中国电煤绿色供应链协调的机制设计及路径选择

李巍巍，吴　冲

(1.黑龙江科技大学 管理学院,哈尔滨150022； 2.哈尔滨工业大学 经济管理学院，哈尔滨 150001)



中国电煤绿色供应链协调的机制设计及路径选择

李巍巍1，吴冲2

(1.黑龙江科技大学 管理学院,哈尔滨150022； 2.哈尔滨工业大学 经济管理学院，哈尔滨 150001)

为促进建立新型的煤电行业关系，利用进化博弈的种群博弈理论，研究煤炭企业、电力企业、政府三方的博弈演化过程及影响因素。研究表明：电煤绿色供应链演化受政府管制有效与否的影响，受电煤绿色供应链的合作成本、合作收益、收益分配系数、合作风险减少额、风险补偿系数等因素的影响。所给出的绿色供应链合作利益分配系数及对违约方的惩罚系数设定的合理区间，为政府实施有效监管给出了政策性建议。

电煤供应链;复制动态;进化稳定策略;进化博弈

0　引　言

中国能源以煤炭为主，在整个电力装机比例中，火电占到70%以上[1]。电煤供应链环节中的电力、煤炭、运输各行业相对独立、自成系统,各自的体制改革又不同步[2],造成反映资源稀缺程度和市场供需关系的煤炭价格、运输价格难以通过电力价格传导出去,使得煤电矛盾频频出现[3-5]。对于电煤关系的协调，主要有四种方式，即电煤订货衔接会、煤电联动、电煤纵向一体化和长期契约[6]。学术界主要研究了电煤订货衔接会、煤电联动、电煤纵向一体化三种方式，但在实施中都存在问题或局限性。

自2012年以来，由于经济周期及国际煤价下跌等因素，电煤价格一路下跌，电煤供求关系及供应方式都发生变化，电煤交易方式由以往的政府每年组织一次的煤炭订货会(确定重点煤的价格及交易量等)，转变为以市场交易为主，即市场煤、计划煤价格基本并轨。以钱平凡为代表的学者指出，实施煤炭供应链管理正当其时，国家发展和改革委员会对于煤炭物流与供应链管理也很重视，于2013年底出台了《煤炭物流发展规划》[7]。2015年3月，新一轮电力体制改革方案《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(以下简称“9号文”)出台，放弃了2002年出台的电力体制改革“5号文”的以“输配分离”为代表的结构分拆路线，转向以促进市场交易为目标的机制改革路线。国家发改委指出：煤电行业可以改变签订一年期合同的做法，用长期合同建立新型的煤电行业关系。对于电煤长期契约的研究，李朝林[8]对发改委电煤价格市场化改革新机制做了解读，代表学者Lopez-Bayon S、Xu X Y和Peng H J等[9-11]对合同的持久性进行了探讨，Roni M S等[12]对电煤交易中的管制进行了研究。

在众多研究中，采用进化博弈方法的研究文献鲜见。在电煤供应链中，由于不同的电煤供求关系变化、外部环境的变化、运输条件的制约、国际市场影响、包括国家宏观调控政策的变动，所以，电煤供应链中，各个企业会根据各种不确定因素作适当调整，故适宜采用进化博弈进行分析。

1　电煤供应链合作的进化博弈模型

1.1电煤供应链博弈主体分析

电煤供应链主要由煤炭企业、物流企业、发电企业三类主体构成。电煤产业链下游的发电企业正在进行改革，决定了电煤供应链中煤炭企业、物流企业、发电企业的博弈关系很大程度会受到政府政策的影响，因此，在博弈分析中必须考虑到政府这一主体。同时，我国大型煤炭企业集团，本身具有物流能力，如冀中能源国际物流集团、陕煤化运销集团。为简化分析，将物流企业的职能内化到煤炭企业之中，即对电煤供应链的博弈只考虑政府、煤炭企业、发电企业三个主体。

1.2模型构建

为清楚地对电煤供应链模型进行解释，作如下假设：

(1)假设电煤供应链中有一群煤炭企业(含物流功能)与发电企业进行策略博弈，双方的策略集均为合作或不合作，政府的策略是有效管制或无效管制。煤炭企业和发电企业根据对方及政府的策略，思考并判断在自身群体中的相对适应性，从而选定自身的策略。

