中國(guó)電煤綠色供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的機(jī)制設(shè)計(jì)及路徑選擇

李巍巍，吳　沖

(1.黑龍江科技大學(xué) 管理學(xué)院,哈爾濱150022； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，哈爾濱 150001)

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中國(guó)電煤綠色供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的機(jī)制設(shè)計(jì)及路徑選擇

李巍巍1，吳沖2

(1.黑龍江科技大學(xué) 管理學(xué)院,哈爾濱150022； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，哈爾濱 150001)

為促進(jìn)建立新型的煤電行業(yè)關(guān)系，利用進(jìn)化博弈的種群博弈理論，研究煤炭企業(yè)、電力企業(yè)、政府三方的博弈演化過(guò)程及影響因素。研究表明：電煤綠色供應(yīng)鏈演化受政府管制有效與否的影響，受電煤綠色供應(yīng)鏈的合作成本、合作收益、收益分配系數(shù)、合作風(fēng)險(xiǎn)減少額、風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償系數(shù)等因素的影響。所給出的綠色供應(yīng)鏈合作利益分配系數(shù)及對(duì)違約方的懲罰系數(shù)設(shè)定的合理區(qū)間，為政府實(shí)施有效監(jiān)管給出了政策性建議。

電煤供應(yīng)鏈;復(fù)制動(dòng)態(tài);進(jìn)化穩(wěn)定策略;進(jìn)化博弈

0　引　言

中國(guó)能源以煤炭為主，在整個(gè)電力裝機(jī)比例中，火電占到70%以上[1]。電煤供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中的電力、煤炭、運(yùn)輸各行業(yè)相對(duì)獨(dú)立、自成系統(tǒng),各自的體制改革又不同步[2],造成反映資源稀缺程度和市場(chǎng)供需關(guān)系的煤炭?jī)r(jià)格、運(yùn)輸價(jià)格難以通過(guò)電力價(jià)格傳導(dǎo)出去,使得煤電矛盾頻頻出現(xiàn)[3-5]。對(duì)于電煤關(guān)系的協(xié)調(diào)，主要有四種方式，即電煤訂貨銜接會(huì)、煤電聯(lián)動(dòng)、電煤縱向一體化和長(zhǎng)期契約[6]。學(xué)術(shù)界主要研究了電煤訂貨銜接會(huì)、煤電聯(lián)動(dòng)、電煤縱向一體化三種方式，但在實(shí)施中都存在問(wèn)題或局限性。

自2012年以來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)周期及國(guó)際煤價(jià)下跌等因素，電煤價(jià)格一路下跌，電煤供求關(guān)系及供應(yīng)方式都發(fā)生變化，電煤交易方式由以往的政府每年組織一次的煤炭訂貨會(huì)(確定重點(diǎn)煤的價(jià)格及交易量等)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐允袌?chǎng)交易為主，即市場(chǎng)煤、計(jì)劃煤價(jià)格基本并軌。以錢平凡為代表的學(xué)者指出，實(shí)施煤炭供應(yīng)鏈管理正當(dāng)其時(shí)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)對(duì)于煤炭物流與供應(yīng)鏈管理也很重視，于2013年底出臺(tái)了《煤炭物流發(fā)展規(guī)劃》[7]。2015年3月，新一輪電力體制改革方案《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱“9號(hào)文”)出臺(tái)，放棄了2002年出臺(tái)的電力體制改革“5號(hào)文”的以“輸配分離”為代表的結(jié)構(gòu)分拆路線，轉(zhuǎn)向以促進(jìn)市場(chǎng)交易為目標(biāo)的機(jī)制改革路線。國(guó)家發(fā)改委指出：煤電行業(yè)可以改變簽訂一年期合同的做法，用長(zhǎng)期合同建立新型的煤電行業(yè)關(guān)系。對(duì)于電煤長(zhǎng)期契約的研究，李朝林[8]對(duì)發(fā)改委電煤價(jià)格市場(chǎng)化改革新機(jī)制做了解讀，代表學(xué)者Lopez-Bayon S、Xu X Y和Peng H J等[9-11]對(duì)合同的持久性進(jìn)行了探討，Roni M S等[12]對(duì)電煤交易中的管制進(jìn)行了研究。

