生產策略選擇和物流企業購車選擇的影響。本文認為汽車制造商和物流企業會在政策組合下表現出有限理性，它們不斷地從多個博弈中學習，尋求演化穩定策略（Evolutionary Stable Strategy,ESS）以達到最優均衡。

1 文獻綜述

目前新能源汽車產業在中國的迅速普及與政府的政策激勵有很大關系。中國政府實施了補貼、稅收、交通管理等一系列政策，例如雙積分政策[2]。這些政策帶來了很多的積極效果，如改進技術、降低生產和客戶成本以及影響消費者偏好[3-4]。電動物流汽車就是在這些政策工具下逐漸推廣。

政策工具在實體經濟中往往以政策組合的形式出現，關于政策組合的研究主要分為理論與實證研究。理論研究主要集中在政策組合框架的重新概念化。Magro和Wilson[5]認為政策組合有四種形式:基本原理組合、領域組合、工具組合和多治理組合。工具組合是政策組合的核心[6]。DelRío[7]給出了政策工具之間四種相互作用的定義，但沒有進行深入的定量驗證研究。一些學者側重于量化政策組合的效果。Lanahan和Feldman[8]評估了多層次創新政策組合的效果，發現政策是互補的。Fabrizi，等[9]研究了政策組合對環境創新的影響，發現監管政策和研究網絡政策具有互補作用。Guerzoni和Raiteri[10]從需求側和供給側研究了政策組合對創新活動的影響，發現政策組合具有協同效應。關于政策組合的實證研究很少，這影響了其進一步發展[11]。

關于電動物流汽車的研究，雖然美國、日本和歐洲起步較早，但近年來我國電動物流汽車的推廣在理論和實踐探索上都取得了重大進展。

Zhang和Bai[12]提出了政策依賴映射方法，分析了國家、地區和省級的新能源汽車政策，發現多政府政策對新能源汽車的采用具有不同的影響。Xu和Su[13]總結了22種政策工具，提出了新能源汽車政策工具框架并進行分析。Liu，等[14]分析了我國電動物流汽車行業稅負與補貼的關系。這些研究多為新能源汽車政策的概念性研究。鐘太勇和杜榮[15]借助信號傳遞博弈，研究了政府與汽車企業補貼過程中的逆向選擇問題，對博弈均衡進行了分析，表明新能源汽車發展水平決定不同企業在獲取補貼上采用的策略也是不同的。劉進[16]分析了新能源汽車財政補貼效應的基本思路，指出一方面新能源汽車作為一種消費品，影響消費選擇的因素除了價格以外，還有很多其他因素；另一方面新能源汽車產業屬于戰略性新興產業，而且有很長的產業鏈條。

綜上所述，以往的研究多集中于對各種單一政策的研究，缺乏對多種政策工具聯合作用的量化。因此，本文從政策組合的角度構建了一個政策組合框架，即以政府補貼政策與監管工具對汽車制造商和物流企業進行導向引領，該框架可作為定量研究的參考，并提出了四種不同的政策組合。同時本文運用演化博弈論定義政策效應，構建了演化博弈模型，求得其中的均衡點，利用系統動力學模型，得到汽車制造商和物流企業在不同政策組合下的穩定性分析，量化政策組合對電動物流汽車在汽車制造商和物流企業之間擴散的影響，對政策組合的效果進行了定量的理論推導和仿真驗證。本文的研究結論對政府在電動物流汽車擴散的不同階段采取相應的政策組合策略和汽車制造商與物流企業的策略選擇具有重要的參考意義。

2 演化博弈模型的構建

2.1 模型假設及參數設置

2.1.1 模型假設。市場上有兩個群體:汽車制造商和物流企業。每家汽車制造商都有兩個生產策略：低碳策略——生產電動物流汽車（Electric Logistics Vehicle，ELV），非低碳策略——生產燃料物流汽車（Fuel Logistics Vehicle，FLV）。每家物流企業也有兩種選車策略:采用低碳產品（ELV）或非低碳產品（FLV）。