(2)政府作为博弈主体，其对电煤供应链的策略选择定为：有效管制，无效管制。

(3)煤炭企业的策略选择为：合作，不合作。对于其合作的界定，主要表现在两方面：一是宏观经济状况稳定、煤炭价格波动小的时候，按照合同要求，将合适的数量、质量、价格的煤炭送到合适地点的发电企业；二是宏观经济状况变化，煤炭价格波动大的时候，按照合同要求，履行煤炭价格调整条款。相应的可对其不合作进行界定。

(4)发电企业策略选择为：合作，不合作。对于其合作的界定，同样表现在两方面：一是宏观经济状况稳定，煤炭价格波动小的时候，按照合同要求，以规定的付款时间、付款方式，将规定的货款给付煤炭企业，同时提供需煤信息，方便煤企进行配煤等服务，降低电煤供应链物流成本；二是宏观经济状况变化、煤炭价格波动大的时候，按照合同要求，履行煤炭价格调整条款。相应的可对其不合作进行界定。

1.3进化博弈参数及支付矩阵

为建立政府、煤炭企业、发电企业的三方支付矩阵，现对相应的成本收益等参数进行界定：

VC、VE分别为煤炭企业和发电企业独立运营(不合作)时的正常收益。

当煤炭企业和发电企业共同采用合作策略时，政府按照《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》等有效管制时，执行脱硝电价、脱硫电价及除尘电价加价等环保电价政策而给电煤供应产生的超额收益为ΔV；当煤炭企业和发电企业共同采用合作策略时，政府采用无效管制时产生的收益为ΔV′(ΔV′<ΔV)。λ(0≤λ≤1)为电煤供应链中煤炭企业对合作超额收益的分配系数，相应的发电企业的合作利益分配系数为1-λ。

RC、RE分别为煤炭企业和发电企业独立运营时的风险损失。当政府采用有效管制策略时，ΔR为煤电双方均采取合作策略的风险损失减少额；当政府采用无效管制策略时，ΔR′为煤电双方均采取合作策略后风险损失减少额(ΔR′<ΔR)。p为风险发生的概率，q(0 ≤q≤1)为煤炭企业风险损失补偿系数，相应的，1-q为发电企业风险补偿系数。

为鼓励合作，出现某方合作但另一方为不合作，当政府管制有效(法庭执行能力强)时，则奖励合作方正常收益额的一定比例，并相应惩罚不合作的一方，奖罚系数为θ(0<θ<1),并假定θVC≤CC，θVE≤CE。而当政府管制无效(法庭执行能力弱)时，电煤中任意一方违约均无奖惩。

最后，假定煤炭企业、发电企业、政府种群(由多个地方政府构成)选择合作策略比例分别为x、y、z。鉴于博弈三方皆为有限理性，又有一定学习能力的参与人，因此，博弈方在历经长期经验学习和策略调整后，会对支付参数形成共有知识。电煤供应链中煤炭企业和发电企业之间博弈的支付矩阵，见表1。

表1　电煤供应链三方进化博弈的支付矩阵

2　复制动态和均衡分析及参数设计

2.1复制动态及其均衡分析

为简便又兼具一般性，假设ΔV、CS、CM、RS、RM、ΔR均大于零。

y)z(VE-pRE)+(1-x)(1-y)·(1-z)(VE-pRE)。

三方构成复制动态方程:

煤炭企业采取合作比例的复制动态方程为

(1)

发电企业选择合作策略的复制动态方程为

p(1-q)ΔR′-C′E]+(1-x)z[θ·VE-(CE-C′E)]-(1-x)·C′E}。

(2)

政府选择有效管制策略的复制动态方程为

F(z)=z(1-z)[-2xyVP+(x+y)V′P-CP]。

(3)

为表述方便，令

G(X)={yz[λ(ΔV-ΔV′)+p·q(ΔR-ΔR′)-(CC-C′C)]+y(λ·ΔV′+p·q·ΔR′-C′C)+

(1-y)z[θ·VC-(CC-C′C)]-(1-y)·C′C}，

G(Y)=xz[(1-λ)(ΔV-ΔV′)+p(1-q)(ΔR-ΔR′)-(CE-C′E)]+x[(1-λ)·ΔV′+p(1-q)ΔR′-

2.2雅克比矩阵的行列式及迹

对不同均衡点的雅克比矩阵的行列式、矩阵的迹以及不同均衡点的G(X)、G(Y)、G(Z)进行计算，结果分别见表2和表3。

表2　不同均衡点的雅克比矩阵的行列式及矩阵的迹

表3　不同均衡点G(X)、G(Y)、G(Z)计算结果

2.3关键参数设置分析

因此，政府无效监管下分为两种情形讨论。

经济含义为合作带来的供应链新增利润加上合作规避的风险乘以风险发生的概率应大于合作投入成本。此时，电煤供应链在设计参数时，应使得双方之间的利润分配系数λ)，这样才使得双方均受益于合作所带来的收益增额。综上，将式①、②同时大于零定位为情景1。

