基于修正Shapley模型的合同節水管理利益分配研究

劉德艷,尹慶民

(河海大學商學院,江蘇 南京　211100)

?

基于修正Shapley模型的合同節水管理利益分配研究

劉德艷,尹慶民

(河海大學商學院,江蘇 南京211100)

摘要：合同節水管理引入社會化資本,具有廣闊的應用前景,而其利益分配機制不健全成為實施推廣的主要障礙之一。結合合同節水管理特點分析其核心利益相關者博弈關系,根據實際項目中參與方的成本投入、節水效果、風險承擔等不同進行Shapley系數修正以克服模型缺陷,修正后節水收益由節水用戶與資金提供者向節水服務公司流動,節水服務公司與節水用戶獲取最大收益,通過實證分析可得修正后的分配結果更趨向合理。

關鍵詞：修正Shapley模型;合同節水管理;利益分配;節水服務公司

合同節水管理的概念由水利部綜合事業局借鑒“合同能源管理”理念,結合水資源管理特點率先提出。合同節水管理是通過引入社會化節水(含生態修復、水環境治理)服務公司參與節水改造,節水服務公司與節水用戶以契約形式約定節水目標,共享節水收益的一種投資方式[1]。王華等[1]進一步對合同節水管理模式及其運行機制框架進行詳細闡述。趙立敏[2]通過對河北工程大學(我國首個合同節水管理試點單位)的合同節水管理實施情況調查,總結我國合同節水管理的啟示與經驗并分析了發展前景。由于合同節水管理概念剛剛提出,尚未形成完善的研究體系,而作為影響合同節水管理推廣的利益分配機制研究基本處于空白狀態。近幾年其他領域有關利益分配相關研究中,呂俊娜等[3]運用公平關切理論構建總承包商和分承包商之間的利益分配模型,曾芝紅[4]運用綜合評價法建立利益分配指標體系,構建合同能源管理利益分配模型,陳偉等[5]基于AHP-GEM-Shapley進行了低碳技術創新聯盟利益分配研究。

節水收益分配機制不完善是目前合同節水管理實施的主要障礙之一,且尚無豐富的利益分配模式經驗可循,一般借鑒合同能源管理或其他領域的利益分配模式。然而,合同節水管理項目有其自身特點,不能生搬硬套其他領域利益分配模式,因此亟需對合同節水管理的利益分配模式進行相關研究。筆者通過分析合同節水管理的利益相關者及其相互之間的合作博弈,運用Shapley模型對合同節水管理核心利益相關者之間利益分配模式進行初步探索,并對Shapley模型進行風險、成本投入以及節水效果等系數修正以克服模型自身缺陷,得到更趨于合理的節水收益分配方案。由于合同節水管理概念剛剛提出，并沒有廣泛應用,數據主要來源于河北工程大學。

1合同節水管理核心利益相關者

合同節水管理是一種基于市場機制的全新的節水管理機制[1],掌握節水技術的節水服務公司與節水用戶簽訂合同,根據合同要求為節水用戶進行節水技術改造,項目建成后節水服務公司與節水用戶共享節水收益。節水項目投資主要來自節水服務企業,并由節水服務企業負擔大部分風險,節水服務企業一般選擇引入社會資本投入以緩解資金壓力并分擔風險。

1963年,斯坦福研究所首次提出了利益相關者概念。接著,Freeman[6]提出“利益相關者是能夠影響一個組織目標的實現,或者受到一個組織的目標過程影響的人”。Clarkson關于利益相關者的界定得到了廣泛認可,他認為企業由利益相關者組成并為其創造價值[7]。米切爾提出了著名的米切爾評分法用其對利益相關者進行分類[8]。

對于合同節水管理項目中的利益相關者判斷,筆者借用米切爾評分法對其進行分析,通過對各利益相關者打分,將緊迫性、權力性與合法性3項指標得分均為高的判斷為核心利益相關者。首先通過調研分析得出合同節水管理的利益相關者,調研對象為領域內相關專家和節水服務公司技術及管理員工。然后對上述利益相關者進行米切爾評分,如表1所示。

