協同創新驅動下電力物聯網雙創園區利益共享模式

高昇宇，周冬旭，賈雪楓，皮一晨

（1.國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司，南京 210008，2.華北電力大學 經濟與管理學院，北京 102206）

0 引言

電力物聯網雙創園區是協同創新機制驅動下的新興產業園，是以電力物聯網技術為載體的一種全新商業模式。電網企業既承擔科技研發，也負責園區管理。然而協同創新機制還處于起步階段，亟需資源配置模式、支持激勵模式和利益共享模式等方面的理論指導。在這一背景下，本文討論了某省電網公司下屬的電力物聯網雙創園區的利益共享問題。

協同創新合作中，資源分配機制是科技成果研發與轉化進度的主要影響因素之一，已有學者對此進行了研究。楊傳喜等人借助Citespace 軟件系統地分析了近年來的資源配置研究，找出了該類問題的薄弱點[1]。苗玉寧等人借助多種綜合評價方法，揭示了人才與經費資源的配置是影響科技資源轉化的重要因素，并以中部地區為例進行了數值分析[2]。成海燕等人以北京市部分高新產業園為例，分析了不同發展階段企業所享的金融政策支持，并給出應該兼顧助強與扶弱的政策建議[3]。韓雪飛分析了科技成果孵化資源的配置情況，并認為累計公共技術服務平臺投資額是影響該資源配置的重要因素，合理調整該指標能夠促進孵化資源配置效率的提高[4]。部分學者探討了省級政府資源配置的效率，并給出了相關的政策建議[5-7]。

支持激勵模式是推動協同創新機制與科技資源共享的重要保障[8]，國內外學者對該問題已經進行了較為廣泛的研究。李敬如等建立了內部市場模式下的經濟效果模型，認為合理的收益分配方式能夠激勵科技創新的效率[9]。李文鶼等人建立了動態分析下的博弈模型，重點分析了支持刺激小微企業創新研發的政策[10]。王宏起等人建立了基于創新券的區域協同發展支持激勵手段，同時建議投入創新平臺的使用[11]。部分學者探討了京津冀與浙江省的科研激勵政策的現狀并分析了政策短板，提出了完善宏觀調控與獎評制度的建議[12-13]。

協同創新機制中，利益共享機制能夠刺激參與成員的積極性，此問題的研究對象集中在單一委托方與代理方，研究方法主要是合作博弈與Shapley 值。馬永紅和趙黎明借助微分博弈與HJB方程分別研究了產業共性技術與軍民融合協同創新技術在2 個主體間的利益分配問題[14-15]。王慶金在微分博弈的基礎上考慮了隨機不確定性[16]。張瑜與張忠壽研究了協同創新聯盟的利益二次分配問題，激勵企業提升協同創新效率[17-18]。

上述文獻主要考慮利益分配中的研究方法與研究對象，且研究對象局限于創新園區內單一的委托方與代理方。本文根據電力物聯網雙創協同創新園區的轉化方式與承擔主體不同，將該園區內的利益共享模式分為內部成員合作模式和外部企業主導模式，補充探討了多主體與技術轉讓情境下利益共享的問題，并借助合作博弈構建了利益共享模型。

1 問題描述與基本假設

1.1 問題描述

在電力物聯網雙創園區的某項科技成果研發后，研發參與單位可根據不同的成果轉化方式進行差異化的利益分配。由轉化主體的不同，轉化方式可分為園區內部成員合作和園區外部企業主導2 種方式，如圖1 所示。研發單位與園區企業應共同評估成果轉化風險，選擇相應的轉化方式。本文的研究重點在于成果轉化后的利益共享機制，故本文將成果轉化風險的度量簡化為經濟利潤。令園區內參與協同創新成果轉化的成員經一系列努力使成果產業化后的總收益為π，園區內成員合作轉化的機會成本為P。若π-P>0，即π>P，則應選內部成員合作的轉化方式；反之，則應選擇外部企業主導的轉化方式。