经济含义为合作带来的供应链新增利润加上合作规避的风险乘以风险发生的概率不足以弥补合作投入成本。此时，电力、煤炭企业是无法通过契约设计找到合理的、能使得电力、煤炭企业双方的净收益均为正值。式①、②取值有三种情景。情景2，式①、②均小于零λ。此外，其余两种未对电煤利益(损失)进行合理分摊的情景，属于政府在特定的经济环境背景下，为了达到一定的经济目标(如实现电力供给)而偏袒某一方。由于本部分属于政府无效管制，所以在现实中均有可能发生。情景3，式①大于零，式②小于零；情景4，式①小于零，式②大于零。针对式①、②分析的四种情景简记为：Q1、Q2、Q3、Q4。

式③、④的经济意义是,在有效管制下，参与合作方相对于不合作方的净收益。以式③为例，若煤炭企业合作，其将不必支付θ·VC罚款，但应投入CC的成本，因此其净收益为θ·VC-CC。式③、④对电煤供应链中参数设计的指导意义是：政府有效管制，θ设置应使得式③、④大于零，其经济含义为，若不合作的惩罚是以其不合作下的收益乘以惩罚系数来计算的，则惩罚系数θ应大于合作的成本/不合作下的收入。若要激励双方参与合作，式③、④应均大于零。

因此，设计参数时，应为θ≥max(CC/VC，CE/VE)。虽然在理论上，对于式③、④的分析应有另外三种情景：情景2，式③、④均小于零；情景3，式③大于零，式④小于零；情景4，式③小于零，式④大于零，但这均意味着，要么是电煤供应链企业的参数设计的不合理，要么是政府在监管中偏袒某一方落入了无效管制，因此对情景2、3、4不予考虑。

3　结　论

(1)增加投机惩罚系数和社会正激励，降低监管成本和难度，有利于煤炭企业群体在电煤供应链的协调中进行积极的合作。因此，应当设置合理的电煤供应链的收益(风险)分担系数。

(2)电煤供应链通过设置违约方的惩罚系数，才能对电煤双方起到足够的激励作用。

(3)政府应加强《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》、电力体制改革“9号文”等政策的有效执行；应保障中央及地方政府的政策、行为具有一致性；中央政府在现实中必须通过严格的法律体系，打破地方政府的地方保护主义。

[1]温永平．开滦煤炭智能物流园区与煤炭交易中心互动关系研究[J]．物流技术，2015，34(6):101-103，162.

[2]邓万红．大型煤企在线供应链金融服务探析[J]．煤炭经济研究，2015(8):13-15，38.

[3]赵书贵．供应链模式下的煤炭企业物资采购管理研究[J]．管理观察，2015(16):71-72.

[4]WANG B．An imbalanced development of coal and electricity industries in China[J]．Energy Policy，2007，35(10):4959-4968.

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[6]于立宏．需求波动下的中国煤电产业链纵向安排与经济规制研究[D]．上海：复旦大学,2006.

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(编辑徐岩)

Coordination mechanism design and path selection of China power-coal green supply chain

LI Weiwei1，WU Chong2

(1.School of Management,Heilongjiang Univercity of Science &Technology,Harbin 150022,China；2.School of Management，Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)

This paper is aimed at a faster development of a new-type relationship between coal and electricity industry.The study building on the population game theory of evolutionary game works towards the revolution process and corresponding influence factors of the game among the three parties,such as coal enterprises,power enterprises,and the government.The research proves that the evolution of green supply chain between coal and electricity industry is determined by such factors as the effective performance of government regulation,cooperation cost,cooperation profit,cooperation income distribution coefficient,cooperation risk reduction and risk compensation coefficient associated with green supply chain between coal and electricity industry.These problems are addressed by providing the distribution coefficient of the cooperation interest(risk),defining a reasonable range for penalty coefficient towards defaulting party on such supply chain,and offering policy recommendations on the way governments achieve an effective supervision.

coal-electricity supply chain;replication dynamic;evolutionary stable strategy;evolutionary game

2016-03-15

国家自然科学基金项目(71271070)

李巍巍(1979-)，女，黑龙江省大庆人，副教授，博士，研究方向：物流与供应链管理，E-mail：weier1030@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2016.03.023

C934

2095-7262(2016)03-0345-06

A