网络演化博弈视角下的低碳技术扩散：行为机制与激励机制的作用

《Frontiers in Physics》：Networked evolutionary game analysis of low-carbon technology diffusion

本期特荐论文《网络演化博弈视角下的低碳技术扩散：行为机制与激励机制的作用》，该研究聚焦企业低碳技术采纳与扩散的复杂决策过程。作者构建了一个整合行为机制与激励结构的复杂网络演化博弈模型，深入剖析了从众行为、组织惰性等行为因素，以及政策、经济、社会与技术激励如何共同塑造企业网络的扩散动态。研究发现，直接政策激励与消费者绿色偏好等需求侧驱动因素，在技术扩散早期作用尤为显著，而行为因素则对采纳的时机与稳定性有非对称性影响。论文为理解低碳技术扩散如何支撑企业层面的绿色转型提供了创新的分析视角。

　　

1 引言

全球正面临碳排放与气候变化的紧迫挑战，推动以碳为中心的生产和消费系统转型至关重要。在此背景下，低碳技术已成为实现碳中和、深度脱碳、提高能源效率和促进可持续经济增长的关键驱动力。中国作为国际气候治理的重要参与者，已将低碳发展置于国家战略核心，并设定了2030年前碳达峰、2060年碳中和的宏伟目标。尽管中国在政策与技术创新上已取得显著进展，但低碳技术在企业的扩散仍不均衡。企业的采纳过程受政策、经济、社会和技术等多重因素交互影响。然而，现有研究多聚焦于政策激励、成本效益分析等宏观理性因素，对网络互动中的行为机制关注有限。特别是，在信息不确定性与网络交互条件下，企业的决策（如从众行为、组织惰性）如何影响其采纳决策，尚缺乏系统探究。为此，本研究旨在阐明行为机制与利益激励如何共同作用于企业网络内的低碳技术扩散，尤其是在市场早期条件下。本文通过构建复杂网络演化博弈模型，深入分析行为因素与激励因素对扩散动态的塑造作用，以期弥合现有研究缺口。

2 文献综述

文献回顾围绕两个维度展开。首先，分析了影响企业采纳低碳技术的关键因素。借助战略分析工具PEST模型，可将这些因素归纳为政治、经济、社会与技术四类。政治因素包括鼓励采纳的补贴政策与惩罚污染的碳税政策；经济因素体现在绿色产品的溢价能力；社会因素主要指消费者绿色意识的觉醒与低碳偏好；技术因素则涉及技术转让、人员培训等应用成本。其次，从行为视角看，企业决策具有可追溯性与可解释性。受资源依赖理论、竞争优势理论及从众行为影响，当供应链上下游或竞争对手广泛采纳低碳技术时，决策者会加速采纳。此外，决策惰性或组织惰性，即由决策习惯和认知偏见导致的对变革的抵制，也是影响企业理性决策的重要概念。现有研究对这些行为因素的整合尚不充分。

第二个维度关注基于复杂网络演化博弈的低碳技术扩散研究。学者们运用该方法模拟复杂社会系统中个体的动态演变，以解释企业决策机制。在能源与环境领域，企业间存在着复杂的网络联结与互动。现有研究主要关注网络结构对扩散的影响，例如比较了最近邻耦合网络、小世界网络、无标度网络和随机网络中技术扩散速率的差异，其中无标度网络因能反映现实世界中少数企业拥有大量连接的特性而被广泛应用。同时，扩散机制（策略更新规则）也至关重要。例如，费米规则通过直接比较企业自身与邻居的收益来更新策略，而阈值模型则强调个体采纳的集体特性，当采纳邻居达到一定比例时，企业便会改变行为。然而，当前更新机制大多是对费米准则的改编，未能充分整合从众行为对企业决策成本降低及技术扩散的潜在正负面影响，这构成了本研究的出发点。

3 方法论

3.1 分析框架

本研究假设企业决策存在两种路径：一是基于收益最大化的理性路径，采用PEST框架刻画企业的收益更新机制；二是考虑到信息不确定下的从众行为，即行为路径，引入阈值模型描述企业基于邻居状态的策略更新。企业以概率α进行收益驱动的策略更新，以概率1-α进行基于邻居模仿的策略更新。企业策略集为{采纳低碳技术，拒绝低碳技术}。采纳企业生产绿色产品，拒绝企业生产传统产品。这两种产品在碳排放、价格和成本上存在差异。

