可再生能源配額制、發(fā)電廠商的策略行為與演化

趙新剛 ，任領(lǐng)志 ，萬 冠

(1.華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206; 2.新能源電力與低碳發(fā)展研究北京市重點實驗室，北京 102206)

1 引言

當(dāng)前，我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型與結(jié)構(gòu)調(diào)整已進(jìn)入一個關(guān)鍵期，推動能源生產(chǎn)與消費革命成為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略部署。因此，科學(xué)進(jìn)行相關(guān)制度的頂層設(shè)計，成為我國實現(xiàn)能源革命的關(guān)鍵科學(xué)問題。2017年2月6日，國家發(fā)展改革委等三部委聯(lián)合發(fā)布通知指出：我國將于2017年7月1日起，正式開展綠色電力證書(簡稱綠色證書)的認(rèn)購工作并將從2018年起，適時啟動可再生能源電力配額考核和強制綠色證書交易。由此表明，我國施行可再生能源配額制(簡稱配額制)邁出了具有里程碑意義的一步。

配額制是一個國家或地區(qū)以法律形式對可再生能源發(fā)電的市場份額(即配額)做出的強制性規(guī)定，要求在其所生產(chǎn)、輸配或消費的電力中，必須包含最低比例的可再生能源電力，并規(guī)定了有效的可再生能源發(fā)電組合(如風(fēng)電、太陽能發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等，簡稱綠電)[1-2]。配額制的施行，需要與之互補的制度即綠色證書交易制度。綠色證書是一種可交易的、能兌現(xiàn)為貨幣的憑證，代表著一定數(shù)量的可再生能源發(fā)電量[3]，其持有者可與配額義務(wù)承擔(dān)者交易并獲得收益[4-5]。

目前，有關(guān)學(xué)者就配額制所進(jìn)行的研究主要涉及三個方面：首先是，配額制對一國能源結(jié)構(gòu)和社會福利水平的影響。相關(guān)研究表明配額制的施行不僅能有效激勵綠電廠商提高投資水平，而且有助于提升其技術(shù)進(jìn)步水平。如Unger和Ahlgren[6]和Jensen和Skytte[7]的研究表明配額制對綠電廠商的投資水平有顯著激勵效果；Río和Gual[8]和Berry和Jaccard[9]的研究表明配額制有助于促進(jìn)綠電廠商的競爭并激勵其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以降低生產(chǎn)成本。同時，配額制有利于提高一國綠電產(chǎn)出水平從而優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。如Wiser等[10]認(rèn)為配額制能夠以較低的社會成本和政府行政管理成本實現(xiàn)可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)；Marchenko[11]認(rèn)為配額制有助于綠電廠商通過出售綠色證書增加收益從而提高其綠電產(chǎn)量；趙新剛等[12]的研究表明配額制能有效促進(jìn)綠電產(chǎn)出水平并優(yōu)化一國電源結(jié)構(gòu)。而對社會福利水平的影響，Tamás等[13]認(rèn)為較之固定電價政策，雖然配額制使火電廠商發(fā)電量下降，但有助于提高社會福利水平。其次是，配額制對發(fā)電廠商策略行為的影響。具體表現(xiàn)為，一方面是政府設(shè)計的制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束成功引導(dǎo)廠商進(jìn)行綠色證書交易；另一方面是廠商拒絕綠色證書交易而接受懲罰。其中，Espey[14]指出，未完成法定配額義務(wù)的廠商可通過投資建廠生產(chǎn)綠電以獲得綠色證書，也可直接購買綠色證書；Marchenko[11]和任東明[15]的研究提出未完成法定配額義務(wù)的廠商應(yīng)受到處罰，罰金為綠色證書價格上限。最后是，配額制對電力市場價格的影響。施行配額制后，發(fā)電廠商的經(jīng)濟行為會引致一國電價和綠色證書價格的波動。其中，Barbose等[16]認(rèn)為配額制能有效降低電力市場的批發(fā)價格；Unger和Ahlgren[6]認(rèn)為配額制雖能有效降低電力市場的批發(fā)價格，但對零售電價的影響具有不確定性；而Fischer[17]、Tanaka和Chen[18]以及Sun Yanming[19]的研究表明，當(dāng)市場均衡時，配額與電價和綠色證書價格正相關(guān)，且綠色證書價格隨配額的變動呈邊際遞減趨勢。

