突發(fā)性能源短缺應(yīng)急主體演化博弈研究

劉曉燕　呂濤

摘要 在突發(fā)性能源短缺事件的應(yīng)急過程中能源供應(yīng)鏈企業(yè)主觀能動(dòng)性差，普遍采取消極應(yīng)對策略，研究能源短缺事件應(yīng)急參與主體的行為策略，對于掌握影響應(yīng)急主體行為的關(guān)鍵因素和突發(fā)性能源短缺事件的發(fā)展演化機(jī)理，改善中國能源應(yīng)急過度依賴政府力量的現(xiàn)狀具有重要意義。本文基于演化博弈理論構(gòu)建突發(fā)性能源短缺應(yīng)急主體的博弈模型，研究政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)兩個(gè)主體之間的博弈關(guān)系，通過對博弈系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和演化穩(wěn)定策略分析，依據(jù)能源供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)急成本、政府懲罰力度以及兩個(gè)主體的協(xié)同收益等參數(shù)之間的關(guān)系得到九種情形，其中在四種情形下博弈系統(tǒng)存在長期演化穩(wěn)定策略，且能源供應(yīng)鏈企業(yè)在四種情形下的長期演化穩(wěn)定策略均為積極應(yīng)對。結(jié)果表明能源應(yīng)急主體的行為策略選擇受到協(xié)同收益、政府懲罰力度及能源供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)急成本等參數(shù)的影響，且只有當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)的應(yīng)急成本較低或者協(xié)同收益較高時(shí)，系統(tǒng)才可能存在演化穩(wěn)定策略，能源供應(yīng)鏈企業(yè)才有可能在長期反復(fù)的博弈過程中一直選擇積極應(yīng)對策略。此外造成能源供應(yīng)鏈企業(yè)在應(yīng)急過程中選擇消極應(yīng)對策略的原因包括三點(diǎn)，一是中國突發(fā)性能源短缺應(yīng)急效率低，在整個(gè)應(yīng)急過程中不能達(dá)到長期演化均衡狀態(tài)；二是政府的懲罰力度不合理或協(xié)同收益較低；三是能源供應(yīng)鏈企業(yè)的應(yīng)急成本較高或者協(xié)同收益較低。建議能源供應(yīng)鏈企業(yè)降低應(yīng)急成本，政府合理調(diào)控懲罰力度，兩個(gè)主體間提高應(yīng)急工作的協(xié)同度，使系統(tǒng)能夠達(dá)到演化穩(wěn)定狀態(tài)，促使能源供應(yīng)鏈企業(yè)積極應(yīng)對突發(fā)性能源短缺事件。

關(guān)鍵詞 突發(fā)性能源短缺；應(yīng)急主體；演化博弈

中圖分類號 F206；D035.29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2016）05-0154-06 doi：10.3969/j.issn.1002—2104.2016.05.019

突發(fā)性能源短缺應(yīng)急是一個(gè)開放的復(fù)雜系統(tǒng)，相關(guān)的利益主體，包括中央政府、地方政府，能源生產(chǎn)、消費(fèi)、運(yùn)輸企業(yè)，以及公眾等，各個(gè)主體在應(yīng)急過程中行為策略決定著能源應(yīng)急的演化方向。近年來在中國頻發(fā)的突發(fā)性能源短缺事件中政府全力以赴應(yīng)對短缺，而能源供應(yīng)鏈企業(yè)則消極怠慢，主觀能動(dòng)性低，過度依靠政府，2008年初的中國南方雪災(zāi)導(dǎo)致煤炭運(yùn)輸中斷引發(fā)煤炭短缺，以及2009年11月至2010年1月中國大范圍爆發(fā)的煤荒等事件均暴露了該問題。研究突發(fā)性能源短缺應(yīng)急主體的行為策略選擇對于掌握能源應(yīng)急演化機(jī)理，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)積極性，改善中國能源應(yīng)急管理現(xiàn)狀至關(guān)重要。

