利益相关者视角下农村能源消费结构升级分析
2021-08-02王伟赵宁宁
王伟 赵宁宁
【关键词】 清洁能源改造; 农村能源消费结构; 利益相关者; 演化博弈; 乡村振兴
【中图分类号】 F323.214 【文献标识码】 A 【文章编号】 1004-5937（2021）13-0063-07
一、引言
2020年9月，习近平总书记在第75届联合国大会上做出庄严宣告，“二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。2020年12月，中央经济工作会议将碳达峰、碳中和作为2021年的八大重点任务之一。王锋等[1]研究发现，推动降低碳排放的重要途径之一就是调整能源消费结构。在经济增速不变的情况下，能源结构调整幅度越大，即煤炭消费占比下降越多，碳排放减少的越多。此外，李志学等[2]通过实证分析证明，能源消费结构的改善可以在很大程度上降低由经济增长带来的碳排放。20世纪70年代的两次全球石油危机后，以减少能源消耗和开发清洁能源为核心的可持续发展观念逐步深入人心。国外对农村地区能源问题相关的研究起步较早，Herendeen[3]比较了挪威农村家庭与城市家庭的能源利用效率，发现前者比后者低10%左右。在我国，张正敏等[4]是较早开展相关领域研究的专家，他们对我国农村的能源消费结构进行了分类，并对不同类型的能源使用强度做出了预测。丛宏斌等[5]研究表明，煤炭在我国农村能源消费结构中占主导地位，且存在能源供给不足的问题，大量劣质散煤的使用加重了空气污染程度。段昕妤等[6]研究西部农村家庭碳足迹发现，推广利用新能源消费，优化农村一次能源消费结构可有效抑制碳排放的增长。
采用天然气、电力等清洁能源替代传统散煤能源形式，对于大气污染防治和减少碳排放具有重要的作用。2017年国家发改委等部委联合发布《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021）》。2018年中央一号文件对农村地区有序推进煤改气、煤改电（以下简称“散煤双代”）进一步提出指示和要求。2021年2月，中共中央、国务院《关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》正式发布，在部署“加强乡村公共基础设施建设”时，明确提出“加大农村电网建设力度”“推进燃气下乡”“发展农村生物质能源，加强煤炭清洁化利用”等，为农村能源消费结构升级注入了强劲动力。近三年以来，广大北方地区积极采取“散煤双代”措施并取得了初步成效。研究显示，“散煤双代”措施已经使26+2城市散煤用量下降约3 300万吨[7]，并促使相关地区空气质量大幅改善，重污染天数明显减少。煤改清洁能源措施使农村原有能源消费模式发生巨大转变，并深刻影响着我国农村能源消费结构的演变与发展，同时也在迅速改变着农村能源消费结构的特征与影响因素[8-9]。张彩庆等[10]也强调了可再生能源的利用对于能源结构优化的重要作用。
2021年3月，李克强总理在《国务院政府工作报告》中提出，全面实施乡村振兴战略。农村清洁能源改造既是利国利民的长效性环境改善措施，也是关系到“后脱贫时代”如何减少农民“相对贫困”的民生工程。然而目前农村清洁能源改造对政府补贴的依赖性很强，显然这种模式无法提供长期高强度的支持，农村清洁能源改造可持续发展的路径在哪里？农村清洁能源改造涉及多方利益，如何在满足多方利益的基础上稳步推进农村清洁能源改造，实现农村能源消费结构的升级？这是当前亟须回答的关键问题。为此，本文引入利益相关者理论，对农村能源消费结构升级的利益相关者进行识别，构建包含地方政府、企业和农村居民的三方演化博弈模型，在此基础上，对农村能源消费结构升级进行演化博弈分析，探究农村能源消费结构升级过程中三方博弈主体的策略选择及系统稳定性的影响因素，对于农村能源消费结构升级具有重要的研究价值。