（1）物流企業一旦選擇一種選車策略，就不再與另一種策略兼容。

（2）低碳產品的市場需求取決于物流企業效用。

（3）有政府補貼和監管政策時，對制造商的經濟補償金額不能超過其成本，對物流企業的補償金額不能超過產品價格。

（4）免費的綠色車牌和不限行等政策將增加物流企業采用ELV的偏好，而FLV限牌等政策將降低物流企業采用FLV的偏好。以物流企業為導向的監管政策影響物流企業的策略偏好，采用FLV的偏好系數不能小于零。

2.1.2 參數設置

p1：物流企業采用ELV的價格；

p2：物流企業采用FLV的價格，p1＞p2＞0；

c1：汽車制造商生產ELV單位成本；

c2：汽車制造商生產FLV單位成本，c1≥c2≥0；

E1：汽車制造商采取低碳策略的單位利潤；

E2：汽車制造商采取非低碳策略的單位利潤；

x：采取低碳策略的汽車制造商所占百分比；

1-x：采取非低碳策略的汽車制造商所占百分比；

y：采取低碳策略的物流企業所占百分比；

1-y：采取非低碳策略的物流企業所占百分比；

r1：對汽車制造商的補貼金額；

ρ：調整系數；

r2：對物流企業的補貼金額；

d1：價格補貼的金額；

d2：購置稅補貼金額，

L1：物流企業采用一個單位低碳產品（即ELV）的效用；

L2：物流企業采用一個單位非低碳產品（即FLV）的效用；

o1：物流企業采取低碳策略的環境偏好系數；

o2：物流企業采取非低碳策略的環境偏好系數；

u1：低碳產品（即ELV）的環保效用；

u2：非低碳產品（即FLV）的環保效用，u1＞u2＞0；

s1：物流企業采取低碳策略的價格敏感系數；

s2：物流企業采取非低碳策略的價格敏感系數；

w1：監管政策對于采取低碳策略的汽車制造商的獎勵金額；

w2：監管政策對于采取非低碳策略的汽車制造商的罰款金額，并且w2=βw1；

α1：受監管政策影響物流企業采取低碳策略的偏好系數；

α2：受監管政策影響物流企業采取非低碳策略的偏好系數，并且

為了促進低碳擴散，政府往往需要采取和制定適當的補貼政策。通常補貼對象有兩種：第一種是制造商，對應的金額按式（1）計算。

另一種是物流企業，包括價格補貼和其他形式的補貼兩部分，至于后一部分，購置稅占據了其主要部分，所以本文考慮了購置稅，相應的金額按式（2）計算。

2.2 模型構建

2.2.1 汽車制造商利潤。基于上述參數和假設，當汽車制造商沒有政策時，汽車制造商利潤用式（3）和式（4）計算。

當汽車制造商有補貼政策時，其利潤用式（5）計算。

當汽車制造商的政策組合包括補貼和監管工具時，其利潤用式（6）、式（7）計算。

2.2.2 物流企業效用。由于物流企業選擇產品存在隨機特征，在實踐中很難準確獲得每種產品的實際效用。所以根據參考文獻[17]中的消費者效用函數，基于上述參數和假設，當沒有針對物流企業的政策時，物流企業效用用式（8）、式（9）計算。

