楊艷平，劉曉君，王博俊 2,，劉曉丹，胡 偉,4

(1.江蘇科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212005；2.江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū) 船建學(xué)院，江蘇 蘇州 215600；3.西安建筑科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710055；4.伊利諾伊州立大學(xué)應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，伊利諾伊州布盧明頓 61790)

實(shí)施既有民用建筑節(jié)能改造，可以減少能源消耗，減輕大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量；還可以改善居住和工作環(huán)境，帶動(dòng)與節(jié)能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1].由于既有民用建筑節(jié)能改造產(chǎn)生的部分環(huán)境收益、社會(huì)收益未能通過(guò)市場(chǎng)或價(jià)格體系反映出來(lái)[2]，相關(guān)受體不會(huì)因此支付報(bào)酬，節(jié)能行為所產(chǎn)生的社會(huì)效益大于實(shí)施者的私人收益，即既有民用建筑節(jié)能改造具有顯著的正外部性[3]，會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域“市場(chǎng)失靈”.若要達(dá)到更高的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)，需要降低私人的節(jié)能成本，這是市場(chǎng)力量所不能實(shí)現(xiàn)的[4]，必須依靠政府的“有形之手”出臺(tái)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，將外部性收益內(nèi)部化，激發(fā)市場(chǎng)主體積極性，促使其踴躍參與到既有民用建筑節(jié)能改造中來(lái)[5].

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)既有民用建筑節(jié)能改造主體的相關(guān)研究主要聚焦于市場(chǎng)主體行為博弈、市場(chǎng)激勵(lì)模式、契約關(guān)系治理等方面.鄧建英[6]等構(gòu)建了政府和節(jié)能服務(wù)公司間的博弈模型，指出政府可以通過(guò)激勵(lì)達(dá)到既有建筑節(jié)能改造市場(chǎng)資源的優(yōu)化配置.Murphy[7]等指出歐洲“政策領(lǐng)先”國(guó)家根據(jù)居住建筑節(jié)能改造市場(chǎng)發(fā)展特點(diǎn)制定了稅收優(yōu)惠、信息共享等經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，其中稅收優(yōu)惠是降低外部性影響的主要政策發(fā)展方向[8].Edoardo等[9]評(píng)估了融資戰(zhàn)略選擇和采購(gòu)程序?qū)ㄖ脑旖Y(jié)果的可能影響，以挖掘建筑節(jié)能改造市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?王星[10]指出，多方參與主體利益需求的差異使得既有建筑節(jié)能改造市場(chǎng)發(fā)展需要采取協(xié)同激勵(lì)機(jī)制，并從時(shí)間維、邏輯維和方法三個(gè)維度提出了協(xié)同激勵(lì)路徑優(yōu)化方法.張印賢等[11]在闡釋協(xié)同激勵(lì)有效性?xún)?nèi)涵的基礎(chǔ)上，構(gòu)建既有建筑節(jié)能改造市場(chǎng)主體協(xié)同激勵(lì)有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出政策優(yōu)化建議.王[12]將節(jié)能改造管理過(guò)程從數(shù)量維度拓寬至質(zhì)量維度，建立了約束節(jié)能服務(wù)企業(yè)和業(yè)主行為的質(zhì)量保證契約[12].黃志燁等[13]構(gòu)建了一種基于合作和信任的關(guān)系契約，指出能夠在解決節(jié)能服務(wù)企業(yè)融資困難的同時(shí)增加銀行的投資效益.Dong Qian等[14]設(shè)計(jì)了節(jié)能服務(wù)企業(yè)與用能單位之間的預(yù)測(cè)承諾契約，認(rèn)為通過(guò)引入懲罰和承諾合同，可以在一定程度上消除不確定的能源節(jié)約對(duì)合同執(zhí)行的影響.此外，也有學(xué)者對(duì)建筑節(jié)能改造外部性特征進(jìn)行了定性分析.馬興能[15]認(rèn)為經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策是將外部性進(jìn)行“內(nèi)部化”的有效手段；曹衛(wèi)星等[16]指出節(jié)能領(lǐng)域僅在市場(chǎng)機(jī)制調(diào)配下無(wú)法達(dá)到帕累托最優(yōu), 需要政府通過(guò)宏觀調(diào)控手段予以激勵(lì)，從而有效引導(dǎo)市場(chǎng)機(jī)制發(fā)揮作用；尹波等[17]分析了節(jié)能改造行為的外部性特征，提出利用行政及財(cái)政稅收手段引導(dǎo)消除建筑節(jié)能外部性的政策措施.