綜觀當(dāng)前相關(guān)學(xué)者針對配額制所進(jìn)行的研究，尚未就配額制涉及的制度準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計和規(guī)則約束如何影響發(fā)電廠商的策略行為以及發(fā)電廠商的策略行為又如何影響配額制的實施與演進(jìn)這一關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行深入系統(tǒng)分析。因此，本文在構(gòu)建配額制與發(fā)電廠商策略行為演化博弈模型基礎(chǔ)上，分析了二者的共生演化及配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束對發(fā)電廠商策略行為的影響，以便為我國科學(xué)實施配額制提供相關(guān)對策建議。

2 配額制與發(fā)電廠商策略行為的演化機理

作為現(xiàn)代市場秩序的核心，制度是賦予群體成員的社會交往以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的法律、非正式規(guī)則和習(xí)俗。制度具有建構(gòu)性與演進(jìn)性，本質(zhì)上，配額制是政府通過法令建立起來的一項規(guī)則，這一規(guī)則要成為制度，需要規(guī)則的認(rèn)知內(nèi)容和協(xié)調(diào)內(nèi)容成為發(fā)電廠商的共同信念。

配額制的施行，需要與之互補的制度即綠色證書交易制度。綠色證書交易制度的實施載體是綠色證書市場。綠色證書市場運行機制為，政府設(shè)計配額制相關(guān)的制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束(包括基準(zhǔn)配額比例、綠色證書的基準(zhǔn)價格、懲罰機制和監(jiān)督機制等)以激勵和引導(dǎo)發(fā)電廠商交易綠色證書。通常情況，綠色證書具有有效期且發(fā)電廠商裝機容量的變化具有時滯性，因此，綠色證書價格決定于短期的市場供求關(guān)系。短期中，市場需求由為完成政府規(guī)定配額義務(wù)的火電廠商形成，市場供給由生產(chǎn)綠電的綠電廠商形成；需求與供給決定了綠色證書市場的均衡價格。

長期中，發(fā)電廠商會基于利潤最大化目標(biāo)動態(tài)調(diào)整其策略行為，政府會依據(jù)可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中長期目標(biāo)并依據(jù)發(fā)電廠商的策略行為動態(tài)調(diào)整配額和單位罰金額度，以激勵發(fā)電廠商提高綠電投資水平并誘導(dǎo)其進(jìn)行綠色證書交易。因此，配額制成功的必要條件是，有足夠數(shù)量的發(fā)電廠商相信其他廠商會遵守這項規(guī)則，并且在給定其他廠商遵守規(guī)則的情況下自己也遵守規(guī)則更為有利；否則，就沒有廠商會堅持這一規(guī)則，配額制也就無法成為對發(fā)電廠商的策略行為形成有效激勵、引導(dǎo)和約束的制度。

配額制成功的關(guān)鍵在于，政府有能力強制實施其宣布的相關(guān)規(guī)則，且其施行能夠使足夠多的廠商相信“其他人會遵守這個規(guī)則，并且當(dāng)別人遵守時我自己最好不要背離規(guī)則”，由此使政府宣布的規(guī)則成為所有廠商的共同信念。因此，作為制度供給者的政府，應(yīng)對其進(jìn)行科學(xué)設(shè)計以實現(xiàn)制度目標(biāo)與經(jīng)濟行為人目標(biāo)的契合，并由此使其成為所有經(jīng)濟行為人的共同信念從而實現(xiàn)制度的長期穩(wěn)定性。作為經(jīng)濟行為人的發(fā)電廠商會在配額制決定的策略可行空間中選擇最有利于自身的行為，這一策略行為會反過來影響配額制的演進(jìn)是在長期中趨于穩(wěn)定還是動態(tài)調(diào)整。就發(fā)電廠商而言，配額制決定了作為參與人的綠電廠商和火電廠商的策略可行空間(交易或不交易綠色證書)。如果選擇交易綠色證書能夠?qū)崿F(xiàn)其利潤最大化目標(biāo)，則交易綠色證書成為廠商的策略均衡，如果所有廠商都遵守交易綠色證書這個規(guī)則，則配額制就成為所有廠商的共同信念，此時，配額制得以強化從而成為一種有效的制度；如果選擇不交易綠色證書而接受懲罰能夠?qū)崿F(xiàn)其利潤最大化目標(biāo)，則不交易綠色證書成為參與人的策略均衡，此時，綠色證書市場失靈，配額制失敗。

