政府监管下既有住宅建筑节能改造市场主体行为策略分析

李 玮，郭汉丁，秦广蕾，乔婉贞

（天津城建大学a.经济与管理学院；b.生态宜居城市与可持续建设管理研究中心，天津300384）

实施既有住宅建筑节能改造是完成国家节能减排目标任务、实现可持续发展、推动生态宜居城市建设的内在需求.既有住宅建筑节能改造市场有序运行离不开市场多方主体的协同作用，然而在既有住宅建筑节能改造市场发展过程中，市场供需主体对既有住宅建筑节能改造积极性不高，节能改造需求量少，导致市场发展缓慢、节能改造效果差.究其原因，除了市场运行机制不完善、主体节能改造意识薄弱，最根本的原因是既有住宅建筑节能改造市场本身具有的信息不对称性和外部性特征以及市场主体利益诉求的矛盾性，导致市场主体对节能改造的需求和行为选择出现差异化，一方面，业主由于节能改造成本过高、收益不确定等原因对节能改造持观望态度，内在需求不足；另一方面，节能服务企业（energy service company，ESCO）为追求自身利益最大化，出现投机行为，导致市场声誉受损、业主对其不信任等后果，市场发展失衡[1].因此，本文从业主和ESCO 的行为选择策略视角出发，探讨业主和ESCO 在政府监管下的行为演变规律，揭示业主和ESCO 节能改造积极性不高的原因，并提出强化业主和ESCO 理性行为选择的建议，为改善市场供需失衡和发展缓慢等现状提供科学参考.

目前，国内外学者从不同角度对市场主体行为进行了大量研究，主要集中在影响因素、激励约束政策、利益动机等方面. 在影响因素方面，Liang[2]基于演化博弈论分析业主节能改造决策的影响因素，发现利益分配、需求协调以及节能改造成本高低和预期效果的不确定性都会影响业主节能改造的行为选择.Papaoikonomou[3]研究发现节能态度、节能认知在一定程度上决定个人节能行为.Menassa&Bear[4]认为在市场主体节能改造过程中，其节能改造需求会受到节能改造存在的问题和困难的影响，这些因素进而会影响市场主体是否选择节能改造的行为决策.在激励约束政策方面，Mi-chaelKos[5]研究发现税收优惠、政策补贴、碳税以及折旧政策等多元化经济激励措施可以有效刺激市场主体节能改造行为，促使主体行为策略向积极方向演进.王肖文等[6]指出政府强制性政策是促进主体节能行为积极实施的主要规制手段，强制性政策的约束性越强，主体的行为选择越规范.刘玉明等[7]基于激励政策在既有建筑节能改造市场各阶段的实施效果分析，提出针对市场主体实施不同的激励政策，会促使市场主体的改造行为更加积极.在利益动机方面，何立华[8]基于Shapley 值法研究收益分配，发现利益相关者的贡献与收益对等对利益相关者行为的积极性有着重要影响.Azar[9]研究指出改造主体的需求和利益相符合是改造主体的行为动机，会促使改造主体实施节能改造.C.Riskin 等[10]认为在收益分配过程中应满足风险收益对等原则，项目各主体承担的风险应与其得到的收益相对应，项目各主体才会更愿意承担风险.

综上所述，国内外学者就市场主体行为进行了多角度的研究，从激励政策、影响因素、利益动机等方面为强化市场主体理性行为选择做出有意义的探索，也有少量学者研究了市场主体的博弈行为对节能改造决策的影响[11]，但考虑政府监管下市场供需主体的行为策略及其演化规律的研究较少，导致政策制定并不能有效针对市场供需主体，对进一步提高市场主体的节能改造积极性也缺乏依据.在此背景下，基于演化博弈理论构建政府监管下业主和ESCO 的演化博弈模型，探索博弈双方的行为演变规律，并采用Matlab 仿真不同参数下业主和ESCO 的行为选择与演化稳定策略，进而提出相应的对策与建议，为政府制定针对性政策和推动市场有序发展提供有效指导.