當對物流企業有補貼時，物流企業效用表現用公式（10）計算。

當有針對物流企業的補貼和監管政策相結合的政策組合時，物流企業效用用式（11）、式（12）計算。

基于以上各參數，建立三種政策組合下制造商與物流企業之間低碳擴散的演化博弈支付矩陣，見表1-表3。

表1 無補貼與監管政策時

表3 當補貼政策與監管政策都存在時

基于上述支付矩陣，依據r1，r2，w1，α1的不同數值，可以得到三種不同的政策組合：

（1）當r1=r2=w1=α1=0時，兩個主體都沒有補貼和監管政策，對應的支付矩陣見表1。

（2）當r1＞0，r2＞0，w1=α1=0時，只存在對制造商和物流企業的補貼政策時，對應的支付矩陣見表2。

表2 僅有補貼政策時

（3）當r1＞0，r2＞0，w1＞0，α1＞0時，對兩個主體既存在補貼政策，也有監管政策時，對應的支付矩陣見表3。

需要說明的是，在考慮政府政策的不同形式時，可以將演化博弈模型看作是一個包含政府、制造商和物流企業三方的博弈，在博弈過程中，每個主體根據其他主體的選擇來選擇自己的策略，即政府將根據一個階段內的市場表現決定下一階段的政策，制造商將根據一個階段內的政府和物流企業行為選擇下一階段的策略，物流企業也是如此。因此，本文重點探討低碳擴散中政府補貼策略的動態選擇，即根據包括制造商和物流企業低碳策略擴散在內的市場表現，政府確定如何選擇其補貼策略，以及制造商和物流企業如何根據政府補貼政策選擇他們的策略。

2.2.3 均衡點計算。由表1-表3得到相應的復制動態方程，從而求得三種政策組合形式的均衡解，這里以表3為例。

設Hij為第i參與者采取策略j時的期望收益，其中i=e，c分別為汽車制造商和物流企業；j=1,2為兩種不同策略，則汽車制造商選擇生產ELV和生產FLV的期望收益、平均收益分別為：

同理，可得物流企業選擇采用ELV和采用FLV的期望效用、平均效用分別為：

由演化博弈理論可知：汽車制造商和物流企業的復制動態方程分別為[18]：

同理，依據同樣的方式可以計算出在無政策情形下和僅有補貼政策情形下的演化博弈均衡點，其結果見表4。

表4 各政策組合均衡點

這里定義了有效擴散：只有當x和y在擴散過程中都能夠達到1時，汽車制造商和物流企業的低碳策略的擴散才被認為是有效的，駐點（1，1）是一種有效的演化穩定策略（ESS），電動物流汽車的擴散被認為是有效的。

3 實例仿真

汽車制造商與物流企業的仿真模型如圖1所示。

圖1 汽車制造商與物流企業的仿真模型

3.1 樣例介紹

本部分以電動物流汽車和燃料物流汽車為例，分析驗證了上述不同情況下的場景，并進一步探討ELV和FLV的擴散。

根據收集的信息和相關文獻，獲得以下相關數據。本文采用某款ELV的平均價格為33萬元，對消費者的補貼約為5萬元，根據電池成本等相關數據估算成本約為23.1萬元。至于同系列FLV，本文采用平均價格為12.98萬元，考慮采購稅和技術轉讓費，成本估算約為5.58萬元。一般國內主流廠商的利潤總額在10%左右。根據以上分析，給出部分參數的單位是萬 元（CNY），p1=33，p2=12.98，c1=23.1，c2=5.58，r1=17.52，r2=7.82，w1=0.5。而第二部分參數給出的是u1=50，u2=40，s1=1，s2=1，o1=1.2，o2=1，α1=0.15，θ=1.2，β=0.8。根據物流企業效用式（8）-式（12），則L1=27，L2=27.02，L'1=34.82，L''1=43.82，L''2=19.82。

基于以上數據，三種不同政策組合形式的平衡點計算結果見表5。

表5 各政策組合均衡點

3.2 仿真驗證

接下來，基于系統動力學方法利用vensim軟件做出了相關的仿真和分析，其中1-無政策組合，2-僅有補貼政策組合，3-補貼與監管政策組合，從表5可以看出，x*1＞x*2＞x*3，y*1＞y*2＞y*3，在這里可以將x，y分別放入以下四種位置下：a.x＜x*3，y＜y*3；b.x*3＜x＜x*2，y*3＜y＜y*2；c.x*2＜x＜x*1，y*2＜y＜y*1；d.x*1＜x，y*1＜y。

然后分析以下14種場景：

（1）當x，y均在位置a，即x=0.2，y=0.15時。從圖2可以看出，當進行低碳策略的制造商以及物流企業百分比較低時，FLV在市場中占據主導地位。在這種情況下，如果其他條件不變，無論采取什么形式的政策組合，制造商都會生產FLV，物流企業最終會采用FLV。

