國際能源應(yīng)急協(xié)同的微分博弈研究

劉曉燕，呂 濤

（中國礦業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

一、引言

在能源問題日益全球化的背景下，任何一個(gè)國家的能源安全都不可能獨(dú)立于外部世界。影響能源安全的因素日益增多并相互交織，地區(qū)戰(zhàn)爭(zhēng)、政治動(dòng)蕩、恐怖襲擊、自然災(zāi)害等都可能造成重大的供應(yīng)中斷，全球性的能源短缺對(duì)各國能源安全構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。2014年“一帶一路”被正式確定為2015年區(qū)域發(fā)展的首要戰(zhàn)略，其中尤其油氣國際合作是實(shí)施“一帶一路”倡議的重要內(nèi)容。中國在2018 能源工作會(huì)議提出推進(jìn)“一帶一路”能源合作，全方位提升能源國際合作水平，提升話語優(yōu)勢(shì)。

近年來中國的油氣對(duì)外依存度居高不下，2017年天然氣對(duì)外依存度達(dá)39%，石油的對(duì)外依存度達(dá)67.4%，形成了相對(duì)薄弱的中國能源系統(tǒng)。2017年入冬以來爆發(fā)的“氣荒”嚴(yán)重影響了社會(huì)生產(chǎn)生活的正常運(yùn)行，引發(fā)此次氣荒的一部分原因是中亞地區(qū)為保障國內(nèi)用氣，天然氣供應(yīng)量相比計(jì)劃減少了4000 萬～5000 萬立方米／日。由此可見，中國應(yīng)在國際范圍內(nèi)尋求穩(wěn)定可靠地能源應(yīng)急合作，確保出現(xiàn)能源短缺時(shí)進(jìn)口氣源可以穩(wěn)定、充足供應(yīng)。當(dāng)國內(nèi)突發(fā)諸如“氣荒”等能源短缺事件時(shí)，得到其他國家的應(yīng)急支持或幫助，對(duì)于提高能源應(yīng)急能力、減少能源短缺帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失、降低能源突發(fā)事件的風(fēng)險(xiǎn)具有積極意義。

從國際能源合作現(xiàn)狀來看，中國參與全球能源合作的程度比較低，目前中國與近30 個(gè)國家建立了雙邊能源合作機(jī)制，參與了20 多個(gè)國際能源合作組織和國際會(huì)議機(jī)制，在全球33 個(gè)國家執(zhí)行著100 多個(gè)國際油氣合作項(xiàng)目，這些合作更多的是一般性合作和對(duì)話性合作，缺乏實(shí)質(zhì)性的合作，缺乏法律約束力，在發(fā)生能源供應(yīng)短缺情況下不能得到有效執(zhí)行。國際能源組織（IEA）是發(fā)達(dá)石油消費(fèi)國集團(tuán)在經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展框架內(nèi)成立的一個(gè)獨(dú)立自治的國際組織，核心是應(yīng)對(duì)石油供應(yīng)緊急情況的緊急共享制度和協(xié)調(diào)應(yīng)急反應(yīng)制度①IEA 石油安全應(yīng)急法律制度由兩部分組成，一是石油緊急共享制度，二是協(xié)調(diào)應(yīng)急反應(yīng)制度。前者適用于石油供應(yīng)量減少7%或以上的重大石油供應(yīng)危機(jī)，后者適用于石油供應(yīng)中斷水平低于7%的小型石油危機(jī)。，建立和發(fā)展了應(yīng)對(duì)石油供應(yīng)中斷等突發(fā)性石油危機(jī)的有效機(jī)制。相比于其他國際能源安全制度②國際層面上與能源安全有關(guān)的制度主要包括非正式的多邊會(huì)議（國際能源論壇、八國集團(tuán)會(huì)議）、民間性質(zhì)的非政府組織（世界石油大會(huì)、世界能源理事會(huì)）、以國際條約為基礎(chǔ)的政府間國際組織（國際能源機(jī)構(gòu)IEA、石油輸出國組織）等。，它建立在具有法律約束力的國際條約《IEP 協(xié)定》③《IEP 協(xié)定》是IEA 組織章程，成員國通過簽訂《IEP 協(xié)定》在石油緊急自足體系、需求抑制措施、國際石油市場(chǎng)信息系統(tǒng)、能源長(zhǎng)期合作、與石油公司的協(xié)商機(jī)制、與產(chǎn)油國及其他消費(fèi)國合作等方面達(dá)成合作。基礎(chǔ)上，其能源合作更加正式、穩(wěn)定、完善。

