鄔 龍 遲遠(yuǎn)英 王振宇

（北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100124）

如何促進(jìn)最優(yōu)的碳達(dá)峰、碳中和路徑實現(xiàn)是各國關(guān)注的熱點問題。企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為是實現(xiàn)減排目標(biāo)的重要推動力，在碳排放峰值目標(biāo)約束下，很多企業(yè)已經(jīng)開始響應(yīng)并根據(jù)自身實際情況開展了相關(guān)行為，如中國華能對靈活智能燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，國際上首次改造應(yīng)用低壓缸零出力技術(shù)，并研發(fā)碳捕集、存儲與利用技術(shù)提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)性；中國寶武2021年發(fā)布的減排目標(biāo)表明在年內(nèi)發(fā)布低碳冶金路線圖，2025年具備減碳30%工藝技術(shù)能力等；比亞迪在2021年2月宣布啟動企業(yè)碳中和規(guī)劃研究……綠色科技創(chuàng)新能從能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、降低碳排放強(qiáng)度、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等路徑支撐碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)［1］。

當(dāng)前研究較多從宏觀產(chǎn)業(yè)層面分析綠色技術(shù)創(chuàng)新的效果，然而，面對碳排放約束，具有相同或不同資源稟賦和偏好的企業(yè)也有著各異的綠色技術(shù)創(chuàng)新行為，這使得實現(xiàn)相同的碳減排總量目標(biāo)會出現(xiàn)不同的路徑。綠色技術(shù)創(chuàng)新作為一項投資活動，一旦成功能使企業(yè)更有效率地降低生產(chǎn)排放，為企業(yè)帶來巨大的未來盈利和競爭力，但是這一過程同樣也伴隨著高不確定性、高投入和高風(fēng)險。企業(yè)過早或過晚采納新能源技術(shù)均不利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，前者低估了碳減排的難度，沒有考慮到現(xiàn)有能源系統(tǒng)中化石能源的占比；而后者過分推遲綠色技術(shù)創(chuàng)新的時間會產(chǎn)生嚴(yán)重的“路徑依賴”和巨大的 “沉沒成本”，如較多存量傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組提前關(guān)停產(chǎn)生資產(chǎn)擱淺的成本［2］。因此，本文從這一微觀視角出發(fā)，分析企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新投資決策的形成機(jī)制，探索不同因素影響下企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新投資決策的動態(tài)變化，以期從微觀視角探索如何利用綠色技術(shù)創(chuàng)新更好實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和等目標(biāo)。

1 文獻(xiàn)綜述

1.1 企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的特征

企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為是通過對環(huán)境友好的綠色產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝研究開發(fā)與應(yīng)用，來實現(xiàn)整個產(chǎn)品生命周期的綠色化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的 “雙贏”［3］。當(dāng)前，在碳達(dá)峰／碳中和、碳市場、生態(tài)文明建設(shè)、減排政策等熱點實踐問題中，企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的重要作用均被廣泛提及。在實現(xiàn)碳減排的路徑中，企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為能通過低碳、無碳能源的開發(fā)利用和加強(qiáng)低碳材料、產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)推廣等方式降低排放強(qiáng)度，也能通過工業(yè)低碳化、高技術(shù)化轉(zhuǎn)型等方式調(diào)整排放結(jié)構(gòu)［4］。在大部分文獻(xiàn)中，企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為關(guān)注的是企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新投資，選用的指標(biāo)包括綠色技術(shù)研發(fā)和設(shè)備購買的費用支出、新產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)費等［5］。另一個關(guān)注的行為是企業(yè)對綠色技術(shù)的選擇，如對不同可能的技術(shù)集合，企業(yè)會選擇繼續(xù)原有傳統(tǒng)技術(shù)還是新能源技術(shù)等。Tsai等［6］從投資成本角度進(jìn)行分析，零售供應(yīng)企業(yè)通過投資成本和收益進(jìn)行判斷來決定是否采納一項新技術(shù)；動態(tài)的技術(shù)選擇研究中，F(xiàn)arzin等［7］將企業(yè)決策描述為動態(tài)過程，當(dāng)技術(shù)發(fā)生一次改進(jìn)后企業(yè)重新進(jìn)行技術(shù)采納決策；此外，還有學(xué)者專門研究企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新行為的時機(jī)［8］、創(chuàng)新資源獲取行為［9］等，以及發(fā)行綠色證券等企業(yè)用于綠色投資的具體業(yè)務(wù)行為［10］。綜上所述，擁有不同資源稟賦和偏好的企業(yè)，采納何種技術(shù)、技術(shù)采納的時機(jī)，以何種技術(shù)水平實現(xiàn)排放限額約束等均有所不同，因此需要對其行為機(jī)制進(jìn)行深入研究。