1 基本假设

假设一：在博弈模型中，博弈局中人分别为既有住宅建筑节能改造市场供给主体ESCO 和市场需求主体业主，ESCO 作为局中人1，在节能改造过程中可以通过专业技术了解业主的相关信息，相对于业主来说是完全信息，而业主作为局中人2，在节能改造前对ESCO 的能力不了解，对节能改造成本也不清楚，只能通过有限途径了解ESCO 的信息，相对于ESCO 来说是不完全信息.双方都是有限理性群体，都基于自身利益，在与对方博弈过程中通过不断学习和反复调整自身策略最终实现最优策略，且双方博弈不分前后、不受影响，符合动态博弈假设[12].

假设二：在博弈过程中，有供双方选择的不同策略，ESCO 可以采取“提供高质量节能服务”或“提供低质量节能服务”策略，简称“高质服务”和“低质服务”；业主可以采取“积极节能改造”和“消极节能改造”策略，简称“积极”与“消极”.

假设三：政府为激发市场主体节能改造积极性，在业主与ESCO 博弈过程中实施监管，当业主积极节能改造和ESCO 提供高质量节能服务时，政府对业主实施资金奖励IU、对ESCO 实施财政补贴IE；业主采取“消极”策略时的收益为RU,ESCO 采取“低质服务”策略的收益为RE；业主采取“积极”策略需付出的前期实施成本为CU（包括寻找合适的ESCO、积极配合ESCO开展改造工作以及与ESCO 沟通等成本），并且能获得增量收益ΔRU；ESCO 采取“高质服务”时付出的前期准备成本为CE（包括对住宅建筑的调研、能耗监测、设计以及与业主沟通等成本），并能获得增量收益ΔRE；当业主消极改造，ESCO 提供高质服务时可获得声誉收益LE，当业主积极改造，ESCO 提供低质服务时的声誉损失也为LE；当ESCO 提供低质量节能服务时，政府对ESCO 进行征税处罚SE.由于目前没有制度规定在业主消极节能改造时对其采取处罚等措施，因此在此对业主的处罚不讨论.

假设四：设业主选择“积极”策略的概率为x，选择“消极”策略的概率为1-x；相应的，ESCO 选择“高质服务”策略的概率为y,采取“低质服务”策略的概率为1-y.

2 政府监管下业主与ESCO 行为博弈模型构建

基于以上假设，构建业主与ESCO 之间的得益矩阵如表1 所示.

表1 业主与ESCO 得益矩阵

3 演化博弈模型求解

3.1 模型适应度分析

对于业主来说，选择“积极”策略的概率为x，选择“消极”策略的概率为1-x，则业主选择“积极节能改造”的期望收益（U1）和选择“消极节能改造”的期望收益（U2）以及业主群体的平均期望收益（E1）分别为

同理，对于ESCO 来说，选择“高质服务”策略的概率为y，选择“低质服务”策略的概率为1-y，则ESCO选择“高质服务”的期望收益（U3）和选择“低质服务”的期望收益（U4）以及ESCO 群体的平均期望收益（E2）分别为

3.2 复制动态方程求解

依据演化博弈基本原理，在政府监管下业主与ESCO的复制动态方程分别为

4 行为博弈策略分析

4.1 业主行为策略分析

若CU-IU＜0，即Y*= （CU-IU）/ΔRU＜0，y＞Y*=（CU-IU）/ΔRU，由此故是进化稳定策略点，表示业主会选择“积极”策略.

若CU-IU＞0，即0＜Y*=（CU-IU）/ΔRU＜1，当y＞Y*=（CU-IU）/ΔRU时故是进化稳定策略点，表示业主会选择“积极”策略.当y＜Y*=（CU-IU）/ΔRU时故是进化稳定策略点，表示业主会选择“消极”策略.