在配額制的實施過程中，發(fā)電廠商的策略行為具有多樣性和復(fù)雜性，其策略均衡的動態(tài)演化既有選擇過程也有突變過程，且策略行為具有一定的慣性。對發(fā)電廠商而言，不僅存在著綠電廠商個體之間與火電廠商個體之間的競爭，而且也存在著綠電廠商組群與火電廠商組群之間的競爭，由此導(dǎo)致配額制在多個層面的競爭中演化。在強制性配額約束下，有限理性的綠電廠商個體與火電廠商個體，會基于利潤最大化原則，依據(jù)政府設(shè)計的制度準(zhǔn)參數(shù)選擇交易或不交易綠色證書。無論是否交易綠色證書，一方面，能夠獲得較高支付的策略在以后將被更多參與者采用，此即廠商策略行為的選擇(Selection)；另一方面，部分廠商個體可能會以隨機的方式選擇不同于群體的策略(可能獲得較高支付，也可能獲得較低支付)，此即廠商策略行為的突變(Mutation)。也就是說，發(fā)電廠商會依據(jù)政府設(shè)計的制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束，通過不斷地試錯、學(xué)習(xí)與模仿，實現(xiàn)單個發(fā)電廠商策略行為的適應(yīng)。適應(yīng)一旦實現(xiàn)，則發(fā)電廠商的策略行為表現(xiàn)為一定的慣性。最終，采納某一策略行為規(guī)則的發(fā)電廠商生存下來，而不采納這一行為規(guī)則的發(fā)電廠商失敗。

演化博弈論(Evolutionary game theory)將群體行為的調(diào)整過程看作為一個動態(tài)系統(tǒng)。其不僅單獨刻畫了每個個體的行為及其與群體之間的關(guān)系，而且將從個體行為到群體行為的形成機制以及其中涉及到的各種因素都納入到了模型中，從而構(gòu)成了一個具微觀基礎(chǔ)的宏觀模型。例如，焦建玲等[20]和胡黎明和趙瑞霞[21]基于演化博弈論研究了政府行為和企業(yè)行為的演化博弈均衡問題。演化博弈論不僅能科學(xué)刻畫行為主體的多樣性和復(fù)雜性，而且為宏觀調(diào)控群體行為提供了理論依據(jù)，有助于分析配額制與發(fā)電廠商策略行為的共生演化。因此，分析配額制對發(fā)電廠商策略行為影響的基本邏輯是，基于配額制的建構(gòu)性與演進(jìn)性，考慮配額制與發(fā)電廠商策略行為的共生與演化，將設(shè)定的交易綠色證書作為博弈均衡結(jié)果，然后解析實現(xiàn)這一博弈均衡的條件(即配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束)。具體為，視發(fā)電廠商為程序化地選擇某一策略行為(交易或不交易綠色證書)的參與人，其對某種成功的行為規(guī)則和策略行為(交易綠色證書)的認(rèn)識是在演化過程中得到不斷修正與改進(jìn)的，成功的策略被模仿，發(fā)電廠商實現(xiàn)利潤最大化目標(biāo)，進(jìn)而將交易綠色證書作為行動標(biāo)準(zhǔn)且形成行為慣性，從而實現(xiàn)交易綠色證書這一博弈均衡。

3 配額制與發(fā)電廠商策略行為的演化博弈模型

3.1 綠色證書市場

在綠色證書市場中，政府是綠色證書市場規(guī)則的制定者，火電廠商和綠電廠商分別是綠色證書市場的需求者和供給者，綠色證書的均衡價格P由市場供求關(guān)系決定，具體如圖1所示。其中，需求曲線由政府規(guī)定的配額Q決定，是一完全缺乏彈性的垂線。供給曲線為綠色證書的邊際成本曲線SMCC，且綠色證書的邊際成本SMCC等于綠電廠商的邊際成本SMC減去終端銷售電價Pe。為提高綠色證書市場的有效性，政府通常會設(shè)定證書的價格上限PMax和價格下限PMin，并制定單位罰金f。當(dāng)火電廠商未完成配額義務(wù)時，須為未完成的配額部分支付罰金，單位罰金f通常為綠色證書的價格上限PMax。當(dāng)需求大于供給時，綠色證書的需求曲線是一價格為f的水平線；當(dāng)供給大于需求時，綠色證書的需求曲線是一價格為PMin的水平線。此時，綠色證書的需求曲線表現(xiàn)為一折線D。

圖1 綠色證書市場的供求曲線

3.2 問題描述與參數(shù)定義

(1)問題描述

短期中，火電廠商的策略行為為購買或不購買綠色證書(即接受懲罰)，綠電廠商的策略行為為出售或不出售綠色證書。在綠色證書市場中，火電廠商和綠電廠商在配額制相關(guān)的制度準(zhǔn)參數(shù)和規(guī)則約束下選擇策略行為，且其策略行為依賴于綠色證書市場的交易成本[22]。交易成本的分?jǐn)傇瓌t為，若交易成功，交易成本由雙方按一定比例進(jìn)行分?jǐn)偅蝗艚灰资。椿痣姀S商或綠電廠商至少一方選擇不交易，此時，選擇交易的一方承擔(dān)交易成本的凈損失，而選擇不交易的一方交易成本為零。據(jù)此，做如下假設(shè)：

