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博弈論文 關于基于混合策略的排污檢測博弈均衡論文范文參考資料

有關博弈在職研究生畢業論文 與基于混合策略的排污檢測博弈均衡有關博弈論500字論文范文例文3萬字。

【摘要】随着中國城市化進程的加快,排污企業污水排放量迅猛增長,超標排污行為屢禁不止,對水生態環境造成极大壓力,制約著我國經濟發展。中國每年排污量約300億噸.70%以上污染水直接排放。污染水大量排放導致中國各大城市地下水不同程度受到污染,只有不到11%的人引用符合我國衛生標準的水,高達65%的人飲用渾濁、苦堿、含氟、含砷、工業污染、傳染病的水。如何避免因为企業超標排污造成的環境污染問題是當下已经迫在眉睫的大事。本文在對排污企業和環保部門博弈關系分析的基礎上,通过構建混合策略博弈模型,求解排污企業與環保部門的混合策略均衡的解,并且進行算例演算來提出如何減少企業超標排污的現象的建議。研究結果顯示:第一,政府應適度加大對排污企業超標排污的處罰力度。只有對排污企業違法排放污水的行為給予足夠的懲罰,才能使得環保部門有動力有能力對其進行監管,對排污企業行為構成約束。另一方面,我们也应当注意到當對超標排污的排污企業罰款金額越大時,環保部門選擇不檢測的概率也就越大。所以處罰力度的加大是有限制的,應根據當地的情形因地制宜,制定合適的處罰條例。第二,政府应该增加環保部門延后治污的支付成本。環保部門延后冶污比及時治污多出的支付成本越高,排污企業排放不迭標污水的概率也就越低。因为沒能及時檢測出排污企業超標排污,環保部門需要支付的處罰金越高,對內部人員的行政處罰力度越大,環保部門進行檢測的概率就越高。第三,開發環保部門檢測技術來降低檢測成本。環保部門的檢測成本越低,排污企業排放不迭標污水的概率也就越低。

【關鍵詞】混合策略納什均衡博弈模型 水生態環境 超標排污 環保監測

一、文獻綜述

水是人類生存和社會發展不可缺少的自然資源,是經濟發展和社會進步的生命線。人類社會在取得巨大物質財富的同时,也支付了沉痛的代價。全球可供人類利用的淡水資源已经嚴重不足,而且伴随着水質的不斷惡化,水污染造成的水體功能喪失進一步加重水資源危機的形勢。全世界每年排入河流和湖泊的廢水使14%以上的全球水資源受到不同程度的污染。我國每年排污量約300億噸,70%以上污染水直接排放[1]。污染水大量排放導致我國各大城市地下水不同程度受到污染,只有不到11%的人引用符合我國衛生標準的水,高達65%的人飲用渾濁、苦堿、含氟、含砷、工業污染、傳染病的水[2]。

混合策略納什均衡是面對其他博弈者選擇的不确定性的一個理性對策,其主要特征是作為混合策略一部分的每一個純策略有相同的期望值,否則,一個博弈者會選擇那个期望值最高的策略而排除所有其他策略,這意味著原初的狀態不是一個均衡。Nash(1950)[3]徹底改變了人们對于競爭和市場的看法。他提出了著名的“納什均衡”,并利用不動點理論證明其存在性,為博弈論的發展奠定了堅實的基礎。王齊(2004)Ⅻ介紹了我國環境管制制度的基本情況,建立了排污管制的簡易分析模型,依據該模型對政府管制與企業排污進行了博弈分析,提出了加強環境保護的建議。雷玉桃(2006)51運用博弈論分析了在市場機制和政府管制兩種情況下的流域水環境污染的狀況,得出實施排污交易制度是我國將來進行流域性水污染防治的一種發展趨勢。郭新帥等人(2009)[6]運用一個博弈模型研究了政府授權官員對企業排污進行監督的情形下,作為監督者的政府官員與企業主之間的合謀行為對企業的排污量以及監督者的監督努力所產生的影響。建議政府嚴懲監督者的失職行為、降低監督者的監督成本、提高監督者的議價能力。胡震云等人(2014)[7]认为应该從考核的分配公平維度、程序公平維度和互動公平維度來構建合理的生態文明環保政績考核機制,并提高生態文明指標在政府政績考核中的權重,同时構建合理的生態文明環保政績獎懲機制和建立企業排污行為獎懲機制。金帥等人(2011)[8]认为在嚴格依據總量控制目標的前提下,社會福利最大化與管制成本有效的監管機制目標一致;在低執法收益下,社會最優的監管策略是采用邊際處罰線性或遞減的懲罰結構,設定足夠的監管力度以激勵企業守法排放;而當執法收益過分大于制裁成本時,任何追求成本有效的監管機制都會使制度流于形式。

