姜早龙 唐 佼 陈大川
1（湖南大学土木工程学院，长沙 410082） 2（湖南湖大建设监理有限公司，长沙 410082）
随着工业化与城镇化建设的深入推进，基础设施与住房建设需求持续上涨，不断暴露出建筑领域高能耗、高排放的问题。建筑业是典型的隐含高碳行业，《中国建筑能耗与碳排放研究报告（2021）》指出，我国建筑全过程的碳排放占全国碳排放总量的50.6%，其中建材生产阶段占比达28%，是碳减排的重要领域之一。目前我国建材行业产能过剩严重，资源环境问题加剧，且受新冠肺炎疫情和 “双碳”目标的影响，行业经济运行波动较大，因此发展绿色低碳建材是深化供给侧改革、推动建材行业转型升级、实现建筑领域碳达峰的重要路径[1]。
绿色建材的推广发展是多方利益相关者共同参与、相互作用的结果，而各主体异质性显著导致产业发展受阻。从供给侧看，绿色建材的短期成本较高，技术创新挑战大，企业低碳转型动力不足；
从需求侧看，建材消费者低碳意识薄弱，消费意愿较低，且受房地产政策调整影响，房建用材需求趋弱；
从监管侧看，政府大力推进绿色建筑与绿色建材发展，制定了补贴、税收减免、碳排放权交易等一系列政策措施，形成了强制型、市场型与自愿型相结合的监管模式[2]，但相应政策措施尚未健全，难以充分发挥引导作用。
近年来，大量学者开展绿色建筑低碳发展过程中利益主体的研究，Harrington和Hsu[3]指出政府应在绿色建筑的发展中发挥主导作用；
Xing和Cao[4]指出政府拨款和财政支持被认为是促进绿色建筑发展的关键；
Feng等[5]、桑培东等[6]、陆菊春等[7]建立了政府、开发商和消费者的三方演化博弈模型，从政府奖励、监管力度、低碳交易市场机制等角度提供对策建议；
Yin等[8]指出绿色建材的供给改革和需求管理可以推动建材产业低碳转型；
冯辉红等[9]聚焦建材生产商与建筑开发商的演化博弈行为，研究了收益、风险与损失对绿色建材发展的影响。结合上述研究可知，现有文献多聚焦于绿色建筑的推广应用，较少将建筑碳减排的行为主体建材商纳入考虑，对其低碳行为意愿的分析研究较为欠缺；
另外，绿色建材的推广应用同样作为建筑领域碳减排的重要举措之一，也仅有少数学者聚焦于其利益主体间的博弈研究，但却忽略了低碳背景下环境规制对利益相关者行为策略的影响。
环境规制以保护公共环境为目的对污染行为进行管理或制约，其规制手段一般包括命令控制型、市场激励型、公众参与型与自愿型4种[10]。为推动实现 “双碳”目标，我国引入市场机制与政策制度并进，通过健全法律法规、标准制度、奖惩机制与市场交易，激励个人与企业提升自身意愿，逐渐形成完善的环境规制体系。Jiang等[11]探究强制型与自愿型环境规制手段的耦合机制，指出适当的强制型手段不仅可提升企业的创新绩效，还可促进自愿型规制的普及；
宋向南等[12]指出相较于强制型规制方式，基于市场机制的碳排放权交易受到了学者们的广泛关注；
范丹等[13]指出碳交易作为市场激励型环境规制手段，有助于企业全要素生产率的提升。近年来，我国碳排放权交易市场建设稳步推进，并提出加快将建材、钢铁、石化等八大高耗能行业纳入市场，因此，探究环境规制下绿色建材的发展具有重要意义。
通过梳理相关研究成果发现，“双碳”背景下建筑领域低碳转型刻不容缓，而现有研究多集中于绿色建筑的产业发展，从政府、建筑企业和消费者三方研究绿色建筑的推广，较少关注绿色建材的低碳发展，忽略了碳排放约束下建材的高碳排放对建筑领域低碳转型的影响。因此，本文从绿色建材的监管与供需视角出发，构建政府、建材生产商和建筑开发商三方演化博弈模型，并探讨在环境规制下绿色建材利益相关者的行为策略对其低碳发展的影响。
绿色建材的低碳发展涉及多个利益相关者，根据Freeman的利益相关者观点[14]，将绿色建材低碳发展的利益相关者定义为能够影响其发展目标实现的个体和群体。本文从绿色建材的监管和供需角度出发，将其利益相关者定义为政府、建材生产商和建筑开发商，各主体的利益诉求如图1所示。
图1 绿色建材各主体利益诉求
