政府激励下的建筑废弃物资源化博弈研究_代春泉.pdf
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1、第 卷第期 年月 科技和产业 ,政府激励下的建筑废弃物资源化博弈研究代春泉,刘浩,李海生,张超(山东科技大学 土木工程与建筑学院,山东 青岛 ;荣华建设集团有限公司,山东 青岛 ;山东科技大学 基建处,山东 青岛 )摘要:针对中国建筑废弃物持续增多、建筑原料匮乏等问题,运用动态博弈理论,构建建筑企业与建材企业的双寡头博弈市场,建立适应度函数并进行求解,分析政府奖惩制度对博弈双方策略选择的影响,并利用 软件进行仿真模拟。结果显示:政府因素在促进资源化发展的过程中具有重要作用;不同的奖惩力度对博弈双方策略的选择、演化速度影响不同;合适的政府奖惩力度对资源化发展具有推进作用,单一一方实现资源化会对另
2、一方产生阻碍作用。因此政府需要从补贴和惩处两个方面同时加强管控,才能促使建筑企业和建材企业均选择资源化的策略,从而实现资源化发展。关键词:双寡头博弈;建筑废弃物资源化;政府奖惩力度中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:基金项目:教育部社科基金()。作者简介:代春泉(),男,山东潍坊人,山东科技大学土木工程与建筑学院,副教授,博士,研究方向为建筑废弃物资源化、建筑节能、项目管理等;刘浩(),男,山东济南人,山东科技大学土木工程与建筑学院,硕士研究生,研究方向为建筑管理、工程管理;李海生(),男,山东潍坊人,荣华建设集团有限公司,总工程师,研究方向为智能建造、工程管理;张超(),男,山东
3、泰安人,山东科技大学基建处,工程师,硕士,研究方向为建筑科学与工程、工程管理。建筑行业消耗大量建筑材料的同时也产生了大量的建筑废弃物。近年来中国建筑废弃物排放量达到了惊人的地步,每年的建筑废弃物平均产生量为()亿,约占城市废弃物总量的,然而废弃物的处理量每年只有亿。因此政府应该重视建筑废弃物的处理,否则在未来的几十年内,中国将持续面临着“垃圾围城”的困境。城市建筑废弃物的资源化利用是循环经济领域的重要研究课题,许多学者针对建筑废弃物资源化开展了卓有成效的研究。王焯平从法律法规、经济政策、再生技术研究等方面对资源化的可行性进行了深入研究。刘婷婷等通过构建系统动力学模型,证明当前形势下建筑废弃物的
4、处置情况并不是最佳的状态,采用建筑废弃物资源化处置才能提高环境效益。胡鸣明等基于生命周期评价方法和生命周期成本分析方法,研究了当前建筑垃圾处理的生态效率,提出资源化是目前处理建筑废弃物的最佳选择。陈伟等通过研究建筑废弃物三方非对称博弈,证明其博弈模型存在种演化稳定策略:生产企业最终的稳定策略为参与资源共享链;政府介入对产业链管理具有正面影响;政府合理采用经济手段并提高干预成功率;处理企业降低参与成本有利于促进建筑固体废弃物循环。目前对于建筑废弃物资源化的研究主要集中在资源化技术、全生命周期、政策分析等方面。大多研究定性地阐述政府在建筑废弃物资源化中发挥的重要作用,而从定量的角度分析政府重要性的
5、研究相对较少。因此本文构建一个双头垄断的建筑废弃物市场,分析政府奖惩力度对建筑废弃物资源化发展的影响,研究不同奖惩力度下博弈双方的策略选择。模型假设根据利益相关者与演化博弈的相关理论,做出如下假设。假设:假设一个具有一条供应链的双头垄断的资源化绿色建筑市场,该市场由建筑企业和建材企业组成,参与双方均保持风险中立的态度,且都是具有学习能力的有限理性个体。假设:建筑企业、建材企业均有两种策略选择,即建筑企业对建筑废弃物是否进行资源化处理,建材企业是否进行资源化处理。建筑企业和建材企业的策略选择均为资源化处理和非资源化处理,分别用、表示选择建筑企业和建材企业进行资源化处理的比例,且,均为时间的函数。