1 文獻(xiàn)綜述

國外關(guān)于能源應(yīng)急的研究始于20世紀(jì)70年代石油禁運(yùn)事件，研究熱點(diǎn)集中在石油短缺應(yīng)急框架和體系。2000年后，由于遭遇了2003年東北地區(qū)大停電、2005年和2008年颶風(fēng)導(dǎo)致南方各州大范圍石油供應(yīng)中斷等事件，突發(fā)性能源短缺再次引起了西方政府和學(xué)者的重視，Rick Munroe分別于2008年1月、2009年1月和2010年12月發(fā)表了4篇文獻(xiàn)概述發(fā)達(dá)國家應(yīng)對石油短缺的應(yīng)急體系研究和實(shí)踐動(dòng)態(tài)，建議應(yīng)急響應(yīng)需要各級政府的配合，地方政府是能源應(yīng)急響應(yīng)的關(guān)鍵，應(yīng)給予其響應(yīng)優(yōu)先權(quán)；美國政府發(fā)布大量關(guān)于能源應(yīng)急體系建設(shè)的政策文件和研究報(bào)告，明確聯(lián)邦政府和地方政府能源應(yīng)急響應(yīng)組織體系行動(dòng)策略。中國關(guān)于突發(fā)性能源短缺應(yīng)急管理研究內(nèi)容主要包括能源應(yīng)急法律制度、國外能源應(yīng)急體系及經(jīng)驗(yàn)及中國能源應(yīng)急體系的不足與構(gòu)建等方面，代表性的研究包括吳菲、程荃研究了國際能源應(yīng)急法律制度的變遷，以及對中國能源應(yīng)急法律體系構(gòu)建的意義；劉恩東對國外先進(jìn)的能源應(yīng)急體系和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，指出美國石油儲(chǔ)備機(jī)制、應(yīng)急法規(guī)、應(yīng)急組織體系及靈活多樣的應(yīng)急策略對中國能源應(yīng)急體系的建設(shè)具有重要意義；呂濤通過中國南方雪災(zāi)帶來的煤炭短缺案例，結(jié)合西方先進(jìn)的應(yīng)急經(jīng)驗(yàn)比較分析了中國能源應(yīng)急體系的不足，并對中國如何構(gòu)建能源應(yīng)急體系提出設(shè)想；張希祥借鑒國外先進(jìn)的電網(wǎng)應(yīng)急管理模式，結(jié)合我國現(xiàn)實(shí)情況設(shè)計(jì)了電網(wǎng)突發(fā)事件應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制。綜觀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，可知當(dāng)前能源應(yīng)急的研究多是文字描述、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、政府報(bào)告和宏觀系統(tǒng)分析，從量化的角度科學(xué)理性地研究能源應(yīng)急演化規(guī)律、發(fā)展特征成果較少，運(yùn)用合適的數(shù)理工具研究能源應(yīng)急主體行為機(jī)理，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)積極性，進(jìn)而完善能源應(yīng)急體系，是能源應(yīng)急管理面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。

90年代興起的演化博弈理論為分析突發(fā)事件演化規(guī)律提供了良好的研究范式，學(xué)者們已將該理論用于研究突發(fā)事件演化機(jī)理，謝百帥、張衛(wèi)國等基于演化博弈模型研究了政府在群體性突發(fā)事件中的協(xié)調(diào)作用；李勇建、王治瑩基于社會(huì)公眾和政府部門兩個(gè)主體構(gòu)建演化博弈模型研究突發(fā)事件中的輿情傳播機(jī)制；劉德海、王維國等運(yùn)用演化博弈理論建立了基于政府和社會(huì)公眾兩個(gè)主體的重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的疫情傳播模型，根據(jù)三種演化情景對疫情進(jìn)行預(yù)測，并提出防控措施。從演化博弈的角度分析，突發(fā)性能源短缺的應(yīng)急過程是政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)兩個(gè)主體觀察、學(xué)習(xí)和調(diào)整行為策略的過程，同時(shí)兩個(gè)主體的行為策略決定著能源應(yīng)急演化方向。因此利用演化博弈理論，研究政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)兩個(gè)主體的行為策略選擇和影響應(yīng)急主體策略選擇的因素，提出相應(yīng)的政策建議，旨在促進(jìn)能源供應(yīng)鏈企業(yè)面對能源短缺時(shí)由消極應(yīng)對變?yōu)榉e極應(yīng)對，減少對政府的依賴，提高中國能源應(yīng)急效率。

2 演化博弈模型

2.1 模型假設(shè)