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于能源應(yīng)急的研究更多的是針對(duì)一個(gè)國家范圍內(nèi)主體間的協(xié)同，以國家主體為對(duì)象進(jìn)行應(yīng)急協(xié)同的研究較少，HubbardR.G.認(rèn)為石油市場(chǎng)國際化程度比較高，石油應(yīng)急應(yīng)該加強(qiáng)國際合作，并制定相應(yīng)的政策[1]；1974年成立的國際能源署（IEA）在建立石油供應(yīng)應(yīng)急體系方面做了大量工作，包括：組織專門會(huì)議探討石油應(yīng)急響應(yīng)問題，對(duì)成員國甚至是非成員國進(jìn)行石油應(yīng)急培訓(xùn)；定期從應(yīng)急機(jī)構(gòu)與政策、應(yīng)急儲(chǔ)備、需求限制、儲(chǔ)備動(dòng)用、能源替代、數(shù)據(jù)收集等方面對(duì)成員國的應(yīng)急能力加以評(píng)估；要求成員國建立能源應(yīng)急共享組織（NESO），促進(jìn)石油應(yīng)急的國際合作；提出了一整套石油供應(yīng)應(yīng)急響應(yīng)措施等等[2][3][4]；呂濤、富莉[5]構(gòu)建中國與國際能源應(yīng)急合作的演化博弈模型，研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)急成本越低，博弈雙方更傾向于應(yīng)急合作。然而忽視了主體的應(yīng)急行為是隨著能源突發(fā)事件的發(fā)展?fàn)顟B(tài)而改變的，微分博弈中的參與者依靠時(shí)間和系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化改變自身的策略，充分考慮到了主體的應(yīng)急行動(dòng)策略受到能源短缺量變化的影響，因此本文采用微分博弈方法對(duì)能源應(yīng)急協(xié)同問題進(jìn)行研究。目前微分博弈模型已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于經(jīng)濟(jì)、軍事、生物及社會(huì)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，國內(nèi)學(xué)者洪江濤、黃沛[6]運(yùn)用微分博弈模型研究了供應(yīng)鏈質(zhì)量協(xié)調(diào)問題，趙黎明、陳喆芝、劉嘉玥[7]運(yùn)用動(dòng)態(tài)微分博弈模型研究了政企低碳合作問題，周倩倩[8]運(yùn)用微分博弈模型研究了霧霾跨域治理多主體的協(xié)同機(jī)制問題。相關(guān)學(xué)者將該方法引入到應(yīng)急管理領(lǐng)域，王長(zhǎng)峰[9-10]和莊文英[11]等人借助動(dòng)態(tài)微分博弈模型研究了重大工程應(yīng)急管理決策問題，姜雪、張召珍[12]運(yùn)用微分博弈模型研究了面對(duì)突發(fā)事件時(shí)微博輿論意見主流與政府之間是如何相互影響的。

因此，基于IEA 成熟的石油緊急共享制度，本文根據(jù)短缺范圍設(shè)置三種情形分析國際能源應(yīng)急合作問題。考慮到能源應(yīng)急過程中，國家與國家之間存在著博弈關(guān)系。當(dāng)一個(gè)國家出現(xiàn)能源供應(yīng)緊張態(tài)勢(shì)，其他國家考慮到長(zhǎng)遠(yuǎn)的政治利益或經(jīng)濟(jì)利益會(huì)選擇合作或者不合作。當(dāng)國際范圍內(nèi)出現(xiàn)能源短缺態(tài)勢(shì)，各個(gè)國家基于經(jīng)濟(jì)利益的考慮會(huì)選擇“搭便車”。基于國家主體間的利益博弈關(guān)系，同時(shí)考慮到國家主體的應(yīng)急行為隨著能源突發(fā)事件的發(fā)展而變化，運(yùn)用微分博弈方法構(gòu)建國際能源應(yīng)急合作的博弈模型。這對(duì)中國建立和完善能源應(yīng)急體系，更好地尋求國際能源應(yīng)急合作具有重要的借鑒意義和指導(dǎo)意義。

