突發性能源短缺應急主體演化博弈研究

劉曉燕　呂濤

摘要 在突發性能源短缺事件的應急過程中能源供應鏈企業主觀能動性差，普遍采取消極應對策略，研究能源短缺事件應急參與主體的行為策略，對于掌握影響應急主體行為的關鍵因素和突發性能源短缺事件的發展演化機理，改善中國能源應急過度依賴政府力量的現狀具有重要意義。本文基于演化博弈理論構建突發性能源短缺應急主體的博弈模型，研究政府和能源供應鏈企業兩個主體之間的博弈關系，通過對博弈系統進行穩定性分析和演化穩定策略分析，依據能源供應鏈企業應急成本、政府懲罰力度以及兩個主體的協同收益等參數之間的關系得到九種情形，其中在四種情形下博弈系統存在長期演化穩定策略，且能源供應鏈企業在四種情形下的長期演化穩定策略均為積極應對。結果表明能源應急主體的行為策略選擇受到協同收益、政府懲罰力度及能源供應鏈企業應急成本等參數的影響，且只有當能源供應鏈企業的應急成本較低或者協同收益較高時，系統才可能存在演化穩定策略，能源供應鏈企業才有可能在長期反復的博弈過程中一直選擇積極應對策略。此外造成能源供應鏈企業在應急過程中選擇消極應對策略的原因包括三點，一是中國突發性能源短缺應急效率低，在整個應急過程中不能達到長期演化均衡狀態；二是政府的懲罰力度不合理或協同收益較低；三是能源供應鏈企業的應急成本較高或者協同收益較低。建議能源供應鏈企業降低應急成本，政府合理調控懲罰力度，兩個主體間提高應急工作的協同度，使系統能夠達到演化穩定狀態，促使能源供應鏈企業積極應對突發性能源短缺事件。

關鍵詞 突發性能源短缺；應急主體；演化博弈

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

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

1 文獻綜述

國外關于能源應急的研究始于20世紀70年代石油禁運事件，研究熱點集中在石油短缺應急框架和體系。2000年后，由于遭遇了2003年東北地區大停電、2005年和2008年颶風導致南方各州大范圍石油供應中斷等事件，突發性能源短缺再次引起了西方政府和學者的重視，Rick Munroe分別于2008年1月、2009年1月和2010年12月發表了4篇文獻概述發達國家應對石油短缺的應急體系研究和實踐動態，建議應急響應需要各級政府的配合，地方政府是能源應急響應的關鍵，應給予其響應優先權；美國政府發布大量關于能源應急體系建設的政策文件和研究報告，明確聯邦政府和地方政府能源應急響應組織體系行動策略。中國關于突發性能源短缺應急管理研究內容主要包括能源應急法律制度、國外能源應急體系及經驗及中國能源應急體系的不足與構建等方面，代表性的研究包括吳菲、程荃研究了國際能源應急法律制度的變遷，以及對中國能源應急法律體系構建的意義；劉恩東對國外先進的能源應急體系和經驗進行分析，指出美國石油儲備機制、應急法規、應急組織體系及靈活多樣的應急策略對中國能源應急體系的建設具有重要意義；呂濤通過中國南方雪災帶來的煤炭短缺案例，結合西方先進的應急經驗比較分析了中國能源應急體系的不足，并對中國如何構建能源應急體系提出設想；張希祥借鑒國外先進的電網應急管理模式，結合我國現實情況設計了電網突發事件應急聯動機制。綜觀國內外相關文獻，可知當前能源應急的研究多是文字描述、經驗總結、政府報告和宏觀系統分析，從量化的角度科學理性地研究能源應急演化規律、發展特征成果較少，運用合適的數理工具研究能源應急主體行為機理，提高能源供應鏈企業積極性，進而完善能源應急體系，是能源應急管理面臨的嚴峻挑戰之一。

90年代興起的演化博弈理論為分析突發事件演化規律提供了良好的研究范式，學者們已將該理論用于研究突發事件演化機理，謝百帥、張衛國等基于演化博弈模型研究了政府在群體性突發事件中的協調作用；李勇建、王治瑩基于社會公眾和政府部門兩個主體構建演化博弈模型研究突發事件中的輿情傳播機制；劉德海、王維國等運用演化博弈理論建立了基于政府和社會公眾兩個主體的重大突發公共衛生事件的疫情傳播模型，根據三種演化情景對疫情進行預測，并提出防控措施。從演化博弈的角度分析，突發性能源短缺的應急過程是政府和能源供應鏈企業兩個主體觀察、學習和調整行為策略的過程，同時兩個主體的行為策略決定著能源應急演化方向。因此利用演化博弈理論，研究政府和能源供應鏈企業兩個主體的行為策略選擇和影響應急主體策略選擇的因素，提出相應的政策建議，旨在促進能源供應鏈企業面對能源短缺時由消極應對變為積極應對，減少對政府的依賴，提高中國能源應急效率。