假設(shè)1：火電廠商和綠電廠商均為有限理性。

假設(shè)2：火電廠商和綠電廠商均選擇交易綠色證書時，雙方均攤交易成本，成本分?jǐn)傁禂?shù)為50%。

假設(shè)3：綠色證書不能儲存，不存在投機現(xiàn)象，價格僅由真實的經(jīng)濟成本決定。

假設(shè)4：上網(wǎng)電價等于火電廠商邊際成本，故銷售綠色證書的平均收益=綠色證書價格-綠電與火電廠商的邊際成本差額-分?jǐn)偟钠骄灰壮杀尽?/p>

(2)參數(shù)定義

模型涉及的主要參數(shù)及含義如表1所示。

表1 參數(shù)及含義

3.3 模型構(gòu)建

為不失一般性，在此設(shè)綠色證書反供給函數(shù)為線性函數(shù)，且P=mQ+n。綠色證書需求函數(shù)為垂直于數(shù)量軸的直線，且Q=?·Q0。在綠色證書交易中，火電廠商和綠電廠商策略行為博弈的支付矩陣如表2所示。

表2 支付矩陣

其中，π和Π分別表示火電廠商和綠電廠商進(jìn)行綠色證書交易的收益。基于問題描述及參數(shù)定義，火電廠商和綠電廠商的策略行為選擇及其支付分別為：

(1)火電廠商購買綠色證書，綠電廠商出售綠色證書，交易成功。此時，火電廠商的收益為購買綠色證書成本與分?jǐn)偟慕灰壮杀局停G電廠商的收益為出售綠色證書的收益減去發(fā)電廠商的邊際成本差額，再減去分?jǐn)偟慕灰壮杀尽?/p>

(2)火電廠商購買綠色證書，綠電廠商不出售綠色證書，交易失敗。此時，火電廠商的收益等于罰金與分?jǐn)偟慕灰壮杀局停G電廠商的收益為零。

(3)火電廠商不購買綠色證書，綠電廠商出售綠色證書，交易失敗。此時，火電廠商的收益等于罰金，綠電廠商的收益為分?jǐn)偟慕灰壮杀尽?/p>

(4)火電廠商不購買綠色證書，綠電廠商不出售綠色證書，交易失敗。此時，火電廠商的收益等于罰金，綠電廠商的收益為零。

據(jù)此，可得火電廠商和綠電廠商在四種策略行為組合下的支付方程為：

{π1,Π1}={-(m?Q0+n)qij-cTGCqij/2,(m?Q0+n)qij-Δcqij-cTGCqij/2}

(1)

{π2,Π2}={-fqij-cTGCqij/2,0}

(2)

{π3,Π3}={-fqij,-cTGCqij/2}

(3)

{π4,Π4}={-fqij,0}

(4)

令x為火電廠商選擇購買綠色證書的概率，y為綠電廠商選擇出售綠色證書的概率，則火電廠商和綠電廠商的博弈群體復(fù)制者動態(tài)方程為：

(5)

(6)

其中：Uthbuy表示火電廠商的預(yù)期收益，Uth表示火電廠商的平均收益；Uresell表示綠電廠商的預(yù)期收益，Ure表示綠電廠商的平均收益。

當(dāng)且僅當(dāng)復(fù)制者動態(tài)方程等于0即學(xué)習(xí)速度為0時，博弈達(dá)到局部均衡狀態(tài)。計算可得，該動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的4個局部均衡點依次為E1(0，0)、E2(0，1)、E3(1，0)和E4(1，1)。當(dāng)Π1>Π2和π1>π3時，可得第5個局部均衡點E5(x5，y5)。其中：

(7)

復(fù)制者動態(tài)方程(5)和(6)的雅可比矩陣為：

(8)

依據(jù)復(fù)制者動態(tài)方程雅可比矩陣的行列式det(J)和跡tr(J)，可判斷局部均衡點的類型。其中，當(dāng)det(J)>0，tr(J)<0時，均衡點為演化穩(wěn)定策略(ESS)；當(dāng)det(J)>0，tr(J)>0時，均衡點為不穩(wěn)定點；當(dāng)det(J)<0時，均衡點為鞍點[23]。