圖2 當x=0.2，y=0.15時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（2）當x在位置a，y在位置b，即x=0.2，y=0.27時。從圖3可以看出，當進行低碳策略的制造商百分比較低時，FLV在市場中占據主導地位。在這種情況下，如果其他條件不變，無論采取什么形式的政策組合，物流企業最終都會采用FLV，故而y會逐漸變小趨向于0，制造商也會逐漸由生產ELV轉向生產FLV。

圖3 當x=0.2，y=0.27時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（3）當x在位置a，y在位置c，即x=0.2，y=0.5時。從圖4可以看出，當無政策組合時，制造商生產FLV，物流企業采用FLV為更優選擇，而在補貼政策之下，制造商會從生產FLV轉向ELV，這是不穩定的，因為此時制造商進行低碳策略占比較低，所以物流企業成本較高，低碳快速發展是一種錯覺現象，所以物流企業最終會轉向采用FLV以節約成本，即x，y趨向于0；而在有監管政策的支撐下，物流企業和制造商會在補貼政策的促使下進行低碳策略。

圖4 當x=0.2，y=0.5時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（4）當x在位置b，y在位置a，即x=0.37，y=0.15時。從圖5可以看出，當進行低碳策略的物流企業百分比較低時，市場中FLV的采用占比居于主導地位。在這種情況下，如果其他條件不變，無論采取什么形式的政策組合，制造商最終都會選擇生產FLV，故而x會逐漸變小趨向于0，物流企業也會逐漸由采用ELV轉向采用FLV。

圖5 當x=0.37，y=0.15時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（5）當x，y均在位置b，即x=0.37，y=0.27時。從圖6可以看出，對于制造商和物流企業來說，采用補貼和監管政策時，低碳策略的收益大于非低碳行為的收益，故制造商和物流企業均會采取低碳策略，即x，y趨向于1；當無政策組合和僅有補貼政策時，此時制造商生產FLV，物流企業采用FLV時為更優選擇，即x，y均趨近于0。

圖6 當x=0.37，y=0.27時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（6）當x在位置b，y在位置c，即x=0.37，y=0.5時。從圖7可以看出，當進行低碳策略的物流企業百分比較高，無政策組合時，制造商生產FLV的收益更高，故而x會逐漸減小，使得物流企業趨向于采用FLV，即x，y均趨向于0；當有補貼政策存在時，此時制造商生產ELV獲得收益更高，故而x會逐漸增大，使得物流企業趨向于采用ELV，即x，y均趨向于1。

圖7 當x=0.37，y=0.5時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（7）當x在位置b，y在位置d，即x=0.37，y=0.75時。從圖8可以看出，當進行低碳策略的制造商百分比較低，無政策組合時，物流企業采用FLV的效用更高，故而y會逐漸減小，使得制造商趨向于生產ELV，即x，y均趨向于0；當有補貼政策存在時，又因為進行低碳策略的物流企業百分比較高，此時制造商生產ELV獲得收益更高，故而x會逐漸增大，使得物流企業趨向于采用ELV，即x，y均趨向于1。

圖8 當x=0.37，y=0.75時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（8）當x在位置c，y在位置a，即x=0.47，y=0.15時。從圖9可以看出，當無政策組合時，制造商生產FLV，物流企業采用FLV為更優選擇，而在補貼政策之下，物流企業會從采用FLV轉向ELV，但這是不穩定的，因為此時物流企業低碳策略占比較低，所以制造商成本較高，沒有考慮物流企業需求，快速發展是一種錯覺現象，所以制造商最終會轉向生產FLV以迎合物流企業大比例采用FLV的需求，即x，y趨向于0；而在有監管政策的支撐下，物流企業和制造商會在補貼政策的促使下進行低碳策略。

圖9 當x=0.47，y=0.15時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（9）當x在位置c，y在位置b，即x=0.47，y=0.27時。從圖10可以看出，對于制造商和物流企業來說，當無政策組合時，此時制造商生產FLV，物流企業采用FLV為更優選擇，即x，y趨向于0；當制造商進行低碳策略的占比較高，采用補貼政策時，物流企業低碳策略的效用大于非低碳策略的效用，故物流企業趨向于采用ELV，y逐漸增大，使得制造商趨向于生產ELV，即x，y趨向于1。