业主行为策略演化路径相位图如图1 所示.

4.2 ESCO 行为策略分析

图1 业主行为策略演化相位图

当CE-IE-LE-SE＜0，即，X*=（CE-IE-LE-SE）/ΔRE＜0，x＞X*=（CE-IE-LE-SE）/ΔRE，由此故是进化稳定策略点，表示ESCO 会选择“高质服务”策略.

当CE-IE-LE-SE＞0，即0＜X*=（CE-IE- LESE）/ΔRE＜1，当x＞X*=（CE- IE- LE- SE）/ΔRE时，则故是进化稳定策略点，表示ESCO 会选择“高质服务”策略.当x＜X*=（CEIE-LE-SE）/ΔRE时，则故0 是进化稳定策略点，表示ESCO 会选择“低质服务”策略.

ESCO 行为策略演化路径相位图如图2 所示.

图2 ESCO 行为策略演化相位图

4.3 业主与ESCO 行为动态分析

由业主和ESCO 的复制动态方程可以求得该博弈系统中的5 个均衡点，分别为O（0，0）、A（0，1）、B（1，0）、C（1，1）和D（（CE-IE-LE-SE）/ΔRE，（CU-IU）/ΔRE），依据Friedman[13]提出的方法，由式（7）和式（8）分别对x和y 求偏导，可以求得雅克比矩阵，结果如下

雅克比矩阵对应的行列式det J 和迹tr J 如下所示

依据Friedman 思想，当雅克比矩阵行列式的值为正，迹为负时可实现局部稳定[13]，通过分析得到雅克比矩阵的局部稳定性分析结果如表2 所示.

表2 稳定性分析

在同一坐标轴中对比分析业主与ESCO 的进化稳定策略，如图3 所示.

图3 业主与ESCO 行为策略演化博弈过程相位图

由以上分析可知，O（0，0）和C（1，1）是进化稳定策略点，分别对应业主群体和ESCO 群体选择{消极，低质服务}和{积极，高质服务}策略组合. A（0，1）、B（1，0）和D（X*，Y*）是复制动态中不具有收敛和抗干扰的策略点，其中D（X*，Y*）是鞍点，随着鞍点的移动，图形ADBO 和图形ADBC 的面积也会发生变化，图形ADBC 表示收敛于C（1，1），业主和ESCO 最终选择{积极，高质服务}的策略；图形ADBO 表示收敛于O（0，0），业主和ESCO 最终选择{消极，低质服务}的策略。为使业主和ESCO 选择{积极，高质服务}的策略，必须改变鞍点D（X*，Y*）的位置，使鞍点向O（0，0）靠近。调整鞍点x 轴位置，可以通过降低CE，提高IE、LE、SE、ΔRE，使得X*向O（0，0）靠近；调整鞍点y 轴位置，可以通过降低CU，提高IU、ΔRU，使得Y*向O（0，0）靠近。

因此，从参数意义来看，在政府监管下，通过增加政府财政补贴，可以激发ESCO 的节能改造积极性，政府对提供高质量节能服务的ESCO 实施财政补贴，会使提供低质量节能服务的ESCO 承担更大损失，在政府激励额度增加情况下，ESCO 为获得更多利益而选择提供高质量节能服务，但是政府对于ESCO 的激励力度应小于ESCO 的纯增量收益，若IE＞ΔRE，随着ESCO 与业主的行为博弈演化，在业主选择“消极”策略时，ESCO 提供高质量节能服务会获得更多利益，但是由于节能服务企业的逐利性，ESCO 为减少节能改造成本会逐渐选择“低质服务”策略，给业主造成损失，业主最终被迫选择消极节能改造[14]，ESCO 从而获得更多利益，因此IE＜ΔRE。另外ESCO 提供高质量节能服务成本的降低与声誉收益的获得、纯增量收益的提高以及政府对提供低质量节能服务的ESCO 的征税处罚同样可以促使ESCO 更倾向于提供高质量节能服务.对于业主来说，在政府资金奖励下，业主采取消极节能改造策略会损失利益，因此在此前提下，业主会更倾向于选择“积极”策略，增加业主积极节能改造的收益和降低业主节能改造成本会促使更多业主选择积极节能改造.