二、模型構(gòu)建

假設(shè)模型包括兩個(gè)主體，分別為中國和他國。設(shè)置不同的前提研究中國和他國兩個(gè)主體的能源應(yīng)急合作問題。利用狀態(tài)函數(shù)表示能源短缺量，是能源突發(fā)事件發(fā)生時(shí)（t=0）到能源突發(fā)事件得到控制的過程，由能源突發(fā)事件自身造成的短缺量以及中國他國通過應(yīng)急合作減少的能源短缺量組成的，具體表達(dá)式如下：

三、模型解析

情形一：能源突發(fā)事件發(fā)生在中國國內(nèi)，未對(duì)他國造成影響

在能源突發(fā)事件影響范圍僅限中國國內(nèi)時(shí)，中國的福利函數(shù)可以表示為

他國的福利函數(shù)可以表示為：

博弈期內(nèi)（［0，t］）中國和他國形成的應(yīng)急聯(lián)盟獲得的福利收益為，運(yùn)用貝爾曼方程法來求解。記中國的最優(yōu)策略為，他國的最優(yōu)策略為，并令。由整體福利收益最大化原理得到：

情形二：能源突發(fā)事件影響范圍擴(kuò)散他國

此種情形下，中國的目標(biāo)函數(shù)與情形一一致，他國的目標(biāo)函數(shù)在情形一的基礎(chǔ)上減去能源突發(fā)事件對(duì)他國造成的損失。根據(jù)同樣的方法計(jì)算可得：

綜合情形一和情形二的計(jì)算結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

（1）由于中國與他國的最優(yōu)應(yīng)急努力程度分別關(guān)于各自應(yīng)急成本的一階偏導(dǎo)均小于零，說明當(dāng)能源突發(fā)事件的影響局限在中國國內(nèi)時(shí)或當(dāng)能源突發(fā)事件影響到其他國家時(shí)，中國和他國的均衡應(yīng)急努力程度與各自付出的應(yīng)急成本負(fù)相關(guān)，即中國或降低其能源應(yīng)急成本可以提高其能源應(yīng)急努力水平，會(huì)提高其應(yīng)急積極性。

（2）通過對(duì)以上兩種情形的綜合比較分析，中國與他國的最優(yōu)應(yīng)急努力程度關(guān)于的一階偏導(dǎo)均小于零。由于第一種情形下小于第二種情形下，則第二種情形下中國與他國的應(yīng)急努力程度均大于第一種情形各自的應(yīng)急努力程度。同時(shí)由此可計(jì)算得到第二種情形下的最優(yōu)協(xié)同收益大于第一種情形下的最優(yōu)協(xié)同收益，說明中國和他國的均衡努力程度分別小于能源突發(fā)事件影響范圍僅限中國國內(nèi)時(shí)各自的最優(yōu)努力程度。這是由于當(dāng)能源突發(fā)事件的范圍擴(kuò)散到國際范圍內(nèi)時(shí)，由于能源突發(fā)事件的外部性和能源應(yīng)急的公共物品特征，導(dǎo)致能源應(yīng)急過程中中國和他國均存在一定程度的“搭便車”行為，均意圖依賴對(duì)方的應(yīng)急力量，降低自身的應(yīng)急投入。

情形三：在情形二基礎(chǔ)上引入監(jiān)督考核、懲罰機(jī)制

在采取石油應(yīng)急行動(dòng)時(shí)，往往會(huì)涉及到各自國家的政治利益和經(jīng)濟(jì)利益，不免會(huì)出現(xiàn)各國追求自身利益的短視行為。有著成熟的石油應(yīng)急機(jī)制的IEA 為了保障協(xié)定義務(wù)得到成員國的忠實(shí)履行，《IEP 協(xié)定》規(guī)定成員國應(yīng)當(dāng)維持無石油凈進(jìn)口時(shí)至少足夠90 天消費(fèi)的應(yīng)急儲(chǔ)備，隨時(shí)準(zhǔn)備好一套應(yīng)急石油需求抑制措施的計(jì)劃，一旦石油供應(yīng)減少達(dá)到規(guī)定的水平，應(yīng)當(dāng)按照IEA 的要求執(zhí)行需求抑制措施降低石油消費(fèi)量，并且規(guī)定了具體的需求抑制水平①需求抑制水平取決于石油供應(yīng)中斷的實(shí)際情況，如果中斷達(dá)到7%，需求抑制水平必須達(dá)到7%，如果中斷達(dá)到12%，需求抑制水平應(yīng)達(dá)到10%，如果供應(yīng)中斷情況極其嚴(yán)重且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，理事會(huì)有權(quán)將強(qiáng)制性需求抑制水平提高到10%以上。，一旦啟動(dòng)緊急共享制度或者協(xié)調(diào)應(yīng)急反應(yīng)制度，應(yīng)當(dāng)采取必要的措施，保證按照《IEP 協(xié)定》的要求進(jìn)行石油分配。同時(shí)IEA 會(huì)對(duì)成員國實(shí)際實(shí)施的措施效果進(jìn)行審查和評(píng)估。

