基于微分博弈理論的地區(qū)間減排策略研究.pdf

1、碳排放所引起的全球環(huán)境污染問題涉及到社會(huì)生產(chǎn)、居民生活等各個(gè)方面，諸如海平面的上升，極端氣候的頻現(xiàn)，土地干旱，沙漠化面積增大以及可用能源的枯竭等等。它不僅影響著當(dāng)前人們的生產(chǎn)生活，甚至還威脅到了我們這個(gè)星球上許多物種的生存。為了共同應(yīng)對(duì)人類所面臨的環(huán)境與生存危機(jī)，聯(lián)合國相關(guān)機(jī)構(gòu)制定了一些可操作的減排方式，幫助各國控制未來溫室氣體排放水平，從而有效緩解環(huán)境問題。這些減排方式包括:
　　1.通過征收碳稅的方式抑制生產(chǎn)規(guī)模，促使一般型企

2、業(yè)向環(huán)保型企業(yè)轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到減少排放量的目的。
　　2.兩個(gè)地區(qū)之間可以進(jìn)行排放額度買賣的“排放權(quán)交易”，即難以完成削減任務(wù)的地區(qū)，可以花錢從超額完成任務(wù)的地區(qū)買進(jìn)超出的額度。
　　3.采用聯(lián)合履行方式，即發(fā)達(dá)國家內(nèi)部的許多國家可視為一個(gè)整體，采取有的國家削減排放量、有的國家增加排放量的方法，在總體上完成減排任務(wù)。
　　4.采用清潔發(fā)展機(jī)制，促使發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家共同減排溫室氣體。
　　相較于傳統(tǒng)意義上的靜態(tài)或

3、動(dòng)態(tài)博弈模型，微分博弈因其獨(dú)特的模型屬性（其設(shè)定的決策是連續(xù)進(jìn)行的決策集合，且參與者的目標(biāo)函數(shù)受到狀態(tài)變量的影響）更能精確地反應(yīng)出博弈各方的實(shí)際情況，從而更加適合用于地區(qū)間碳排放控制問題的研究。
　　本論文以微分博弈理論為基礎(chǔ)，以時(shí)間一致性準(zhǔn)則為核心，以整體理性和個(gè)體理性為基本保證，通過運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃和最優(yōu)控制兩類基本技術(shù)，在全球減排的背景下研究地區(qū)間污染控制問題，主要從以下幾方面進(jìn)行了分析:
　　第一，基于碳稅調(diào)控下的多地區(qū)

4、排放微分博弈分析。在不考慮政治因素的影響下構(gòu)建微分博弈模型，研究了政府制定的碳稅政策，運(yùn)用最優(yōu)控制技術(shù)，通過建立漢密爾頓函數(shù)的方法分析企業(yè)在面對(duì)政府所提出了動(dòng)態(tài)碳稅方案時(shí)所能制定的最優(yōu)生產(chǎn)策略。政府與企業(yè)之間存在著斯塔克伯格博弈，政府需要通過稅收調(diào)控政策在促進(jìn)整個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和控制污染中取得動(dòng)態(tài)的平衡。
　　第二，基于碳排放交易系統(tǒng)下的多地區(qū)排放微分博弈分析。考慮若干地區(qū)形成聯(lián)盟，一個(gè)環(huán)保機(jī)構(gòu)或協(xié)議（如Kyoto Protocol

5、）為聯(lián)盟內(nèi)的每個(gè)地區(qū)都設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)排放量。如果超出該排放量，違約的懲罰是巨大的，所以各地區(qū)都不會(huì)違約。聯(lián)盟內(nèi)存在著碳排放許可權(quán)交易市場(chǎng)，任一地區(qū)任何時(shí)刻都能夠自由地在排放權(quán)市場(chǎng)上購買和出售一定量的排放權(quán)。建立微分博弈模型，運(yùn)用最優(yōu)控制技術(shù)分析在[0，T]時(shí)間段內(nèi)聯(lián)盟內(nèi)的各地區(qū)的生產(chǎn)及排放情況，并給出了開環(huán)或反饋納什均衡解。此外，本文還就需求為線性以及需求為三次函數(shù)兩種情況下，分析了基于排放權(quán)出售情況的地區(qū)間競(jìng)爭(zhēng)微分博弈，考察了在排放權(quán)交易

6、市場(chǎng)上雙寡頭競(jìng)爭(zhēng)和寡頭壟斷兩種情況下的地區(qū)間策略的比較。
　　第三，基于污染越界影響下的多地區(qū)合作減排策略微分博弈分析。本文考慮了發(fā)達(dá)地區(qū)與發(fā)展中地區(qū)間的合作或者不合作的情況對(duì)于各地區(qū)排放策略的影響，以及考慮地區(qū)間污染越界情況對(duì)各地區(qū)排放策略的影響，給出相應(yīng)的微分博弈模型，運(yùn)用漢密爾頓-雅克比-貝爾曼方程法求出發(fā)達(dá)地區(qū)政府的反饋納什均衡解，并就合作博弈情況給出具有時(shí)間一致性的動(dòng)態(tài)支付分配方案。
　　文章的主要難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)可以

7、歸納為以下四條:
　　1.分析了環(huán)保型企業(yè)和一般型企業(yè)這兩類企業(yè)在市場(chǎng)占有率變化情況下的政府碳稅策略問題。與其他文獻(xiàn)不同，本文以狀態(tài)變量的形式設(shè)定環(huán)保企業(yè)市場(chǎng)占有率的大小，并給出相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化過程，從而得出了雙狀態(tài)變量下的最優(yōu)控制問題（另一個(gè)狀態(tài)變量是排放累積存量）。
　　2.不僅分析了碳排放權(quán)交易市場(chǎng)上的交易情況，同時(shí)也考察了市場(chǎng)上排放權(quán)出售的競(jìng)爭(zhēng)情況。比較寡頭壟斷市場(chǎng)和雙寡頭競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)上，排放許可權(quán)的銷售價(jià)格和銷售量的區(qū)別