4 發(fā)電廠商策略行為的動態(tài)演化

4.1 動態(tài)演化過程

將火電廠商和綠電廠商策略行為演化博弈的5個局部均衡點依次代入雅可比矩陣(8)，可得其行列式與跡。具體如表3所示。

表3局部均衡點的雅克比矩陣行列式與跡

由公式(1)-(4)可知Π3<Π4且π2<π4，因此，5個局部均衡點的類型決定于Π1-Π2和π1-π3即p-(Δc+cTGC/2)與(f-cTGC/2)-p的符號。具體分析如下：

(1)情形1：當(dāng)Π1<Π2和π1<π3即f-cTGC/2

表4 情形1的局部穩(wěn)定性

(2)情形2：當(dāng)Π1<Π2和π1>π3即p

表5 情形2的局部穩(wěn)定性

(3)情形3：當(dāng)Π1>Π2和π1<π3即p>max{Δc+cTGC/2,f-cTGC/2}時，局部均衡點的類型如表6所示，廠商策略行為的動態(tài)演化過程如圖2(c)所示。此時，廠商策略行為的演化博弈均衡為{不購買綠色證書，不出售綠色證書}。

表6 情形3的局部穩(wěn)定性

(4)情形4：當(dāng)Π1>Π2和π1>π3即Δc+cTGC/2

表7 情形4的局部穩(wěn)定性

4.2 均衡分析

情形1-3下，廠商策略行為的博弈均衡為{不購買綠色證書，不出售綠色證書}。此時，配額制因廠商最終選擇不交易綠色證書而失敗。情形4下，如圖2(d)所示，若廠商初始狀態(tài)位于區(qū)域E1E3E5E2內(nèi)，則廠商策略行為的動態(tài)演化將收斂于E1(0，0)，其博弈均衡依然為{不購買綠色證書，不出售綠色證書}，此時，配額制因廠商選擇不交易綠色證書而失敗；若廠商初始狀態(tài)位于區(qū)域E4E3E5E2內(nèi)，則廠商策略行為的動態(tài)演化將收斂于E4(1，1)，其博弈均衡為{購買綠色證書，出售綠色證書}，此時，交易綠色證書成為廠商的共同信念，配額制在與廠商策略行為的共生演化中得以強化，最終成為一種有效的制度。因此，為使交易綠色證書成為廠商的共同信念，政府必須科學(xué)設(shè)計配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)以有效規(guī)避情形1-3。據(jù)此，配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計應(yīng)滿足于條件：

圖2 發(fā)電廠商策略行為的演化路徑

在圖2(d)中，區(qū)域E1E3E5E2和E4E3E5E2的面積之和為1。在此，設(shè)區(qū)域E1E3E5E2的面積為S，則廠商策略行為的動態(tài)演化收斂于E4(1，1)的概率可表示為1-S。S越小(即相應(yīng)的1-S越大)，廠商策略行為博弈均衡為{購買綠色證書，出售綠色證書}的概率越大，則配額制成功的可能性越大。因此，面積S大小的影響因子即為影響配額制成功與否的關(guān)鍵因子，其表達(dá)式為：

(9)

由式(9)可知，為外生變量，因此，面積S主要決定于配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)如配額?和單位罰金f，以及影響廠商策略行為演化博弈的因子如發(fā)電廠商的邊際成本差額Δc和綠色證書的平均交易成本cTGC。其中，配額?是由政府規(guī)定且為影響配額制有效性的關(guān)鍵制度準(zhǔn)參數(shù)。政府通常會先設(shè)定一個基準(zhǔn)配額?0，并根據(jù)可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)動態(tài)調(diào)整配額?。據(jù)此，對?求導(dǎo)可得S與?間的關(guān)系。具體如表8所示。

表8 參數(shù)分析

當(dāng)S取最小值Smin=cTGC/(f-Δc)時，廠商策略行為博弈均衡為{購買綠色證書，出售綠色證書}的概率最大，綠色證書市場最為有效，配額制這一強制性制度變遷成功的概率最大。此時，配額滿足?=[(f+Δc)/2-n]/mQ0，且政府設(shè)定的基準(zhǔn)配額?0應(yīng)為?0=[(f0+Δc0)/2-n]/mQ0，其取決于基準(zhǔn)單位罰金f0和基期(T=0)發(fā)電廠商的邊際成本差額Δc0。當(dāng)基準(zhǔn)配額?0確定時，為實現(xiàn)市場出清，綠色證書的基準(zhǔn)價格P0(Benchmark price)應(yīng)設(shè)定為：

P0=(Δc0+f0)/2

(10)