《IEP 協(xié)定》沒有規(guī)定任何正式的制裁措施，但不履行義務(wù)的國家將會(huì)承擔(dān)不利的后果，將處在他國控制下的即將運(yùn)往不履行義務(wù)的國家的石油進(jìn)行重新分配，阻止不履行義務(wù)的國家使用位于他國的石油儲(chǔ)備，或者拒絕滿足該國在后一階段可能享有的分配權(quán)。此外，IEA 還可以對(duì)不履行義務(wù)的國家在其他能源領(lǐng)域的權(quán)利作出調(diào)整，或者授權(quán)個(gè)別成員國采取其他政治或經(jīng)濟(jì)對(duì)抗措施。

IEA 的應(yīng)急制度規(guī)定是對(duì)成員國的一種行為約束，本質(zhì)上是IEA 與成員國之間的一種博弈結(jié)果，調(diào)和了成員國之間的利益沖突，得以有效運(yùn)行。因此基于IEA 的應(yīng)急制度規(guī)定引入監(jiān)督考核機(jī)制、懲罰機(jī)制對(duì)中國與他國之間的能源應(yīng)急協(xié)同問題進(jìn)行研究。

在情形二的基礎(chǔ)上增加以下假設(shè)：

（1）模型以國際能源組織（IEA）的石油供應(yīng)緊急共享制度為假設(shè)基礎(chǔ)，由兩國成立的相應(yīng)的組織為中國和他國制定各自的應(yīng)急能源分配額和需求抑制水平，并監(jiān)督和考核各國的執(zhí)行情況；

（2）將IEA 的規(guī)定“對(duì)于不履行石油應(yīng)急義務(wù)的國家，風(fēng)險(xiǎn)只能由該國自身承擔(dān)”假設(shè)為對(duì)于應(yīng)急任務(wù)考核不合格的國家的懲罰。用表示對(duì)中國實(shí)施的懲罰，表示對(duì)成員國實(shí)施的懲罰。其中為懲罰系數(shù)，表示IEA 的應(yīng)急監(jiān)督力度，監(jiān)督力度越大，代表該國的消極應(yīng)急行為被發(fā)現(xiàn)的概率越大。表示針對(duì)中國規(guī)定的應(yīng)急考核標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)急績(jī)效水平系數(shù)，當(dāng)中國實(shí)際完成的應(yīng)急任務(wù)大于等于為其制定的任務(wù)考核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不對(duì)中國進(jìn)行懲罰，當(dāng)中國實(shí)際完成的應(yīng)急任務(wù)小于為其制定的任務(wù)考核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)中國進(jìn)行懲罰。同樣地表示針對(duì)成員國規(guī)定的應(yīng)急考核標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)他國實(shí)際完成的應(yīng)急任務(wù)大于等于為其制定的任務(wù)考核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不對(duì)他國進(jìn)行懲罰，當(dāng)他國實(shí)際完成的應(yīng)急任務(wù)小于為其制定的任務(wù)考核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)他國進(jìn)行懲罰。

基于以上分析可知，中國與他國的目標(biāo)函數(shù)分別在情形二的基礎(chǔ)上減去各自受到的懲罰帶來的收益損失。根據(jù)同樣的方法求得：

根據(jù)以上結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）由于該情形下中國與他國的應(yīng)急努力程度分別關(guān)于各自應(yīng)急成本的一階偏導(dǎo)均小于零，說明中國和他國的應(yīng)急努力程度與各自的應(yīng)急成本負(fù)相關(guān)，各國降低其能源應(yīng)急成本可以提高其能源應(yīng)急努力水平，會(huì)提高應(yīng)急積極性。

