基于政府补贴的浅层地温能开发利用博弈分析

陈安国，马乐乐，周吉光

(1.石家庄经济学院 图书馆，河北 石家庄 050031；2.石家庄经济学院 研究生学院，河北 石家庄 050031 3.石家庄经济学院 学术传播中心，河北 石家庄 050031)

基于政府补贴的浅层地温能开发利用博弈分析

陈安国1，马乐乐2，周吉光3

(1.石家庄经济学院 图书馆，河北 石家庄 050031；2.石家庄经济学院 研究生学院，河北 石家庄 050031 3.石家庄经济学院 学术传播中心，河北 石家庄 050031)

假设市场上有使用传统能源的生厂商1和开发浅层地温能的生产商2，生产商1生产的产品绿色度较低，其价格也相应的较低，而生产商2生产的产品绿色度高，但价格较昂贵。基于政府补贴的角度，利用博弈论方法，建立政府和两个生产商的博弈模型。研究结果表明：随着消费者环保意识的增强，政府提高市场最低绿色度准入值，生产商2的市场份额会逐渐增加，而生产商1的市场份额会逐渐缩小，即政府提高市场最低绿色度准入值对生厂商2更有利。

政府补贴；博弈模型；浅层地温能

浅层地温能又称浅层地热能，是蕴藏在地表水或地表以下一定深度(一般小于200米)范围内的岩土体和地下水中具有开发利用价值的热能。浅层地温能分布广泛、能量巨大，据专家测算，我国地下近百米深度内的土壤每年可采集的低温能量是1 560×104kW，而百米内地下水每年可采集的低温能量也有21×104kW。浅层地温能是一种可再生的新型环保能源，具有明显的资源属性，因而也是一种特殊的矿产资源[1]。面对我国经济和人口增长的能源需求的剧增，传统能源的日益枯竭及生存环境问题的日益凸显，开发浅层地温能源对改善我国能源结构、缓解资源匮乏、促进节能减排目标的实现及构建资源节约型和环境友好型社会，具有重要的现实意义。

一、浅层地温能开发利用的背景

近年来，我国利用浅层地温能对建筑物供暖和制冷的工程项目数量及服务面积迅速增加。据不完全统计，目前全国浅层地温能开发利用项目服务面积已超过2亿平方米，且每年的增加面积将超过5 000万平方米。随着地源热泵技术的普及和推广，应用地源热泵项目的建筑类型越来越多，由住宅、学校、酒店、办公楼、商场逐渐扩大到交易大厅、企业工厂、会馆、商场、学校、写字楼、医院、酒店等，显示了浅层地温能的开发利用具有广阔的发展前景[2]。

但是对于我国多数生产商来说，开发浅层地温能存在诸多制约因素：一方面，浅层地温能的开发需要大量的资金和成熟的技术能力。浅层地温能产品虽然能起到缓解能源压力、减少污染的效果，但是由于技术、成本等因素，浅层地温能产品可能会出现价格高、不稳定的情况。另一方面，由于我国消费者的环境偏好还比较低，对绿色环保产品的重视度不高，利用浅层地温能这种新能源生产出来的产品难以凭借低碳环保的优势赢得市场份额。因此，要促进浅层地温能的开发利用，政府必须采取财政补贴、减少税收等一系列的优惠政策。而实际上，为了促进浅层地温能的开发利用，从中央到地方各级政府都相继出台了支持鼓励政策。2004年，国家《节能中长期专项规划》就指出，要加快地热等可再生能源在建筑物中的利用；2006年1月施行的《中华人民共和国可再生能源法》明确将地热能的开发与利用列入新能源的鼓励范围；2006年8月，《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》明确提出推进浅层地温能等可再生能源在建筑领域的应用；2007年9月，《可再生能源中长期发展规划》提出要合理利用地热资源；2008年12月，国土资源部下发了《关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》，对大力推进我国浅层地温能资源的开发利用进行了部署；《河北省能源“十二五”发展规划(2011—2015年)》中明确了“大力发展新能源和可再生能源”的重点任务[1]。因此国内许多生产商积极投入到浅层地温能的开发热潮中，在此背景下，政府如何制定财政补贴政策以及生产商如何应对政府补贴政策做出相应的经营决策，成为政府与生产商面临的关键问题。探究政府与生产商在浅层地温能源开发战略中的博弈关系将有助于解决这一问题。