1.2 企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的形成及演化機(jī)制

技術(shù)創(chuàng)新作為一項企業(yè)的投資行為，大量學(xué)者采用實物期權(quán)的視角來研究，相比傳統(tǒng)NPV等方法更能描述經(jīng)濟(jì)不確定下的企業(yè)決策行為［11］。早期的研究是在單一寡頭企業(yè)市場假設(shè)下，為了將多個企業(yè)競爭合作、先發(fā)企業(yè)知識溢出等對投資時機(jī)提前或延后的影響進(jìn)行考量，以Weeds［12］為代表的學(xué)者將展現(xiàn)博弈模型和實物期權(quán)模型相結(jié)合，采用期權(quán)博弈模型對多個企業(yè)創(chuàng)新投資決策進(jìn)行研究，如Mason和Weeds［13］構(gòu)建的雙寡頭期權(quán)博弈模型中考慮投資回報的不確定，不確定性的增加會促使領(lǐng)先者加速投資；Lavrutich和Maria［14］得到了類似的結(jié)論，由于潛在競爭者可能出現(xiàn)占有部分份額，這會提高企業(yè)投資動機(jī)以避免被擠壓出市場。翟東升等［15］國內(nèi)學(xué)者也采用該方法研究了技術(shù)不確定性對企業(yè)最優(yōu)投資決策的影響。對于綠色技術(shù)創(chuàng)新，由于相比一般技術(shù)創(chuàng)新其成本更高、周期更長、風(fēng)險更大，且受到外部環(huán)境規(guī)制等因素的影響更大。聶麗和張利江［16］構(gòu)建了政府和排污企業(yè)在綠色技術(shù)創(chuàng)新中的演化博弈模型，數(shù)值仿真結(jié)果表明監(jiān)管力度、監(jiān)管成本和創(chuàng)新成本是影響演化博弈行為的關(guān)鍵因素，在沒有高力度監(jiān)管時無法達(dá)到理想的穩(wěn)定均衡狀態(tài)。Sendstad和Chronopoulos［17］認(rèn)為綠色投資由于金融工具的缺乏難以采用風(fēng)險中性假設(shè)，因此在發(fā)電企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新期權(quán)博弈模型中加入風(fēng)險厭惡型效用，并考慮電價不確定性的影響。此外，還有考慮治污成本、處罰額、環(huán)境稅等對企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的影響［18，19］。

綜上所述，企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的形成機(jī)制研究與一般技術(shù)創(chuàng)新研究類似，也可簡化為兩個或多個企業(yè)對技術(shù)A或B的期權(quán)博弈分析模型，但綠色技術(shù)創(chuàng)新投資中各類新技術(shù)發(fā)展不確定性較大，每一時刻企業(yè)對各類技術(shù)收益預(yù)期的不同對企業(yè)決策的影響更為明顯。此外，在技術(shù)不同發(fā)展階段企業(yè)會產(chǎn)生連續(xù)的決策變化，如企業(yè)為搶占市場而跳過（Leapfrog）現(xiàn)有較成熟技術(shù)，直接投資不確定性更大的新技術(shù)。然而這些綠色技術(shù)創(chuàng)新投資行為的特點在現(xiàn)有研究中較少體現(xiàn)。因此，本文建立一個企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的期權(quán)博弈模型，分析不同技術(shù)預(yù)期收益不確定下企業(yè)投資決策的變化特征，以期完善碳達(dá)峰、碳中和路徑中企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的形成機(jī)制研究。

2 問題描述及模型建立

本文假設(shè)市場上存在兩個風(fēng)險中性的理性企業(yè)，同時有機(jī)會對市場中存在的兩種可能生產(chǎn)技術(shù)｛Techi：i＝1，2｝進(jìn)行投資Ii，i＝ 1，2， 其中技術(shù)1對應(yīng)低投資風(fēng)險、低收益的成熟技術(shù)，如對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行低碳改進(jìn)，技術(shù)2對應(yīng)高投資風(fēng)險的新技術(shù)，如當(dāng)企業(yè)對技術(shù)2進(jìn)行不可逆的投資I2后，技術(shù)研發(fā)成功的概率服從參數(shù)為h的泊松過程，企業(yè)面臨相同的無風(fēng)險利率r。企業(yè)對不同技術(shù)可能的投資行為特征如圖1所示。