二、农村能源消费结构升级的利益相关者关系分析
研究表明，要通过能源结构优化实现节能减排的目標，必须要依靠政府、企业以及社会各界共同努力，采取一系列措施顺利实现碳强度目标[11]。本文将农村能源消费结构升级的利益相关者定义为该地区受农村能源消费结构升级影响的个人或组织，包括地方政府、相关企业（能源企业及设备制造企业）和农村居民。针对农村能源消费升级问题，构建利益相关者参与动机及方式表（表1），将地方政府、企业及农村居民视为农村能源消费结构升级的推动者与参与者。
政府作为农村能源消费结构升级的主要推动者，在农村能源消费升级中起着主导作用，政府在环境方面的法规和制度是驱动国家及区域能源消费结构优化的一个重要因素[12]。在能源消费结构升级中，中央政府是煤改清洁能源项目整体方针的制定者，而地方政府是项目的实际执行者及监督者。地方政府在中央政府的方针政策指导下，制定项目的具体实施方案，并在执行过程中予以监督，以此推动农村能源消费升级。一方面，政府通过相关法律法规和经济政策，激励企业投资清洁能源项目，同时鼓励农村居民减少传统煤炭资源的使用，选择清洁能源，以此减少碳排放;另一方面，政府可通过教育宣传，实施财政补贴政策，引导和激励企业农村居民使用清洁能源代替煤炭等高污染能源，改善人居环境，提升空气质量。
企业是清洁能源的供给者，也是“散煤双代”改造项目的主要执行者。一方面，企业作为市场经济运行的基本单位，在煤改清洁能源项目的实施中居于核心地位，参与项目的意愿和能力决定着能源消费升级的可行性，并最终实现满足居民需求与提升环境质量的双重目标。同时相关研究表明，企业的研发强度和效率也是推动能源消费结构升级的重要因素[13]。另一方面，相关企业可以通过农村地区能源消费结构升级的推行拓展市场，进行多样化经营，实现规模经济，从而获取更多利润。各相关企业为扩大市场份额，会积极参与到“煤改气”和“煤改电”项目中。但是，能源消费结构的升级会产生正外部性，即它所产生的私人收益远小于社会收益，且能源企业从项目中获得的收益受多方面因素限制。
农村居民是能源消费的主体，也是能源消费升级的直接受益者。农村能源消费结构最终取决于农村居民的能源消费选择。农村地区的能源消费受居民收入水平、生活方式、能源资源可获性、家庭结构、政策等多方面因素的共同影响[14]。随着收入和受教育水平的提升，农村居民生活能源消费量也随之明显增加，能源消费也会更加多样化[15]，为享有高效安全的取暖服务、呼吸新鲜优质的空气、拥有良好的生态环境，居民会自发进行能源消费升级。居民能源消费决策的变化，会影响相关企业的利润。
综上所述，地方政府、企业、农村居民作为利益相关者，在各自需求驱动下，会通过不同方式推动或参与农村能源消费结构的升级。三方关系密切，相互影响，基于此构建“动机-行动”图（如图1所示）。
三、利益相关者视角下农村能源消费结构升级的演化博弈
（一）模型基本假设
假设1：博弈参与主体为地方政府、相关企业（煤炭企业、电力公司、燃气企业、空气源热泵企业等能源企业及节能炉具、电（气）取暖设备等设备制造企业）、农村居民（涉及煤改气、煤改电及其他煤改清洁能源的农村消费者），博弈三方主体为有限理性者。
