突发性能源短缺应急主体演化博弈研究
2016-11-16刘晓燕吕涛
刘晓燕 吕涛
摘要 在突发性能源短缺事件的应急过程中能源供应链企业主观能动性差，普遍采取消极应对策略，研究能源短缺事件应急参与主体的行为策略，对于掌握影响应急主体行为的关键因素和突发性能源短缺事件的发展演化机理，改善中国能源应急过度依赖政府力量的现状具有重要意义。本文基于演化博弈理论构建突发性能源短缺应急主体的博弈模型，研究政府和能源供应链企业两个主体之间的博弈关系，通过对博弈系统进行稳定性分析和演化稳定策略分析，依据能源供应链企业应急成本、政府惩罚力度以及两个主体的协同收益等参数之间的关系得到九种情形，其中在四种情形下博弈系统存在长期演化稳定策略，且能源供应链企业在四种情形下的长期演化稳定策略均为积极应对。结果表明能源应急主体的行为策略选择受到协同收益、政府惩罚力度及能源供应链企业应急成本等参数的影响，且只有当能源供应链企业的应急成本较低或者协同收益较高时，系统才可能存在演化稳定策略，能源供应链企业才有可能在长期反复的博弈过程中一直选择积极应对策略。此外造成能源供应链企业在应急过程中选择消极应对策略的原因包括三点，一是中国突发性能源短缺应急效率低，在整个应急过程中不能达到长期演化均衡状态；二是政府的惩罚力度不合理或协同收益较低；三是能源供应链企业的应急成本较高或者协同收益较低。建议能源供应链企业降低应急成本，政府合理调控惩罚力度，两个主体间提高应急工作的协同度，使系统能够达到演化稳定状态，促使能源供应链企业积极应对突发性能源短缺事件。
关键词 突发性能源短缺；应急主体；演化博弈
中图分类号 F206；D035.29 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）05-0154-06 doi：10.3969/j.issn.1002—2104.2016.05.019
突发性能源短缺应急是一个开放的复杂系统，相关的利益主体，包括中央政府、地方政府，能源生产、消费、运输企业，以及公众等，各个主体在应急过程中行为策略决定着能源应急的演化方向。近年来在中国频发的突发性能源短缺事件中政府全力以赴应对短缺，而能源供应链企业则消极怠慢，主观能动性低，过度依靠政府，2008年初的中国南方雪灾导致煤炭运输中断引发煤炭短缺，以及2009年11月至2010年1月中国大范围爆发的煤荒等事件均暴露了该问题。研究突发性能源短缺应急主体的行为策略选择对于掌握能源应急演化机理，提高能源供应链企业积极性，改善中国能源应急管理现状至关重要。
1 文献综述
国外关于能源应急的研究始于20世纪70年代石油禁运事件，研究热点集中在石油短缺应急框架和体系。2000年后，由于遭遇了2003年东北地区大停电、2005年和2008年飓风导致南方各州大范围石油供应中断等事件，突发性能源短缺再次引起了西方政府和学者的重视，Rick Munroe分别于2008年1月、2009年1月和2010年12月发表了4篇文献概述发达国家应对石油短缺的应急体系研究和实践动态，建议应急响应需要各级政府的配合，地方政府是能源应急响应的关键，应给予其响应优先权；美国政府发布大量关于能源应急体系建设的政策文件和研究报告，明确联邦政府和地方政府能源应急响应组织体系行动策略。中国关于突发性能源短缺应急管理研究内容主要包括能源应急法律制度、国外能源应急体系及经验及中国能源应急体系的不足与构建等方面，代表性的研究包括吴菲、程荃研究了国际能源应急法律制度的变迁，以及对中国能源应急法律体系构建的意义；刘恩东对国外先进的能源应急体系和经验进行分析，指出美国石油储备机制、应急法规、应急组织体系及灵活多样的应急策略对中国能源应急体系的建设具有重要意义；吕涛通过中国南方雪灾带来的煤炭短缺案例，结合西方先进的应急经验比较分析了中国能源应急体系的不足，并对中国如何构建能源应急体系提出设想；张希祥借鉴国外先进的电网应急管理模式，结合我国现实情况设计了电网突发事件应急联动机制。综观国内外相关文献，可知当前能源应急的研究多是文字描述、经验总结、政府报告和宏观系统分析，从量化的角度科学理性地研究能源应急演化规律、发展特征成果较少，运用合适的数理工具研究能源应急主体行为机理，提高能源供应链企业积极性，进而完善能源应急体系，是能源应急管理面临的严峻挑战之一。