5 数值仿真分析

采用Matlab 软件进行仿真，分析不同参数下业主和ESCO 的行为策略选择，以及模拟双方的动态演化路径.假设x、y 的初始值为0，循环步长为0.1，运行时间[0，5][15]，初始参数设定为CU-IU＞0 和CE-IE-LESE＞0，初始参数值如表3 所示.

表3 初始参数值

5.1 初始参数情形

由以上分析可知在CU- IU＞0 和CE- IE- LE-SE＞0 情况下，业主和ESCO 的行为选择策略可能为{消极，低质服务}，也可能为{积极，高质服务}，取决于X*和Y*的值. 将初始参数值代入业主和ESCO 的复制动态方程中，得到鞍点X*= 0.75，Y*= 0.67复制动态方程如下

运用仿真可得到业主和ESCO 的博弈动态演化路径，以及业主和ESCO 的演化均衡走势，如图4-6 所示.

图4 初始参数下博弈动态演化路径

从图4 中可以看出，在鞍点（0.75，0.67）的左下区域均向（0，0）聚集，即当业主和ESCO 的初始状态位于左下区域时，演化收敛于{消极，低质服务}策略；而在鞍点（0.75，0.67）的右上区域均向（1，1）聚集，即当业主和ESCO 的初始状态位于右上区域时，演化收敛于{积极，高质服务}策略[16].在初始参数状态下，博弈双方的行为演化策略收敛于（0，0） 的概率大于收敛于（1，1）的概率，并且从图5 和图6 可知业主群体的行为选择和ESCO 群体的行为选择都不一致，群体内部一部分倾向于选择对市场发展有利的策略，另一部分选择对市场发展不利的策略，这是节能改造成本大于收益导致的结果.

图5 初始参数下业主行为演化走势

图6 初始参数下ESCO 行为演化走势

5.2 投资收益参数优化情形

为使业主和ESCO 向策略稳定点（1，1）收敛的概率增大，可以通过优化初始参数值，增加鞍点右上区域的面积，减少鞍点左下区域的面积[17].因此增加业主参与节能改造和ESCO 提供高质量节能服务的增量收益，减少节能改造成本，使ΔRU=20，ΔRE=25，CU=35，CE=70，复制动态方程如下

此时鞍点为X*= 0.40，Y*= 0.25 对应的动态演化路径和演化均衡走势如图7-9 所示.

从图7-9 可以看出，在优化初始参数值后，业主和ESCO 的行为演化策略收敛于（1，1）的概率大于收敛于（0，0）的概率，并且在减少节能改造成本和提高改造增量收益后，业主和ESCO 倾向于{积极，高质服务}策略的概率更大，收敛时间更短[18]，因此减少成本、增加收益可以促使业主和ESCO 主动选择{积极，高质服务}策略.

图7 投资收益参数优化下博弈动态演化路径

图8 投资收益参数优化下业主行为演化走势

图9 投资收益参数优化下ESCO 行为演化走势

5.3 奖惩参数优化情形

在投资收益参数优化基础上，还可增加政府对业主和ESCO 的奖励和补贴额度，加大对提供低质量节能服务的ESCO 的处罚，使模型不断优化[19]，令IU=40，IE=40，SE=30，此时复制动态方程如下

则鞍点为X*=-0.4，Y*= 0，由此得到最终的动态演化路径和演化均衡走势，如图10-12 所示.