假设2：政府部门可以通过制定相关经济政策及公开宣传、提供财政补贴、奖励等方式大力推进清洁能源改造;企业可以通过清洁能源改造项目提升企业竞争力和社会影响力，提升市场占有率获得收益;农村居民使用清洁能源替代原有的煤炭、秸秆等能源，可以改善居住环境，提高生活质量。
假设3：政府部门的策略集合为{激励，不激励}，企业的策略集合为{投资，不投资}，农村居民的策略集合为{改造，不改造}。对于策略采取比例，假定在博弈初始阶段，政府、企业和农村居民选择激励、投资、改造的比例分别為x、y、z，选择不激励、不投资和不改造的比例分别为1-x、1-y、1-z。
（二）模型构建及参数设定
博弈主体相关参数设定如下：
G为地方政府推进煤改清洁能源时，获得上级领导部门给予的奖励及公信力的提升（政绩收益），但当企业不投资、农民不进行煤改清洁能源时收益分别减少G1和G2。K为政府推进清洁能源改造获得的环境、经济和社会收益，具体指空气污染指数降低、能源利用效率提高、相关产业转型升级、农民幸福指数提升等。政府推进煤改的政策性成本为C1;αC2为政府给予相关企业的专项补贴及奖励（α为政府给予企业的补贴力度），具体包括前期投入补贴及后期运营补贴等;βC3为政府直接给予农户的补贴（β为政府给予农户的补贴力度），包括设备安装补贴及后期使用补贴等。
E为企业参与清洁能源改造项目获得的收益，D为企业参与能源改造项目付出的成本。当企业不参与清洁能源改造项目时，将承受客源损失、竞争力下降等综合损失（J）。企业进行投资清洁能源改造项目的收益小于成本，但净损失要小于不进行投资清洁能源项目的净损失，即D-E 当农民进行清洁能源改造时，付出的成本为F，获得的收益为U，主要指农村居民从居住环境改善、生活质量提高等获得的综合效用。
根据以上假设及参数设定，构建地方政府、企业和农民三方利益主体的博弈支付矩阵，如表2所示。
由于政府、企业和农村居民在博弈过程中是有限理性的，存在信息不对称现象，因此博弈三方会通过不断试错及历史经验学习来判断其他博弈主体的策略，从而确定自己的策略[16]。也就是说，博弈三方在调整自身策略时，表现出演化博弈理论所阐述的动态复制过程。
令E1、E2、E3分别表示政府、企业和农村居民在混合策略下的平均期望收益，t表示行为策略演化的时间，由表2可知政府的平均期望收益为：
E1=E11x+E12（1-x） （1）
其中，E11表示政府选择激励策略时的期望收益，E12表示政府选择不激励策略时的期望收益。
E11=（G+K-C1-αC2-βC3）yz+（G-G2-C1-αC2）y（1-z）+（G-G1+
K-C1-βC3）（1-y）z+（G-G1-G2-C1）（1-y）（1-z） （2）
E12=（K-C1）yz-C1y（1-z）+（K-C1）（1-y）z-C1（1-y）（1-z） （3）
由式1—式3可得政府选取激励策略时的复制动态方程：
F（x）=dx/dt=（E11-E1）x=x（1-x）[（G1-αC2）y+（G2-βC3）z+G-G1-G2]
（4）
同理可得企业和农村居民的复制动态方程：
F（y）=y（1-y）[αC2x+Ez-D+J] （5）
F（z）=z（1-z）[βC3x+U-F] （6）
（三）演化博弈的渐进稳定性分析
1.复制动态方程均衡点
首先通过复制动态方程求均衡点，根据式4—式6，令：
F（x）=x（1-x）[（G1-αC2）y+（G2-βC3）z+G-G1-G2]=0
F（y）=y（1-y）[αC2x+Ez-D+J]=0
F（z）=z（1-z）[βC3x+U-F]=0