表1　合同節水管理項目中利益相關者

根據各利益相關者的統計得分匯總,可以得出在合同節水管理項目中節水服務公司、節水用戶、資金提供者為核心利益相關者。由于合同節水管理中核心利益相關者占據了主要利益分配,因此筆者主要針對核心利益相關者利益分配關系進行討論。合同節水管理核心利益相關者如下:①節水服務公司。主要為擁有核心節水改造技術的專業化公司,通過與節水用戶簽訂節水合同,對節水用戶提供用水審計、項目設計與實施等服務。②節水用戶。節水改造的需求方,主要有高耗水工礦企業、生活用水量大的人群集中區(學校、醫院等)、水污染水環境整治、農業節水等用戶。③資金提供者。為合同節水管理項目開展提供資金,通過股權、債權融資等方式為節水服務公司提供項目運營資金。

2合同節水管理核心利益相關者的合作博弈與修正Shapley值法

2.1合作博弈與Shapley值

合作博弈理論詮釋了假如合作能帶來更大收益就一定有合作存在。合同節水管理項目實施過程中,節水服務公司、資金提供者與節水用戶合作共同參與節水改造,共享節水收益,三者在項目中是一個合作博弈過程。合作博弈模型主要包括局中人集合與特征函數。其中局中人集合在合同節水管理中即指3個核心利益相關者,可以用I={1,2，…，N}表示。特征函數是I中一切子集的實值函數,用U(S)表示,應用在合同節水管理中，即各參與方的最大收益函數,滿足條件:①U(φ)=0,φ為空集;②U{S1,S2,S3}≥U(S1)+U(S2)+U(S3)。

上述條件認為，當有0個參與者時,不產生合作收益,當三方合作時,產生的收益大于各自不合作的獨立收益。這2個條件是三方能夠合作組成聯盟的前提,也是筆者展開研究的基礎。

由于合同節水管理中社會化的各參與方均傾向于選擇自身利益最大化,在合作中極可能存在“吃大鍋飯”或損人利己現象,為了協調各參與方合作產生最大收益,首要解決的問題就是收益如何分配的問題。研究合作博弈利益分配的方法有很多,如Shapley值法、納什討價還價模型等,由于納什討價還價模型主要針對兩部門合作博弈的利益分配,而Shapley值法考慮了多方的貢獻度,能夠較好地解決多部門合作博弈的利益分配問題。

(1)

2.2修正的Shapley值法

一個合理的利益分配方案能夠有效聯結博弈中各核心利益相關者,同時對各主要參與方的成本投入、節水效果、風險承擔進行相應補償。傳統Shapley值法雖然能夠較好地解決多方利益分配問題,但缺乏對風險承擔、節水效果等各方影響的考慮。因此，筆者將對Shapley值各參數:成本投入、節水效果、風險承擔進行結果修正[9],基于修正的Shapley模型研究合同節水管理各主要參與方利益分配問題。建立修正因素集J={j},j=1,2,3。集合N中第i個參與者關于第j個因素的修正系數為aij,建立分析如表2所示。

表2　修正系數矩陣

(2)

式中：Vi(i=1,2,3)為影響系數修正后節水服務公司、節水用戶、資金提供者收益分配值；V(S)為三方合作總收益。

2.3修正參數的確定

2.3.1成本投入

合同節水管理中,參與方的成本投入主要包括資金、技術、人力、設備、場地等,各主要參與方的成本投入占總成本投入的比重即作為修正系數。

a. 節水服務公司主要成本投入。節水服務公司對用戶用水量進行用水審計的費用、節水項目設計(主要是節水項目可行性研究,節水量、投資水平、風險等具體方案設計等)費用、項目實施(主要包括節水項目建設、設備購置與安裝等)費用、運行維護費用等。節水服務公司投入計算總和為T1。

b. 節水用戶的主要成本投入。節水用戶主要為節水項目提供場地,承擔為開展節水項目使得原有設施不能正常運營導致的損失以及相關人力等,計算總和為T2。

c. 資金提供者的主要成本投入。主要是出借資金,計算總和為T3。

通過計算各參與方的成本投入占總成本投入的比重確定修正系數:

(3)

2.3.2節水效果

合同節水項目實施前節水服務公司與用戶簽訂節水合同,節水效果可以看作是合同履行程度,分為3種情況:實際節水量>合同約定的節水量;實際節水量=合同約定的節水量;實際節水量<合同約定的節水量。對于不同的合同履行程度,平均分配收益必然不夠合理,不利于聯盟的繼續,因為每個項目中各參與方為達到合同要求所付出的努力程度不同,會造成不同的節水合同執行效果。同時,合同節水管理是一項多方參與的合作博弈,各參與方傾向于最大程度降低自身成本投入與風險,在合作過程中可能會有“吃大鍋飯”的現象,導致節水合同總體效益難以實現。將合同節水管理項目參與方合同執行度作為度量標準,借用“完工百分比”來衡量節水合同執行度即節水效果。然而對于節水合同管理合作中各參與方的努力程度與配合程度,很難以具體量化數值衡量,因此主要由專家評分法對其進行評價。

2.3.3風險承擔

各參與方所承擔風險的大小主要采用模糊綜合評價法和層次分析法以及專家打分法來判斷,以統計平均法處理數據,通過定性與定量相結合的方法計算合同節水管理各參與方所承擔的風險系數。計算步驟如下:

a. 確定決策目標G。

b. 建立評價指標體系U。設G有n個影響因素,則因素集U={u1,u2,…,ui,…,um}。

c. 確定權重集W。設U={u1,u2,…,ui,…,um}的權重分別為W={w1,w2,…,wi,…,wm},設置兩兩比較判斷矩陣A。將A矩陣進行歸一化處理并進行一致性檢驗,該處引入1～15階一致性指標R.I.值以度量不同階數判斷矩陣是否具有滿意的一致性,當C.R.<0.10時可看做矩陣一致性被接受。R.I.同樣適用于各風險因素所占的權重矩陣Wi(i=1,2,3,4)。

e. 確定綜合評價矩陣R。R=(rij)m×n為U與V的模糊隸屬矩陣,然后用權重向量W建立風險分擔矩陣得B=WR,對B進行歸一化處理,并根據最大隸屬度原則分別獲得參與方風險系數ai3(i=1,2,3)

2.3.4α值

由于成本投入、節水效果以及風險承擔對于參與方的影響大小并不全是平均分布的,因此需要在計算以上修正系數后,再通過計算各修正因素權重進行最終的修正。權重影響因素α同樣可以利用層次分析法求得。

3運用修正Shapley值算例分析

3.1節水項目概況

3.1.1節水服務公司背景

GT節水公司是由水利部綜合事業局牽頭,聯合京津冀3家水務投資公司以及17家有節水核心技術的公司共同組建。GT節水公司根據不同項目特點,運用合同節水方式,吸引擁有核心技術的節水技術咨詢公司等參與項目實施[2]。資金方面,GT節水公司積極牽頭引導D證券公司設立以合同節水管理為募投對象的專項基金,用于支持合同節水管理項目順利實施。

3.1.2H大學節水項目

表3　節水服務公司的利益分配

H大學創辦于1952年,總占地面積約155.73 hm2,校舍建筑面積90.9萬m2。由于H大學建校時間較久遠,校內設備老化,用水管網跑、冒、滴、漏等現象嚴重,節水刻不容緩。節水項目主要在H大學的2個校區展開,區內教職工、學生總數37 922人[2]。近幾年區內年用水量約300 萬t,年繳水費約1 067 萬元。

H大學節水項目概算990萬元,合同期為10 a,節水改造工程歷時100 d左右,完成水龍頭等設備更換1.4萬余只、地下管網改造3 km,建成供用水監管平臺系統等。節水改造后的2015 年3、4、5 月份的用水量分別為13.9萬t、14.9萬t和12.6萬t,相對于往年同期平均水平,節水率分別為40.8% 、46.39% 和44.4%[8]。據此推算,全年可節約水量約100萬t,節水率25%,如以4元的當地水價計算，年節約水費400萬元。