政府作为政策的制定者和环境监管的执行者，引导企业绿色创新，以环境效益与社会效益最大化为目标，采取标准规范、补贴激励、税收调控等行政手段与政策措施对行业进行严格监管，约束企业的污染行为倒逼其进行低碳生产，从而提升政府机构的公信力与影响力，但严格监管的高成本也会给政府带来一定的财政压力。
建材生产商是建材行业低碳减排的行为主体，其绿色生产具有一定的外部性，可在实现环境污染减小的同时提升市场竞争力，且在碳排放权交易市场中获得额外收益。企业具有天然的逐利性，进行绿色生产将面临较高的减排成本，为实现利润最大化，需要行政手段与市场机制的双重推动，落实补贴、碳交易等政策措施，促进消费需求，避免销路受阻、库存堆积等损失。
建筑开发商作为消费主体，在政府大力推进绿色建筑与绿色建材的环境下，积极开发绿色建筑将提升绿色建材的需求，在推动建筑领域低碳转型的同时提升自身企业形象。因此，建筑开发商的行为策略将直接影响建材生产商的最终利润，加强双方合作是建材绿色发展的动力。
建材生产商作为建材碳减排的直接践行者，其行为策略是影响建材碳排放的关键力量，而建筑开发商作为绿色建材的需求主力之一，与其构成供需关系，政府担负环境保护与经济发展的责任与前两者又构成监管关系。因此，政府、建材生产商、建筑开发商作为绿色建材的利益相关者，三方主体相互影响、相互制约，在各自的利益驱动下进行行为策略选择，从而影响绿色建材的低碳发展。
2.1 基本假设与参数设定
假设1：将政府、建材生产商、建筑开发商三者作为一个完整的系统，各主体均为具有自主学习能力的有限理性主体，且各主体掌握的信息非完全对称。
假设2：三方博弈主体在绿色建材低碳发展过程中动态调整自身的行为决策，直至达到演化稳定策略。政府有积极监管和消极监管两种策略选择[15，16]，其概率分别为x、1-x；
建材生产商有生产绿色建材和生产传统建材两种策略选择，其概率分别为y、1-y；
建筑开发商有开发绿色建筑和传统建筑两种策略选择，其概率分别为z、1-z。
假设3：政府选择消极监管时会造成声誉受损、公信力下降等损失Lg，而在积极监管策略下需付出额外的监管成本Cm；
当建材商生产绿色建材时政府会给予一定的补贴激励Am，当开发商开发绿色建筑时政府给予补贴Ad；
当建材商生产传统建材时会对社会环境造成污染，政府会损失Le进行污染治理，并对建材商处以F的罚金。
假设4：建材商生产绿色建材会产生额外的减排成本Im，此时开发商采用绿色建材将会给建材商带来销量上涨、深化合作等额外收益Pr，反之则会造成建材商销路受阻、库存堆积等损失Lm。在碳交易市场下，企业创新生产绿色建材，可降低碳排放至碳配额以下，将多余碳排放额度在市场中进行出售从而获得收益Pt1，反之则需要通过交易购买而支付Pt2[17]。
假设5：开发商开发绿色建筑产生增量成本Id，而当建材商生产传统建材时会导致材料供给中断，对开发商造成一定的损失Ld。
根据模型假设进行参数设定，如表1所示。
表1 参数设定
2.2 演化博弈模型构建
基于上述假设和各主体的行为策略选择，构建政府、建材生产商、建筑开发商三方的收益矩阵，如表2所示。
表2 三群体博弈收益矩阵
政府选择积极监管和消极监管两种行为策略的期望收益和平均收益可表示为：
描述政府的复制动态方程可表示为：
同理可得建材商和开发商的复制动态方程为：
基于政府、建材生产商和建筑开发商三方主体的复制动态方程构建雅可比矩阵，通过分析雅可比矩阵的局部稳定性，可进一步讨论三方主体共同作用下的演化稳定策略。联立政府、建材生产商、建筑开发商三方的复制动态方程构建三维动力系统：
系统的雅可比矩阵为：
在多群体演化博弈中，演化稳定策略是纯策略纳什均衡，因此只需讨论F（x）＝0、F（y）＝0、F（z）＝ 0时的 8个局部均衡点，分别为E1（0，0，0）、E2（1，0，0）、E3（0，1，0）、E4（0，0，1）、E5（1，1，0）、E6（1，0，1）、E7（0，1，1）、E8（1，1，1）。
根据Lyapunov法则可知，当雅可比矩阵的所有特征值（λ1，λ2，λ3）均为非正时，对应的均衡点为系统的演化稳定点（ESS）。