合同能源管理(EPC)是業(yè)主委托節(jié)能服務(wù)公司(ESCO)進(jìn)行既有建筑節(jié)能改造的主要方式，其中“節(jié)能效益分享型”合同是政府大力支持的EPC類(lèi)型.政府是既有民用建筑節(jié)能改造外部性的主要受益者，該外部收益可作為EPC實(shí)施主體的業(yè)主和ESCO對(duì)政府的激勵(lì).同時(shí)，政府作為合同能源管理的委托方和行政管理方，應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)政策以激勵(lì)業(yè)主和ESCO等主體，提高其節(jié)能改造的積極性以適應(yīng)市場(chǎng)優(yōu)化配置的要求[18]；可見(jiàn)，政府、業(yè)主和ESCO各自的利益訴求、策略選擇、努力程度及三者之間的協(xié)同激勵(lì)效果決定著EPC實(shí)施的成敗.

1 既有民用建筑節(jié)能改造外部性分析

如圖1所示，假設(shè)區(qū)間M-N為我國(guó)具有節(jié)能改造潛力的既有民用建筑總保有量，橫坐標(biāo)上任意一點(diǎn)QX到M的區(qū)間QX-M代表不進(jìn)行節(jié)能改造的既有民用建筑數(shù)量，到N的區(qū)間QX-N表示實(shí)施節(jié)能改造的既有民用建筑數(shù)量.曲線(xiàn)f(PN)和f(SN)分別表示不進(jìn)行節(jié)能改造的私人邊際收益和社會(huì)邊際收益，此時(shí)f(SN)f(PR)，說(shuō)明進(jìn)行節(jié)能改造具有正的外部性.在不考慮節(jié)能外部性的情況下，通過(guò)市場(chǎng)“無(wú)形之手”進(jìn)行調(diào)控的節(jié)能改造建筑數(shù)量在f(PN)和f(PR)的交點(diǎn)F達(dá)到均衡，此時(shí)進(jìn)行節(jié)能改造的既有民用建筑數(shù)量為區(qū)間QF-N；在考慮節(jié)能外部性條件下，按社會(huì)資源最優(yōu)配置原則，均衡點(diǎn)在社會(huì)邊際收益曲線(xiàn)f(SN)和f(SR) 的交點(diǎn)E處，此時(shí)實(shí)施節(jié)能改造的既有民用建筑數(shù)量區(qū)間為QE-N.顯然，在市場(chǎng)調(diào)控和社會(huì)資源最優(yōu)配置兩種情景下進(jìn)行節(jié)能改造的既有民用建筑相差了QE-QF區(qū)間的數(shù)量；要想達(dá)到社會(huì)資源最優(yōu)配置的既有民用建筑節(jié)能改造數(shù)量，需要將QF點(diǎn)左移到QE點(diǎn)，在此過(guò)程中各方收益數(shù)值變動(dòng)可分別由式(1)～(3)表示.

圖1 有民用建筑節(jié)能改造外部性機(jī)理Fig.1 The externality mechanism of existing civil building energy conservation renovation

如果QX點(diǎn)從QF點(diǎn)左移到QE點(diǎn)，增加的節(jié)能改造建筑數(shù)量為QE～QF，政府增加的正外部性邊際收益為圖中交點(diǎn)F-4-E-2包圍的面積SF4E2，同時(shí)減少了圖中3-F-1-E包圍的面積為S3F1E的負(fù)外部收益；政府總計(jì)獲得的外部性邊際收益為

F(W)=SF4E2+S3F1E

(1)

而實(shí)施節(jié)能改造的業(yè)主方(含ESCO)需要增加節(jié)能改造成本I(o)為圖中點(diǎn)F-1～E-2包圍的面積SF1E2.

(2)

若政府對(duì)業(yè)主增加的節(jié)能改造成本I(o)以等額補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行激勵(lì)，則政府在進(jìn)行激勵(lì)后剩余的正外部性收益為

(3)

該剩余的正外部性收益為圖1中陰影部分的面積.

通過(guò)分析可知，政府通過(guò)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)節(jié)能改造的實(shí)施者業(yè)主和ESCO進(jìn)行激勵(lì)，不僅可以利用經(jīng)濟(jì)政策將外部效益內(nèi)部化，優(yōu)化社會(huì)資源配置，實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)，政府的正外部收益還可以剩余SE3F4.上述分析證明了政府用經(jīng)濟(jì)激勵(lì)方式來(lái)促進(jìn)節(jié)能改造是可行的，能夠達(dá)到協(xié)同共贏的良好效果.

