多方博弈视角下既有建筑节能改造市场主体行为策略

伍红民， 郭汉丁， 李柏桐

(天津城建大学 a. 经济与管理学院； b. 生态宜居城市与可持续建设管理研究中心， 天津 300384)

随着全国的能源供求矛盾不断升级，正处于转变经济发展方式、优化经济结构、转换增长动力攻关期的中国对能源的利用效率提出了更高的要求。既有建筑节能改造作为提高能源利用效率的重要途径之一，是推动我国绿色发展、加快生态文明体制改革和建设美丽中国的关键所在。既有建筑节能改造涉及多方利益主体，推动节能改造事业健康发展有赖于多主体协同驱动下市场机制有效运行。但由于既有建筑节能改造本身的复杂性，以及改造主体间信息整合能力与知识水平的差异性，导致既有建筑节能改造市场存在严重的信息不对称特性；在信息不对称环境下，节能服务企业(Energy Service Company，ESCO)凭借其自身专业知识水平以及市场信息整合能力上的优势，往往为谋取自身利益最大化而采取投机行为，导致业主的相关权益难以得到保障，而政府又由于信息的滞后或缺乏难以有效限制此种逐利行为对市场产生的不良影响。因此，从利益实现机制出发，探究既有建筑节能改造市场主体博弈过程中行为策略的演变规律，对于强化各方主体在既有建筑节能改造上的理性选择具有重要意义。

目前，国内外学者为推动既有建筑节能改造市场发展，探究市场主体行为策略已成为学术界的研究热点，主要体现在激励机制设计、影响因素分析以及行为动机演变规律探析等三个方面。在激励机制设计方面，Khashe等[1]通过虚拟仿真实验指出，在信息不对称的既有建筑节能改造过程中，通过财政补贴能有效促进业主行为策略向积极方向演进。Azar等[2]从改造主体行为动机分析入手，运用主成份分析和多元线性回归相结合的方法实证研究指出，改造主体的节能意识和积极性并不能直接转化为行动，只有当主体的改造需求与利益相契合时才能驱动主体进行节能改造。王艳艳等[3～6]通过建立非信息对称的ESCO激励机制模型研究指出，ESCO风险规避度越大，成本系数越高，风险分担越小，需要激励强度越大。在影响因素分析方面，赵倩倩等[7]指出，节能服务市场供需主体的行为策略是影响市场发展的关键，其中政府在建筑节能服务不同时期实施不同政策对ESCO和业主行为的积极性具有重要影响。凌阳明月等[8]从项目利益分配的角度研究指出，在应用合同能源管理进行既有公共建筑节能改造中，如何确定利益分配方式是影响合作双方行为的关键因素。Harputlugil等[9]基于业主行为分析结果指出，业主行为的积极与否将直接决定既有建筑节能改造的效果，而其中影响业主行为的因素不仅仅只有节能改造利益，同时也受潜在的教育水平制约。在行为动机演变规律探析方面，刘晓君等[10]指出，业主和ESCO是既有居住建筑节能改造能否顺利开展的核心，但是市场信息不对称的情况下，ESCO和业主会因为追求自身利益的最大化而向对方隐瞒自己的部分行为。邓建英等[11～13]认为，在既有建筑节能改造的过程中，政府和ESCO具有委托代理的关系，但由于市场信息不对称的普遍性和委托代理双方利益的不一致性，导致ESCO在节能改造过程中道德风险行为屡见不鲜。纵观国内外理论研究现状，虽然国内外学者就既有建筑节能改造主体行为策略从激励机制、影响因素以及演变规律等多个视角进行了有益探索，但目前相关理论多局限于两方博弈或单一主体行为策略的研究，而在一定程度上忽视了多方主体之间相互关联关系对于主体行为策略的影响。基于此，本文基于多方博弈视角，将既有建筑节能改造市场三大核心主体——ESCO、政府和业主作为博弈过程的参与人，构建三方博弈模型，运用演化博弈动态思想来探究ESCO、政府和业主在既有建筑节能改造过程中行为策略的演变规律，进而提出相关对策建议，以期在丰富既有建筑节能改造市场主体行为策略理论研究的同时，为推动既有建筑节能改造市场健康发展提供理论支撑。