模型設(shè)定突發(fā)性能源短缺應(yīng)急過程中政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)兩個(gè)主體參與博弈。能源短缺突發(fā)事件發(fā)生后，政府迅速作出響應(yīng)，國務(wù)院辦公廳、國家發(fā)改委經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)節(jié)局及省、市、縣等各級政府能源直屬部門第一時(shí)間成立應(yīng)急小組，啟動(dòng)煤電油氣運(yùn)保障工作部際協(xié)調(diào)機(jī)制，評估短缺程度，根據(jù)能源短缺程度啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，統(tǒng)籌部署應(yīng)急工作。在能源短缺應(yīng)急過程中，采取的應(yīng)急措施目前主要包括擴(kuò)大能源產(chǎn)出、釋放能源儲(chǔ)備和降低能源消耗等，這些措施需要能源生產(chǎn)企業(yè)增加產(chǎn)能，能源銷售企業(yè)釋放其商業(yè)儲(chǔ)備，能源運(yùn)輸企業(yè)協(xié)調(diào)運(yùn)力，保障能源運(yùn)輸暢通，能源消費(fèi)企業(yè)降低能源消耗量，提高能源利用率。由于能源的生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、消費(fèi)企業(yè)具有同質(zhì)性，為簡化模型將其統(tǒng)一為能源供應(yīng)鏈企業(yè)。

目前中國能源短缺應(yīng)急現(xiàn)狀為當(dāng)短缺發(fā)生后，能源供應(yīng)鏈企業(yè)作為以營利為目的，自主經(jīng)營、自負(fù)盈虧的主體，其主觀能動(dòng)性受到自身經(jīng)濟(jì)利益的約束，同時(shí)認(rèn)為政府在資源的儲(chǔ)備和籌措方面具有顯著優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)擔(dān)負(fù)更多的責(zé)任而過度依賴政府的力量而消極應(yīng)對，因此設(shè)定能源供應(yīng)鏈企業(yè)的應(yīng)急行為策略為積極應(yīng)對和消極應(yīng)對兩種策略。積極應(yīng)對指在短缺發(fā)生后，能源供應(yīng)鏈企業(yè)充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，第一時(shí)間和政府進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，采取先期處置，主動(dòng)增加能源產(chǎn)量，充分釋放能源儲(chǔ)備，最大限度抽調(diào)運(yùn)力保障應(yīng)急資源運(yùn)輸和降低能源消費(fèi)。消極應(yīng)對指能源供應(yīng)鏈企業(yè)在應(yīng)急過程中只是“消極等待”政府的工作安排，主觀能動(dòng)性低，缺乏與其他主體的信息溝通，過多地考慮其自身的經(jīng)濟(jì)利益，不能最大限度地釋放資源服務(wù)于能源應(yīng)急。政府在能源短缺的應(yīng)急過程中根據(jù)能源供應(yīng)鏈企業(yè)的表現(xiàn)以及應(yīng)急成敗向能源供應(yīng)鏈企業(yè)進(jìn)行責(zé)任追究，主要是對能源供應(yīng)鏈企業(yè)主要領(lǐng)導(dǎo)人的撤職處分或其它行政、財(cái)政處罰，因此引入懲罰變量“P”，設(shè)定政府的行為策略為給予懲罰和免除懲罰兩種策略。

2.2 模型構(gòu)建

支付矩陣中收益值表示突發(fā)性能源短缺應(yīng)急主體應(yīng)急過程中獲得的物質(zhì)利益與非物質(zhì)利益（聲譽(yù)、社會(huì)認(rèn)可度）等的總和。當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇消極應(yīng)對策略，政府選擇免除懲罰策略時(shí)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)和政府的收益分別為π_c、π_gj當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇消極應(yīng)對策略，政府選擇給予懲罰策略時(shí)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)的收益為π_c-p，政府的收益為π_g+p；當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇積極應(yīng)對策略時(shí)，會(huì)給博弈雙方帶來協(xié)同收益，同時(shí)能源供應(yīng)鏈企業(yè)需付出應(yīng)急成本c，則在能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇積極應(yīng)對策略，政府選擇給予懲罰策略時(shí)能源供應(yīng)鏈企業(yè)和政府協(xié)同收益分別為S_c1、S_g1，能源供應(yīng)鏈企業(yè)的最終收益為π_c+S_c1-c-p，政府的最終收益為π_g+S_g1+p；當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇積極應(yīng)對策略，政府選擇免除懲罰策略時(shí)能源供應(yīng)鏈企業(yè)和政府的協(xié)同收益分別為Sπ_c2、S_g2，能源供應(yīng)鏈企業(yè)的最終收益為π_c+S_c2-c，政府的最終收益為π_g+S_g2。