馬曉明(2003)M认为單純依靠公眾與企業通过環境協商談判解決環境問題有很大局限,目前中國的環境管制,主要是政府、企業在進行博弈。劉金平(2010)[10]认为应该通过促進企業采用清潔生產方式來降低排污率,并依據企業不同規模制定不同的排污費用與補貼。高紅貴(2012)[11]认为要構建綠色經濟的發展體系,需要對政策的制定和實施者建立有效的激勵機制,對企業治理污染制定相應的約束機制,對民眾進行輿論宣傳并給予适当的補貼。張雁林等人(2015)[2]认为政府罰金對企業的規制效果優于政府補貼,且高罰金和高補貼并存的制度會降低企業順從規制的積極性;環境NGO的監督力度對政府檢查概率有影響,但并不直接影響企業的順從概率。Tietenberg(2001)[13]分析了諸如排污收費、排污權交易等的污染控制的手段,論述了在完全競爭和不完全競爭條件下各種手段的效果和優缺點。Michael(1981)[14]认为管理復雜水資源系統,应该考慮供水服務成本的回收,同时還应该對技術、經濟、環境、社會和法律等方面的因素進行全面考慮,以形成全面的合作博弈均衡框架。Kaveh(2010)[15]分析了水資源管理系統中包括沖突和利益的相關者的行為,研究結果顯示,利益相關者可能愿意做出改進,以達到一個雙贏的局面。Lyon(1982)[16]較早就比較了污染排放權的分配方法,試圖通过政治上可行的政策來控制污染和捕魚。曾思育,傅國偉(2001)[17]用博弈論分析管理者和被管理者在達標排放檢查中的行為特点及其關系,并對如何核定工業企業水污染物的排放總量作了相應研究。王艷(2007)[l8]以排污量為控制變量,以下游污染存量為狀態變量,建立流域水環境管理的合作與非合作微分博弈模型,給出促進區域間自愿環境合作效用轉移的一般化公式。

以上述研究為基礎,本文通过構建排污企業與環保部門博弈模型,求解出排污企業與環保部門的混合策略納什均衡解并且進行算例演算。最后給出解決超標排污問題的建議。

二、混合策略納什均衡博弈模型構架方法

(一)排污企業與環保部門的參數設計

假設排污企業生產經營的收人為R(R>0),如果不進行污水治理,排污企業的利潤率為r。設污水達標治理的費用率為ω(0<ω<1)。設環保部門檢測一次的成本為C(C>O),如果在環保部門檢測出排污企業超標排放污水,則對排污企業進行罰款,罰款設為F(F>0),同时環保部門將罰款專款專用,對檢測到的水污染進行治理,治理費用設為A(A>0)。如果排污企業污水排放超標,而環保部門没有進行檢測,超標排污企業就不能及時被整改,由此導致的環境污染和環境質量下降等嚴重后果应该由環保部門承擔。設環保部門为此需支付的成本為B(B>A),(B-A)=∮可以看成對污染不及時治理比對污染及時治理多出的支付成本。如果没有環保部門的監管,排污企業为了追求自身利益的最大化,往往會犧牲水生態環境,而環保部門的目標是在保證水生態環境不被污染的前提下追求成本的最小化,二者的博弈關系描述如表1。

(二)環保部門的策略分析

對于環保部門而言,如果排污企業達標排放,環保部門為追求費用最小化會選擇不檢測;如果排污企業不達標排放,那么環保部門的策略取決于C+F -A與B的大小,如果C+F-A<-B,即F<A+C-B,則環保部門選擇不檢測,反之則選擇檢測。

