姜 寶，薛海亮，李 劍 （中國海洋大學 經濟學院，山東 青島 266100）

JIANG Bao,XUE Hailiang,LI Jian (College of Economics,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)

0 引言

航運業(yè)由于使用了大量富含氮氧化物（NOx）、柴油顆粒物（PM）和硫氧化物（SOx）的石化能源，嚴重地污染了我國近海海域和沿海城市的大氣環(huán)境。2014年自然資源保護協(xié)會（NRDC）發(fā)布《船舶和港口空氣污染防治白皮書》指出，船舶燃油的含硫量是車用柴油的100至3 500倍，而一艘中型到大型的集裝箱船使用含硫量為3.5%的燃油，并以最大功率的70%負荷行駛時，其一天PM2.5排放總量相當于我國50萬輛新貨車一天的排放量，約70%的遠洋船廢氣排放于距離海岸線400公里內的海域，而且船舶廢氣可飄散至較遠的內陸地區(qū)。據上海市環(huán)境監(jiān)測中心的研究結果顯示，船舶排放已經成為上海大氣污染主要來源之一，SO2、NOx、PM2.5的排放分別占到了12.4%、11.6%及5.6%[1]。為減少船舶排放污染，我國于2015年設立了船舶排放控制區(qū)（Emission Control Area，ECA），主要包括長三角、珠三角和環(huán)渤海水域，要求自2017年1月1日起，船舶在排放區(qū)域內核心港口停泊時使用含硫量低于0.5%的燃油，并于2019年1月1日起，船舶進入排放控制區(qū)使用硫含量低于0.5%的燃油。考慮到使用低硫油會使船公司的運營成本增加20%～40%[2]，作為有限理性決策者，船公司往往不會主動遵守排放規(guī)定，故研究政府的監(jiān)管措施有利于促使船公司遵守排放規(guī)定，從而實現(xiàn)設置船舶排放控制區(qū)的環(huán)保目標。

1 文獻綜述

由于國外尤其是歐美地區(qū)較早地設立了船舶排放控制區(qū)，相關研究也早于國內，主要涉及船舶減排措施選擇（Yewen Gu等，2017）[3]、船舶排放控制區(qū)域內的速度和路徑優(yōu)化（Psaraftis和Kontovas,2013；Doudnikoff和Lacoste，2014；Kjetil Fagerholt等，2015）[4-6]、船舶排放控制區(qū)域內運輸方式的選擇（Medda和Lourdes Trujillo，2010）[7]以及設置船舶排放控制區(qū)的影響（Trang T和Nicole，2012；Young-Tae Chang等，2018）[8-9]幾個方面，關于政府如何制定監(jiān)管措施促使船公司遵守排放規(guī)定的研究較少。國內關于船舶排放控制區(qū)的研究仍處于起步階段，多數(shù)學者從吸取經驗的角度為我國船舶排放控制區(qū)設置及監(jiān)管提出了建議，如董雪和董崗（2015）、曹琳琳和董崗（2017）分別介紹了北美和歐盟船舶排放控制區(qū)的監(jiān)管舉措，并為我國提供了相關政策建議[10-11]。但二者的討論并未考慮到船舶排放控制政策實施時，政府和船公司的真實行為選擇，提供的建議并不一定是有效的、最優(yōu)的。

事實上，作為有限理性決策者，船公司往往不會主動降低排放，這一點在我國其他環(huán)境規(guī)制政策實施時已經有所體現(xiàn)，如在碳減排政策實施過程中，受政府監(jiān)督不力、企業(yè)及公眾環(huán)境意識淡薄以及追逐短期利潤最大化等影響，主動采取碳減排措施的制造企業(yè)數(shù)量較少[12]。政府為督促船公司遵守排放規(guī)定，會采取一定的監(jiān)管措施，船公司則會根據政府的監(jiān)管力度來調整其應對策略，而政府又根據船公司對目前監(jiān)管措施的反應調整監(jiān)管策略，經過多輪博弈后，最終實現(xiàn)雙方利益最大化。由此可見，在船公司和政府之間存在動態(tài)博弈情形。因此，本文構建了政府和船公司的演化博弈模型，通過對雙方的博弈過程及穩(wěn)定性進行分析，為我國船舶排放控制政策能夠實現(xiàn)預期效果提供政策建議。