1 基本假设与模型构建

1.1 模型基本假设及损益参数设定

假设1：构成博弈的局中人共包括ESCO、政府和业主，且局中人均为有限理性人。

假设2：在既有建筑节能改造过程中，局中人均有两种不同的策略可供选择。从ESCO的角度来看，ESCO可凭借其市场信息整合能力和专业知识水平的优势，为谋取超额利润选择“提供不合格节能服务”策略，也可能因担心不合格节能服务在流入市场后影响企业信誉及市场份额，或顾忌政府发现不合格节能服务后受到惩罚，而严格执行相关标准，即选择“提供合格节能服务”策略。从政府的角度来看，政府为推动既有建筑节能改造市场健康发展选择“实施调控”策略，即针对ESCO和业主实施正负激励措施来影响其市场行为，例如：针对ESCO的投机主义行为处以罚金、降低企业资质等负激励措施，而对于ESCO和业主的积极行为则提供财政补贴、资金奖励等正激励措施；反之，政府也可能因为顾忌市场调控所需成本造成的财政压力，或市场管制的难度而选择“不实施调控”策略。从业主的角度来看，业主可能为减少节能费用支出、提高室内舒适度以及获取政府的财政补贴而选择“接受节能改造”策略，也可能顾及ESCO提供不合格节能服务对其造成的损失而选择“不接受节能改造”策略。

假设3：ESCO选择“提供合格节能服务”策略的概率为x；政府选择“实施调控”策略的概率为y；业主选择“接受节能改造”策略的概率为z，且0

假设4：当业主选择“接受节能改造”策略时，ESCO选择“提供不合格节能服务”的净收益为R1，此时若政府实施调控，政府对ESCO选择“提供不合格节能服务”策略进行处罚所造成的损失为D1(政府针对ESCO的投机主义行为处以罚金、降低企业资质等负激励措施)，且由于不合格节能服务流入市场后，导致企业信誉下降、市场份额降低以及合作伙伴流失，ESCO需要为此支付的潜在损失为D2；而当ESCO选择“提供合格节能服务”策略时所需的成本为C1，此时若政府实施调控，政府对ESCO选择“提供合格节能服务”策略的补贴为R2，同时因ESCO选择“提供合格节能服务”策略会给企业信誉和品牌带来潜在收益为R3。反之，当业主选择“不接受节能改造”策略时，ESCO选择“提供不合格节能服务”对彼此利益无实质影响，双方初始收益均为0，但由于信息不对称，若ESCO选择“提供合格节能服务”策略时，由于支付了为使节能服务达到合格要求的努力成本，需要支付努力成本C2(C2

假设5：当业主选择“不接受节能改造”策略时，不论ESCO选择何种策略，业主选择“不接受节能改造”策略的收益均为0；当业主选择“接受节能改造”策略且ESCO选择“提供合格节能服务”策略，但政府未实施调控时的综合收益为P1，主要包括能源费用支出的减少、室内舒适度提升等；当业主选择“接受节能改造”且政府实施调控时，业主可获得政府的补贴为P2；但此时若ESCO选择“提供不合格节能服务”时，业主需要支付由于购买不合格节能服务所造成的成本及节能收益减少所带来的损失为D3。

假设6：当政府选择“实施调控”策略时，除了D1，R2，P2外，还需支付的监管成本为C3；当ESCO选择“提供不合格节能服务”策略时，不论政府是否实施调控，政府均需支付市场治理的成本为D4；当政府选择“不实施调控”策略时，ESCO选择“提供合格节能服务”策略且业主选择“接受节能改造”策略对市场发展带来有利影响的定量化指标为U。