圖1 電力物聯網雙創園區協同創新利益分配模式

π>P 時，應采取園區內部成員主導的轉化方式，具體轉化方式可為作價出資等。該方式是指借助園區內部資金完成科技成果的孵化與轉化過程。該方式下的利益分配應以研發過程的努力程度、投入資源等作為分配依據，以共同利益最大化為目標，實現博弈過程。

π≤P 時，應采取園區外部企業主導的轉化方式，具體轉化方式可為轉讓或實施許可等。該方式是指將技術成果轉讓給園區外的企業，轉讓所得是該項技術的總收益。該方式下的利益分配過程為：首先研發單位進行合作博弈，討論并確定協商點；之后根據協商點進行非合作博弈，獲得最大收益。

1.2 基本假設

（1）設電力物聯網雙創園區由包含企業、高校和科研院所在內的n 個成員組成。成員i 的努力程度隨時間t 變化，可表示為X（t）=（xi（t））n。轉化成本表示為C=（ci（t））n。且xi，ci應滿足式（1），轉化成本可表示為式（2）。

式中：αi為努力程度的成本系數，αi>0。

（2）內部成員合作模式中，成果轉化進度K（t）受努力程度和技術更新影響。借鑒文獻[14]，由式（3）表示上述三者的關系，其中K（0）=K0≥0。

式中：λi為成員的努力程度對成果轉化進度的影響系數；δ 為技術淘汰率，表示技術淘汰對成果轉化的減緩程度。

（3）借鑒文獻[15]中的產品質量管理與收益模型，協同研發成果轉化的總收益為：

式中：θi為參與轉化成員的邊際收益系數；η 為成果轉化進度的收益影響系數，η>0。

（4）內部成員合作模式中，單一成員的目標函數可表示為式（5）。該形式更符合HJB 方程的結構，方便模型求解。式（1）—（5）中，xi（t）是控制變量，K（t）是狀態變量，其他參數均假設為與時間無關的常量。為方便表述，下文將xi（t），ci（t），K（t）表示為xi，ci，K。

式中：e-ρt表示正貼現率的影響，ρ=ln（1+R），R 為貼現率；wi為均衡系數。

（5）外部企業主導模式中，在任一策略組合下，園區內各單位的收益pi可量化，園區內各成員收益所對應的總效用可借助柯布-道格拉斯函數來表示。

（6）外部企業主導的轉化模式中，園區內成員i 在該模式的利益分配下采取的策略共有m個，成員i 的策略j 可表示為sij∈S。策略組合中企業收益為（p1，p2，…，pn）。若pi滿足式（6），則該收益對應策略組合為可行策略組合s#，其中P為該方式下利益分配博弈的總收益，即為內部成員合作轉化方式的機會成本。同時，所有參與利益分配的成員會形成利益協商點pi′，協商點與收益應滿足式（6）和式（7）約束。

（7）園區內各成員以均衡系數wi∈（0，1）表示其在協同創新分配中所占的固有比例，該系數應滿足：

2 模型構建及求解

2.1 內部成員合作的利益共享模型

2.1.1 模型構建

在協同創新的驅動下，園區各成員博弈的目標是使總體利益最大化。因此，目標函數π（K）可由各成員利益πi（K）求和得到：

根據式（9）的目標函數結構與式（3）的變量關系，該模型可由HJB 方程的結論求解。因此，借助HJB 方程的結論，本文將式（9）改寫為式（10）的形式，可方便模型求解。