圖1 企業(yè)綠色創(chuàng)新行為狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程

碳達(dá)峰和碳中和路徑中各類低碳技術(shù)的成本有著復(fù)雜的演化過程且受諸多因素影響，這影響了企業(yè)采納一項技術(shù)并投資的決策，進(jìn)而在宏觀上出現(xiàn)了復(fù)雜的低碳演化路徑。越來越多的學(xué)者及政策制定者呼吁在能源系統(tǒng)和政策建模過程中更好地考慮和展示技術(shù)的不確定性［20］。企業(yè)感知綠色技術(shù)的不確定性體現(xiàn)在兩個方面：（1）技術(shù)到達(dá)的不確定，即開始投資后從無到有地研發(fā)成功或失??；（2）技術(shù)收益的不確定，如技術(shù)符合未來市場需求而收益提升、某項儲能關(guān)鍵材料突破使得一類發(fā)電技術(shù)成本大大降低等。對于前者，投資開始后研發(fā)成功的概率服從參數(shù)為h的泊松分布；對于后者，將該項技術(shù)所帶來的排放強(qiáng)度降低、總排放量一定下產(chǎn)出更高等收益以一個簡化的技術(shù)價值V（省略時間下標(biāo)）表示，為表達(dá)技術(shù)的不確定性，假定V服從幾何布朗運(yùn)動：

其中漂移率α＜ρ代表技術(shù)的期望增長率，dz為維納過程增量，σ為波動率。

3 企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的決策機(jī)制

3.1 基準(zhǔn)情景：單一企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為

先考慮單一企業(yè)不存在競爭的情景，由于不同綠色技術(shù)創(chuàng)新并不需要順序進(jìn)行，以企業(yè)對技術(shù)2的投資決策為例，該問題簡化為如下最優(yōu)時停問題：

其Bellman方程為rFdt＝E（dF）， 由 Ito引理改寫等式右端，則Bellman方程變?yōu)椋?/p>

由特征方程和邊界條件F（0）＝0解得：

最優(yōu)投資時機(jī)為T*＝inf｛t≥0：V≥V*｝。

3.2 兩企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為

為討論多個企業(yè)競爭是否會對企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為產(chǎn)生影響，在兩企業(yè)情景下對模型進(jìn)一步擴(kuò)展，假設(shè)對于同一技術(shù)追隨者會在領(lǐng)導(dǎo)者投資后的某個時點進(jìn)行投資，以下分別對追隨者和領(lǐng)導(dǎo)者的綠色技術(shù)創(chuàng)新投資策略進(jìn)行分析。

3.2.1 追隨者

從結(jié)果可以看出追隨者函數(shù)等同于單一企業(yè)情形中用r＋h替代r的情況。同理，由馬爾可夫過程的無后效性，當(dāng)追隨者和領(lǐng)導(dǎo)者兩者共同投資時，等價于單一企業(yè)在成本為2I和泊松過程參數(shù)為2h時進(jìn)行決策，與上節(jié)類似，投資的臨界值和在停止區(qū)域投資的期望價值F1C（Vt）分別變?yōu)椋?/p>

3.2.2 領(lǐng)導(dǎo)者

當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者決策進(jìn)入停止區(qū)域開始投資后，追隨者在時的行為會影響領(lǐng)導(dǎo)者的期望收益。因此，在領(lǐng)導(dǎo)者投資決策的停止區(qū)域其期望價值為：

即領(lǐng)導(dǎo)者價值函數(shù)中包含跟隨者投資前和投資后兩個部分，當(dāng)V≥時等同于領(lǐng)導(dǎo)者面臨追隨者可能在時間dT內(nèi)研發(fā)成功，因此期望價值與上一節(jié)F1（Vt）相同； 當(dāng)V＜時除了領(lǐng)導(dǎo)者獨自研發(fā)所獲得凈現(xiàn)值外，追隨者潛在的進(jìn)入可能會造成價值損失，根據(jù)Weeds［12］的研究，這一價值損失的形式為，由價值匹配條件可以解得系數(shù)領(lǐng)導(dǎo)者價值函數(shù)為：