可以求出三方博弈系统8个特殊的均衡演化点，即为E1（1，1，1）{激励，投资，改造};E2（1，1，0）{激励，投资，不改造};E3（1，0，1）{激励，不投资，改造};E4（1，0，0）{激励，不投资，不改造};E5（0，1，1）{不激励，投资，改造};E6（0，1，0）{不激励，投资，不改造};E7（0，0，1）{不激励，不投资，改造};E8（0，0，0）{不激励，不投资，不改造}。当z=0时，农村居民不进行清洁能源改造，由于本文主要探究农村通过清洁能源改造促进能源消费结构升级问题，因此E2、E4、E6、E8不予考虑。
2.系统演化稳定策略
通过复制动态方程求出的均衡点不一定是系统的演化稳定策略，为进一步得到系统演化稳定点，需要利用雅可比矩阵来判断。复制动态方程组对应的雅可比矩阵如下所示：
根据李雅普诺夫稳定性理论，当且仅当雅可比矩阵特征值均为负时，系统均衡点可以达到渐进稳定性。将E1（1，1，1）、E3（1，0，1）、E5（0，1，1）、E7（0，0，1）四个均衡点分别代入雅可比矩阵，其对应的雅可比矩阵特征值如表3所示。由表3可知，均衡点是否是演化稳态策略实际上取决于各特征值的构成要素的相对大小，即与各博弈主体的成本和收益密不可分。
首先，均衡点E7（0，0，1）和E3（1，0，1）是不稳定点。由前述相关参数假定可知，企业进行投资清洁能源改造项目的收益小于成本，但净损失要小于不进行投资清洁能源项目的净损失，即D-E
其次，均衡点E1（1，1，1）和E5（0，1，1）在分别满足条件1和条件3时，可以达到演化稳态策略。具体来看，当政府对企业和农村居民的补贴总额（αC2+βC3）小于政绩收益（G），且农村居民使用清洁能源的净损失（F-U）小于政府基于农户的补贴（βC3）时，均衡点E1（1，1，1）是稳定点;当政府对企业和农村居民的补贴总额（αC2+βC3）大于政绩收益（G），且农村居民改造的成本（F）小于收益（U）时，均衡点E5（0，1，1）为稳定点。
综合以上分析可知，结合农村清洁能源改造的实际，该博弈演化系统可以达成两种演化稳定策略，分别是E1（1，1，1）{激励，投资，改造}、E5（0，1，1）{不激励，投资，改造}。演化稳定策略E5（0，1，1）是最理想的演化稳定状态，虽然理论上可以达到演化稳态，但从现实条件來看不是短期内实现农村能源结构升级的最优策略。随着农村能改基础设施不断完善、企业技术管理水平的提升及政府补贴力度的降低，演化稳定策略E5（0，1，1）在长期来看是可以实现的。E1（1，1，1）是目前最优的演化稳定策略，政府采取补贴、宣传等手段激励企业投资和农民改造，企业和农民积极响应政府政策，在三方利益主体的协同作用下，可以在短期内快速完成农村清洁能源改造。
四、数值仿真及优化
通过演化博弈的渐进稳定性分析可知，政府、企业和农村居民的稳定决策行为与各方成本密不可分。农村能源消费结构升级过程中各博弈主体的策略选择及系统稳定性的影响因素众多，本文选取企业获得的补贴力度（α）、农户获得的补贴力度（β）两个主要因素进行分析。初始时，设定政府、企业与农民消费者均有0.5的概率选择不同的行为决策，三方博弈支付矩阵中相关参数设定如下：G1=2，α=0.5，C2=3，G2=3，β=0.5，C3=4.5，G=6，E=6，D=6.5，J=2.5，U=6，F=6.5。通过设定α、β不同取值，利用Matlab软件对三方博弈演化模型进行模拟仿真，刻画农村清洁能源改造的渐进稳定运行轨迹。
（一）企业获得的补贴力度
企业获得的补贴是政府为激励企业承担清洁能源改造项目而采取的补贴措施。在企业获得的补贴力度（α）分别为0.1，0.3，0.5，0.7，0.9时，三方利益主体系统演化动态过程如图2—图4所示。总的来看，随着企业获得的补贴力度的增强，博弈三方最终稳定策略为{激励、投资、改造}。