图10 奖惩参数优化下博弈动态演化路径

图11 奖惩参数优化下业主行为演化走势

图12 奖惩参数优化下ESCO 行为演化走势

从图10 可以看出，在减少节能改造成本、提高节能改造增量收益的基础上，增加政府激励和惩罚力度，可以促使业主和ESCO 更加倾向于选择{积极，高质服务}策略，并且在图11 和图12 中可以看到，博弈双方在政府激励下，演化策略均收敛于1，且速度更快，因此政府的激励约束政策可以促使业主和ESCO积极参与节能改造.

6 结论与建议

既有住宅建筑节能改造市场高效发展需要政府宏观调控以及市场供需主体的协同推动，市场供需主体的行为选择对市场发展有着重要影响[20].以住宅业主和ESCO 为系统主体，探究双方在政府监管下的行为策略演化博弈以及稳定性，并采用Matlab 仿真博弈双方的行为策略选择与演化过程，结果表明，政府通过财政补贴和资金奖励可以刺激ESCO 和业主的节能改造积极性，并且在减少节能改造成本、提高节能改造收益后，业主和ESCO 更倾向于积极合作实施节能改造，同时仿真结果显示在政府监管政策下，业主和ESCO 的最优稳定策略是{积极，高质服务}，通过改变初始参数值可以使模型得到优化，促使博弈双方最终选择最优稳定策略.

基于以上结论，本文分别从政府、ESCO 和业主三方角度提出有利于促使业主和ESCO 选择最优稳定策略的建议：

（1）政府分阶段落实多样化激励约束政策.在既有住宅建筑节能改造市场发展初期，由于业主节能改造意识薄弱、ESCO 发展不具规模，双方对节能改造态度消极，不会主动选择实施节能改造，此时政府应通过制定法律法规，明确住宅业主的责任与权利，保护业主利益，从根本上打消业主疑虑，并鼓励支持ESCO积极参与节能改造、提供合格节能服务；随着市场发展步入正轨，业主和ESCO 在市场发展期参与节能改造的增量收益较小，此时政府应加大对业主和ESCO的奖励和补贴额度，加强宣传力度和技术研发力度，降低节能改造成本，增加业主和ESCO 的节能改造收益，刺激市场主体积极参与节能改造.市场发展成熟期，业主和ESCO 逐渐主动参与节能改造，节能改造收益逐渐增多，政府在此阶段应加大对提供不合格节能服务的ESCO 的处罚，并对超过能耗标准的住宅建筑实行强制节能，增加业主不进行节能改造的损失，进一步加强市场管理.

（2）ESCO 应树立品牌形象，积极寻求诚信发展.首先ESCO 应加快节能改造技术的研发与创新，提升节能改造服务质量和改造材料品质，引入高素质人才提升综合服务能力，加强产业合作，形成规模效应，从而降低节能改造成本，增加企业效益，将企业品牌形象树立起来.其次在政府监管政策下，ESCO 积极提供高质量节能服务是最优选择，提供低质量节能服务必然导致ESCO 的声誉受损，造成业主不信任、政府加大对ESCO 的处罚力度等后果. ESCO 应建立长期发展目标，严格杜绝提供低质量节能服务、欺瞒业主等情况的发生，提升市场声誉，寻求诚信发展，为自己的可持续和稳固发展奠定基础[21].

（3）业主应树立节能改造意识，培养节能改造责任.业主作为既有住宅建筑节能改造的需求方，在政府节能改造号召和经济激励刺激下，业主的最优选择策略是实施节能改造，因此业主应主动培养节能改造意识，转变固有思维，积极寻找优质的节能服务公司主动实施节能改造，增加节能改造收益.其次业主应从全社会角度出发，增强节能责任感，为实现国家节能减排战略、生态可持续发展而努力，主动节约能源、实施建筑节能改造.最后，业主在完成住宅建筑节能改造后，应积极配合相关部门进行建筑能耗评级，形成宣传示范作用，促使其他业主通过模仿学习更倾向于选择节能改造策略，增强业主对市场发展的推动作用.