對于和的關(guān)系，由于領(lǐng)導(dǎo)者的投資時點嚴(yán)格早于追隨者，先投資的一方即成為領(lǐng)導(dǎo)者，企業(yè)可以 “持有”期權(quán)至?xí)r刻同時投資，也可以在該時刻前為搶占市場而搶先投資成為領(lǐng)導(dǎo)者。根據(jù)前述模型推導(dǎo)和 Weeds［12］的引理4，兩企業(yè)投資價值的關(guān)系如圖2所示，在（0，）區(qū)間即博弈初期，提前投資更有可能率先研發(fā)成功獲得新綠色技術(shù)的減排收益，但過早在技術(shù)收益較低的區(qū)間投資會使在此時刻之后投資的追隨者有更高的收益，表現(xiàn)為領(lǐng)導(dǎo)者價值曲線在這一區(qū)間處于較低位置。因此與單一企業(yè)情景類似，企業(yè)均不采納處于發(fā)展初期的新技術(shù)而選擇等待以期獲得較高的價值收益。在（0，）區(qū)間存在FL（V）＝Ff（V）的點即為，此時企業(yè)均為爭當(dāng)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者而開始投資行為，除非在這一區(qū)間技術(shù)收益V達(dá)到同時投資的臨界點，否則在點之前的點即開始投資。這在一定程度上解釋了現(xiàn)實中企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的特征。如氫儲能技術(shù)有著極大減排潛力，當(dāng)前雖不具有成本收益優(yōu)勢但企業(yè)為了先于競爭對手形成競爭力，在技術(shù)發(fā)展初期，豐田、本田、現(xiàn)代等汽車企業(yè)就開始研發(fā)氫燃料電池技術(shù)，中國在2006年就建成了第一座汽車用永豐加氫站，并在氫儲能相關(guān)的投資、汽車、燃料電池系統(tǒng)、物流、加氫站、氣體制造等全方面展開了布局。然而由于在儲存和運(yùn)輸成本等方面仍有較大瓶頸，因此仍未達(dá)到大規(guī)模共同研發(fā)的收益臨界點（如圖3（a）示意圖所示）。如若某項新綠色技術(shù)在發(fā)展初期實現(xiàn)技術(shù)突破或成本大幅下降，提前超過收益臨界點，則該技術(shù)可能很快被大量企業(yè)采納，出現(xiàn)大批企業(yè)同時進(jìn)入市場的情形（如圖3（b）示意圖所示）。

圖2 兩企業(yè)價值函數(shù)

圖3 不同技術(shù)收益發(fā)展趨勢示意圖

3.3 企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新跳躍行為

本文將企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新跳躍行為定義為：當(dāng)企業(yè)面臨兩項不同綠色技術(shù)，一項為已有其他企業(yè)投資的較成熟技術(shù)；另一項為不確定性較高的新技術(shù)，企業(yè)可能會跳過（Leapfrog）現(xiàn)有較成熟技術(shù)，直接投資另一項新技術(shù)［17］。討論企業(yè)是否會出現(xiàn)跳躍行為可轉(zhuǎn)化為分析第一項技術(shù)的追隨者投資到達(dá)臨界點時，第二項技術(shù)是否存在其中不等式左側(cè)表示企業(yè)作為第一項技術(shù)中跟隨者的價值函數(shù)，右側(cè)表示第二項技術(shù)中作為領(lǐng)導(dǎo)者的價值函數(shù)。如圖4所示，雖然技術(shù)2研發(fā)風(fēng)險和投資成本更高，且在發(fā)展初期通常減排收益較低（V2＜V1），但隨著時間推移企業(yè)可能逐漸失去領(lǐng)導(dǎo)者先機(jī)，領(lǐng)導(dǎo)者投資價值逐漸降低，因此，企業(yè)會在技術(shù)2收益達(dá)到一個較低的閾值時就開始占先投資［15］，表現(xiàn)為比更早到達(dá)。

圖4 兩技術(shù)投資決策閾值對比

通過數(shù)值模擬對上述過程進(jìn)一步直觀闡述，仿真算例參數(shù)取值如表1所示。假定技術(shù)1為一項較成熟的綠色技術(shù)，企業(yè)對其進(jìn)行投資的預(yù)期減排收益增長較小，但不確定性和所需投資成本較低；技術(shù)2在當(dāng)前時刻減排收益相對較低，尚未被其他企業(yè)采納。

表1 仿真算例數(shù)值參數(shù)