2 政府和船公司演化博弈模型的假設及建立

2.1 模型假設。在模型中，本文把因環(huán)境改善所獲得的環(huán)境收益和政府因保護環(huán)境所得到當?shù)鼐用?、社會和上級領導認可的收益統(tǒng)稱為政府收益，考慮到部分船公司會不遵守排放規(guī)定，使政府收益無法實現(xiàn)最大化，將船公司遵守排放規(guī)定時政府的收益定義為π1，船公司不遵守排放規(guī)定時政府的收益為π2，π1＞π2，當政府對船舶行為進行監(jiān)管時，需承擔相應的監(jiān)管成本c，并對船公司的違規(guī)行為給予罰款λ?？紤]到監(jiān)管成本，政府不會對區(qū)域內的所有船舶進行檢查，因此不能發(fā)現(xiàn)所有的違規(guī)行為，只能以概率x（0≤x≤1）發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為，如果政府發(fā)現(xiàn)船舶違規(guī)行為的概率過低，區(qū)域內的環(huán)境污染加劇，政府須支付一定的環(huán)境治理成本c。

對于船公司而言，作為有限理性決策者，出于自身利益最大化的考慮往往不會主動遵守排放規(guī)定，使用含硫量低于0.5%或是更低的燃油，但是隨著政府的監(jiān)管，將會有部分船公司執(zhí)行排放規(guī)定，尤其是大型的國際航運公司如馬士基。故本文假設區(qū)域內將會有概率y的船公司遵守排放規(guī)定，船公司運輸單位產品即單位產出的利潤為r，當遵守排放規(guī)制要求時，利潤為r+Δ，其中Δ是船公司因執(zhí)行排放規(guī)定而獲得的單位產出額外利潤即守法利潤，是單位產出額外收益α即守法收益與所付出的單位產出額外成本β即守法成本的差，而α主要是指船公司執(zhí)行排放規(guī)定時所獲得的經濟收益m以及社會收益s之和，β則是指船公司使用低硫油或是降硫設備所額外承擔的成本。

基于上述假設，本文構建了政府和船公司博弈的收益矩陣（見表1）。2.2 演化博弈模型建立。設政府檢查的概率為x，不檢查的概率為1-x；船公司遵守排放規(guī)定的概率為y，不遵守的概率為1-y。則政府不同策略的期望收益和平均期望收益分別為：U11、U12、U1。

表1 政府和船公司博弈的收益矩陣

政府策略的復制動態(tài)方程為：

船公司不同策略的期望收益和平均期望收益分別為：U21、U22、U 2。

船公司策略的復制動態(tài)方程為：

3 政府和船公司演化博弈模型穩(wěn)定性分析

3.1 政府策略的演化穩(wěn)定性分析。根據政府策略的復制動態(tài)方程（4）可知：

此時：

（1） 若 λ-c＜0，由于船公司的任何選擇y∈［0,1 ］，所以恒成立，此時F'（0）＜0，F(xiàn)'（1）＞0，x=0是演化穩(wěn)定策略，即當政府對違規(guī)排放的船公司罰款所得小于其監(jiān)管成本時，作為有限理性決策者的政府會選擇不檢查的策略。

（2）若λ-c＞0，此時政府對違規(guī)排放的船公司罰款所得高于其監(jiān)管成本，需分兩種情況進行討論：

3.2 船公司策略的演化穩(wěn)定性分析。根據政府策略的復制動態(tài)方程（8）可知：

此時：

（2） 若-λ＜Δ＜0，需分兩種情況進行討論：

3.3 政府和船公司混合策略的演化穩(wěn)定分析。根據政府和船公司策略選擇的復制動態(tài)方程（4）、方程（8）來描述雙方策略系統(tǒng)的演化，可知當時，動態(tài)演化的博弈系統(tǒng)有五個Nash均衡點，分別是：

運用Friedman提出的方法，通過構建該系統(tǒng)的雅可比（Jacobi）矩陣來分析演化博弈均衡點的穩(wěn)定性，則根據式（4）和式（8）組成的動態(tài)系統(tǒng)的雅可比矩陣為：