2 EPC主體演化博弈激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)

由于既有民用建筑節(jié)能改造正外部性的存在導(dǎo)致市場(chǎng)失靈，需要由政府通過(guò)管理措施進(jìn)行誘導(dǎo)，激勵(lì)EPC合同主體的業(yè)主和ESCO群體提高努力程度，將市場(chǎng)均衡條件下的節(jié)能改造建筑數(shù)量從QF點(diǎn)左移到QE點(diǎn)，達(dá)到社會(huì)資源優(yōu)化配置.

首先，政府在推進(jìn)EPC的實(shí)施過(guò)程中，不僅要通過(guò)激勵(lì)措施來(lái)提高業(yè)主和ESCO的努力程度，還要對(duì)他們的執(zhí)行效果進(jìn)行監(jiān)督.其次，作為既有建筑節(jié)能改造EPC模式的主要參與者，業(yè)主和ESCO受社會(huì)比較心理[19]的影響，其不僅關(guān)心自身所獲得的收益的大小，還會(huì)關(guān)心收益的公平性，導(dǎo)致其決策行為具有有限理性.再者，政府與業(yè)主和ESCO之間存在信息不對(duì)稱(chēng)的逆向選擇問(wèn)題，容易誘發(fā)雙邊道德風(fēng)險(xiǎn)[20].另外，業(yè)主對(duì)節(jié)能改造的認(rèn)知和接受程度差，部分業(yè)主存在著“用能反彈”[21]等“行為不節(jié)能”[22]現(xiàn)象，以及ESCO 出現(xiàn)“偷懶”和機(jī)會(huì)主義行為等，都會(huì)對(duì)EPC模式的實(shí)施帶來(lái)負(fù)面影響.

政府和EPC合同主體的上述行為特征，符合演化博弈的約束條件，本文選擇演化博弈模型來(lái)分析政府對(duì)EPC合同主體的激勵(lì)以及各方的策略選擇，模型中引進(jìn)收益共享系數(shù)，以消除激勵(lì)過(guò)程中各主體的不公平認(rèn)知帶來(lái)的負(fù)面影響.

2.1 EPC主體演化博弈激勵(lì)模型假設(shè)與參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1 模型假設(shè)

(1)業(yè)主和ESCO的目標(biāo)一致，在政府的激勵(lì)契約約束下，一旦業(yè)主確定實(shí)施節(jié)能改造，會(huì)與ESCO簽訂EPC合同，促使ESCO完成合同目標(biāo)；因此，業(yè)主與ESCO選擇節(jié)能改造具有行為上的一致性.

(2)業(yè)主和ESCO是有限理性的群體，在博弈初期均追求收益最大化；但各主體同時(shí)又是具有社會(huì)認(rèn)知以及學(xué)習(xí)能力的智能群體，能夠在不斷地觀察、對(duì)比、總結(jié)中學(xué)習(xí)進(jìn)步并調(diào)整自己的策略.

(3)政府在對(duì)業(yè)主和ESCO激勵(lì)時(shí)，要考慮公平心理的影響，利用收益共享系數(shù)調(diào)整對(duì)雙方激勵(lì)力度的大小，提高激勵(lì)效果，達(dá)到協(xié)同共贏的目的.

2.1.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

假設(shè)沒(méi)有外力作用，即政府不進(jìn)行經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，業(yè)主和ESCO選擇不節(jié)能改造，此時(shí)政府獲得的正外部性收益為Fg，業(yè)主的收益為Ro，ESCO的收益為Sc；當(dāng)政府實(shí)施經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造，則政府獲得的正外部性收益為Fg+Zg-Ct-Cg，業(yè)主的收益為Ro+Zo+Po-Co，ESCO的收益為Sc+Zc+Pc-Cc.其中，業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造后為政府增加的正外部收益為Zg，業(yè)主獲得的節(jié)能增量收益為Zo，ESCO獲得的增量收益為Zc.業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造必然要增加相應(yīng)的成本，分別為Co和Cc；政府為激勵(lì)業(yè)主進(jìn)行節(jié)能改造所付出的激勵(lì)活動(dòng)的推廣、宣傳、管理等成本為Ct，支出的直接經(jīng)濟(jì)激勵(lì)金額為Cg，業(yè)主和ESCO因選擇節(jié)能改造而獲得政府的激勵(lì)分別為Po=(1-α)Cg，Pc=αCg；α為ESCO獲得政府經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的收益共享系數(shù).如果政府不激勵(lì)，而業(yè)主和ESCO主動(dòng)選擇節(jié)能改造時(shí)，給政府帶來(lái)的外部性收益為Hg，顯然Hg≤Zg.政府給予的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)是分期分批實(shí)施的，一般情況下，在確定了節(jié)能改造方案后，先按預(yù)估總額的一定比例支付部分激勵(lì)款，剩余的激勵(lì)資金需要在項(xiàng)目結(jié)束后驗(yàn)證節(jié)能改造成果再支付.當(dāng)政府選擇激勵(lì)，而業(yè)主和ESCO卻沒(méi)有選擇節(jié)能改造時(shí)，政府只損失激勵(lì)活動(dòng)的推廣、宣傳、管理等成本Ct，不會(huì)支付經(jīng)濟(jì)激勵(lì)金額Cg.