據(jù)此，可將S簡化為一個關(guān)于單位罰金f、發(fā)電廠商的邊際成本差額Δc以及綠色證書平均交易成本cTGC的多元函數(shù)，求導(dǎo)可得S與變量f、Δc和cTGC間的關(guān)系。如表9所示。

表9 參數(shù)分析

由表9可知，S與f負(fù)相關(guān)，與Δc、cTGC正相關(guān)。當(dāng)f越大以及Δc和cTGC越小時，S越小，此時，{購買綠色證書，出售綠色證書}成為發(fā)電廠商策略行為演化博弈均衡的概率越大。因此，較高的單位罰金f、較低的發(fā)電廠商邊際成本差額Δc和較低的綠色證書平均交易成本cTGC更有助于使交易綠色證書成為廠商的共同信念。

5 算例

5.1 數(shù)據(jù)選取與參數(shù)設(shè)定

2016年，中國的總發(fā)電量為6.0544×109MWh，其中，綠電占比為6.14%(不計水電)。各發(fā)電技術(shù)的年發(fā)電量及上網(wǎng)電價(均價)如表10所示。據(jù)國網(wǎng)能源研究報告(2016)，火電廠商長期平均成本為270元/MWh，綠電廠商長期平均成本為504元/MWh，長期平均成本差額為234元/MWh。由文獻(xiàn)[24]和[25]可知，綠色證書供給彈性為0.8，綠色證書平均交易成本和單位罰金分別為綠色證書基準(zhǔn)價格的10%和1.5倍，即cTGC=0.1P0，f=1.5P0。據(jù)此并參考文獻(xiàn)[12]，設(shè)定演化博弈模型各相關(guān)參數(shù)的基準(zhǔn)值。具體如表11所示。

表10 2016年中國電力構(gòu)成

表11 基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定

由于火電廠商和綠電廠商選擇交易綠色證書的初始概率(x0和y0)與廠商的理性程度、心理預(yù)期及其他隨機因素相關(guān)，因此，在模擬分析廠商策略行為演化博弈的動態(tài)演化時，為不失一般性，做如下設(shè)定：

5.2 發(fā)電廠商策略行為的動態(tài)演化

在前文參數(shù)設(shè)定基礎(chǔ)上，運用MATLAB軟件對發(fā)電廠商策略行為博弈的動態(tài)演化進(jìn)行模擬，結(jié)果如圖3所示。圖3中，橫軸為廠商策略行為博弈的動態(tài)演化時間t，豎軸為廠商交易綠色證書的概率x和y。其中，圖3(a)刻畫了初始狀態(tài)在區(qū)域E1E3E5E2內(nèi)時，火電廠商購買綠色證書的概率和綠電廠商出售綠色證書的概率的變化軌跡；該情形下，二者的概率均趨于0，此時，廠商策略行為博弈的均衡為{不購買綠色證書，不出售綠色證書}，綠色證書市場失靈。圖3(b) 刻畫了初始狀態(tài)在區(qū)域E4E3E5E2內(nèi)時，火電廠商購買綠色證書的概率和綠電廠商出售綠色證書的概率的變化軌跡；該情形下，二者的概率均趨于1，此時，廠商策略行為博弈的均衡為{購買綠色證書，出售綠色證書}，交易綠色證書成為發(fā)電廠商的共同信念，綠色證書市場有效。

5.3 敏感性分析

由圖2(d)和圖3可知，當(dāng)且僅當(dāng)廠商初始狀態(tài)位于區(qū)域E4E3E5E2內(nèi)時，交易綠色證書才能成為廠商的共同信念，綠色證書市場才能成為有效市場。因此，研究區(qū)域E4E3E5E2內(nèi)影響廠商策略行為演化博弈結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)及其敏感性就成為配額制相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計的科學(xué)依據(jù)。

圖3 發(fā)電廠商策略行為博弈的動態(tài)演化

由前文可知，影響廠商策略行為博弈的關(guān)鍵參數(shù)為配額?、單位罰金f、綠色證書平均交易成本cTGC和發(fā)電廠商邊際成本差額Δc。以表11所設(shè)定的參數(shù)基準(zhǔn)值為基準(zhǔn)情景，在其他參數(shù)不變的情境下，依次令上述4個關(guān)鍵參數(shù)變動±10%從而形成四組情景組合，并據(jù)此分析廠商策略行為的博弈均衡及其敏感性。其中，低情景的參數(shù)設(shè)定為基準(zhǔn)參數(shù)變動-10%，高情景的參數(shù)設(shè)定為基準(zhǔn)參數(shù)變動+10%。下文關(guān)于4個關(guān)鍵參數(shù)的低情景和高情景的敏感性分析，均建立在與基準(zhǔn)情景(如圖3(b))的比較分析基礎(chǔ)上。具體結(jié)果如圖4～圖7所示。