假設(shè)政府在Ⅰ和Ⅱ兩種情況下獲得的協(xié)同收益不等，即S_g1≠S_g2；能源供應(yīng)鏈企業(yè)在I和Ⅱ兩種情況下獲得的協(xié)同收益不等，即S_c1≠S_c2，且政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)在Ⅰ中獲得的協(xié)同收益同時(shí)大于或同時(shí)小于各自在Ⅱ中獲得的協(xié)同收益，記S_g1-S_g2=△S_g（1-2）=-△S_2（21），S_c1-S_c2=△S_c（1-2）=-△S_c（2-1）。突發(fā)性能源短缺應(yīng)急主體博弈模型支付矩陣如表1，四種策略組合分別記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

在有限理性的情況下，能源供應(yīng)鏈企業(yè)面對突發(fā)性短缺選擇積極應(yīng)對的概率為α（α∈[0，1]），政府對能源供應(yīng)鏈企業(yè)給予懲罰的概率為β（β∈[0，1]），則能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇積極應(yīng)對策略時(shí)的收益為：

3.2 演化穩(wěn)定策略分析

應(yīng)急演化博弈是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，根據(jù)Hirshleifer概念可知若從使得動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的某平衡點(diǎn)的任意小鄰域內(nèi)出發(fā)的軌線最終都趨向于該平衡點(diǎn)，則稱該平衡點(diǎn)為演化均衡點(diǎn)。根據(jù)復(fù)制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的雅克比矩陣的局部穩(wěn)定性分析系統(tǒng)在五個(gè)均衡點(diǎn)的局部穩(wěn)定性。

分別計(jì)算五個(gè)均衡點(diǎn)的行列式detj和跡trj，如表2所示。

當(dāng)detj>0，trj<0，均衡點(diǎn)為演化穩(wěn)定策略（ESs）。通過分析參數(shù)c與S_c1、S_c2的關(guān)系以及p與S_g1、S_g2的關(guān)系，得到9種不同參數(shù)條件下有4種參數(shù)情形存在演化穩(wěn)定策略，如表3。

由表3可得以下結(jié)論：

（1）在突發(fā)性能源短缺的長期博弈過程中，政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)的長期演化穩(wěn)定策略受到能源供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)急成本c、協(xié)同收益S_c1和S_c2三者之間的關(guān)系以及政府協(xié)同收益S_g1、S_g2和政府懲罰力度p三者之間的關(guān)系影響，如何把握突發(fā)性能源短缺應(yīng)急博弈系統(tǒng)的演化方向，需要考慮能源供應(yīng)鏈企業(yè)的應(yīng)急成本、政府的懲罰力度和兩個(gè)主體之間的協(xié)同度三個(gè)影響因素。

（2）比較1、2和3三種情形可知，當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)積極應(yīng)對成本較低或者協(xié)同收益較高，政府采取免除懲罰的協(xié)同收益較高時(shí)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)最終會(huì)積極應(yīng)對突發(fā)性能源短缺，政府最終不會(huì)對能源供應(yīng)鏈企業(yè)進(jìn)行懲罰。比較7、8和9三種情形可知，當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)的積極應(yīng)對成本較低或者協(xié)同收益較高，政府采取給予懲罰的協(xié)同收益較高時(shí)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)最終會(huì)積極應(yīng)對突發(fā)性能源短缺，政府最終會(huì)對能源供應(yīng)鏈企業(yè)進(jìn)行懲罰。

（3）由（2）可得，只有當(dāng)能源供應(yīng)鏈企業(yè)在突發(fā)性能源短缺應(yīng)急響應(yīng)過程中積極應(yīng)對的成本較低或協(xié)同收益較高時(shí)，博弈系統(tǒng)才有可能存在演化穩(wěn)定策略，即能源供應(yīng)鏈企業(yè)最終選擇積極應(yīng)對策略，因此降低能源供應(yīng)鏈企業(yè)的應(yīng)急成本或提高協(xié)同收益是改變中國能源應(yīng)急過度依賴政府力量現(xiàn)狀的關(guān)鍵。