1.2 收益矩阵构建

根据上述基本假设和损益参数设定，我们可建立ESCO、政府和业主三方博弈的模型，用表1所示的收益矩阵表示，其博弈策略组合共有8种：(合格，调控，接受)，(合格，调控，不接受)，(合格，不调控，接受)，(合格，不调控，不接受)，(不合格，调控，接受)，(不合格，调控，不接受)，(不合格，不调控，接受)，(不合格，不调控，不接受)。矩阵收益结果排序为ESCO、政府和业主。

表1 ESCO、政府和业主的三方博弈策略组合及收益矩阵

2 模型求解

2.1 ESCO的复制动态分析

G=yz(R1-C1+R2+R3)+y(1-z)(-C2)+

(1-y)z(R1-C1+R3)+(1-y)(1-z)(-C2)

(1)

G′=yz(R1-D1-D2)+(1-y)z(R1-D2)

(2)

(3)

由式(1)～(3)构造ESCO博弈方的复制动态方程为：

(4)

根据微分方程的稳定性定理与演化稳定策略的性质，演化稳定策略的必要条件是dF(x)/dx<0[14]。

若y=[C2+z(C1-C2-D2-R3)]/[z(R2+D1)]，则F(x)≡0，即对于所有x均为稳定状态。

若y≠[C2+z(C1-C2-D2-R3)]/[z(R2+D1)]，令F(x)=0可得，x=0，x=1为x的两个稳定状态。由于z(R2+D1)>0，此时存在以下两种情况：

综上可知，ESCO在不同情况下演化博弈的动态趋势如图1所示。

图1 ESCO演化博弈的动态趋势

2.2 政府的复制动态分析

W=xz(U-R2-P2-C3)+x(1-z)(-C3)+

(1-x)z(D1-P2-C3-D4)+(1-x)(1-z)(-C3)

(5)

W′=xzU+(1-x)z(-D4)

(6)

(7)

由式(5)～(7)构建政府博弈的复制动态方程为：

(8)

若x=[z(D1-P2)-C3]/[z(R2+D1)]时，F(y)≡0，意味着对所有y均为稳定状态。

若x≠[z(D1-P2)-C3]/[z(R2+D1)]时，令F(y)=0可得y=0，y=1为y的两个稳定状态。但是由于z(R2+D1)>0，故存在以下两种情况：

根据上述分析，政府在不同情况下演化博弈的动态趋势如图2所示。

x=[z(D1-P2)-C3]/[z(R2+D1)] x>[z(D1-P2)-C3]/[z(R2+D1)] x<[z(D1-P2)-C3]/[z(R2+D1)] 图2 政府演化博弈的动态趋势

2.3 业主的复制动态分析

Q=yx(P1+P2)+(1-y)xP1+y(1-x)(P1+P2-D3)+(1-y)(1-x)(P1-D3)

(9)

Q′=yx0+(1-y)x0+y(1-x)0+(1-y)(1-x)0

(10)

(11)

由式(9)～(11)，构造业主博弈的复制动态方程为：

(12)

若y=[(1-x)D3-P1)]/P2时，F(z)≡0，故对所有z均为稳定状态。

若y≠[(1-x)D3-P1]/P2时，令F(z)=0可得，z=0，z=1为z的两个稳定状态。由于P2>0，故存在以下两种情况：

基于上述分析，可得业主在不同情况下演化博弈的动态趋势如图3所示。

y=[(1-x)D3-P1]/P2 y>[(1-x)D3-P1]/P2 y<[(1-x)D3-P1]/P2 图3 业主演化博弈的动态趋势

2.4 演化博弈均衡的演化稳定策略(ESS)分析

根据曾德宏关于多群体演化博弈的渐进稳定性分析研究成果，在三群体2×2×2非对称演化博弈复制动态系统中，演化博弈均衡的渐进稳定性具有如下8个定理(见表2)。其中博弈方分别记为H，I，J，H的策略集为K1=(H1，H2)；I的策略集为K2=(I1，I2)；J的策略集为K3=(J1，J2)。三群体2×2×2非对称演化博弈的收益矩阵如表3，4所示。