在眾多研究中，采用進(jìn)化博弈方法的研究文獻(xiàn)鮮見(jiàn)。在電煤供應(yīng)鏈中，由于不同的電煤供求關(guān)系變化、外部環(huán)境的變化、運(yùn)輸條件的制約、國(guó)際市場(chǎng)影響、包括國(guó)家宏觀調(diào)控政策的變動(dòng)，所以，電煤供應(yīng)鏈中，各個(gè)企業(yè)會(huì)根據(jù)各種不確定因素作適當(dāng)調(diào)整，故適宜采用進(jìn)化博弈進(jìn)行分析。

1　電煤供應(yīng)鏈合作的進(jìn)化博弈模型

1.1電煤供應(yīng)鏈博弈主體分析

電煤供應(yīng)鏈主要由煤炭企業(yè)、物流企業(yè)、發(fā)電企業(yè)三類主體構(gòu)成。電煤產(chǎn)業(yè)鏈下游的發(fā)電企業(yè)正在進(jìn)行改革，決定了電煤供應(yīng)鏈中煤炭企業(yè)、物流企業(yè)、發(fā)電企業(yè)的博弈關(guān)系很大程度會(huì)受到政府政策的影響，因此，在博弈分析中必須考慮到政府這一主體。同時(shí)，我國(guó)大型煤炭企業(yè)集團(tuán)，本身具有物流能力，如冀中能源國(guó)際物流集團(tuán)、陜煤化運(yùn)銷集團(tuán)。為簡(jiǎn)化分析，將物流企業(yè)的職能內(nèi)化到煤炭企業(yè)之中，即對(duì)電煤供應(yīng)鏈的博弈只考慮政府、煤炭企業(yè)、發(fā)電企業(yè)三個(gè)主體。

1.2模型構(gòu)建

為清楚地對(duì)電煤供應(yīng)鏈模型進(jìn)行解釋，作如下假設(shè)：

(1)假設(shè)電煤供應(yīng)鏈中有一群煤炭企業(yè)(含物流功能)與發(fā)電企業(yè)進(jìn)行策略博弈，雙方的策略集均為合作或不合作，政府的策略是有效管制或無(wú)效管制。煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)根據(jù)對(duì)方及政府的策略，思考并判斷在自身群體中的相對(duì)適應(yīng)性，從而選定自身的策略。

(2)政府作為博弈主體，其對(duì)電煤供應(yīng)鏈的策略選擇定為：有效管制，無(wú)效管制。

(3)煤炭企業(yè)的策略選擇為：合作，不合作。對(duì)于其合作的界定，主要表現(xiàn)在兩方面：一是宏觀經(jīng)濟(jì)狀況穩(wěn)定、煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)小的時(shí)候，按照合同要求，將合適的數(shù)量、質(zhì)量、價(jià)格的煤炭送到合適地點(diǎn)的發(fā)電企業(yè)；二是宏觀經(jīng)濟(jì)狀況變化，煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)大的時(shí)候，按照合同要求，履行煤炭?jī)r(jià)格調(diào)整條款。相應(yīng)的可對(duì)其不合作進(jìn)行界定。

(4)發(fā)電企業(yè)策略選擇為：合作，不合作。對(duì)于其合作的界定，同樣表現(xiàn)在兩方面：一是宏觀經(jīng)濟(jì)狀況穩(wěn)定，煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)小的時(shí)候，按照合同要求，以規(guī)定的付款時(shí)間、付款方式，將規(guī)定的貨款給付煤炭企業(yè)，同時(shí)提供需煤信息，方便煤企進(jìn)行配煤等服務(wù)，降低電煤供應(yīng)鏈物流成本；二是宏觀經(jīng)濟(jì)狀況變化、煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)大的時(shí)候，按照合同要求，履行煤炭?jī)r(jià)格調(diào)整條款。相應(yīng)的可對(duì)其不合作進(jìn)行界定。

1.3進(jìn)化博弈參數(shù)及支付矩陣

為建立政府、煤炭企業(yè)、發(fā)電企業(yè)的三方支付矩陣，現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的成本收益等參數(shù)進(jìn)行界定：

VC、VE分別為煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)(不合作)時(shí)的正常收益。

當(dāng)煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)共同采用合作策略時(shí)，政府按照《燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價(jià)及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法》等有效管制時(shí)，執(zhí)行脫硝電價(jià)、脫硫電價(jià)及除塵電價(jià)加價(jià)等環(huán)保電價(jià)政策而給電煤供應(yīng)產(chǎn)生的超額收益為ΔV；當(dāng)煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)共同采用合作策略時(shí)，政府采用無(wú)效管制時(shí)產(chǎn)生的收益為ΔV′(ΔV′<ΔV)。λ(0≤λ≤1)為電煤供應(yīng)鏈中煤炭企業(yè)對(duì)合作超額收益的分配系數(shù)，相應(yīng)的發(fā)電企業(yè)的合作利益分配系數(shù)為1-λ。