在F<A+C-B時,不檢測是環保部門的占優策略,而排污企業因为知曉環保部門不會進行檢測,會選擇不達標排放以增大自己的利潤。此時的博弈納什均衡為(不達標排放,不檢測),即當對排污企業違法排污的罰款金額過低時,環保部門即使檢測出排污企業有違法排污行為,其費用支出大于不檢測時的費用支出,因此環保部門不會對排污企業排放的污水進行檢測,排污企業可以肆意妄為。

而在F≥A+C -B時,環保部門會在排污企業達標排放時選擇不檢測,在排污企業不達標排放時選擇檢測,不存在占優策略。

(三)排污企業的策略分析

對排污企業而言,在環保部門不檢測時選擇不達標排放,在環保部門檢測時的策略選擇取決于(r-ω)R與rR-F的大小,如果(r-t)R<rR-F,即F<∞R時,排污企業為使自身利益最大化選擇不達標排放,反之則選擇達標排放。即在F<ωR時,排污企業的占優策略是不達標排放。

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可以看出,當對排污企業違法排污的罰款金額低于排污企業處理污水的成本時,環保部門檢測与否都不對排污企業的污水排放行為產生影響,排污企業會排放不達標的污水,政府監管效應難以發揮。

(四)構建并求解混合策略納什均衡模型

根據上述分析,只有當對排污企業違規排污的罰金F≥max{ A+C-B,∞R}時,環保部門才會有動力進行檢測監督,并且這種監管才能對排污企業行為產生影響。而此時博弈双方的策略選擇問題變為:如果環保部門進行檢測,排污企業就選擇達標排放,反之則選擇不達標排放;如果排污企業達標排放,環保部門就選擇不檢測,反之則選擇檢測。博弈双方都不存在占優策略,博弈不存在純策略的納什均衡,因此本文通过引入混合策略納什均衡的概念來求解并分析博弈双方的策略選擇。

混合策略的含義是指在一個博弈中,博弈方i的策略空間S.一{s.,S2,…,sm),博弈方i以概率分布P.(P,,P2,…,pm)在其m個可選策略中進行選擇所形成的策略,P1+P2+"&acute;Pm=1。混合策略表示的是博弈方對各個純策略的偏好程度,是對多次博弈達到均衡結局的各個純策略選擇的概率估計,表現一種主觀概率的意義,純策略也可以看成混合策略的特殊情況。

混合策略納什均衡的定義為:假設博弈方1、博弈方2的純策略集分別是S、T,混合策略集分別是X、Y。若一個混合策略(x,y)∈XxY同时满足對VS.∈S,ul(X,y)≥uI(S.,y)都成立和對Vt.∈T,u2(X,y)≥U2(X,tj)成立兩個條件,則稱(x,y)是混合策略納什均衡。與納什均衡類似,混合策略納什均衡意味著任何一個博弈方如果將策略改為純策略或者改變策略的概率分布,都不能從博弈中獲得更多利益。

在環保部門與排污企業的博弈中,任何一方如果能猜到對方的策略選擇就會在博弈中占上風,因此博弈中任何一方都不能讓對方猜到自己的選揮,換句话说每一個博弈方選擇每種策略的概率一定要恰好讓對方無機可乘,即讓對方無法通过某一純策略使得贏取博弈的可能性較大。假設排污企業選擇達標排放的概率為p,選擇不達標排放的概率為(l-p),環保部門選擇檢測的概率為q,選擇不檢測的概率為l-q。

考慮環保部門的策略選擇,由上述分析可知,環保部門为了使得排污企業無法通过某一純策略在博弈中占得上風,選擇檢測或不檢測的概率一定要使得排污企業選擇達標排放與不達標排放的收益期望相等,即有:

考慮排污企業的策略選擇,由以上分析可知,排污企業为了環保部門無法通过某一純策略在博弈中占得上風,選擇達標排放或不達標排放的概率一定要使得環保部門選擇檢測與選擇不檢測的收益期望相等,即有:

當然,以上的分析的前提是排污企業追求的是自身利益最大化,不考慮社會影響。但在現實生活中,仍有一些企業具有極高社會責任感和環保意識,會嚴格遵守達標排放的規定,這就在本文討論范圍之外了。

通过以上對環保部門和排污企業利益博弈和策略選擇的分析,可以總結為公式(3):