政府在博弈過(guò)程中可以選擇激勵(lì)和不激勵(lì)兩種策略，選擇激勵(lì)的比例為Y，選擇不激勵(lì)的比例為(1-Y)；業(yè)主和ESCO 群體選擇實(shí)施節(jié)能改造的比例為X，拒絕實(shí)施節(jié)能改造的比例為(1-X).構(gòu)建政府與業(yè)主及ESCO的演化博弈模型，其博弈支付矩陣如表1.

2.2 EPC主體演化博弈策略選擇

(1)業(yè)主的策略選擇

(4)

(5)

(6)

業(yè)主群體策略選擇比例的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

(7)

圖2 業(yè)主的演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)相位圖Fig.2 The owner’s evolutionary game duplicates the dynamic phase diagram

(2)ESCO的策略選擇

(8)

E(Unc)=YSc+(1-Y)Sc

(9)

(10)

ESCO群體策略選擇比例的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

=X(1-X)(YPc+Zc-Cc))

(11)

如果YPc+Zc-Cc=0，即Y=(Cc-Zc)/Pc，則F(X)恒等于0，所有的X值都是穩(wěn)態(tài).

由上述分析可知，當(dāng)業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造時(shí)要求.

Zo+Po-Co>0

(12)

Zc+Pc-Cc>0

(13)

圖3 ESCO的演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)相位圖Fig.3 The ESCO’s evolutionary game duplication the dynamic phase diagram

將P0=(1-α)Cg，PC=αCg分別代入式(12)和(13)，可以求出滿(mǎn)足業(yè)主和ESCO同時(shí)選擇節(jié)能改造的收益共享系數(shù)的可行閾為

(3)政府的策略選擇

(14)

(15)

E(Ung)=X(Fg+Hg)+(1-X)Fg

(16)

=XYZg-XYHg-XYCg-

(17)

YCt+XHg+Fg

政府群體策略選擇比例的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為

=Y(1-Y)(X(Zg-Hg-Cg)-Ct)

(18)

令F(Y)=0，當(dāng)X(Zg-Hg-Cg)-Ct=0，即X=Ct/(Zg-Hg-Cg)時(shí)，則所有的Y值都是穩(wěn)態(tài)點(diǎn)；當(dāng)X(Zg-Hg-Cg)-Ct≠0時(shí)，分為兩種情況.

當(dāng)X(Zg-Hg-Cg)-Ct>0，即X>Ct/(Zg-Hg-Cg)時(shí)，F(xiàn)(0)>0，F(xiàn)(1)<0，則Y*=1是穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，即業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造的比例大于Ct/(Zg-Hg-Cg)時(shí)，政府選擇激勵(lì)；當(dāng)X0，則Y*=0是穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，即業(yè)主和ESCO選擇節(jié)能改造的比例小于Ct/(Zg-Hg-Cg)時(shí)，政府選擇不激勵(lì).

更進(jìn)一步分析，由于X≤1，當(dāng)Ct/(Zg-Hg-Cg)>1時(shí)，必有X

圖4 政府的演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)相位圖Fig.4 The government’s evolutionary game duplication of the dynamic phase diagram

圖5 政府、業(yè)主及ESCO的復(fù)制動(dòng)態(tài)關(guān)系和穩(wěn)定趨勢(shì)Fig.5 Dynamic relationship and stable trend of replication between government owners and ESCO

2.3 EPC主體演化博弈模型解析與調(diào)整

(19)

將P0=(1-α)Cg，PC=αCg分別代入式(19)，計(jì)算出業(yè)主和ESCO獲得政府激勵(lì)的收益共享系數(shù)值為

(20)

式(20)要求政府在對(duì)業(yè)主和ESCO進(jìn)行激勵(lì)時(shí)要合理分配激勵(lì)額，不僅要滿(mǎn)足收益共享系數(shù)可行閾的要求，還要滿(mǎn)足公平性要求，使業(yè)主和ESCO能夠同時(shí)選擇節(jié)能改造策略，達(dá)到協(xié)同激勵(lì)的目的.

