既有建筑節能改造項目ESCO融資的三方演化博弈分析

吳偉東， 鄧小雪， 張 琳

(西南石油大學 土木工程與測繪學院， 四川 成都 610500)

2018年，全國建筑存量面積達674億m2，建筑僅運行階段的碳排放量就可達到21.1億t CO2，占當年全國能源碳排放量的21.9%[1]。由于高能耗建筑存量巨大，導致新建綠色建筑的增長不足以克服高能耗既有建筑的負面影響[2]，因此，開展既有建筑節能改造工作是實現城市可持續發展的重要途徑。然而，當前既有建筑節能改造項目的大規模實施還面臨著嚴重的財政資金不足、融資機制缺失等問題[3]。同時，我國ESCO(Energy Service Company)企業普遍具有規模小、資產數量少、信貸條件不足等不利因素，再加上改造項目種類繁多、專業性強且分散，對銀行來說，項目評估模式難以復制，介入節能項目的機會成本高，為ESCO貸款不符合其“盈利性”、“安全性”和“規模經濟”的經營原則。因此，在銀行放貸市場選擇性較大的情況下，ESCO難以獲得金融市場的支持。此時，政府作為社會利益的守護者，在我國節能改造服務市場沒有形成完善的融資管理體系的現狀下，迫切需要發揮其宏觀調控職能，采取措施促進銀企合作，破解ESCO企業的融資困境與加快既有建筑節能改造市場化步伐。

1 文獻回顧

由于對既有建筑節能改造的需求十分迫切，專家學者已經開始意識到融資對節能改造服務產業的促進作用。首先，考慮到ESCO企業可以利用融資平臺解決融資難題，而現有的融資平臺仍處于發展階段，鄭悅紅等[4]以ESCO和業主的行為選擇為切入點，對融資平臺的優化發展進行了評價研究，明確了平臺運行主體合作共贏的關鍵因素，郭漢丁等[5]則將改善ESCO項目融資環境和提升融資效率作為研究目標，通過分析融資平臺運行優化特征與原則，提出了優化方案和策略。其次，規模化、長效性的融資機制是解決節能改造產業融資困境的重要保障[6]，周鮮華等[7]運用供求均衡理論，分析了節能改造市場失靈的根本原因，從創新融資策略方面提出了建議。再次，多樣化的融資模式是推動節能產業快速發展的關鍵，曹如月[8]、申玲[9]等為了緩解傳統模式改造的融資困境，將PPT模式引入到既有建筑改造項目，有助于推動投資群體進入改造市場，詹朝曦等[10]針對大型既有建筑節能改造項目提出了“BOT+EMC”融資模式，并以北京白云時代大廈為例證實了該模式的可行性。

通過梳理上述文獻可以發現，目前關于節能服務產業融資障礙的研究大多從宏觀角度出發，主要集中于融資平臺優化、融資機制與融資模式等研究方面，且較少從ESCO企業融資障礙角度進行定量研究。考慮到這一點，本文選擇演化博弈方法，構建政府 - ESCO - 銀行三方博弈演化模型，重點分析各參與主體的行為策略選擇以及微觀演化機理，探討影響博弈達到理想狀態的關鍵因素以及政府監管對ESCO與銀行達成良性合作的重要作用，提出促進三方合作共贏的措施建議，以期為解決ESCO融資難題與推動既有建筑節能改造市場發展提供新的視角和理論支撐。

2 問題描述及主體分析

2.1 問題描述

演化博弈論源于達爾文的生物進化思想，其將動態演化過程與博弈理論相結合，強調有限理性下的動態均衡。在博弈過程中參與人通過模仿和學習不斷改進和修正自己的行為，最終可能趨向于選擇某個策略而不再改變，系統達到穩定狀態。在既有建筑節能改造項目中，政府、ESCO與銀行三方主體掌握的市場信息并不全面且認知能力有限，在不同的發展階段會選擇最適合自己的策略，因此運用演化博弈論來研究三方合作機制演化路徑，是合理且適用的。

2.2 主體分析

在既有建筑節能改造項目實施過程中，三方主體的參與行動不同且起著不同作用。政府作為市場監管者與社會利益守護者，在不實施激勵政策時，政府單純依靠宣傳等手段，鼓勵銀行與ESCO合作，在實施激勵政策時，政府除了為銀行與ESCO提供財政補貼外，還將對雙方行為進行監管并設置相關處罰規定，從成本與收益角度出發，政府需衡量自身策略選擇的收益情況，選擇最有利的策略。既有建筑節能改造市場融資環境的好壞是決定ESCO能否健康發展的關鍵，而更好的市場融資運行條件需要政府的扶持、監管與金融市場支持，ESCO的努力是節能改造市場發展的內在驅動力。在放貸市場選擇性較大的情景下，出于資本安全和盈利考慮，銀行有權選擇是否為ESCO提供貸款，而起著宏觀調控作用的政府可以采取為ESCO提供擔保、為銀行提供稅收優惠、建立完善的融資監管機制等措施，從而促進銀企雙方達成合作。三方主體的博弈關系如圖1所示。