表2 多群体演化博弈均衡稳定性判定定理

注：e，f，l分别代表各主体的收益结果

表3 J选择策略J1的收益矩阵

表4 J选择策略J2的收益矩阵

根据演化博弈理论可知，若演化博弈均衡X是渐进稳定状态，则X一定是严格纳什均衡，而严格纳什均衡又是纯策略纳什均衡[15]。因此，对于ESCO、政府和业主三方博弈的复制动态系统只需讨论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)等8个局部渐进平衡点的渐进稳定性即可，其他点均为非渐进稳定状态。基于此，根据表1可构建在业主不同策略下ESCO、政府和业主的三方博弈收益矩阵(见表5，6)。

表5 业主选择策略“接受节能改造”的收益矩阵

表6 业主选择策略“不接受节能改造”的收益矩阵

根据表5，6所示ESCO、政府和业主三方博弈的收益矩阵，结合多群体演化博弈均衡稳定性判定定理可知：(1)E1(0，0，0)可能为稳定点，由已知条件可知e6l6，所以E2只能是源或鞍点；(3)E3(0，1，0)为非稳定点，因为f70时，E4为汇，即ESS；(5)E5(1，1，0)为非稳定点，因为e5l5，所以E5只能是源或鞍点；(6)E6(1，0，1)可能为稳定点，由已知条件可知，f1l6，所以当R1-C1+R3>R1-D2时，E6为汇，即ESS；(7)E7(0，1，1)可能为稳定点，当R1-C1+R2+R3-D4且P1+P2-D3>0时，E7为汇，即ESS；(8)E8(1，1，1)为非稳定点，因为f1

3 动态演化博弈均衡结果分析

根据ESCO、政府和业主的三方博弈模型求解结果，可以得出ESCO、政府和业主在进行既有建筑节能改造过程中，其行为策略演变规律具有如下几个方面的特征：

(1)由式(4)～(8)可知：当政府对既有建筑节能改造市场改造主体进行管制的初始概率小于一定值(y<[C2+z(C1-C2-D2-R3)]/[z(R2+D1)])时，ESCO将趋于选择“提供不合格节能服务”策略，其概率逐渐增加至1；反之，当政府对既有建筑节能改造市场改造主体进行管制的初始概率大于一定值(y>[C2+z(C1-C2-D2-R3)]/[z(R2+D1)])时，ESCO将趋于选择“提供合格节能服务”策略。

(2)由式(12)可知：在既有建筑节能改造实践中，若政府对业主选择“接受节能改造”策略的激励概率小于某一数值(y<[(1-x)D3-P1]/P2)时，业主将趋于选择“不接受节能改造策略”，其概率逐渐增加至1；反之，若政府对业主选择“接受节能改造”策略的激励概率大于某一数值(y>[(1-x)D3-P1]/P2)时，业主将趋于选择“接受节能改造策略”。

(3)当P1-D3<0时，E1(0，0，0)是演化稳定策略(ESS)，即当政府趋于不进行市场调控时，若业主接受节能改造，但ESCO提供合格节能服务的收益小于ESCO提供不合格节能服务所造成的损失，业主由于在进行既有建筑节能改造过程中承担的风险过大，业主将逐渐趋于选择“不接受节能改造”策略，而ESCO则因为政府进行市场管制的概率较小，提供不合格节能服务不仅能节省改造成本支出，也不会得到政府的惩罚，故为了追求自身利益最大化而产生道德风险，即ESCO将逐渐趋于选择“提供不合格节能服务”策略。