圖5中根據(jù)設(shè)定參數(shù)隨機(jī)生成了兩技術(shù)收益的隨機(jī)過程數(shù)值如V1和V2曲線，技術(shù)1的追隨者投資臨界值＝34.3426，此時技術(shù)2的收益仍處于較低水平。然而，在這一時刻技術(shù)2的領(lǐng)導(dǎo)者投資價值在這一情況下企業(yè)不會對技術(shù)1進(jìn)行投資，而是跳過這一技術(shù)搶先對技術(shù)2進(jìn)行投資，以避免其他企業(yè)先于自己研發(fā)成功。因此，在各類新能源技術(shù)不確定發(fā)展的初期，即使某些關(guān)鍵技術(shù)瓶頸尚未突破，很多企業(yè)仍會根據(jù)自身判斷選擇某一可能有較好發(fā)展前景的技術(shù)進(jìn)行占先投資，以期實現(xiàn) “彎道超車”。反之，若在技術(shù)1達(dá)到追隨者投資臨界點時技術(shù)2的投資價值更低，表明即使考慮到對技術(shù)2獲取技術(shù)先行優(yōu)勢，也仍未達(dá)到投資閾值，此時企業(yè)會選擇成熟技術(shù)成為追隨者，不會產(chǎn)生綠色技術(shù)創(chuàng)新跳躍行為。

圖5 兩技術(shù)投資價值變化的算例分析

4 結(jié) 論

綠色技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要途經(jīng)，企業(yè)對不同綠色技術(shù)的選擇和投資行為最終會表現(xiàn)為各類技術(shù)不同的發(fā)展軌跡和技術(shù)占比。本文建立了一個企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新行為的期權(quán)博弈模型，對兩種不同的發(fā)展前景、不確定性程度和投資成本的綠色技術(shù)，分析企業(yè)最優(yōu)投資決策的動態(tài)變化。所得結(jié)論如下：

（1）綠色技術(shù)不確定發(fā)展影響企業(yè)投資時機(jī)。新的綠色技術(shù)有著更高的預(yù)期減排收益，但其收益波動大、研發(fā)成功率低，且需要更高前期投資成本，因此投資臨界點可能會更晚到達(dá)。而考慮到競爭對手可能先于自己研發(fā)成功，企業(yè)也會為了占有先機(jī)而在收益較低的時刻對新技術(shù)進(jìn)行投資。因此，在碳達(dá)峰路徑前期綠色技術(shù)創(chuàng)新的減排效應(yīng)可能表現(xiàn)為，企業(yè)會對各類新減排技術(shù)進(jìn)行前瞻投資，但較高的不確定性仍然會使企業(yè)大量對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)增加容量，實現(xiàn)減排目標(biāo)更多依賴規(guī)模減少和結(jié)構(gòu)調(diào)整。這會在減排路徑后期技術(shù)成熟度提升后，企業(yè)喪失先發(fā)優(yōu)勢并出現(xiàn)舊技術(shù)仍有較多落后產(chǎn)能而造成大量 “擱淺資產(chǎn)”出現(xiàn)等特征。本文結(jié)論為后續(xù)減排技術(shù)替代路徑研究提供了微觀分析視角。

（2）當(dāng)收益率先到達(dá)兩企業(yè)同時投資臨界值時，兩企業(yè)會對一項技術(shù)進(jìn)行同時投資，否則企業(yè)為爭當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者會在更小的臨界點進(jìn)行投資。這一定程度解釋了現(xiàn)實中不同綠色技術(shù)的演化特征，一些技術(shù)在發(fā)展初期由于關(guān)鍵技術(shù)突破等率先達(dá)到共同投資收益臨界點，因此同時被大量企業(yè)所采納；另一些技術(shù)前期僅有少數(shù)企業(yè)進(jìn)行率先研發(fā)最終形成少數(shù)企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位的特征。因此，政府應(yīng)選擇減排技術(shù)發(fā)展路徑中有前景的綠色技術(shù)，對早期關(guān)鍵瓶頸技術(shù)的突破重點扶持，加快企業(yè)技術(shù)采納和合作創(chuàng)新的進(jìn)程。

（3）企業(yè)面臨一項成熟技術(shù)作為追隨者和一項不確定性更高的新技術(shù)作為領(lǐng)導(dǎo)者的投資選擇時，即使新技術(shù)當(dāng)前收益低于成熟技術(shù)，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者價值函數(shù)值大于追隨者價值函數(shù)時，企業(yè)會跳過成熟技術(shù)而率先選擇新技術(shù)進(jìn)行投資。在現(xiàn)實中企業(yè)有著不同的資源稟賦和風(fēng)險偏好，對各類綠色技術(shù)有著不同的收益預(yù)期和不確定性感知，因此會有不同的技術(shù)采納和投資行為。各類企業(yè)的這些交互在宏觀上表現(xiàn)為減排路徑中技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)的差異，這些更細(xì)化的主體技術(shù)采納行為機(jī)制研究是本文后續(xù)研究的方向。