（2）由于該情形下中國與他國的應(yīng)急努力程度分別關(guān)于組織對(duì)其監(jiān)督力度的一階偏導(dǎo)均大于零，說明中國和他國的應(yīng)急努力均與監(jiān)督力度正相關(guān)，即各國在能源應(yīng)急中付出的努力會(huì)隨著監(jiān)督力度的增加而增加，從而各國能夠以更加積極的姿態(tài)參與到能源應(yīng)急工作中去。

（3）由于該情形下中國與他國的應(yīng)急努力程度分別關(guān)于組織對(duì)其應(yīng)急績(jī)效考核水平的一階偏導(dǎo)均大于零，說明中國和他國的應(yīng)急努力均與應(yīng)急績(jī)效考核水平正相關(guān)，即各國在能源應(yīng)急中付出的努力會(huì)隨著應(yīng)急績(jī)效考核水平的提高而增加，從而各國能夠以更加積極的姿態(tài)參與到能源應(yīng)急工作中去。

（4）由于該情形下中國與他國的應(yīng)急努力程度分別關(guān)于組織對(duì)其懲罰力度一階偏導(dǎo)均大于零，說明中國和他國的應(yīng)急努力均與懲罰力度正相關(guān)，即各國在能源應(yīng)急中付出的努力會(huì)隨著懲罰力度的增加而增加，從而各國能夠以更加積極的姿態(tài)參與到能源應(yīng)急工作中去。

（5）通過比較分析情形二和情形三的中國與他國的最優(yōu)努力程度，可知情形三下中國的最優(yōu)應(yīng)急努力程度大于情形二下其最優(yōu)應(yīng)急努力程度，情形三下他國的最優(yōu)應(yīng)急努力程度大于情形二下其最優(yōu)努力程度。同時(shí)計(jì)算可得情形三下的最優(yōu)協(xié)同收益大于情形二的最優(yōu)協(xié)同收益，說明監(jiān)督考核機(jī)制、懲罰機(jī)制可以約束主體的“搭便車”行為，提高中國和他國的能源應(yīng)急積極性，增加協(xié)同收益。

四、結(jié)論與對(duì)策建議

本文基于國際能源應(yīng)急協(xié)同的時(shí)代背景，分析國家主體間的利益博弈關(guān)系，借鑒國際能源組織（IEA）成熟的石油緊急共享制度研究了國際范圍內(nèi)的能源應(yīng)急協(xié)同問題，建立了①能源突發(fā)事件發(fā)生在中國國內(nèi)，未對(duì)他國造成影響；②能源突發(fā)事件影響范圍擴(kuò)散他國；③在情形二基礎(chǔ)上引入監(jiān)督考核、懲罰機(jī)制等三種情形下中國與他國的能源應(yīng)急協(xié)同微分博弈模型，并進(jìn)行兩兩比較分析。結(jié)果表明三種情形下均得到國家主體的應(yīng)急努力程度均與各自的應(yīng)急成本負(fù)相關(guān)；國家主體間在能源應(yīng)急合作過程中存在“搭便車”行為；監(jiān)督考核、懲罰機(jī)制的引入可增強(qiáng)國家主體的應(yīng)急積極性，提高應(yīng)急協(xié)同效率。根據(jù)研究結(jié)論，建議中國在與其他國家建立能源應(yīng)急合作關(guān)系時(shí)，不能僅僅是停留在政治承諾，要作出有法律約束力的決議，建立監(jiān)督考核機(jī)制、懲罰機(jī)制以約束國家主體的應(yīng)急行為，使得中國在出現(xiàn)能源突發(fā)事件時(shí)可以獲得來自其他國家穩(wěn)定的能源供給，或者國際范圍內(nèi)出現(xiàn)能源突發(fā)事件時(shí)，中國可以與其他國家共同應(yīng)對(duì)，降低能源突發(fā)事件帶來的損失和風(fēng)險(xiǎn)，避免其他國家在能源供應(yīng)短缺情況下，違背應(yīng)急合作關(guān)系，不能有效執(zhí)行能源應(yīng)急合作決議。