本文利用博弈论方法，系统考虑到政府补贴、市场竞争、浅层地温能产品和传统产品的绿色度水平、市场最低绿色准入值、消费者偏好等因素，建立政府和两个竞争生产商的博弈模型，以此探究各种参数变化对政府和企业行为带来的影响，为浅层地温能的开发利用提供参考。

二、博弈模型的建立

(一)问题阐述

市场上对浅层地温能的开发利用有两种战略：开发浅层地温能源和开发传统能源(如煤炭、天然气等)。采取两种战略的差异主要表现在所生产产品的绿色程度上，开发传统能源的企业(设为生产商1)通常采用传统生产方法，在能源利用上只是单纯地提高利用效率，所生产的产品绿色环保的程度较低，其价格也相应的较低。开发浅层地温能源的企业(设为生产商2)更倾向于研发新的生产方法和投入更高的成本，其生产的产品绿色环保的程度较高，但价格较昂贵。也就是说，生产商2的产品绿色度水平比生产商1的产品绿色度水平更高，因此称生产商2的产品为高绿色度产品，生产商1的产品为低绿色度产品。假设用g表示法规规定的最低绿色度水平，且g值越大说明绿色度水平越高。g1、g2分别为生产商1和生产商2的产品绿色度水平，g2>g1。生产商1和生产商2的边际生产成本分别为c1、c2(c2>c1)，其产品价格分别为p1和p2。

市场上消费者对产品的绿色偏好存在很大差异，有的消费者是激进的环保主义者，他们愿意支付很高的价格来购买高绿色度产品；而有的消费者不关心产品的绿色程度，他们更倾向于购买价格较低的产品。用θ表示消费者对产品的绿色满意度，消费者每增加一单位产品的绿色满意度，则其愿意支付一定的费用K[3]。

(二)模型假设

(1)假设社会总福利为政府收益，政府收益=企业收益-政府补贴。

(2)市场为双寡头市场，生产商1开发传统能源，生产商2开发浅层地温能源。

(3)生产商1的产品达不到政府规定的最低绿色水平补贴的要求，因此得不到政府补贴。生产商2的产品达到或超过政府规定的最低绿色水平补贴的要求，享有政府补贴。

(4)生产商为提高产品的绿色度水平，需要付出相应的研发成本μi=βi(gi-g0)(i=1,2)，其中β为研发成本系数。

(5)生产商2的产品初始成本高，但后续运行成本低，从而带来边际成本一定程度的降低(设δ为成本降低率)，生产商2所降低的成本为δ2=(g2-g0)。生产商1为了提高竞争力，争夺市场份额，通过节约能源和材料提高产品的绿色程度，其所降低的成本为δ1=(g1-g0)。

(7)假设市场容量为1，传统能源产品的市场需求量为q1，浅层地温能产品的市场需求量为q2=1-q1[5]。

(三)模型建立

根据以上假设，有：

(1)

生厂商1的收益函数为：

π1=[p1-c1+δ1(g1-g0)]q1-β1(g1-g0)

(2)

生产商2的收益函数为：

π2=[p2-c2+δ2(g2-g0)]+p2r(g2-g]q2-β2(g2-g0)

(3)

政府的收益函数为生产商1和生产商2的收益之和减去政府对产品的补贴支出：

Π3=π1+π2-r(g2-g)q2

(4)

三、模型求解

(5)

由公式(5)可知，利用传统能源生产的产品边际成本c1越低且成本节约率δ1越高，传统能源的产品和浅层地温能源生产的产品的价格差异越大。而在现实生产活动中，利用传统能源的生产商更倾向于那些既经济又环保的措施，比如提高能源利用率、利用环保材料减少能耗等。这会导致两种类型的厂商专注于自己的市场层次，价格差别越来越大。生产商1凭借价格优势吸引消费者，生产商2则靠较高的绿色程度和新技术争夺市场份额。

(6)

(7)

观察公式(6)和(7)，在其他因素不变的前提下，两个生产商的产品价格随着k值的增加而增加。也就是说，随着消费者环境保护意识的提高，其环境支付意愿也会提高。浅层地温能厂商生产的产品就是高绿色度产品，而传统能源厂商为了吸引消费者也会努力提高产品的绿色度，这样不仅生产商2会获益，生产商1也会获益，市场上会出现双赢的良好局面。

(8)

(9)

因此，随着市场最低绿色准入值的增大，市场上所有产品的价格都提高，政府应慎重制定市场最低绿色准入标准。

将公式(6)(7)代入式(1)得：

(10)

(11)