三、算例

假設某排污企業的年收入為1000萬,即R-1000,污水處理費用率為5%,即∞=5%,環保部門的檢測成本為5萬,即C=5.及時治污需要投入15萬,即A=15,延后治污需要投入18萬,即B=18。另外,因为排污企業的不處理污水時的利潤率r對博弈結局無影響,不予賦值。將數值代入到表1中,得到此時排污企業與環保部門博弈如表2。

若對排污企業超標排放污水的罰款小于2萬,即F<2,則20+F<-18,也就是說,在排污企業不達標排放時,環保部門檢測收益小于不檢測。此時,无论排污企業是否達標排放,環保部門的檢測策略成本一定大于不檢測策略成本,因此環保部門的占優策略是不檢測,而相應的,排污企業因为環保部門不會進行檢測,占優策略是不達標排放。此時,排污企業和環保部門的博弈均衡為排污企業不達標排放、環保部門不進行檢測。

若對排污企業超標排放污水的罰款大于2萬并小于50萬,即2<F<50。對環保部門而言,應在排污企業達標排放時選擇不檢測,在排污企業不達標排放時選擇不檢測。對排污企業而言,不達標排放是其占優策略,而環保部門因排污企業不達標排放,會選擇進行檢測。此時,排污企業和環保部門的博弈均衡為排污企業不達標排放、環保部門進行檢測。

若對排污企業超標排放污水的罰款大予50萬,即50≤F,則排污企業和環保部門的博弈均衡為混合納什均衡,并且存在F,即環保部門對排污企業超標排污的罰款,C,即環保部門檢測一次的成本,∮,即環保部門對污染不及時治理比對污染及時治理多出的支付成本。這三個關鍵因素影響排污企業排污策略選擇概率。

(一)關鍵因素F分析

假設C=5、∮=3,即在其他兩個關鍵因素确定的情況下,考慮關鍵因素F對排污企業行為的影響。

通过賦值分析,可以清晰看出,對排污企業不達標排放污水行為的罰款越高,排污企業選擇達標排放的概率就越大,但同时应该注意到,随着罰款的增大,環保部門選擇不檢測的概率愈小。

(二)關鍵因素C分析

通过賦值分析,可以清晰看出,環保部門檢測的成本越高,排污企業選擇達標排放的概率就越小。

(三)關鍵因素分析

假設F=60、C=5,即在其他兩個關鍵因素确定的情況下,考慮關鍵因素∮對排污企業行為的影響。

通过賦值分析,可以清晰看出,環保部門延后治污的支付成本越大,即罰金越多,行政處罰力度越大,排污企業選擇達標排放的概率就越大。

四、結論

本文通过構建混合策略納什均衡博弈模型,解決了如何減少排污企業發生超標排污現象的問題。由上述博弈模型分析可知,排污企業和環保部門的博弈均衡主要與對排污企業超標排放污水的罰款、環保部門的檢測成本、環保部門延后治污支付成本有关,針對這三個關鍵因素分別提出相應的對策建議。主要結論如下:

(一)對排污企業超標排放污水的罰款

只有對排污企業違法排放污水的行為給予足夠的懲罰,才能使得環保部門有動力有能力對其進行監管,對排污企業行為構成約束。另一方面,由博弈的混合納什均衡可以看出,虽然罰款金額越高,排污企業排放不達標污水的概率也就越低,但是应当注意到,當對超標排污的排污企業罰款金額越大時,環保部門選擇不檢測的概率也就越大。

(二)環保部門的檢測成本

排污企業是否會達標排放污水與環保部門的檢測成本有关,環保部門的檢測成本越低,排污企業排放不達標污水的概率也就越低。所以要想提高環保部門的檢測意愿、降低排污企業超標排放污水的概率,需要開發更簡單的污水檢測技術,降低檢測成本。

(三)環保部門延后治污的支付成本

環保部門延后治污比及時治污多出的支付成本越高,排污企業排放不達標污水的概率也就越低。因为沒能及時檢測出排污企業超標排污,環保部門需要支付的處罰金越高,對內部人員的行政處罰力度越大,環保部門進行檢測的概率就越高,相應地,排污企業選擇達標排放污水的概率就越高。

博弈論500字論文參考文獻總結:

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