2.1.2 模型求解

對式（10）右邊的xi求一階偏導，并使其等于零，可得：

將式（11）帶入式（10），化簡可得：

由式（12）可知，HJB 方程的解是以K 為自變量的一元一次函數，因此令：

將式（13）帶入式（12）可得：

將式（14）與式（13）作對比，可以求得a1，a0：

將a1帶入式（11）可以計算各成員在任一情況下獲得最優利益的努力程度：

將a1，a0帶入式（13）可得成員總體收益的最優值函數，如式（17）所示；同時，可得到個體收益最優值函數，如式（18）所示。

求解式（3）可得到成果轉化進度：

2.2 外部企業主導的利益共享模型

2.2.1 模型構建

各單位的博弈目標是自身利益最大化，但各成員由于自身差異性需要借助式（8）的均衡系數wi來確保利益分配的公平公正。該模型無需考慮成果轉化中的努力程度與時間因素，而應考慮成員的議價能力。同時，考慮1.2 節中的假設（5）及各成員的目標，該模型可借助柯布-道格拉斯函數表示園區內成員利益共享總效用。對其取對數后，本文構建了如下利益共享模型，其中式（20）為目標函數，式（21）和（22）為約束條件：

2.2.2 模型求解

該模型的決策變量為收益量pi，均衡系數wi為常數，將在下文講述。求解上述模型，首先需要構造拉格朗日函數：

式中：μ 為拉格朗日乘子。

由凸優化的最優性條件可推導出：

化簡式（24）得到pi與μ 的等式，將其帶入式（25）得到μ 與pi′的等式，帶入式（24）即可得到pi與P，pi′的等式：

借助式（8），可驗證利益分配結果大于自身的利益協商點，即式（26）滿足式（21）的約束。因此，式（26）即為園區內各成員在wi水平下的利益分配結果。

此外，據wi∈（0，1）和式（26），可進一步推導出成員收益與協商點的關系，如式（27）所示。園區內各成員所分配的收益與自身的協商點呈正相關，與其他成員的協商點呈負相關。同時，園區內各成員所分配的收益也與自身均衡系數呈正相關，與其他成員的均衡系數呈負相關。

2.3 參數確定

2.3.1 均衡系數wi

根據對協同創新中重要影響因素的分析，wi主要與知識共享程度b1、投資額度b2、風險承擔份額b3相關。3 種因素在均衡系數中所占比例（wb1，wb2，wb3）可由德爾菲法確定，并按照式（28）加權計算成員的均衡系數為：

知識共享程度b1體現了成員提供技術的復雜程度、難易程度與數量。該指標可由德爾菲法或模糊評價法確定，應滿足b1i∈（0，1），=1。

投資額度b2可度量協同創新成員出資情況，，qi為成員i 的出資情況。

風險承擔份額b3可度量成員承擔的研發不確定性，體現了對協同創新項目的負責程度。風險承擔較大的成員理應獲得更高的分配比例。該指標可由德爾菲或模糊評價法進行確定，應滿足b3i∈（0，1），。

2.3.2 利益協商點pi′

根據對協同創新中成本因素的分析，pi′主要與投入資金和努力成本有關。同時，因為pi′表示外部企業主導利益共享博弈的最低收益，所以pi′一定大于等于內部成員合作的利益共享模式中的努力成本，應滿足。

3 算例分析

3.1 基礎數據

本文設定協同創新成員總數n=3，其中i=1指代一所高校，i=2 指代一個科研院所，i=3 指代一個電網企業，各成員為成果產業化做出的努力時長t=30（月）。借鑒文獻[15]的參數選取，本文設定了滿足1.2 節中假設的參數，如表1 所示。構建2 種利益共享情景：情景1 為π>P，按照內部成員合作的利益共享模型進行利益分配，為明晰該模型在情景1 的優勢，同時計算外部企業主導模型在該情景中利益共享結果；情景2 為π

表1 算例參數

3.2 算例結果及分析

（1）情景1。在該情景中，根據表1 參數可以計算出內部成員合作模式總收益π=19.60 萬元。根據1.2 節中列出的條件，本文設此情景中的P=17 萬元，由于π>P，該情景應選擇內部成員合作模型。努力程度xi、技術轉化進度K（t）和利益分配πi可按照式（16），（19）和（18）計算，其中K（30）=9.24。同時，該情境下選擇外部企業主導模型的利益分配pi可由式（26）計算。上述2 種方式的計算結果如表2 所示，每個時刻的利益分配結果如圖2 所示。