90年代兴起的演化博弈理论为分析突发事件演化规律提供了良好的研究范式，学者们已将该理论用于研究突发事件演化机理，谢百帅、张卫国等基于演化博弈模型研究了政府在群体性突发事件中的协调作用；李勇建、王治莹基于社会公众和政府部门两个主体构建演化博弈模型研究突发事件中的舆情传播机制；刘德海、王维国等运用演化博弈理论建立了基于政府和社会公众两个主体的重大突发公共卫生事件的疫情传播模型，根据三种演化情景对疫情进行预测，并提出防控措施。从演化博弈的角度分析，突发性能源短缺的应急过程是政府和能源供应链企业两个主体观察、学习和调整行为策略的过程，同时两个主体的行为策略决定着能源应急演化方向。因此利用演化博弈理论，研究政府和能源供应链企业两个主体的行为策略选择和影响应急主体策略选择的因素，提出相应的政策建议，旨在促进能源供应链企业面对能源短缺时由消极应对变为积极应对，减少对政府的依赖，提高中国能源应急效率。
2 演化博弈模型
2.1 模型假设
模型设定突发性能源短缺应急过程中政府和能源供应链企业两个主体参与博弈。能源短缺突发事件发生后，政府迅速作出响应，国务院办公厅、国家发改委经济运行调节局及省、市、县等各级政府能源直属部门第一时间成立应急小组，启动煤电油气运保障工作部际协调机制，评估短缺程度，根据能源短缺程度启动相应的应急预案，统筹部署应急工作。在能源短缺应急过程中，采取的应急措施目前主要包括扩大能源产出、释放能源储备和降低能源消耗等，这些措施需要能源生产企业增加产能，能源销售企业释放其商业储备，能源运输企业协调运力，保障能源运输畅通，能源消费企业降低能源消耗量，提高能源利用率。由于能源的生产、运输、销售、消费企业具有同质性，为简化模型将其统一为能源供应链企业。
目前中国能源短缺应急现状为当短缺发生后，能源供应链企业作为以营利为目的，自主经营、自负盈亏的主体，其主观能动性受到自身经济利益的约束，同时认为政府在资源的储备和筹措方面具有显著优势，应当担负更多的责任而过度依赖政府的力量而消极应对，因此设定能源供应链企业的应急行为策略为积极应对和消极应对两种策略。积极应对指在短缺发生后，能源供应链企业充分发挥其主观能动性，第一时间和政府进行沟通协调，采取先期处置，主动增加能源产量，充分释放能源储备，最大限度抽调运力保障应急资源运输和降低能源消费。消极应对指能源供应链企业在应急过程中只是“消极等待”政府的工作安排，主观能动性低，缺乏与其他主体的信息沟通，过多地考虑其自身的经济利益，不能最大限度地释放资源服务于能源应急。政府在能源短缺的应急过程中根据能源供应链企业的表现以及应急成败向能源供应链企业进行责任追究，主要是对能源供应链企业主要领导人的撤职处分或其它行政、财政处罚，因此引入惩罚变量“P”，设定政府的行为策略为给予惩罚和免除惩罚两种策略。
2.2 模型构建
支付矩阵中收益值表示突发性能源短缺应急主体应急过程中获得的物质利益与非物质利益（声誉、社会认可度）等的总和。当能源供应链企业选择消极应对策略，政府选择免除惩罚策略时，能源供应链企业和政府的收益分别为πc、πgj当能源供应链企业选择消极应对策略，政府选择给予惩罚策略时，能源供应链企业的收益为πc-p，政府的收益为πg+p；当能源供应链企业选择积极应对策略时，会给博弈双方带来协同收益，同时能源供应链企业需付出应急成本c，则在能源供应链企业选择积极应对策略，政府选择给予惩罚策略时能源供应链企业和政府协同收益分别为Sc1、Sg1，能源供应链企业的最终收益为πc+Sc1-c-p，政府的最终收益为πg+Sg1+p；当能源供应链企业选择积极应对策略，政府选择免除惩罚策略时能源供应链企业和政府的协同收益分别为Sπc2、Sg2，能源供应链企业的最终收益为πc+Sc2-c，政府的最终收益为πg+Sg2。
假设政府在Ⅰ和Ⅱ两种情况下获得的协同收益不等，即Sg1≠Sg2；能源供应链企业在I和Ⅱ两种情况下获得的协同收益不等，即Sc1≠Sc2，且政府和能源供应链企业在Ⅰ中获得的协同收益同时大于或同时小于各自在Ⅱ中获得的协同收益，记Sg1-Sg2=△Sg（1-2）=-△S2（21），Sc1-Sc2=△Sc（1-2）=-△Sc（2-1）。突发性能源短缺应急主体博弈模型支付矩阵如表1，四种策略组合分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。
在有限理性的情况下，能源供应链企业面对突发性短缺选择积极应对的概率为α（α∈[0，1]），政府对能源供应链企业给予惩罚的概率为β（β∈[0，1]），则能源供应链企业选择积极应对策略时的收益为：