3.2修正Shapley值模型應用

3.2.1Shapley值確定

設節水服務公司為C,節水用戶為P,資金提供者為K,節水技術咨詢公司為T,由于該例中GT節水公司自身擁有足夠完成節水合同的節水技術,因此并沒有引入節水技術咨詢公司參與,因此H大學、GT節水公司、D證券公司為主要參與方。即在H大學節水項目中GT節水公司為C,H大學為P,D證券公司為K。

通過H大學節水合同管理項目的節水測算,當GT節水公司、H大學與D證券公司合作時,總收益V(C,P,K)=400萬元;假如H大學不進行節水改造,則GT節水公司收益V(C)=0,D證券公司收益V(K)=0;假如H大學不與節水服務公司合作,而是自行改造節水設備,由于缺乏專業知識經驗與技術設備,節水效果必然沒有與節水服務公司合作好,由于H大學沒有自行節水改造,沒有具體數據可循,按照總節水收益值30%取值得V(P)=120萬元;假如GT節水公司并未引入D證券公司資金,GT節水公司資金不能夠滿足實際需求,節水效益也會減少,按照總節水收益的80%取值得V(C,P)=320萬元;假如H大學與D證券公司合作自行改造,獲得總收益的50%取值得V(P,K)=200萬元;GT節水公司與D證券公司合作即不存在節水項目,此處不作討論。

以節水服務公司的Shapley值計算為例,可得節水服務公司利益分配，如表3所示。

3.2.2修正系數的確定

a. 各方的成本投入系數。H大學合同節水管理項目投資總額巨大,綜合考慮合同中約定的參與方資金、技術、人力、設備、場地等投入以及實際投入,各主要參與方的成本投入占總成本投入的比重約為:節水服務公司a11=0.61,節水用戶a21=0.10,資金提供者a31=0.29。

b. 節水效果系數。該案例中的合同節水管理項目實際節水量已超預期,達到了很好的節水效果。根據7位專家對該項目各主要參與方合同執行度點評打分,得到評分如表4所示,經計算得a12=0.62,a22=0.21,a32=0.17。

表4　各主要參與方合同執行度評判

c. 風險承擔系數。通過專家評分法對合同節水管理項目中參與各方面臨的環境、市場、運營、效益風險進行兩兩比較評分,運用層次分析法得到風險因素兩兩判斷矩陣A:

(4)

d. α值。收益分配影響度α值同樣可以借助兩兩判斷矩陣,根據專家打分計算權重:α1=0.37,α2=0.25,α3=0.38，其中C.R.=0.079≤0.10通過一致性檢驗,則修正影響度矩陣α=(0.37,0.25,0.38)T。

3.2.3修正Shapley值分配方案

通過上述計算可得A與α,從而得出修正系數:

(0.54,0.18,0.28)

(5)

3.3修正 Shapley值應用結論

比較Shapley值修正前后合同節水管理的利益分配結果,進行系數修正后的合同節水管理收益分配值更趨向于公平合理。

從修正前后Shapley收益分配值流動來看,會有一部分節水收益從節水用戶與資金提供者流向節水服務公司。由于節水服務公司在合同節水管理項目中成本投入最大,承擔風險也最大,對節水效果意義重大,因此具有較高的修正系數,使得節水收益向節水服務公司流動。

從節水收益分配結果看,節水用戶所獲收益最大,其次是節水服務公司和資金提供者。節水用戶為合同節水管理項目提供場地與對象,且由于合同節水管理理念剛剛提出,節水用戶普遍缺乏節水意識,為了開拓節水市場,加深用戶節水意識,節水用戶在收益分配中占有較大比重。節水服務公司為合同節水管理項目承擔改造成本,資金供應方為項目提供運營資金,同樣在節水收益分配中占有較大比重。鑒于節水服務公司在合同節水管理中投入資源較多且承擔較大風險,資金提供者提供的資金在項目投入總額中比重較小,所以節水服務公司所獲收益比資金提供者高。