3.2 收益计算

模型考虑消费者绿色偏好随采纳企业比例动态演化。在时间t，消费者绿色偏好η(t)的迭代方程考虑了初始偏好、偏好调整强度因子τ以及采纳企业比例的变化。市场对绿色产品与传统产品的平均需求量q_g和q_t由总市场需求、消费者偏好及两类企业的数量比例决定。政府对采纳企业给予基于产出的补贴S = s * q_g。所有企业均受碳税政策约束，拒绝企业的单位碳排放为e，采纳企业可实现减排比例r，据此计算碳税T_t和T_g。此外，企业采纳低碳技术需承担单位产出的技术成本σ。综合以上因素，可得出采纳企业收益G_A和拒绝企业收益G_R的表达式。当采纳企业与拒绝企业互动时，拒绝方会因社会监督等因素受到额外惩罚F，其收益变为G'_R= G_R- F。由此可得企业间互动的收益矩阵。

3.3 模型

模型基于一个网络G=(V,E)，其中V代表所有企业节点集合，E表示节点间的关系矩阵。企业策略更新机制如下：

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  基于收益的策略更新：以概率α，企业基于与邻居的收益比较更新策略。每轮博弈中，企业i以与其邻居j的度成正比的概率P_ij选择比较对象，并根据费米函数决定是否模仿j的策略。费米函数概率取决于双方累计收益之差G_i- G_j以及噪声水平ε，ε设置为0.1以反映决策的非完全理性。
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  基于邻居行为的策略更新：以概率1-α，企业根据其邻居的状态更新策略。这主要受从众行为和供应链竞争压力驱动。当企业i的邻居中采纳低碳技术的比例超过其内在阈值θ_i时，企业i将以概率P改变策略，模仿多数邻居采纳低碳技术。反之，若采纳邻居比例低于阈值，企业则倾向于维持现状。阈值θ_i反映了企业的组织惰性水平，θ越高表示惰性越强，越不易受邻居影响。

4 模拟结果与讨论

通过数值模拟，本研究揭示了低碳技术在企业网络中的扩散动态，并得出三个关键发现。

首先，政策与需求侧驱动因素占据主导作用。直接的政策激励（如补贴）和需求侧驱动（如消费者绿色偏好）对低碳技术采纳的影响比间接的监管措施（如碳税）更强烈、更直接，尤其是在扩散的早期阶段。这表明“胡萝卜”（激励）在启动市场方面可能比“大棒”（惩罚）更有效。

其次，行为因素表现出非对称效应。从众行为在早期采纳比例较低时可能阻碍扩散，因为企业缺乏模仿的“多数”榜样。然而，一旦扩散达到一定临界点，从众效应将加速采纳，形成“滚雪球”之势。另一方面，适度的组织惰性在扩散启动后，反而有助于稳定长期的采纳水平，防止策略频繁逆转，但过高的惰性则会严重阻碍扩散进程。

最后，各种驱动因素之间存在非线性且部分可替代的交互作用。政策激励、市场需求和社会监督并非简单叠加，而是以复杂方式相互作用。这意味着协调的政策组合（例如，将补贴与提升消费者意识的宣传活动相结合）可以显著加速技术在整个企业网络中的扩散，其效果优于单一政策工具。

5 结论

本研究通过构建一个整合行为机制与激励结构的复杂网络演化博弈模型，深化了对企业低碳技术扩散动力学的理解。核心结论表明，加速低碳技术扩散需要政策制定者采取综合策略：在扩散初期，应侧重提供直接的经济激励并培育市场需求，以克服启动壁垒；同时，需认识到从众行为和组织惰性等行为因素对扩散时机与稳定性的重要影响，通过有针对性的信息传播和标杆企业培育来引导积极的从众效应。此外，设计协调而非孤立的政策组合至关重要，以利用各因素间的协同效应，更有效地推动技术在企业网络中的广泛采纳与根植，从而为实现企业层面的绿色转型与全球气候目标提供微观机制层面的见解。