（4）當(dāng)前中國能源應(yīng)急過程中能源供應(yīng)鏈企業(yè)普遍采取消極應(yīng)對策略可能的原因是：

①當(dāng)參數(shù)之間的關(guān)系屬于1、2、7或8四種情形之一時(shí)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)與政府兩個(gè)主體的應(yīng)急效率低下，在能源應(yīng)急過程結(jié)束時(shí)系統(tǒng)的博弈尚未達(dá)到長期穩(wěn)定狀態(tài)，政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)需要提高能源應(yīng)急效率，使博弈系統(tǒng)盡快達(dá)到長期均衡狀態(tài)，能源供應(yīng)鏈企業(yè)能夠積極參與突發(fā)性能源短缺應(yīng)急響應(yīng)。②當(dāng)參數(shù)之間的關(guān)系屬于4、5或6三種情形之一，政府需要調(diào)整其懲罰力度或者提高應(yīng)急主體間的協(xié)同度，增加協(xié)同收益，以改變參數(shù)關(guān)系，使主體間的博弈向1、2、7或8四種情形發(fā)展，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)采取積極應(yīng)對策略的可能。③當(dāng)參數(shù)之間的關(guān)系屬于3或9兩種情形之一，能源供應(yīng)鏈企業(yè)積極應(yīng)對成本較高或協(xié)同收益較低，導(dǎo)致系統(tǒng)不存在長期演化穩(wěn)策略，能源供應(yīng)鏈企業(yè)可降低其應(yīng)對成本或提高與政府的應(yīng)急協(xié)同度，增加協(xié)同收益，改變參數(shù)關(guān)系，使主體間的博弈向1、2、7或8情形發(fā)展，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)采取積極應(yīng)對策略的可能性。

4 政策建議

運(yùn)用演化博弈理論對能源供應(yīng)鏈企業(yè)和政府兩個(gè)主體在突發(fā)性能源短缺應(yīng)急過程中的博弈行為策略進(jìn)行研究，通過分析參數(shù)c、S_c1和S_c1，p、S_g1和S_g2之間的9種關(guān)系，得到4種情形下博弈系統(tǒng)存在長期演化穩(wěn)定策略，根據(jù)研究結(jié)論提出以下建議。

（1）能源供應(yīng)鏈企業(yè)在完成應(yīng)急任務(wù)的前提下盡可能降低應(yīng)急成本，增加其積極應(yīng)對的可能性。在能源短缺應(yīng)急過程中，能源供應(yīng)鏈企業(yè)降低其應(yīng)急成本需要研發(fā)和采用高效的能源開采技術(shù)降低生產(chǎn)成本；能源運(yùn)輸企業(yè)建立專業(yè)的運(yùn)輸團(tuán)隊(duì)，開辟應(yīng)急運(yùn)輸專線，避免應(yīng)急過程中能源運(yùn)輸遲滯，徒增應(yīng)急運(yùn)輸成本；能源消費(fèi)企業(yè)提高能源利用效率，降低能源消耗，同時(shí)儲(chǔ)備適當(dāng)規(guī)模的能源，避免應(yīng)急過程中不能有效協(xié)調(diào)自身發(fā)展需要和應(yīng)急需要造成混亂，增加應(yīng)急成本。

（2）能源供應(yīng)鏈企業(yè)和政府兩個(gè)主體應(yīng)提高應(yīng)急過程中的協(xié)同度，以期產(chǎn)生更高的協(xié)同收益，使系統(tǒng)存在長期穩(wěn)定策略，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)采取積極應(yīng)對策略的概率。首先要加快完善能源應(yīng)急法律法規(guī)體系，明確政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)的權(quán)利與職責(zé)，確立獎(jiǎng)懲機(jī)制；其次要制定應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行應(yīng)急演練，加強(qiáng)政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)日常聯(lián)系與合作，根據(jù)演練暴露的問題改善預(yù)案，提高應(yīng)急操作流程的規(guī)范性和效率；最后政府和能源供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)建立權(quán)責(zé)明晰、溝通高效的應(yīng)急組織體系。

（3）政府在能源應(yīng)急過程中要根據(jù)其與能源供應(yīng)鏈企業(yè)之間的協(xié)同程度調(diào)控懲罰力度，使演化趨于1、2、7或8情形，提高能源供應(yīng)鏈企業(yè)選擇積極應(yīng)對策略的概率。

（編輯：劉呈慶）