2 演化博弈模型

2.1 模型假設

模型設定突發性能源短缺應急過程中政府和能源供應鏈企業兩個主體參與博弈。能源短缺突發事件發生后，政府迅速作出響應，國務院辦公廳、國家發改委經濟運行調節局及省、市、縣等各級政府能源直屬部門第一時間成立應急小組，啟動煤電油氣運保障工作部際協調機制，評估短缺程度，根據能源短缺程度啟動相應的應急預案，統籌部署應急工作。在能源短缺應急過程中，采取的應急措施目前主要包括擴大能源產出、釋放能源儲備和降低能源消耗等，這些措施需要能源生產企業增加產能，能源銷售企業釋放其商業儲備，能源運輸企業協調運力，保障能源運輸暢通，能源消費企業降低能源消耗量，提高能源利用率。由于能源的生產、運輸、銷售、消費企業具有同質性，為簡化模型將其統一為能源供應鏈企業。

目前中國能源短缺應急現狀為當短缺發生后，能源供應鏈企業作為以營利為目的，自主經營、自負盈虧的主體，其主觀能動性受到自身經濟利益的約束，同時認為政府在資源的儲備和籌措方面具有顯著優勢，應當擔負更多的責任而過度依賴政府的力量而消極應對，因此設定能源供應鏈企業的應急行為策略為積極應對和消極應對兩種策略。積極應對指在短缺發生后，能源供應鏈企業充分發揮其主觀能動性，第一時間和政府進行溝通協調，采取先期處置，主動增加能源產量，充分釋放能源儲備，最大限度抽調運力保障應急資源運輸和降低能源消費。消極應對指能源供應鏈企業在應急過程中只是“消極等待”政府的工作安排，主觀能動性低，缺乏與其他主體的信息溝通，過多地考慮其自身的經濟利益，不能最大限度地釋放資源服務于能源應急。政府在能源短缺的應急過程中根據能源供應鏈企業的表現以及應急成敗向能源供應鏈企業進行責任追究，主要是對能源供應鏈企業主要領導人的撤職處分或其它行政、財政處罰，因此引入懲罰變量“P”，設定政府的行為策略為給予懲罰和免除懲罰兩種策略。

2.2 模型構建

支付矩陣中收益值表示突發性能源短缺應急主體應急過程中獲得的物質利益與非物質利益（聲譽、社會認可度）等的總和。當能源供應鏈企業選擇消極應對策略，政府選擇免除懲罰策略時，能源供應鏈企業和政府的收益分別為π_c、π_gj當能源供應鏈企業選擇消極應對策略，政府選擇給予懲罰策略時，能源供應鏈企業的收益為π_c-p，政府的收益為π_g+p；當能源供應鏈企業選擇積極應對策略時，會給博弈雙方帶來協同收益，同時能源供應鏈企業需付出應急成本c，則在能源供應鏈企業選擇積極應對策略，政府選擇給予懲罰策略時能源供應鏈企業和政府協同收益分別為S_c1、S_g1，能源供應鏈企業的最終收益為π_c+S_c1-c-p，政府的最終收益為π_g+S_g1+p；當能源供應鏈企業選擇積極應對策略，政府選擇免除懲罰策略時能源供應鏈企業和政府的協同收益分別為Sπ_c2、S_g2，能源供應鏈企業的最終收益為π_c+S_c2-c，政府的最終收益為π_g+S_g2。

假設政府在Ⅰ和Ⅱ兩種情況下獲得的協同收益不等，即S_g1≠S_g2；能源供應鏈企業在I和Ⅱ兩種情況下獲得的協同收益不等，即S_c1≠S_c2，且政府和能源供應鏈企業在Ⅰ中獲得的協同收益同時大于或同時小于各自在Ⅱ中獲得的協同收益，記S_g1-S_g2=△S_g（1-2）=-△S_2（21），S_c1-S_c2=△S_c（1-2）=-△S_c（2-1）。突發性能源短缺應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，能源供應鏈企業面對突發性短缺選擇積極應對的概率為α（α∈[0，1]），政府對能源供應鏈企業給予懲罰的概率為β（β∈[0，1]），則能源供應鏈企業選擇積極應對策略時的收益為：