圖1 政府 - ESCO - 銀行三方博弈關系

3 博弈模型構建

3.1 參數定義

根據上述分析，構建三方演化博弈模型需要的參數及其含義如表1所示，參數符號均≥0。

表1 參數及其含義

3.2 模型假設

為構建三方演化博弈模型，作出如下假設：

假設1：由地方政府、ESCO企業、銀行構成既有建筑節能改造融資系統，3個博弈主體均為有限理性，各主體間信息不對稱，行為交互影響且博弈隨機。

假設2：地方政府的策略集合e表示政府是否實施激勵政策來推進ESCO與銀行達成協作，e={e1，e2}，其中，e1為實施激勵政策，e2為不實施激勵政策；ESCO的策略集合f表示ESCO是否在既有建筑節能改造市場中付出努力，f={f1，f2}，其中，f1為努力，f2為不努力；銀行的策略集合g表示銀行是否為ESCO提供貸款，g={g1，g2}，其中，g1為提供貸款，g2為不提供貸款。

假設3：博弈系統中，各主體均有一定概率選擇自己的行為。假設在初始狀態下，政府選擇實施激勵政策的概率為x，則不實施激勵政策的概率為1-x；ESCO選擇努力節能改造的概率為y，則不努力節能改造的概率為1-y；銀行選擇為ESCO提供貸款的概率為z，則不提供貸款的概率為1-z。

假設4：在政府未實施激勵政策的條件下，不會對ESCO與銀行進行監管處罰。銀行是否提供貸款不是ESCO選擇努力或不努力的決定性因素，但會直接影響ESCO的努力程度。當銀行響應政府號召承諾為ESCO提供貸款時，無論是否與ESCO達成合作，銀行已承擔風險。ESCO的努力程度會影響其得到銀行貸款的概率。

3.3 收益矩陣

基于上述問題描述與模型假設，得到既有建筑節能改造融資系統的三方博弈收益矩陣，如表2所示。

表2 三方博弈收益矩陣

4 博弈模型分析

4.1 復制動態分析

復制動態指隨著時間的推移，博弈主體通過學習、模仿，不斷調整策略選擇的一種機制。在構建的既有建筑節能改造融資系統中，各主體策略的動態變化是有限理性演化博弈分析的核心，故分別求解政府、ESCO及銀行的復制動態方程，探究各主體策略被選擇的比例以及變化情況。

4.1.1 政府的復制動態方程

政府實施激勵政策的期望收益為：

E(e1)=yz(ΔR1-ΔC1-J2-J3)+y(1-z)·

(ΔR1-ΔC1+P3-J2)+z(1-y)·

(-ΔC1+P2-J3)+(1-y)(1-z)·

(-ΔC1+P2+P3)

(1)

政府不實施激勵政策的期望收益為：

E(e2)=yz(ΔR1-S1)+y(1-z)(ΔR1-S1)

(2)

則政府的平均期望收益為：

(3)

由此可計算出政府的復制動態方程為：

=x(1-x)[P2+P3-ΔC1-

y(J2+P2-S1)-z(J3+P3)]

(4)

y(J2+P2-S1)-z(J3+P3)]

(5)

圖2 政府的復制動態相位圖

4.1.2 ESCO的復制動態方程

ESCO努力節能改造的期望收益為：

E(f1)=xz(ΔR2-ΔC2-ΔF2+J2+L2)+

x(1-z)(ΔR2-ΔC2-ΔF2+J2)+

z(1-x)(ΔR2-ΔC2-ΔF2+L2)+

(1-x)(1-z)(ΔR2-ΔC2-ΔF2)

(6)

ESCO不努力節能改造的期望收益為：

E(f2)=xz(-P2)+x(1-z)(-P2)

(7)

則ESCO的平均期望收益為：

(8)

由此可計算出ESCO的復制動態方程為：

=y(1-y)[x(J2+P2)+zL2+

ΔR2-ΔC2-ΔF2]

(9)

ΔR2-ΔC2-ΔF2]

(10)

圖3 ESCO的復制動態相位圖

4.1.3 銀行的復制動態方程

銀行提供貸款的期望收益為：

E(g1)=xy(ΔR3-ΔC3-ΔF3+J3)+x(1-y)·

(J3-ΔF3)+y(1-x)(ΔR3-ΔC3-

ΔF3)+(1-x)(1-y)(-ΔF3)

(11)

銀行不提供貸款的期望收益為：

E(g2)=xy(-P3)+x(1-y)(-P3)

(12)

則銀行的平均期望收益為：

(13)

由此可計算出銀行的復制動態方程為：

=z(1-z)[x(J3+P3)+

y(ΔR3-ΔC3)-ΔF3]

(14)

y(ΔR3-ΔC3)-ΔF3]

(15)

圖4 銀行的復制動態相位圖

4.2 穩定性分析

為進一步分析演化博弈模型的穩定性，根據RITZBERGER[11]提出的演化博弈求均衡解方法，令政府、ESCO與銀行的復制動態方程為0，求出博弈平衡點。即

(16)