(4)当D2+R30时，E4(0，0，1)是演化稳定策略(ESS)，即政府进行市场调控时，对ESCO选择“提供不合格节能”策略的惩罚力度较小，对业主接受节能改造的补贴力度较大，且能够弥补ESCO提供不合格节能服务所造成的损失，业主将会趋于选择“接受节能改造”，但政府将因此而导致市场管制成本过高，最终趋于选择“不实施管制”策略；而ESCO方面，由于政府对于其提供不合格节能服务惩罚力度较小，政府进行市场调控的概率较低，只要当其提供合格节能服务的成本大于提供合格节能服务的潜在收益与提供不合格节能服务的潜在损失之和时，ESCO会因为提供节能改造成本过高而选择“提供不合格节能服务”策略。

(5)当R3>D2+C1时，E6(1，0，1)是演化稳定策略(ESS)，即当ESCO因选择提供合格节能改造服务给企业带来的良好信誉、品牌影响力及市场份额等潜在收益较大时，大于提供合格节能服务的成本与提供不合格节能服务的潜在损失之和，ESCO最终将会趋于选择“提供合格节能服务”策略，而业主也因为ESCO在市场建立的良好信誉，对于ESCO提高合格节能服务具有较高的信任度，故最终为获取节能改造所带来的综合收益，将趋于选择“接受节能改造”策略；而对于政府而言，在这种ESCO和业主具有良好合作关系，其市场行为积极的情况下，政府为减少其财政压力，最终会趋于不实施市场管制。

(6)当R2+R3+D1+D2C3且P1+P2>D3时，E7(0，1，1)是演化稳定策略(ESS)，即当政府进行市场调控成本较小，能通过对ESCO提供不合格节能服务的罚金来弥补其市场管制成本和业主的补贴时，政府将逐渐趋于选择“实施调控”策略，而业主由于政府补贴力度较大，对于ESCO提供不合格节能服务所造成的损失的敏感程度较低，最终会选择进行节能改造；而对于ESCO来说，尽管政府进行市场管制的概率较高，但是若提供节能改造的成本过高(R2+R3+D1+D2

4 结 论

既有建筑节能改造市场健康发展是市场多主体协同驱动下市场机制有效运行的结果。本文为探究既有建筑节能改造市场主体行为策略的演变规律，运用演化博弈相关理论和方法对既有建筑节能改造过程中的三个核心主体——ESCO、政府和业主进行建模，通过模型求解及均衡结果分析得出，ESCO、政府和业主在进行既有建筑节能改造过程中，各主体行为策略彼此相互制约相互影响，市场核心三方主体的动态利益博弈并不会固定地收敛于某一个稳定策略集合，其在各自不同的概率范围内的不同行为取向均会造成不同的收益结果。其中政府的行为策略主要受调控所需成本影响，且政府针对ESCO和业主设置合理的补贴与罚金，能有效调动ESCO和业主行为的节能改造积极性；ESCO行为策略则主要受提供合格节能服务时所需成本和所得收益影响，只有当其提供合格节能服务的成本小于提供不合格节能服务所造成的损失时，ESCO才会选择提供合格节能服务；而业主方面，其是否接受节能改造主要取决于政府补贴和ESCO提供不合格节能服务对其造成的损失，只有在政府补贴能够弥补ESCO提供不合格节能服务对其造成损失的情况下，业主的行为策略才会趋于选择接受节能改造。因此，在既有建筑节能改造市场发展过程中，推动市场健康有序运行必须协同三方主体，通过政府针对ESCO和业主设置合理的补贴与罚金，有效控制不同行为决策下ESCO与业主的损益水平，引导与调动ESCO和业主既有建筑节能改造行为的积极性是关键。然而，本文对于既有建筑节能改造市场主体行为策略的研究仅从三个核心主体入手，尚未对既有建筑节能改造的相关辅助主体进行分析，且未考虑市场发展水平对于主体行为策略的影响。因此，后续研究中还需针对更多要素进行深入研究，以确保研究结论更加贴近现实，进而提出更加具有针对性和建设性的对策建议。