3.2 演化稳定策略分析
应急演化博弈是一个动态的过程，根据Hirshleifer概念可知若从使得动态系统的某平衡点的任意小邻域内出发的轨线最终都趋向于该平衡点，则称该平衡点为演化均衡点。根据复制动态系统的雅克比矩阵的局部稳定性分析系统在五个均衡点的局部稳定性。
分别计算五个均衡点的行列式detj和迹trj，如表2所示。
当detj>0，trj<0，均衡点为演化稳定策略（ESs）。通过分析参数c与Sc1、Sc2的关系以及p与Sg1、Sg2的关系，得到9种不同参数条件下有4种参数情形存在演化稳定策略，如表3。
由表3可得以下结论：
（1）在突发性能源短缺的长期博弈过程中，政府和能源供应链企业的长期演化稳定策略受到能源供应链企业应急成本c、协同收益Sc1和Sc2三者之间的关系以及政府协同收益Sg1、Sg2和政府惩罚力度p三者之间的关系影响，如何把握突发性能源短缺应急博弈系统的演化方向，需要考虑能源供应链企业的应急成本、政府的惩罚力度和两个主体之间的协同度三个影响因素。
（2）比较1、2和3三种情形可知，当能源供应链企业积极应对成本较低或者协同收益较高，政府采取免除惩罚的协同收益较高时，能源供应链企业最终会积极应对突发性能源短缺，政府最终不会对能源供应链企业进行惩罚。比较7、8和9三种情形可知，当能源供应链企业的积极应对成本较低或者协同收益较高，政府采取给予惩罚的协同收益较高时，能源供应链企业最终会积极应对突发性能源短缺，政府最终会对能源供应链企业进行惩罚。
（3）由（2）可得，只有当能源供应链企业在突发性能源短缺应急响应过程中积极应对的成本较低或协同收益较高时，博弈系统才有可能存在演化稳定策略，即能源供应链企业最终选择积极应对策略，因此降低能源供应链企业的应急成本或提高协同收益是改变中国能源应急过度依赖政府力量现状的关键。
（4）当前中国能源应急过程中能源供应链企业普遍采取消极应对策略可能的原因是：
①当参数之间的关系属于1、2、7或8四种情形之一时，能源供应链企业与政府两个主体的应急效率低下，在能源应急过程结束时系统的博弈尚未达到长期稳定状态，政府和能源供应链企业需要提高能源应急效率，使博弈系统尽快达到长期均衡状态，能源供应链企业能够积极参与突发性能源短缺应急响应。②当参数之间的关系属于4、5或6三种情形之一，政府需要调整其惩罚力度或者提高应急主体间的协同度，增加协同收益，以改变参数关系，使主体间的博弈向1、2、7或8四种情形发展，提高能源供应链企业采取积极应对策略的可能。③当参数之间的关系属于3或9两种情形之一，能源供应链企业积极应对成本较高或协同收益较低，导致系统不存在长期演化稳策略，能源供应链企业可降低其应对成本或提高与政府的应急协同度，增加协同收益，改变参数关系，使主体间的博弈向1、2、7或8情形发展，提高能源供应链企业采取积极应对策略的可能性。
4 政策建议
运用演化博弈理论对能源供应链企业和政府两个主体在突发性能源短缺应急过程中的博弈行为策略进行研究，通过分析参数c、Sc1和Sc1，p、Sg1和Sg2之间的9种关系，得到4种情形下博弈系统存在长期演化稳定策略，根据研究结论提出以下建议。
（1）能源供应链企业在完成应急任务的前提下尽可能降低应急成本，增加其积极应对的可能性。在能源短缺应急过程中，能源供应链企业降低其应急成本需要研发和采用高效的能源开采技术降低生产成本；能源运输企业建立专业的运输团队，开辟应急运输专线，避免应急过程中能源运输迟滞，徒增应急运输成本；能源消费企业提高能源利用效率，降低能源消耗，同时储备适当规模的能源，避免应急过程中不能有效协调自身发展需要和应急需要造成混乱，增加应急成本。
（2）能源供应链企业和政府两个主体应提高应急过程中的协同度，以期产生更高的协同收益，使系统存在长期稳定策略，提高能源供应链企业采取积极应对策略的概率。首先要加快完善能源应急法律法规体系，明确政府和能源供应链企业的权利与职责，确立奖惩机制；其次要制定应急预案并进行应急演练，加强政府和能源供应链企业日常联系与合作，根据演练暴露的问题改善预案，提高应急操作流程的规范性和效率；最后政府和能源供应链企业应建立权责明晰、沟通高效的应急组织体系。
（3）政府在能源应急过程中要根据其与能源供应链企业之间的协同程度调控惩罚力度，使演化趋于1、2、7或8情形，提高能源供应链企业选择积极应对策略的概率。
（编辑：刘呈庆）