圖10 當x=0.47，y=0.27時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（10）當x，y均在位置c，即x=0.47，y=0.5時。從圖11可以看出，當進行低碳策略的物流企業百分比較高，無政策組合時，制造商生產FLV的收益更高，故而x會逐漸減小，使得物流企業趨向于采用FLV，即x，y均趨向于0；當有補貼政策存在時，此時制造商生產ELV獲得收益更高，故而x會逐漸增大，使得物流企業趨向于采用ELV，即x，y均趨向于1。

圖11 當x=0.47，y=0.5時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（11）當x在位置c，y在位置d，即x=0.47，y=0.75時。從圖12可以看出，當進行低碳策略的物流企業百分比較高時，無論選擇什么政策組合，此時制造商生產ELV的收益更高，故而x會逐漸增大，使得物流企業趨向于采用ELV，即x，y均趨向于1。

圖12 當x=0.47，y=0.75時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（12）當x在位置d，y在位置b，即x=0.75，y=0.27時。從圖13可以看出，當進行低碳策略的物流企業百分比較低，無政策組合時，制造商生產FLV的收益更高，故而x會逐漸減小，使得物流企業趨向于采用FLV，即x，y均趨向于0；當有補貼政策存在時，又因為此時進行低碳策略的制造商百分比較高，此時物流企業采用ELV會使其效用更高，故而y會逐漸增大，使得制造商趨向于生產ELV，即x，y均趨向于1。

圖13 當x=0.75，y=0.27時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（13）當x在位置d，y在位置c，即x=0.75，y=0.5時。從圖14可以看出，當制造商進行低碳策略百分比較高時，無論政策組合形式是什么，物流企業都會從采用FLV轉移到采用ELV，故y會逐漸增大，使得制造商也會從生產FLV轉移到ELV，即x，y趨向于1。

圖14 當x=0.75，y=0.5時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

（14）當x，y均在位置d，即x=0.75，y=0.75時。從圖15可以看出，當制造商和物流企業進行低碳策略的百分比較高時，無論政策組合形式是什么，制造商都會從生產FLV轉移到ELV，物流企業也會從采用FLV轉移到ELV，即x，y趨向于1。因此，在這種情況下，政府的補貼是沒有效率的，換句話說，政府沒有必要給予補貼來實現低碳擴散。

圖15 當x=0.75，y=0.75時，制造商和物流企業在各政策組合下ELV比率的演變趨勢

需要說明的是，無論是x在位置a，y在位置d，或者x在位置d，y在位置a這兩種情形，都是不符合實際市場情況的。

4 結語

與以往單一政策或多個單一政策效應的研究不同，本文重點研究政策組合對電動物流汽車擴散的影響，對政府在電動物流汽車擴散的不同階段采取相應的政策組合策略具有重要的參考意義，可以得出以下結論：

（1）在沒有政策的初始階段，由于負外部性的存在，對于電動物流汽車，汽車制造商的生產意愿和物流企業的采用意愿都相對較低。在這一階段，除非有政策干預或結合其他措施，否則電動物流汽車不可能得到有效和迅速的推廣。因此，政府應采取多元化的政策組合策略，在補貼政策和調控政策中綜合運用，采取以經濟為主導的政策組合。

（2）當制造商與物流企業選擇低碳策略的比例增加到一定程度時，即使沒有政府補貼，相關擴散也是有效的。在這一階段，政策組合應從側重于以補貼經濟為主轉向以監管調控為主，在擴大生產和應用的同時，要采取以監管調控為主的政策組合。

（3）與單一政策相比，政策組合可以有效加速電動物流汽車的擴散。不同政策組合對電動物流汽車擴散的影響不同。制造商與物流企業對自身相關的外生變量具有較高的敏感性，電動物流汽車能否成功推廣受制造商、物流企業與政策的共同作用。對于低碳策略的成功擴散，通過需求側拉動市場比通過供給側拉動市場更有效。