表2 情景1 計算結果（t=30）

從表2 可知，在該情景中，參與成員選擇內部成員合作模式所得的利益總體優于外部企業主導方式。若選擇合作模式，高校的利益提升了61.31%，科研院所提升了21.05%，電網企業提升了1.02%。從圖2 中可知，內部成員合作模型的結果曲線隨時間變化，外部企業主導模型的結果曲線不隨時間變化。同時，合作模式獲得的利益有邊際收益遞減趨勢。在初始階段，合作模式收益少于外部企業主導模式，但是后期均能超過后者，該現象較為符合實際情況。

圖2 情景1 各時刻利益分配

從表2 可以看出，高校的努力程度最高，科研院所次之，電網企業最低。但是，合作模式的利益不是按照努力程度排序，而是電網利益最多，科研院所次之，高校最少。該現象的主要原因在于成員間的λi，θi與wi不同，λi與θi較小的成員所付出的努力不能轉化為實際利益，wi較小的成員收益分配占比也小。因此，高校努力程度最高而利益較少。

（2）情景2。根據1.2 節中列出的條件，設P=22 萬元。該情景下π

表3 情景2 計算結果（t=30）

圖3 情景2 各時刻利益分配

從表3 可以看出，在該情景中企業主導模式的利益優于合作模式。若選擇企業主導，高校的利益提升了11.79%，科研院所提升了11.59%，電網企業提升了11.68%。此外從圖3 中可知，雖然合作模式獲得的利益會隨時間增加，但是始終不能超過企業主導模式獲得的利益。

圖4 反映了在某一成員協商點變動的情況下，自身與其他成員利益的變化情況。在此情形中，假設電網企業的協商點在滿足1.2 節中假設（9）的區間內變動，即p3′∈[8，10）。外部企業主導模型的利益共享結果會隨上方橫坐標（電網企業的利益協商點p3′）的變化而變動。根據圖4（a）和4（b）可知，高校與科研院所的收益隨p3′的增長而減小。根據圖4（c）可知，電網企業的收益隨p3′的增長而增長。因此可以總結為，成員的利益與自身的協商點呈正相關，與其他成員的協商點呈負相關。該現象印證了式（27）的正確性。雖然利益會隨成員協商點變動，但是在π

圖4 情景2 中某成員協商點變化引起其他成員收益變化

4 結語

本文針對不同的成果轉化方式建立了特定轉化方式下的利益共享模型，簡述了選擇成果轉化方式的條件，證明了恰當轉化方式能夠使利益最大化，探討了不同轉化方式下影響成員利益共享的主要因素。本文形成如下結論：利益共享模型由成果轉化方式決定，受自身努力程度與協商議價能力影響，并以多主體的內部成員合作與外部企業主導模式為例構建了基于合作博弈的利益共享模型。π>P 時，合作模型的成員收益高于企業主導的收益；π

本文的基于合作博弈的利益共享模型可以用于解決實際問題，其政策與管理意義在于：本文證明了合作博弈能夠使總體利益與個體利益達到最優，從園區運營角度出發，電力物聯網雙創園區應貫徹落實協同創新研發機制，促進電網、企業、院校合作共贏，加速產學研一體化發展。若選擇內部合作方式，從參與研發的成員角度出發，各成員應提升技術創新能力和技術共享邊際收益，擴大利益分配的均衡系數，減少無用努力，獲取更多成果產品化的利益。若選擇外部企業主導方式，研發參與成員應增大技術共享程度，使自身在協商點確定中獲得優勢，獲取更多利益。

此外，本文的研究尚有需要改進之處，在后續研究中將會深入研究時變參數下的利益共享合作博弈模型，或考慮其他風險不確定因素的利益共享模型。