进一步观察发现，随着政府对企业补贴力度（α）的提高，政府达成演化稳态的速度呈下降趋势（图2），当α>0.5时，政府达成演化稳态的速度明显降低;从企业演化轨迹（图3）来看，当α<0.5时，随着政府对企业补贴力度（α）的增强，企业达到演化稳态的速度明显提升，但当α>0.5时，企业达到演化稳态的速度增加趋势不明显;从农村居民演化轨迹（图4）来看，随着政府对企业补贴力度（α）的不断增加，农村居民达成演化稳态的速度基本不变。
由此可知，政府对企业的补贴力度（α）应处于0.3—0.5这个相对合理的范围内。当政府对企业的补贴力度（α）处于0.3—0.5范围内时，政府适度提高企业补贴力度有助于系统稳态的快速达成，使政府、企业和农民在互利共赢的基础上快速达成共识，推进农村能源结构升级。而当政府对企业的补贴力度α>0.5时，一方面随着补贴力度加大，政府的财政负担加重，政府推进清洁能源改造的积极性下降，清洁能源改造在这种模式下难以长久有效推进。另一方面，在政府高强度补贴下，企业提高技术管理水平以及降低项目成本的积极性下降，企业达成稳态的速度增加趋势不明显，政府激励政策的效果往往达不到预期。
结论1：政府对企业的补贴力度处于相对合理的范围内时，可以有效推动农村清洁能源改造，促进农村能源消费结构升级。过度的补贴则不利于农村清洁能源改造的可持续性。
（二）农户获得的补贴力度
农户获得的补贴是政府为激励农户接受清洁能源改造，直接给予农户的补贴。在农户获得的补贴力度（β）分别为0.1，0.3，0.5，0.7，0.9时，三方利益主体系统演化动态过程如图5—图7所示。
总的来看，当政府对农户的补贴力度在0.3—0.9之间时，博弈三方的最终演化策略为{激励、投资、改造}。进一步观察可以发现，政府对农户的补贴力度（β）发生变化时，博弈三方的演化稳态轨迹相差较大。由图5可知，政府对农户补贴力度β>0.7时，政府达成演化稳态的时间显著增长;政府对农户的补贴力度（β）对企业投资清洁能源项目的行为影响不大，但当政府对农户的补贴力度（β）极小时，企业将改变其行为决策，不再承担清洁能源项目（图6）;农村居民是否接受清洁能源改造的行为决策受政府对农户补贴力度的影响较大。当政府对农户补贴力度β=0.1时，农户不会接受清洁能源改造。当政府对农户补贴力度（β）处于0.3—0.5之间时，农户清洁能源改造的行为变化较大，随着补贴力度的增强，达到演化稳态的速度明显增强。当补贴力度β>0.7时，补贴力度的提高并不能显著提高农村居民达到稳态的速度（图7）。
因此，当政府对农户的补贴力度（β）极低时，政府补贴政策不利于企业选择投资策略、农户选择消费清洁能源;当政府对农户的补贴力度过高（β>0.7）时，政府承担过重的财政压力，而且其增加农户补贴的政策措施对清洁能源项目的稳序推进影响不大。
结论2：政府对农户补贴力度（β）存在临界点，当β值极小（β<0.3）时，利益相关者企业和农户会改变行为策略，导致最优系统稳定策略难以实现，不利于清洁能源改造项目的推行。因此，为了清洁能源改造项目的长期稳序推行，各地政府在采取补贴退坡措施时，必须要遵循循序渐进的原则，结合各地实际情况，逐渐降低补贴力度。
结论3：当政府对农户补贴力度β>0.5时，政府财政负担加重的同时，三方达成合作共识的速度提升并不明显。因此，各地政府对农户进行补贴时，应根据地方财政状况和农村清改实际情况，权衡政府补贴力度与清洁能源改造项目目标。在此基础上，推行清洁能源改造的相关补贴政策。