E1（0，0，0）对应的雅可比矩阵J1为：
同理，可将其余均衡点代入雅可比矩阵，求解得到表3。
表3 雅可比矩阵的特征值
为进一步研究系统的稳定性，充分结合现实情况，做出假设：αPm+Pt1-Im＜Pm-Pt2而αPm+Pt1-Im+Am＞Pm-Pt2；
βPd-Id＜Pd而βPd-Id+Ad＞Pd即高成本是阻碍绿色建材和绿色建筑推广应用的关键阻碍之一，在落实政府补贴的情况下可保证企业的收益，从而激励企业进行绿色低碳发展。由于模型参数较多且复杂，为进一步分析三方主体共同作用下各均衡点的渐近稳定性，将从以下3个情形展开讨论。
情形一：当F-Cm+Lg＜0时，即政府在收取罚金的情况下，其监管支出仍大于不监管的损失，此时系统的演化稳定点位于E1（0，0，0），演化稳定策略为｛消极监管，生产传统建材，开发传统建筑｝。
情形二：当F-Cm+Lg＞0时，即政府在收取罚金的情况下，其监管支出小于不监管的损失，此时系统的演化稳定策略还依赖于建材商和开发商双方低碳行为不一致时的损失Lm和Ld，当损失较大时，系统的稳定点会倾向于E2（1，0，0）。
情形三：当Cm+Am+Ad＜Lg时，即政府在积极监管策略下的累计支出小于消极监管的损失，此时政府对建材商和开发商进行补贴激励，系统的演化稳定点位于E8（1，1，1），即演化稳定策略为｛积极监管，生产绿色建材，开发绿色建筑｝。
综上所述，政府的监管支出同时影响了三方主体的行为策略，政府的补贴激励可促进建材利益相关者低碳发展；
建材商与开发商分别为建筑材料的供给侧与需求侧，双方为实现利益最大化会倾向于选择一致的策略行为，从而避免合作中断而造成损失。因此，建材商与开发商应加强合作，实现协同共生，政府应合理设置补贴和惩罚力度，在减轻财政压力的同时激励建材商开展低碳行为。
在绿色建材低碳发展过程中，政府、建材生产商与建筑开发商三方的行为决策密切相关，为进一步探究三方在环境规制下的演化稳定策略，利用Matlab对博弈模型进行仿真分析。
据统计，2020年我国水泥碳排放占建材行业总排放的84.3%，水泥行业的平均减排成本为124元／吨CO2[18]，低碳补贴约为减排成本的50%，需求侧对企业的影响为企业非减排时收益的20%[19]，企业进行低碳减排获得的综合收益比非减排下的收益高约20%。《2021年中国碳价调查报告》指出2022年平均碳价预期为49元／吨，为便于计算将碳价设置为50元／吨，并对违规排放的企业处以市场碳价的两倍罚金[12]。基于上文约束条件，设定各参数的初始值为：Cm＝100、Am＝60、F＝100、Ad＝80、Lg＝280、Im＝120、αPm＝360、Pm＝300、βPd＝600、Pd＝500、D＝1、Dg＝0.9、Dt＝1.2、P＝50、Pr＝60、Lm＝100、Id＝135、Ld＝100。
4.1 政府监管成本Cm对三方演化博弈的影响
监管成本是政府采取积极监管措施而付出的人力、物力、财力等价值牺牲，其数值的高低决定了政府的监管意愿。在其他参数不变的情况下改变监管成本取值，系统的演化动态过程如图2所示。当监管成本较小时，系统的演化策略为｛积极监管，生产绿色建材，开发绿色建筑｝，此时系统稳定条件与情形三一致。随着监管成本增加，政府监管的意愿逐渐减小，同时影响了建材商与开发商的行为策略，在一定阈值内，系统不存在演化稳定结果，博弈主体间呈现周期行为模式。当监管成本超过一定阈值时，政府为减轻财政负担而选择消极监管，系统演化趋向于｛消极监管，生产传统建材，开发传统建筑｝，此时系统稳定条件满足情形一。
图2 政府监管成本变化的系统演化路径
4.2 政府罚金F对三方演化博弈的影响
在积极监管策略下，政府为控制碳排放、推动绿色建材发展，对建材商的非低碳行为进行惩罚约束。在其他参数不变的情况下改变政府罚金的取值，系统的演化动态过程如图3所示。建材商对罚金的敏感程度显著大于政府，惩罚力度的调整对政府的策略选择影响较小，但会改变建材商的行为策略。当惩罚力度较小时，建材商倾向于生产传统建筑，随着惩罚力度加大，建材商策略选择向生产绿色建材演化，最终实现稳定状态。
