效益分享型EMC利益分配的博弈分析

效益分享型EMC利益分配的博弈分析

摘要：合同能源管理（EMC），是一种基于市场节能的新机制，其显著特征是通过市场的调节，以及用能企业和节能服务公司（ESCo）之间的谈判与协调，实现各自利益的最大化。合同能源管理（EMC）的核心问题之一就是进行合理的利益分配。文章将用能企业和节能服务公司作为参与双方，构建了二人合作博弈模型，应用纳什谈判公理解决了节能效益分享型合同能源管理（EMC）中的利益分配问题。最后通过实例分析加以说明。

关键字：合同能源管理；节能；利益分配；纳什谈判解

一、引言

能源紧缺是影响全国乃至全球发展的重要瓶颈，中国已成为全球第一能源消费国，而根据“十二五”规划，到2015年我国一次能源消费总量必须控制在42亿吨标准煤以内，这意味着未来几年内我国节能降耗的任务将十分艰巨，但同时也意味着未来我国节能市场潜力非常巨大。

合同能源管理是国际上20世纪70年代逐步发展起来的一种全新的节能机制。在世界银行（WB）的帮助下，合同能源管理于1998年引入中国，并迅速发展起来。其实质就是用客户未来减少的能源费来支付节能项目的全部投资并分享其节能效益的商业模式。节能效益分享型是合同能源管理的三大运营模式之一。在这种模式下，用能企业和节能服务公司签订节能服务合同，并约定合同期内的效益分配比例。用能企业不需要支付任何改造和服务费用，而由节能服务公司对项目进行融资，提供资金和服务，并在客户配合下实施节能项目。合同期满后，项目节能效益和节能项目所有权归用能企业所有。

合同能源管理要发展，成功的关键是节能服务公司和用能企业双方都能够受益，达到合作双赢的良好愿望，而双方都能够分享节能效益的前提是制定合理的效益分享原则。但目前，合同能源管理在我国尚处于发展初期，节能效益分配还没有科学合理的方法和原则，因而在很大程度上制约和阻碍了合同能源管理模式在中国的发展。本文运用合作博弈理论，将用能企业和节能服务公司作为参与双方，构建了二人合作博弈模型，应用纳什谈判解很好的解决了节能效益分享型合同能源管理中的利益分享问题。

二、纳什谈判公理：一个分析框架

合作博弈是研究人们达成合作时如何分配合作所得到的利益，即利益分配问题。在20世纪50年代，纳什创造性的发展了合作博弈理论，并用公理化的方法构建了二人讨价还价模型。合作解完整、公正，体现了美感，弥补了在非合作博弈中，纳什均衡对效率考虑的缺失。如何使局中人能得到的收益达到公平合理，纳什给出了纳什谈判公理，并推导出纳什谈判解的结果。

合作博弈必须遵守如下假设：

第一，合作博弈允许两位局中人在博弈前进行协商。

第二，合作博弈中局中人一旦达成协议，则协议即产生了强制约束力，双方必须遵守。

纳什方法的基本思想是，如果局中人同意把这几条公理作为一般原则，那么他们自己就可以在任何情况下应用符合这些公理的仲裁程序而不必求助于实际的仲裁人。纳什公理体系如下：

公理1（个体合理性）（F，U）≥U，即（F，U）优超于U；

这一原则表明，用能企业和节能服务公司在通过合同能源管理合作后，其收益要比不合作时多。合作不能损害双方利益，否则局中人会退出合作。

公理2（可行性）（F，U）∈F；

公理2表明，双方的谈判解是可行的。

公理3 （帕累托最优性）若（F，U）∈F，且对F中任何一x，若x≥ （F，U），则x= （F，U）；

这一公理表明，博弈的局中人只关心帕累托最优赢得，实施合同能源管理后，其最终的节能效益分配方案是最优的，优超于其他分配方案，更确切的说，这至少使其中一方得到的效益更多。

公理4（无关方案的独立性）若有任意凸集G，若，且（F，U）∈G，则（G，U）=（F，U）；

这一公理表明，在双方谈判过程中，扩充的方案仍在原方案范围中，那么增加的谈判方案不会影响原来的谈判结果。

公理5表明，节能效益分配方案与其结果有线性关系，使得局中人的收益可以用效益函数来表示。

公理6表明双方的地位是平等的，且当双方谈判的基点相等时，他们的收益是相等的。

满足上述6条定理的节能效益分配方案，以谈判双方的利益为出发点，又体现了个体的理性。不仅符合公平公正的原则，又考虑到了效率问题。这种分配方案的合理性会被双方接受，从而保持合作。

在上述公理体系基础上，纳什证明了纳什谈判解的存在及合理性。在用能企业和节能服务公司的合作博弈过程中，存在唯一的解（F，U），且这个解满足公

三、应用算例

应用算例包含模型假设和应用两个部分。

（一）模型假设

节能服务公司和用能企业之间的合作就是一种合作博弈的关系。对于双方而言，合作所创造的利益至少不低于不合作时所创造的利益，否则他们不会达成一致。

根据利益分配协商的纳什谈判解，我们可以构建用能企业与节能服务公司之间二人合作的节能利益分享模型。设P为实施合同能源管理后总的节能收益，为第Ui（i=1，2）个效用函数，双方谈判的起点为向量U=（U1，U2），它表示在合同能源管理过程中，用能企业与节能服务公司各自愿意接受的节能利益分配的下限值。则二者的利益分配向量为X=约束条件（1）说明：二者分配的利益之和即为实施合同能源管理后总的节能效益

约束条件（2）说明：实施合同能源管理后分配的利益不小于非合作状态下各自的收益。

根据前文公式1，我们可以推导出用能企业和节能服务公司利益分配模型的解。通过对公式（F，U）进行一阶求导，又知X1+X2 =P，我们可以求得：

（二）模型应用

辽宁省某供暖中心的供热对象大多是20世纪80年代初期的建筑，且原来的设备比较落后，耗煤量很大，存在较大的能源浪费现象。对此，该供暖中心引进了合同能源管理项目，并约定采用节能效益分享型的合作模式。签订能源服务合同后，节能服务公司投资200万元（从银行贷款）从技术、设备、管理等方面实施了全方位节能项目改造工程。合作后总的节能收益为180万元/年；若不合作，那么该供暖中心节能收益仅为5万元（只能通过减少浪费和不必要的能源损耗等简单方式来进行节能），节能服务公司收益为零。双方签订了合作协议：第一年，节能服务公司获得全部收益，第二年、第三年、第四年节能服务公司与供暖中心按比例分享节能收益，第四年以后，节能收益全部归辽宁省某即得纳什谈判解为（92.5，87.5），那么，第一年总节能收益为180万元，节能服务公司得到全部收益；第二年、第三年和第四年每年总节能收益均为180万元，其中供暖中心分配92.5万元，节能服务公司得到87.5万元。第四年以后，供暖中心获得全部节能收益。

我们将合同期内（前四年）双方的节能收益水平进行统计，如表3-1所示，

将供暖中心和节能服务公司合作前后收益水平变化情况进行比较，如表3-2