(1)配額

低情景下(如圖4(a))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較長。當(dāng)配額?降低時，綠色證書需求下降，導(dǎo)致綠色證書價格下降。因此，火電廠商購買綠色證書意愿增強，其交易策略調(diào)整速率增加，在圖4(a)中表現(xiàn)為曲線x更陡峭，火電廠商購買綠色證書的概率變動速率增加；而綠電廠商出售綠色證書意愿減弱，其交易策略調(diào)整速率降低，在圖4(a)中表現(xiàn)為曲線y較為平緩，綠電廠商出售綠色證書的概率變動速率降低。此時，由于綠電廠商參與綠色證書交易的意愿降低，導(dǎo)致交易綠色證書成為廠商共同信念的時間延遲。在圖4(a)中，由設(shè)定②可知，在低配額情景下，火電廠商購買綠色證書的概率變動速率增加，綠電廠商出售綠色證書的概率變動速率降低，故在圖4(a)中表現(xiàn)為曲線x和y在達(dá)到穩(wěn)態(tài)前的某一時刻相交。交點之前火電廠商購買綠色證書的概率小于綠電廠商出售綠色證書的概率，交點之后則反之。

高情景下(如圖4(b))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較長。當(dāng)配額?提高時，綠色證書需求增加，綠色證書價格上升。因此，火電廠商購買綠色證書意愿減弱，其交易策略調(diào)整速率降低，在圖4(b)中表現(xiàn)為曲線x較平緩，火電廠商購買綠色證書的概率變動速率降低；而綠電廠商出售綠色證書意愿增強，其交易策略調(diào)整速率加快，在圖4(b)中表現(xiàn)為曲線y更為陡峭，綠電廠商出售綠色證書的概率變動速率增加。此時，火電廠商參與綠色證書交易的意愿降低，導(dǎo)致交易綠色證書成為廠商共同信念的時間延遲。

因此，較之基準(zhǔn)配額?0，配額?設(shè)定過高或過低均不利于交易綠色證書這一廠商共同信念的形成，也不利于配額制的成功施行。

圖4(a) 較低配額

圖4(b) 較高配額

(2)單位罰金

低情景下(如圖5(a))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較長。當(dāng)單位罰金降低時，火電廠商購買綠色證書意愿減弱，接受處罰意愿增強，交易策略調(diào)整速率降低；受此影響，綠電廠商交易策略的調(diào)整速率降低，但存在時滯(由式6可知)。在圖5(a)中表現(xiàn)為曲線x和y均較為平緩，廠商購買綠色證書和出售綠色證書的概率變動速率均較低。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿均降低，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間延遲。

高情景下(如圖5(b))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較短。當(dāng)單位罰金提高時，火電廠商接受處罰意愿下降，其交易策略調(diào)整速率提高；受此影響，綠電廠商交易策略的調(diào)整速率提高，但存在時滯；在圖5(b)中表現(xiàn)為廠商購買綠色證書和出售綠色證書的概率變動速率均較高，曲線x和y均更為陡峭。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿均提高，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間縮短。

圖5(a) 較低單位罰金

圖5(b) 較高單位罰金

分析圖5(b)可知，較高的單位罰金對廠商策略行為的影響產(chǎn)生了時滯，其原因在于策略博弈中參與者策略行為的相互依賴性。當(dāng)單位罰金較高時，火電廠商會選擇購買綠色證書或投資綠電生產(chǎn)，綠電廠商則依據(jù)火電廠商的策略行為選擇其策略。此時，發(fā)電廠商策略行為的演化表現(xiàn)為綠電廠商策略行為的調(diào)整速率小于火電廠商策略行為的調(diào)整速率，并由此導(dǎo)致二者策略行為的演化軌跡產(chǎn)生交叉。但不失一般性，時滯僅改變了廠商策略行為演化形成均衡的速率，而不會改變廠商策略行為的演化均衡[26]，下文同。

(3)平均交易成本

低情景下(如圖6(a))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較短。當(dāng)平均交易成本降低時，廠商分?jǐn)偟慕灰壮杀据^低，火電廠商購買綠色證書和綠電廠商出售綠色證書的意愿均增強，其交易策略調(diào)整速率均提高。在圖6(a)中表現(xiàn)為曲線x和y均更加陡峭，廠商購買綠色證書和出售綠色證書的概率變動速率均較高。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿提高，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間縮短。