图3 政府罚金改变的系统演化路径
4.3 建材商补贴Am对三方演化博弈的影响
政府补贴是激励建材商低碳生产的关键动力，在其他参数不变的情况下改变政府对建材商补贴的取值，系统的演化动态过程如图4所示。当政府补贴较小时，由于建材商与开发商存在供需关系，开发商对绿色建材的需求可为建材商带来一定的额外收益，从而推动建材商生产绿色建材；
当补贴增加时，政府财政负担增加导致监管意愿出现波动，从而对建材商和开发商的策略选择造成影响，三方主体呈现周期性行为。
图4 建材商补贴变化的系统演化路径
4.4 建材商潜在损失Lm对三方演化博弈的影响
建材商与开发商就建筑材料形成供需关系，当建材商生产绿色建材而开发商开发传统建筑将导致双方合作中断，建材商面临需求较少、库存积压、资金周转困难等潜在损失。在其他参数不变的情况下改变潜在损失的取值，系统的演化动态过程如图5所示。当潜在损失较小时，建材商选择生产绿色建材；
随着损失逐渐增大，建材商首先采取观望态度而后向生产绿色建材的策略演化；
而当潜在损失过大时，其超出了建材商的承担能力，建材商选择生产传统建材，开发商为避免自身损失也会选择开发传统建筑，此时系统稳定条件满足情形二。由此可看出建材商与开发商双方更倾向于保持一致的策略选择，避免陷入合作中断的困境。
图5 建材商潜在损失变化的系统演化路径
4.5 建材商减排成本Im对演化结果的影响
绿色建材的高成本是建材商低碳发展动力不足的主要原因之一。在其他参数不变的情况下改变建材商减排成本的取值，建材商策略演化趋势如图6所示。当减排成本较小时，建材商充分考虑政府补贴与低碳行为的额外收益，倾向于生产绿色建材，且减排成本越小其收敛速度越快；
当减排成本增加时，建材商减排意愿出现波动，为保证企业利益与正常运营，最终其策略演化至生产传统建材。
图6 建材商减排成本变化的系统演化路径
4.6 碳交易价格P对演化结果的影响
碳交易通过市场化手段为高碳排放企业提供减排动力与经济性支撑，然而当前市场碳价远低于减排成本，故进一步探讨碳交易价格对企业策略的影响。在其他参数不变的情况下改变碳交易价格的取值，建材商策略演化趋势如图7所示。在政府的激励与约束下，碳交易不会改变建材商的策略选择，但活跃的碳交易可刺激建材商生产绿色建材，且随着碳交易价格提升，建材商生产绿色建材的演化收敛速率加快，因此提高碳交易价格可推动建材商进行低碳减排。
图7 碳交易价格变化的系统演化路径
本文通过构建政府、建材生产商与建筑开发商三方演化博弈模型，对环境规制下绿色建材利益相关者之间的博弈行为进行研究，并进一步探讨绿色建材低碳发展过程中各方主体策略选择的影响因素，利用数值仿真得出以下结论：
（1）政府作为监管方进行环境规制，在绿色建材的发展中处于主导地位，其监管意愿的波动同时影响着建材商与开发商的策略选择。较高的监管成本将对政府造成财政负担，在一定阈值内导致三方主体出现周期行为而难以实现稳定策略；
在积极监管策略下，政府对补贴的敏感度大于罚金，建议考虑采用 “补贴退坡”政策在激励企业低碳发展的同时减轻财政压力。
（2）建材生产商与建筑开发商分别作为供给方和需求方，始终保持一致的策略选择，其是否开展低碳行为依赖于收益与成本的权衡，不仅受到政府补贴、处罚与自身减排成本的影响，还与双方合作中断造成的损失有关。因此，加速头部房企与建材商形成稳固的合作关系，有利于绿色建材产业链上下游协同发展，提升绿色建材规模效益，从而推动建筑领域实现节能减排目标。
（3）活跃的碳交易市场可以促进建材商低碳生产，同时提升碳交易价格可加快建材商生产绿色建材演化速度，促进系统达到的稳定状态。因此，加快将建材行业纳入碳交易市场，可充分发挥碳交易机制的激励与约束作用，对建材企业进行严格约束，促进建材产业转型升级，逐步淘汰低效产能，推动绿色建材低碳发展。
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