五、结论及对策建议
本文基于利益相关者视角对碳达峰背景下农村能源消费结构升级进行演化博弈分析，探究农村能源消费结构升级过程中三方博弈主体的策略选择及系统稳定性的影响因素，主要研究结论如下：（1）通过对农村能源消费结构升级的利益相关者进行分析，指出了地方政府、相关企业和农村居民的利益相关关系。（2）构建地方政府、企业和农村居民三方博弈演化模型，对系统演化稳定状态进行了理论分析，表明演化稳态策略与各博弈主体的成本和收益相对大小密切相关。从目前来看，E1（1，1，1）{激励，投资，改造}是最优的演化稳定策略。短期内要快速完成农村清洁能源改造，仍离不开政府补贴、宣传等激励手段。（3）对三方演化博弈系统进行了数值仿真。仿真结果表明，企业和农村居民的行为对政府的补贴力度变化较为敏感，政府对企业的补贴力度（α）和对农户的补贴力度（β）均处于0.3—0.5范围时，三方利益主体可以较快达成合作共识，此时政府的激励手段可以有效推动农村清洁能源持续改造。此外，政府对农户的补贴力度存在临界值，当政府对农户补贴力度极小（β<0.3）时，三方利益主体难以达成共识，不利于清洁能源改造项目的平稳推进。因此，政府在推行补贴政策时，要结合地方财政状况和农村清改实际情况，权衡政府补贴力度与清洁能源改造项目目标，适度进行补贴。基于此，本文从地方政府、企业和农村居民三个角度出发，提出政策建议。
从政府角度看，政府财政补贴政策对企业和农村居民清改行为决策影响较大。一方面，政府适当降低补贴力度可以实现减少财政支出和完成清洁能源改造的双重目标。因此，在推行清洁能源改造补贴计划时，地方政府应综合权衡财政状况和地方农村清洁能源改造实际情况，寻求补贴力度和激励政策的平衡，实行补贴退坡政策。同时也要注意到，补贴退坡政策要循序渐进，逐渐降低补贴力度，防止过快过急。另一方面，短期内清洁能源改造项目仍然需要政府政策的大力扶持，这就要求政府具备充足且稳定的财政储备。为了拓宽政府补贴资金来源，保障农村能源消费结构的稳步升级，具体可以采取两点措施：第一，加速碳排放交易制度的建立，征收碳排放交易税以及其他与大气污染相关的税收，使外部成本内部化，并加大地方政府的分配比例，将此类税收收入用于煤改清洁能源项目的补贴;第二，加强大气污染处罚力度，将污染企业缴纳罚金提取一定比例专做补贴资金。
从企业角度看，虽然短期内E1（1，1，1）{激励，投资，改造}是最优稳定策略，可以利用政府补贴促进企业投资清洁能源改造项目，但不能维持长期的演化均衡。从长期看，演化稳定策略E5（0，1，1）{不激励，投资，改造}是最理想的演化稳定状态，即农村清洁能源产业完全市场化。而要想实现农村清洁能源产业完全市场化，企业能否提高技术管理水平、降低清洁能源改造成本是关键。要鼓励企业进行技术创新，推廣建设新型基础设施硬件，充分利用数字经济的发展优势，在农村建立标准化煤炭供应体系;积累项目开发经验，因地制宜，建设体现不同地域特色的清洁能源基础设施。
从农村居民的角度看，农村居民是清洁能源的购买者，农村居民对环境保护和节能减排的认知直接或间接影响着政府和企业的投入成本，进而影响着农村清洁能源改造项目的可持续性。因此，政府应着力促进农村地区经济水平的发展，大力实施乡村振兴战略，为农村清洁能源改造创造良好的环境。另外，加大农村地区的政策宣传力度，提升农户环境保护意识，增加农村地区能源资源供给，减轻能源贫困，引导农户自觉地使用清洁能源。
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