求得：

分別計算均衡點A、B、C、D、E處行列式和跡的值，得結果見表2：

表2 均衡點處雅可比矩陣行列式和跡的值

當均衡點處的Det（J）為正，而Tr（J）為負時，此均衡點為演化動態(tài)過程的局部漸進穩(wěn)定不動點，對應著演化穩(wěn)定策略（ESS）[13]。對以上五個均衡點處的雅可比矩陣行列式和跡的值進行分析發(fā)現(xiàn)，只有A,B兩點在滿足相應的穩(wěn)定條件下，能夠實現(xiàn)ESS，其穩(wěn)定結果成立條件如表3：其中，均衡點A 0,（）0即政府不檢查船公司的行為，而船公司也不會遵守排放規(guī)定。顯而易見，當政府監(jiān)管部門檢查船公司的違規(guī)排放行為所獲得罰金收入低于其監(jiān)管成本時，作為有限理性決策者，對船公司實行不檢查策略成為政府的占優(yōu)策略。同樣，當船公司守法收益低于其守法成本時，不執(zhí)行排放規(guī)定成為船公司的一個占優(yōu)策略。均衡點B 0,（）1即政府不檢查船公司的行為，而船公司自覺遵守排放規(guī)定。當船公司守法收益高于其守法成本時，即使政府不對船公司的行為進行檢查，船公司也會自覺遵守排放規(guī)定。

表3 穩(wěn)定結果成立條件及狀態(tài)分析

從上述均衡點穩(wěn)定狀態(tài)分析可知整個系統(tǒng)的穩(wěn)定演化博弈過程。在船舶排放規(guī)定實施初期，政府缺乏專業(yè)技術人員和監(jiān)管經驗，沒有建立完善的懲罰機制，導致監(jiān)管成本較高而罰金收入較少，對區(qū)域內的船舶行為不檢查成為政府部門較為現(xiàn)實的策略。而在政府檢查力度較輕的初期，由于政府對船公司違規(guī)排放行為的懲罰較為寬松，同時船公司守法收益又低于其守法成本，受利潤最大化的驅使，不遵守排放規(guī)定成為船公司的優(yōu)先選擇。因此，系統(tǒng)向著A 0,（）0點方向演進。隨著政府獎懲機制的不斷完善，低硫油提取技術的進步以及社會公眾海洋環(huán)境保護意識的增強，船公司守法收益提升，逐漸超過其守法成本，自覺遵守排放規(guī)定成為船公司主要選擇，政府也無須再對區(qū)域內的船舶進行檢查。系統(tǒng)會向著B 0,（）1點方向演進。

4 研究結論和政策建議

4.1 研究結論

本文通過構建政府和船公司的演化博弈模型，分別分析了政府和船公司策略的演化穩(wěn)定性以及二者混合策略下的演化穩(wěn)定性，主要得出以下結論：（1）當Δ＜0時，即船公司守法收益低于守法成本，加大對船公司的懲罰力度和監(jiān)管密度（x＞-），將會促使船公司遵守排放規(guī)定，此時政府仍須付出監(jiān)管成本，并非是社會福利最優(yōu)的選擇。（2）當Δ＞0時，船公司守法收益高于守法成本，此時能夠實現(xiàn)政府不檢查而船公司自覺遵守排放規(guī)定的納什均衡。

4.2 政策建議

從上述結論可知，如何提高船公司的守法利潤成為促使其主動遵守排放規(guī)定的關鍵因素，據此提出以下政策建議：（1）建立船公司社會責任綜合評價體系。目前，我國已經建立了中國企業(yè)社會責任監(jiān)控與評價體系，從多角度如環(huán)境績效、社會績效等綜合評價企業(yè)承擔社會責任情況。同樣，建立專門針對船公司的社會責任綜合評價體系，將是否遵守船舶排放規(guī)定納入到評價體系，并根據船公司的評價得分設置相應的獎懲機制，以此來提升船公司遵守排放規(guī)定時所獲取的額外經濟收益和社會收益。（2）加大宣傳、教育，創(chuàng)造有利的社會和商業(yè)環(huán)境。政府設立專項資金用于宣傳、教育，使社會公眾和企業(yè)能夠意識到設置船舶排放控制區(qū)的意義和重要性，從而使遵守排放規(guī)定的船公司得到社會公眾和行業(yè)企業(yè)的認可，在商業(yè)競爭中處于更有利的位置，增加船公司遵守排放規(guī)定所獲得的額外經濟收益和社會收益。（3）提升監(jiān)管密度，引入第三方監(jiān)管。當船公司守法收益低于守法成本時，仍需要政府采取嚴格的監(jiān)管措施，加大懲罰力度和監(jiān)管密度都是促使船公司遵守排放規(guī)定的有效措施。同時，為防止因高密度檢查加劇政府財政負擔，可引入第三方監(jiān)管機制，建立個人或是組織舉報制度，從而提高船公司違規(guī)行為被發(fā)現(xiàn)的概率。