若政府设定的最低绿色度准入值g0发生变化，两个生产商的市场份额也会发生变化，且两个厂商所占市场份额的增减与两者成本降低率δ的比值相关。令：

(12)

(13)

得：

(14)

即提高市场最低绿色度准入标准，会给生产商2(浅层地温能厂商)带来巨大商机，生产商2凭借产品优势占据更多的市场份额，而生产商1(传统能源厂商)的市场份额会逐渐缩小。

在这种情况下，随着市场最低绿色度准入标准的提高，生产商2的市场份额会逐步萎缩，而生产商1的市场份额会逐步扩张。相反，降低市场最低绿色度准入标准，才能逐步增加生产商2的市场份额，减少生产商1的市场份额。

即，无论市场最低绿色度准入标准如何变化，两个生产商的市场份额不变。

四、政策建议

其一，政府要加大对消费者环保意识的教育，提高消费者的环保意识。这在短期内可能收效甚微，但是长远来看会取得“消费者—厂商”双方共赢的效果。此外，政府要科学合理地制定最低补贴标准，在浅层地温能产品的边际成本较高而消费者环保意识较低时，政府应适当降低最低补贴标准，以保证厂商有利可图；而随着浅层地温能产品市场份额的扩大带来的规模经济效益使其边际成本降低，且消费者的环保意识进一步提高时，政府可以考虑提高最低补贴标准。[6]

其二，随着经济的迅猛发展，人们的物质精神生活水平不断提高，消费者对其生存环境的质量也越来越重视，特别是近日来一系列污染事件(如全国大面积的雾霾天气、空气污染)的发生，更激起了消费者在环境方面的需求。面对这种状况，生产高绿色度产品的厂商一方面要加强宣传，突出强化自己的绿色环保形象，形成与竞争对手差别化的竞争优势；另一方面要加大技术投入，降低生产成本。而对于生产低绿色度产品的厂商，随着消费者环保意识的不断提高，要提高产品的绿色程度，在政府最低补贴标准较低时，适当降低价格，当政府提高最低补贴标准时，厂商可以适当提高价格。

〔1〕 卫万顺,李宁波,冉伟彦,等.中国浅层地温能资源[M].北京：中国大地出版社,2010.

〔2〕 陈安国,马乐乐,周吉光.河北省浅层地温能开发利用现状、问题与对策研究[J].石家庄经济学院学报,2013(4)：50-54.

〔3〕 朱庆华,窦一杰.基于政府补贴分析的绿色供应链管理博弈模型[J].管理科学学报,2011(6)：86-95.

〔4〕 蔡伟琨,贾磊丽,张聪.基于政府补贴分析的新能源战略博弈模型研究[J].企业活力,2012(5)：9-12.

〔5〕 李帮义,王玉燕.博弈论及其应用[M].北京：机械工业出版社,2010.

〔6〕 李国志.日本发展低碳经济的财政政策及借鉴[J].当代经济管理，2014(1)：94-97.

(责任编辑 杜 敏)

A Game Model on the Utilization of Shallow Geothermal Energy Based on Government Subsidies

CHEN An-guo,MA Le-le,ZHOU Ji-guang

(Shijiazhuang University of Economics,Shijiazhuang,Hebei 050031)

The article supposes that there are two kinds of manufacturer on the market,the manufacturer of using traditional energy and shallow geothermal energy.The products of manufacturer 1 have a lower green degree,and its price is correspondingly lower.On the contrary,the green degree of the other manufacturer's price is higher,and its price is also expensive.Based on government subsidies,this paper establishes a game model by considering government and two manufactures. The result shows,with the increase of consumers' environment-care,increasing the lowest green access value is more advantage to the manufacturers of using shallow geothermal energy.

government subsidies; game model; shallow geothermal energy

10.13937/j.cnki.sjzjjxyxb.2014.06.011

2014-04-10

http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13937/j.cnki.sjzjjxyxb.2014.06.011.html 网络出版时间：2014-12-29 15：30

2012年度河北省社会科学基金项目“能源矿产资源参与低碳经济建设的宏观调控战略机制研究”(HB12YJ052)；2014年度河北省社会科学基金项目“杰文斯悖论的经验性检验及对资源开发利用模式的启示”(HB14L5004)。

陈安国(1965—)，男，河南孟津人，经济学博士，教授，硕士研究生导师，现任石家庄经济学院图书馆馆长，主要研究方向为城市经济学、资源经济学。

F206

A

1007-6875(2014)06-0056-04