6、假设:建筑企业不进行资源化时的收益 为;建筑企业进行资源化处理,建材企业也进行资源化时的收益为;建筑企业进行资源化处理,建材企业不进行资源化处理时的收益为;建筑企业将建筑废弃物运往垃圾场的单价成本为,建筑废弃物的总量为;为建筑企业进行破碎、分拣、运输等工序的比重,建筑企业进行资源化处理越精细,越接近,从建材企业获得的收益就越多。破碎、分拣、运输的单价成本为;出售给建材企业再生原料的单价为;处理后的废弃物运往垃圾填埋场时的单价为。因为废弃物进行了初步资源化,所以。当建筑企业不进行资源化时,政府对建筑企业进行的单位处罚金额为。建筑企业在两种策略选择下的收益方程为 ()假设:建材企业不进行资源化时的
7、收益 为;当建材企业进行资源化处理,建筑企业也进行资源化时的收益为;建材企业进行资源化处理,建筑企业不进行资源化时的收益为;天然原料的采购单价为;原料转化成建材的转化率,随着科技的发展越来越接近于;普通建材的价格为;提升改进普通建材生产的技术成本为;再生建材的价格为,建材企业引进先进资源化技术的技术成本为;建材企业采用资源化时获得良好的声誉收益为;建材企业从垃圾填埋场购买建筑废弃物的单价为;当建筑企业进行资源化时,政府对其进行的单位补贴金额为。建材企业在两种策略选择下的收益方程为 ()()建筑企业与建材企业收益矩阵见表。建筑企业进行资源化时的期望收益 为 ()()表政府参与下的建筑企业与建材企
8、业收益矩阵建材企业建筑企业进行资源化()不进行资源化()进行资源化(),不进行资源化(),建筑企业进行非资源化时的期望收益 为 ()()根据 动态方程,建筑企业的平均收益为 ()()根据动态演化博弈复制动态方程公式,此时建筑企业的复制动态方程为()()()()()()()()当()(),(),此时取任意值,建筑企业的策略选择均处于稳态。当()(),(),(),此时为演化均衡点,建筑企业选择资源化策略。当()(),(),(),此时为演化均衡点,建筑企业选择非资源化策略。由上述分析可知,当增加政府对建筑企业进行非资源化时的单位罚金,可促使趋向于,即促使建筑企业选择资源化策略。同理可得,建材企业的复
9、制动态方程为()()()()()()()()当()(),(),此时取任意值,建材企业的策略选择均处于稳态。当()(),(),(),此时为演化均衡点,建材企业选择资源化策略。当()(),(),(),此时为演化均衡点,建材企业选择非资源化策略。由上述分析可知,当增加政府对建材企业进行资源化时的单位补贴,可促使趋向于,即促使建材企业选择资源化策略。上述的动态方程反映了有限理性的各利益相关方通过学习、模仿而选择行为策略的过程。为寻求各博弈方均达到稳定状态时的博弈均衡点,令()()可求出系统的个局部均衡点(,)、(,)、(,)、(,)、(,)。其 中()(),()()。科技和产业 第 卷第期均衡点分析复
10、制动态方程的均衡点不一定都是该系统的演化稳定策略,建筑企业和建材企业演化系统的局部稳定性可通过雅可比矩阵的行列式的值和迹来验证,从而求出系统的最终稳定策略。雅可比矩阵的行列式和迹分析局部均衡点稳定性的相关原则见表。表雅可比矩阵行列式和迹的局部均衡点稳定性原则项目 行列式 迹 稳定性不稳定点演化稳定策略鞍点根据 的方法将系统的复制动态方程分别对、求偏导可得到本系统的雅可比矩阵,即 ()()()()()()()()()()()雅可比矩阵的行列式和迹的表达式为 ,。将建筑企业和建材企业的复制动态方程求出的个局部均衡点分别代入矩阵行列式 和轨迹 的表达式中,得到系统均衡点对应的矩阵行列式和迹的表达式,
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