根據RITZBERGER方法，對于三方作用下的博弈策略，只需要討論(0，0，0)，(0，0，1)，(0，1，0)，(0，1，1)，(1，0，0)，(1，0，1)，(1，1，0)，(1，1，1)這8個特殊平衡點的穩定性，其余點均為非漸進穩定狀態。依據三方主體的復制動態方程，求出雅可比矩陣如式(17)所示。

(17)

由李雅普諾夫第一法則可知，當雅可比矩陣的所有特征值λ<0時，該平衡點為漸進穩定點；當存在至少一個特征值為正數時，該均衡點為不穩定點；當存在特征值為零，且其余特征值均為負數時，該均衡點為鞍點。各平衡點的穩定性判斷如表3所示。

表3 各平衡點穩定性判斷

由表3可知，由于假設條件復雜以及參數較多，需要設置一定的約束條件才能夠判別每個點的穩定性，因此通過分析得出：ΔR2-ΔC2-ΔF2，ΔR3-ΔC3-ΔF3，S1-ΔC1-J2-J3，P2-J3-ΔC1，J3+P3-ΔF3這5個式子的取值是影響博弈平衡點穩定性的關鍵。由此假設ΔR2>ΔC2+ΔF2，ΔR3>ΔC3+ΔF3，S1>ΔC1+J2+J3，P2>J3+ΔC1，J3+P3<ΔF3，各平衡點穩定性如表4所示。

表4 約束條件下各平衡點穩定性判定

通過分析表4可得，想要模型演化至理想狀態(1，1，1)，需滿足條件S1>ΔC1+J2+J3，ΔR2>ΔC2+ΔF2，ΔR3>ΔC3+ΔF3，具體分析如下。

4.2.1 當S1>ΔC1+J2+J3時

在ESCO選擇努力節能改造的情況下，政府實施激勵政策與不實施激勵政策收獲的社會、環境效益是一致的，此時，政府不實施激勵政策造成的損失與激勵成本之間的差額便成為了影響政府向理想博弈均衡狀態靠近的關鍵閾值，當獎勵激勵與增量成本之和大于損失時，政府實施激勵政策的積極性較小，存在放棄推動既有建筑節能改造的可能，因此，引入銀行方參與既有建筑節能改造項目，有利于降低政府的激勵支出、緩解政府的財政壓力，對提高政府的激勵積極性與推動博弈向理想狀態演化具有重要意義。

4.2.2 當ΔR2>ΔC2+ΔF2時

影響ESCO決策的關鍵因素是增量成本、增量風險與增量收益。當增量成本與增量風險之和小于增量收益時，ESCO的策略選擇會向努力節能改造靠近。

4.2.3 當ΔR3>ΔC3+ΔF3時

影響銀行決策的關鍵因素是增量成本、增量風險與增量收益。當增量成本與增量風險之和小于增量收益時，銀行的策略選擇會向提供貸款靠近。

5 結論與建議

通過構建政府、ESCO和銀行三方演化博弈模型，分析各博弈參與方策略選擇的影響因素發現：三方主體間的決策組合演化于何種穩定狀態主要取決于政府的激勵成本、ESCO的增量成本和增量風險以及銀行的增量成本和增量風險這幾個參數值的大小。由此，以下主要從政府、ESCO和銀行方面提出針對性意見。

5.1 提升政府監管職能，促進銀企雙方達成合作

(1)充分發揮政府融資擔保作用，建立節能信息交流平臺。政府通過建立節能信息交流平臺，加強銀行、ESCO與環保部門的信息共享機制建設，緩解節能改造市場的信息不對稱問題。充分發揮各級政府融資性擔保機構的杠桿作用，為企業向銀行融資提供擔保，從而提高ESCO企業的融資效率，同時也降低了銀行為ESCO提供貸款的風險，通過促進銀企之間達成有效合作，以公私聯動的方式來打破因資金不足導致ESCO發展緩慢的現狀。

(2)建立可行的監管機制。政府引導方式應實施激勵與監管并行的“雙管齊下”策略，在為ESCO與銀行提供獎勵激勵的同時針對雙方的不良合作行為制定相應的懲罰措施，如建立黑名單制度和市場退出機制等；同時充分發揮政府主導地位優勢，全面監控市場，及時獲取反饋信息，彈性調整激勵力度，避免因激勵強度過高而造成社會資源浪費，同時也可減少政府的財政壓力。

5.2 提升ESCO企業技術創新能力，加強企業風險管理

(1)以技術創新為發展著力點。技術改造成本是影響ESCO企業收益與發展的關鍵因素，企業應鼓勵技術研發，充分利用國內外資源，形成內外聯動的交互性發展格局，以增加既有建筑節能改造服務領域的技術創新，降低企業節能改造成本。

(2)建立風險管理機制。節能改造項目存在改造復雜性、施工周期長且項目收益不確定等特點，極大增加了項目改造風險，建立風險管理機制是弱化風險與制定更合理的節能改造方案的有效途經。

5.3 銀行提升社會責任意識，完善社會風險管理機制

建立健全社會風險管理體系與信貸管理流程，實施差別化信貸政策，重點支持綠色環保項目。提高投融資項目風險管理能力，運用互聯網、大數據等信息技術監測與評估各類風險，重點防范責任風險，提升銀行美譽度與品牌力。