3 實(shí)證分析

3.1 實(shí)證背景

蘇州某酒店建于2005年，2008年開(kāi)張營(yíng)業(yè).酒店有客房428套，空調(diào)面積率76.6%.2016年進(jìn)行節(jié)能改造，約定合同日歷工期從2016年6月20日到12月20日共6個(gè)月，2017年元旦開(kāi)業(yè).

3.2 演化博弈分析

按酒店的節(jié)能改造方案，預(yù)估年節(jié)能量3.96×106kWh，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 280 t，合同分享期為2a，節(jié)能收益共享系數(shù)γ=0.64.結(jié)合上述政府的相關(guān)文件，估算政府的激勵(lì)成本與年外部性收益以及業(yè)主與ESCO在合同分享期內(nèi)的各項(xiàng)費(fèi)用，見(jiàn)表2.

將表中數(shù)據(jù)代入式(20)計(jì)算政府激勵(lì)部分的收益共享系數(shù).

α=(Cc-Zc)/(Cc-Zc+Co-Zo)

=(362.3-266.2)/(362.3-266.2

+185.6-149.7)=0.73.

再代入式(14)，計(jì)算α的可行閾(Cc-Zc)/Cg<α<1-(Co-Zo)/Cg為

(362.3-266.2)/281.6<α<1-(185.6-149.7)/281.6.

得到0.34<α<0.87，顯然α=0.73在其可行閾范圍，取值有效.

計(jì)算業(yè)主和ESCO獲得的政府激勵(lì)的分配額.

Po=(1-0.73)×281.6=76.03(萬(wàn)元).

Pc=0.73×281.6=205.57(萬(wàn)元).

表2 酒店節(jié)能改造各方預(yù)估費(fèi)用(單位：萬(wàn)元)

合同分享期內(nèi)業(yè)主的總增量收益Zo=149.7×2=299.4(萬(wàn)元)，ESCO的總增量收益為Zc=266.2×2=532.4(萬(wàn)元)；業(yè)主的成本Co=185.6(萬(wàn)元)，ESCO的成本Cc=362.3(萬(wàn)元).

則EPC主體策略選擇如下：

業(yè)主：Zo-Co=299.4-185.6>0，選擇節(jié)能改造；

ESCO：Zc-Cc=532.4-362.3>0，選擇節(jié)能改造.

政府策略為選擇激勵(lì).

按照上述決策結(jié)果，業(yè)主和ESCO在政府激勵(lì)和監(jiān)督下提高努力程度，提前1個(gè)月順利完成酒店節(jié)能改造工作.經(jīng)過(guò)校核與驗(yàn)證，改造后的年實(shí)際節(jié)能量為5 558 470 kWh，節(jié)能率為39.45%；年實(shí)際節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 561.15 t，每年產(chǎn)生的環(huán)境外部性為2 422 280 元，均比預(yù)估值提高了21.96%.整個(gè)節(jié)能改造過(guò)程中，由政府激勵(lì)監(jiān)督，業(yè)主和ESCO積極參與，建立了良好的合作模式，達(dá)到了多方共贏的目標(biāo).

4 結(jié)論

通過(guò)上述理論研究和實(shí)證分析，得到如下結(jié)論：

(1)業(yè)主和ESCO是有限理性的群體，政府在對(duì)業(yè)主和ESCO激勵(lì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注節(jié)能改造主體公平心理的影響；利用收益共享系數(shù)調(diào)整對(duì)雙方激勵(lì)力度的大小，激發(fā)業(yè)主實(shí)施節(jié)能改造的積極性，提高激勵(lì)效果，達(dá)到協(xié)同共贏的目的.

(2)對(duì)于業(yè)主和ESCO來(lái)說(shuō)，選擇進(jìn)行節(jié)能改造的比例隨預(yù)期收益及政府的激勵(lì)力度提高而提高，但業(yè)主和ESCO應(yīng)著眼于節(jié)能改造一次性投資長(zhǎng)期受益的角度進(jìn)行決策，避免對(duì)節(jié)能改造決策造成誤導(dǎo).

(3)對(duì)于政府來(lái)說(shuō)，不應(yīng)以盈利為目的，應(yīng)立足于可持續(xù)發(fā)展及社會(huì)收益最大化的視角，在EPC推廣階段加大激勵(lì)力度，將有利于建筑節(jié)能改造EPC模式的市場(chǎng)培育，一旦形成良好的市場(chǎng)機(jī)制，無(wú)論是節(jié)能技術(shù)還是管理水平都將得到提高，業(yè)主和ESCO的節(jié)能成本必然降低，可以獲得更好的節(jié)能效果，給政府帶來(lái)更多的正外部性收益.