RC、RE分別為煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)損失。當(dāng)政府采用有效管制策略時(shí)，ΔR為煤電雙方均采取合作策略的風(fēng)險(xiǎn)損失減少額；當(dāng)政府采用無(wú)效管制策略時(shí)，ΔR′為煤電雙方均采取合作策略后風(fēng)險(xiǎn)損失減少額(ΔR′<ΔR)。p為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，q(0 ≤q≤1)為煤炭企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)損失補(bǔ)償系數(shù)，相應(yīng)的，1-q為發(fā)電企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償系數(shù)。

為鼓勵(lì)合作，出現(xiàn)某方合作但另一方為不合作，當(dāng)政府管制有效(法庭執(zhí)行能力強(qiáng))時(shí)，則獎(jiǎng)勵(lì)合作方正常收益額的一定比例，并相應(yīng)懲罰不合作的一方，獎(jiǎng)罰系數(shù)為θ(0<θ<1),并假定θVC≤CC，θVE≤CE。而當(dāng)政府管制無(wú)效(法庭執(zhí)行能力弱)時(shí)，電煤中任意一方違約均無(wú)獎(jiǎng)懲。

最后，假定煤炭企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、政府種群(由多個(gè)地方政府構(gòu)成)選擇合作策略比例分別為x、y、z。鑒于博弈三方皆為有限理性，又有一定學(xué)習(xí)能力的參與人，因此，博弈方在歷經(jīng)長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)和策略調(diào)整后，會(huì)對(duì)支付參數(shù)形成共有知識(shí)。電煤供應(yīng)鏈中煤炭企業(yè)和發(fā)電企業(yè)之間博弈的支付矩陣，見(jiàn)表1。

表1　電煤供應(yīng)鏈三方進(jìn)化博弈的支付矩陣

2　復(fù)制動(dòng)態(tài)和均衡分析及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1復(fù)制動(dòng)態(tài)及其均衡分析

為簡(jiǎn)便又兼具一般性，假設(shè)ΔV、CS、CM、RS、RM、ΔR均大于零。

y)z(VE-pRE)+(1-x)(1-y)·(1-z)(VE-pRE)。

三方構(gòu)成復(fù)制動(dòng)態(tài)方程:

煤炭企業(yè)采取合作比例的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(1)

發(fā)電企業(yè)選擇合作策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

p(1-q)ΔR′-C′E]+(1-x)z[θ·VE-(CE-C′E)]-(1-x)·C′E}。

(2)

政府選擇有效管制策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

F(z)=z(1-z)[-2xyVP+(x+y)V′P-CP]。

(3)

為表述方便，令

G(X)={yz[λ(ΔV-ΔV′)+p·q(ΔR-ΔR′)-(CC-C′C)]+y(λ·ΔV′+p·q·ΔR′-C′C)+

(1-y)z[θ·VC-(CC-C′C)]-(1-y)·C′C}，

G(Y)=xz[(1-λ)(ΔV-ΔV′)+p(1-q)(ΔR-ΔR′)-(CE-C′E)]+x[(1-λ)·ΔV′+p(1-q)ΔR′-

2.2雅克比矩陣的行列式及跡

對(duì)不同均衡點(diǎn)的雅克比矩陣的行列式、矩陣的跡以及不同均衡點(diǎn)的G(X)、G(Y)、G(Z)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3。

表2　不同均衡點(diǎn)的雅克比矩陣的行列式及矩陣的跡

表3　不同均衡點(diǎn)G(X)、G(Y)、G(Z)計(jì)算結(jié)果

2.3關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置分析

因此，政府無(wú)效監(jiān)管下分為兩種情形討論。

經(jīng)濟(jì)含義為合作帶來(lái)的供應(yīng)鏈新增利潤(rùn)加上合作規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)乘以風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率應(yīng)大于合作投入成本。此時(shí)，電煤供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，應(yīng)使得雙方之間的利潤(rùn)分配系數(shù)λ)，這樣才使得雙方均受益于合作所帶來(lái)的收益增額。綜上，將式①、②同時(shí)大于零定位為情景1。