4結論與建議

通過分析合同節水管理的運作模式以及主要參與方合作博弈過程,運用Shapley值法對合同節水管理合作所得節水收益進行初始分配,并根據各參與方成本投入、節水效果與風險承擔不同對Shapley模型進行影響因素參數修正,得到修正后更加合理化的收益分配值。通過分析可以得出以下結論:

a. 合同節水管理具有廣闊的應用前景。我國水資源時空分布不均、人多水少、水污染嚴重等基本國情將在未來一段時間內長期存在,光靠政府單方面的努力很難達到理想效果。合同節水管理引入社會資本參與,讓節水變成一種有利可圖的事業,既滿足了節水的公益性，也滿足了社會資本的逐利性。在節約水資源、保護水環境越來越緊迫的今天,合同節水管理作為一種全新的節水市場模式將越來越受到大眾歡迎。

b. 合同節水管理Shapley系數修正后的利益分配更加合理。在政府的大力倡導與推動下,合同節水管理迅速發展,但同時也面臨眾多問題,如節水利益如何分配等。合同節水管理項目實施過程中,社會化的各利益相關者往往都是從自身利益需求最大化的角度出發,合同節水管理過程就是一個合作博弈過程。Shapley值法可以較好地解決合同節水管理過程中有多方參與的利益分配問題,但是修正前的Shapley值法缺乏對風險、成本以及節水效果等的考慮,經過系數修正后利益分配值更加合理,有利于化解不同利益相關者不同利益要求帶來的沖突。

c. 目前合同節水管理在我國剛剛起步,利益分配中可以先傾向于對節水用戶多分配以開拓節水用戶市場,加強社會公眾節水意識與參與度,同時注重對節水服務公司的風險與成本補償,提高其參與積極性。政府應加大對節水服務公司扶持力度,鼓勵其開拓節水市場,加大節水技術研發,支持成立更多的節水技術集成企業。政府還應出臺相關政策如資金擔保等,鼓勵金融機構等為合同節水管理項目提供資金,幫助節水服務企業順利融資。在合同節水管理逐漸廣泛應用后,政府可以適當減少扶持力度,讓其真正走上社會化運營。

參考文獻：

[1] 王華,盧順光. 合同節水管理模式及其運行機制框架[J]. 中國水利,2015(19):6-8，12.

[2] 趙立敏. 合同節水管理機制的創新與實踐[J]. 河北水利,2015(8):4-5.

[3] 呂俊娜,劉偉,鄒慶,等. 考慮公平關切的工程總承包合作利益分配模型[J]. 系統工程,2014(12):62-66.

[4] 曾芝紅. 基于綜合評價法分享型合同能源管理項目利益分配[J]. 武漢理工大學學報,2014(8):144-148.

[5] 陳偉,張永超,馬一博,等. 基于AHP-GEM-Shapley值法的低碳技術創新聯盟利益分配研究[J]. 運籌與管理,2012(4):220-226.

[6] FREEMAN R E. Strategic management: a stakeholder approach[M]. Boston, MA: Pitman,1984.

[7] ADAMS M, WHEELER D, WOOLSTON G. A participatory approach to sustainable energy strategy development in a carbon-ntensive jurisdiction: the case of Nova Scotia[J]. Energy Policy,2011(39):2550-2559.

[8] 王浩. 看合同節水管理如何“試水”[N]. 人民日報,2015-06-28(11).

[9] 張春梅. 基于合作博弈的EPC項目利益相關者收益分配研究[D].天津:天津大學,2012.

基金項目：江蘇省社會科學基金(12EYB004)

作者簡介：劉德艷(1991—),女,江蘇南京人，碩士研究生,從事水資源經濟研究。E-mail:545569148@qq.com 通信作者：尹慶民(1965—),男,江蘇南京人,副教授,主要從事水資源經濟研究。E-mail:yinqingmin@hhu.edu.cn

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.012

中圖分類號：F407.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-9511(2016)03-0053-06

(收稿日期：2015-11-30編輯：方宇彤)