3.2 演化穩定策略分析

應急演化博弈是一個動態的過程，根據Hirshleifer概念可知若從使得動態系統的某平衡點的任意小鄰域內出發的軌線最終都趨向于該平衡點，則稱該平衡點為演化均衡點。根據復制動態系統的雅克比矩陣的局部穩定性分析系統在五個均衡點的局部穩定性。

分別計算五個均衡點的行列式detj和跡trj，如表2所示。

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

由表3可得以下結論：

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

（2）比較1、2和3三種情形可知，當能源供應鏈企業積極應對成本較低或者協同收益較高，政府采取免除懲罰的協同收益較高時，能源供應鏈企業最終會積極應對突發性能源短缺，政府最終不會對能源供應鏈企業進行懲罰。比較7、8和9三種情形可知，當能源供應鏈企業的積極應對成本較低或者協同收益較高，政府采取給予懲罰的協同收益較高時，能源供應鏈企業最終會積極應對突發性能源短缺，政府最終會對能源供應鏈企業進行懲罰。

（3）由（2）可得，只有當能源供應鏈企業在突發性能源短缺應急響應過程中積極應對的成本較低或協同收益較高時，博弈系統才有可能存在演化穩定策略，即能源供應鏈企業最終選擇積極應對策略，因此降低能源供應鏈企業的應急成本或提高協同收益是改變中國能源應急過度依賴政府力量現狀的關鍵。

（4）當前中國能源應急過程中能源供應鏈企業普遍采取消極應對策略可能的原因是：

①當參數之間的關系屬于1、2、7或8四種情形之一時，能源供應鏈企業與政府兩個主體的應急效率低下，在能源應急過程結束時系統的博弈尚未達到長期穩定狀態，政府和能源供應鏈企業需要提高能源應急效率，使博弈系統盡快達到長期均衡狀態，能源供應鏈企業能夠積極參與突發性能源短缺應急響應。②當參數之間的關系屬于4、5或6三種情形之一，政府需要調整其懲罰力度或者提高應急主體間的協同度，增加協同收益，以改變參數關系，使主體間的博弈向1、2、7或8四種情形發展，提高能源供應鏈企業采取積極應對策略的可能。③當參數之間的關系屬于3或9兩種情形之一，能源供應鏈企業積極應對成本較高或協同收益較低，導致系統不存在長期演化穩策略，能源供應鏈企業可降低其應對成本或提高與政府的應急協同度，增加協同收益，改變參數關系，使主體間的博弈向1、2、7或8情形發展，提高能源供應鏈企業采取積極應對策略的可能性。

4 政策建議

運用演化博弈理論對能源供應鏈企業和政府兩個主體在突發性能源短缺應急過程中的博弈行為策略進行研究，通過分析參數c、S_c1和S_c1，p、S_g1和S_g2之間的9種關系，得到4種情形下博弈系統存在長期演化穩定策略，根據研究結論提出以下建議。

（1）能源供應鏈企業在完成應急任務的前提下盡可能降低應急成本，增加其積極應對的可能性。在能源短缺應急過程中，能源供應鏈企業降低其應急成本需要研發和采用高效的能源開采技術降低生產成本；能源運輸企業建立專業的運輸團隊，開辟應急運輸專線，避免應急過程中能源運輸遲滯，徒增應急運輸成本；能源消費企業提高能源利用效率，降低能源消耗，同時儲備適當規模的能源，避免應急過程中不能有效協調自身發展需要和應急需要造成混亂，增加應急成本。

（2）能源供應鏈企業和政府兩個主體應提高應急過程中的協同度，以期產生更高的協同收益，使系統存在長期穩定策略，提高能源供應鏈企業采取積極應對策略的概率。首先要加快完善能源應急法律法規體系，明確政府和能源供應鏈企業的權利與職責，確立獎懲機制；其次要制定應急預案并進行應急演練，加強政府和能源供應鏈企業日常聯系與合作，根據演練暴露的問題改善預案，提高應急操作流程的規范性和效率；最后政府和能源供應鏈企業應建立權責明晰、溝通高效的應急組織體系。

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

（編輯：劉呈慶）