經(jīng)濟(jì)含義為合作帶來(lái)的供應(yīng)鏈新增利潤(rùn)加上合作規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)乘以風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率不足以彌補(bǔ)合作投入成本。此時(shí)，電力、煤炭企業(yè)是無(wú)法通過(guò)契約設(shè)計(jì)找到合理的、能使得電力、煤炭企業(yè)雙方的凈收益均為正值。式①、②取值有三種情景。情景2，式①、②均小于零λ。此外，其余兩種未對(duì)電煤利益(損失)進(jìn)行合理分?jǐn)偟那榫?，屬于政府在特定的?jīng)濟(jì)環(huán)境背景下，為了達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)(如實(shí)現(xiàn)電力供給)而偏袒某一方。由于本部分屬于政府無(wú)效管制，所以在現(xiàn)實(shí)中均有可能發(fā)生。情景3，式①大于零，式②小于零；情景4，式①小于零，式②大于零。針對(duì)式①、②分析的四種情景簡(jiǎn)記為：Q1、Q2、Q3、Q4。

式③、④的經(jīng)濟(jì)意義是,在有效管制下，參與合作方相對(duì)于不合作方的凈收益。以式③為例，若煤炭企業(yè)合作，其將不必支付θ·VC罰款，但應(yīng)投入CC的成本，因此其凈收益為θ·VC-CC。式③、④對(duì)電煤供應(yīng)鏈中參數(shù)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義是：政府有效管制，θ設(shè)置應(yīng)使得式③、④大于零，其經(jīng)濟(jì)含義為，若不合作的懲罰是以其不合作下的收益乘以懲罰系數(shù)來(lái)計(jì)算的，則懲罰系數(shù)θ應(yīng)大于合作的成本/不合作下的收入。若要激勵(lì)雙方參與合作，式③、④應(yīng)均大于零。

因此，設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，應(yīng)為θ≥max(CC/VC，CE/VE)。雖然在理論上，對(duì)于式③、④的分析應(yīng)有另外三種情景：情景2，式③、④均小于零；情景3，式③大于零，式④小于零；情景4，式③小于零，式④大于零，但這均意味著，要么是電煤供應(yīng)鏈企業(yè)的參數(shù)設(shè)計(jì)的不合理，要么是政府在監(jiān)管中偏袒某一方落入了無(wú)效管制，因此對(duì)情景2、3、4不予考慮。

3　結(jié)　論

(1)增加投機(jī)懲罰系數(shù)和社會(huì)正激勵(lì)，降低監(jiān)管成本和難度，有利于煤炭企業(yè)群體在電煤供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)中進(jìn)行積極的合作。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)置合理的電煤供應(yīng)鏈的收益(風(fēng)險(xiǎn))分擔(dān)系數(shù)。

(2)電煤供應(yīng)鏈通過(guò)設(shè)置違約方的懲罰系數(shù)，才能對(duì)電煤雙方起到足夠的激勵(lì)作用。

(3)政府應(yīng)加強(qiáng)《燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價(jià)及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法》、電力體制改革“9號(hào)文”等政策的有效執(zhí)行；應(yīng)保障中央及地方政府的政策、行為具有一致性；中央政府在現(xiàn)實(shí)中必須通過(guò)嚴(yán)格的法律體系，打破地方政府的地方保護(hù)主義。

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(編輯徐巖)

Coordination mechanism design and path selection of China power-coal green supply chain

LI Weiwei1，WU Chong2

(1.School of Management,Heilongjiang Univercity of Science &Technology,Harbin 150022,China；2.School of Management，Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)

This paper is aimed at a faster development of a new-type relationship between coal and electricity industry.The study building on the population game theory of evolutionary game works towards the revolution process and corresponding influence factors of the game among the three parties,such as coal enterprises,power enterprises,and the government.The research proves that the evolution of green supply chain between coal and electricity industry is determined by such factors as the effective performance of government regulation,cooperation cost,cooperation profit,cooperation income distribution coefficient,cooperation risk reduction and risk compensation coefficient associated with green supply chain between coal and electricity industry.These problems are addressed by providing the distribution coefficient of the cooperation interest(risk),defining a reasonable range for penalty coefficient towards defaulting party on such supply chain,and offering policy recommendations on the way governments achieve an effective supervision.

coal-electricity supply chain;replication dynamic;evolutionary stable strategy;evolutionary game

2016-03-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71271070)

李巍巍(1979-)，女，黑龍江省大慶人，副教授，博士，研究方向：物流與供應(yīng)鏈管理，E-mail：weier1030@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2016.03.023

C934

2095-7262(2016)03-0345-06

A