欧盟ETD与ETS2政策下公路货运减排的三方演化博弈分析

《Frontiers in Environmental Science》：Tripartite evolutionary game analysis of emission reduction in EU road freight transport under ETD and ETS2 policies

　　

作为欧盟“Fit for 55”一揽子计划的重要组成部分，碳排放交易体系Ⅱ（Emission Trading System II, ETS2）旨在推动包括公路运输和建筑在内的行业实现减排。为了探究ETS2政策如何影响公路运输部门的碳排放，本研究构建了一个包含政府、燃料供应商和公路运输企业的三方演化博弈模型，用以比较在仅实施能源税指令（Energy Taxation Directive, ETD）政策与同时实施ETD和ETS2的组合政策下的策略演变，并进一步考察了绿色燃料价格和碳价格对策略选择及整个系统均衡的影响。结果表明，与单一的ETD政策相比，ETD+ETS2组合政策更能有效地增强燃料供应商和公路运输企业进行绿色转型的内生动力。当绿色燃料价格维持在合理区间时，燃料供应商倾向于选择绿色转型，而公路运输企业则倾向于选择绿色运营。然而，随着碳配额价格或绿色燃料能源税从低水平上升到高水平，燃料供应商会从绿色转型转向传统生产。这些发现为欧盟ETD与ETS2政策的协调设计以及企业减排策略提供了理论参考。

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1. 研究背景与研究问题

在全球气候治理的背景下，欧盟始终将温室气体减排作为核心战略任务，并设定了到2030年较1990年减排至少55%、到2050年实现碳中和的刚性目标。为此，欧盟构建了全方位的碳减排政策体系，其中主要包括能源税指令（Energy Taxation Directive, ETD）和碳排放交易体系（Emissions Trading System, ETS）。ETD通过对高污染能源征收更高税率来优化能源消费结构，但其减排效果易受国际能源价格波动影响，且覆盖范围集中在终端消费阶段。ETS则以总量控制和交易机制为核心，通过设定碳排上限和拍卖配额形成稳定碳价，其第二阶段（ETS2）计划将建筑和公路运输部门纳入管控范围。

公路运输是欧盟最大的温室气体排放源，其碳排放量占欧盟总排放的比例居高不下，且减排进展缓慢，成为实现碳中和目标的关键瓶颈。该部门的排放具有分散性和流动性特点，涉及燃料供应商和公路运输企业等多个市场实体。与ETD政策相比，ETS2将公路运输部门的燃料消耗完全纳入碳交易范围，采用逐步递减的总量控制机制，并通过拍卖分配碳配额，从而强化了碳价对市场主体的激励和约束效应。然而，ETS2的实施必然导致各利益相关方的战略调整：政府需要在减排目标、产业发展和社会公平之间寻求平衡；燃料供应商面临绿色燃料研发投入与成本控制的困境；公路运输企业则需权衡碳成本压力与运营效率。这三方之间的利益博弈和策略演化直接决定了ETS2政策的实施效果和公路运输部门的减排成效。

尽管已有研究关注ETD或ETS2政策对燃料供应商或公路运输企业可能产生的影响，但这些研究大多侧重于单一政策或单一主体的分析，缺乏对三个关键利益相关方（政府、燃料供应商、公路运输企业）综合效能的量化分析和动态策略互动研究。事实上，这些主体通过反馈回路紧密相连，一方的决策会直接影响其他群体的策略。例如，考虑到公路运输企业可能因担心绿色转型的风险和成本而不愿改用绿色燃料，燃料供应商需要决定是否投资和生产绿色燃料。因此，为了探究ETS2政策的引入将如何影响公路运输减排，以及在该政策下政府、燃料供应商和公路运输企业低碳策略的演化过程，研究人员开展了此项研究。

2. 主要技术方法

本研究采用了三方演化博弈模型（tripartite evolutionary game model）作为核心分析方法。该模型基于有限理性假设，模拟了政府、燃料供应商和公路运输企业在两种不同政策背景下的动态策略调整过程。研究通过复制动态方程（replicator dynamics equations）分析了系统的演化稳定策略（Evolutionarily Stable Strategy, ESS），并结合数值仿真（numerical simulation）对关键参数进行了敏感性分析。

3. 研究结果

3.1 模型构建与分析

研究人员首先基于ETD政策和ETD+ETS2组合政策两种情景，构建了三方演化博弈的支付矩阵。模型假设政府有两种策略（积极支持与消极支持），燃料供应商有两种策略（绿色转型与传统生产），公路运输企业有两种策略（绿色运营与传统运营）。在此基础上，分别求解了两种政策情景下三方的期望收益函数和复制动态方程。

3.2 演化稳定性分析

通过雅可比矩阵（Jacobian matrix）局部稳定性分析，研究人员识别了不同条件下的演化稳定点。研究发现，与单一的ETD政策相比，ETD+ETS2组合政策能够更有效地强化燃料供应商和公路运输企业进行绿色转型的内生动力，使系统更容易收敛于理想的演化稳定状态。

3.3 数值仿真与敏感性分析

数值仿真结果验证了上述理论分析。具体而言：

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  绿色燃料价格的影响：当绿色燃料价格维持在合理范围内时，燃料供应商倾向于选择绿色转型，公路运输企业也倾向于选择绿色运营。这表明合理的绿色燃料定价是驱动整个供应链向绿色化发展的关键。
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  碳配额价格的影响：随着碳配额价格的上升，其对燃料供应商的策略选择呈现非线性影响。起初，较高的碳价会增加传统燃料的成本，激励燃料供应商转向绿色转型。然而，当碳价过高时，由于碳成本传导效应，燃料供应商可能会因过高的合规成本而被迫放弃绿色转型，回归传统生产模式。
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  绿色燃料能源税的影响：与碳价类似，当政府对绿色燃料征收的能源税从低水平上升到高水平时，会削弱绿色燃料相对于传统燃料的成本优势，从而导致燃料供应商从绿色转型策略转向传统生产策略。

4. 讨论与结论

讨论部分：研究人员将本研究的发现与现有文献进行了关联讨论。研究表明，ETD与ETS2的组合政策并非简单的叠加，而是通过改变不同主体的成本收益结构，产生了协同效应。研究还指出，该分析框架具有一定的国际适用性，但边界条件取决于各国具体的能源结构、市场成熟度和政策执行力度。例如，对于碳市场尚不完善的发展中国家，单纯模仿ETS2可能无法达到预期效果，需要配合更直接的补贴和监管措施。

研究结论：本研究的主要结论如下：

1. 1.
   与单一的ETD政策相比，ETD+ETS2组合政策能更有效地激发燃料供应商和公路运输企业的绿色转型内生动力。
2. 2.
   当绿色燃料价格处于合理区间时，有利于引导燃料供应商选择绿色转型、公路运输企业选择绿色运营。
3. 3.
   过高的碳配额价格或绿色燃料能源税会产生负面激励，促使燃料供应商从绿色转型退回到传统生产模式。
4. 4.
   这些发现为欧盟ETD与ETS2政策的协调设计以及企业制定减排策略提供了理论参考，强调了政策组合设计中“度”的重要性。