高情景下(如圖6(b))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較長。當(dāng)平均交易成本提高時，廠商分?jǐn)偟慕灰壮杀据^高，火電廠商購買綠色證書和綠電廠商出售綠色證書的意愿均降低，其交易策略調(diào)整速率均下降。在圖6(b)中表現(xiàn)為曲線x和y均較為平緩，廠商購買綠色證書和出售綠色證書的概率變動速率均較低。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿降低，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間延長。

圖6(a) 低平均交易成本

圖6(b) 高平均交易成本

(4)發(fā)電廠商邊際成本差額

低情景下(如圖7(a))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較短。當(dāng)發(fā)電廠商邊際成本差額降低時，參與綠色證書交易有利于提高綠電廠商利潤水平，其出售綠色證書意愿增強，交易策略調(diào)整速率增加；受此影響，火電廠商交易策略的調(diào)整速率提高，但存在時滯(由式5可知)。在圖7(a)中表現(xiàn)為曲線x和y均更加陡峭，廠商出售綠色證書和購買綠色證書的概率變動速率均較高。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿均較高，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間縮短。

高情景下(如圖7(b))，廠商策略行為演化實現(xiàn)均衡所需時間較長。當(dāng)發(fā)電廠商邊際成本差額增加時，參與綠色證書交易不利于綠電廠商進(jìn)一步提高利潤水平，其出售綠色證書意愿降低，交易策略調(diào)整速率降低；受此影響，火電廠商交易策略的調(diào)整速率降低，但存在滯后性。在圖7(b)中表現(xiàn)為曲線x和y均較為平緩，廠商出售綠色證書和購買綠色證書的概率變動速率均較低。此時，火電廠商和綠電廠商參與綠色證書交易的意愿均較低，交易綠色證書成為廠商共同信念的時間延長。

圖7(a) 較低邊際成本差額

圖7(b) 較高邊際成本差額

6 結(jié)語

本文研究了配額制與發(fā)電廠商策略行為的共生演化以及配額制的相關(guān)制度準(zhǔn)參數(shù)對發(fā)電廠商策略行為演化博弈的影響。據(jù)此得出以下幾點結(jié)論：

(1)科學(xué)的配額制制度設(shè)計，應(yīng)首先考慮配額、單位罰金、發(fā)電廠商的邊際成本差額以及綠色證書平均交易成本等關(guān)鍵的制度準(zhǔn)參數(shù)。惟其如此，才可能使交易綠色證書成為發(fā)電廠商的共同信念，從而使配額制在與發(fā)電廠商策略行為的共生演化中不斷得到強化。

(2)基準(zhǔn)配額、綠色證書基準(zhǔn)價格及配額的動態(tài)調(diào)整比例設(shè)定過高，會提高火電廠商的成本從而使其利益受損，反之，則會削弱綠電廠商交易綠色證書的意愿。因此，施行配額制，政府需科學(xué)設(shè)定基準(zhǔn)配額、綠色證書基準(zhǔn)價格及配額的動態(tài)調(diào)整比例。惟其如此，配額制這一強制性制度變遷才有可能成功。

(3)較高單位罰金的設(shè)定以及較低的平均交易成本和發(fā)電廠商的邊際成本差額，綠色證書市場更為有效；反之反是。

因此，我國在施行配額制時，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行考慮：

(1)科學(xué)進(jìn)行配額制的制度設(shè)計。作為制度供給者，政府應(yīng)考慮制度的建構(gòu)性與演進(jìn)性，關(guān)注于配額制相關(guān)的法律、法規(guī)及激勵政策的制定，以激勵和引導(dǎo)廠商的綠色證書交易。

(2)建立科學(xué)的協(xié)同監(jiān)督機制。科學(xué)的協(xié)同監(jiān)督機制，可有效促進(jìn)配額承擔(dān)主體履行義務(wù)。否則，一方面，會影響市場的公平與效率；另一方面，會影響政府公信力，從而引發(fā)市場參與主體對相關(guān)規(guī)則產(chǎn)生懷疑而導(dǎo)致配額制失敗。

(3)建立科學(xué)的懲罰機制。較高的單位罰金有助于強化配額制的硬約束。單位罰金至少應(yīng)高于購買單位綠色證書的成本，從而強化廠商選擇購買綠色證書的策略行為。

(4)加強配額制的制度環(huán)境建設(shè)。科學(xué)的制度環(huán)境建設(shè)，有助于提高綠色證書市場的透明性和流動性，以降低綠色證書的交易成本，從而激勵和引導(dǎo)發(fā)電廠商選擇交易綠色證書。