调水工程水价利益相关者行为策略研究

袁汝华,孙雨欣

(1.河海大学商学院,江苏 南京 211100; 2.河海大学水利经济研究所,江苏 南京 211100)

调水工程水价是水资源管理的核心环节,是工程前期制定投融资方案、保障后期调水工程良性运行和发挥效益的重要基础[1]。调水工程水价定价主要模式为由政府宏观调控定价,成本加成法核算水价,鲜有买卖双方签订价格。如南水北调东线、中线工程综合考虑了工程的各种因素,在“保本、还贷、微利”的原则上制定供水价格。由于当前我国水利工程存在定价机制不完善、执行水价比成本水价低等问题[2],价格无法作为杠杆调节水资源的需求,导致市场失灵。因此,深化水利工程水价改革对完善调水工程水价形成机制、解决水价偏低和水资源配置效率低等问题意义重大,而我国电价深化改革中多元竞争主体格局为水价改革提供了思路。

2021年《关于“十四五”时期深化价格机制改革行动方案的通知》的印发,明确了水利工程供水水价的改革方向。2022年,中华人民共和国国家发展和改革委员会修订了《水利工程供水价格管理办法》与《水利工程供水定价成本监审办法》。《水利工程供水定价成本监审办法》借鉴城镇生活水价,提出准许成本加合理收益的水价模式[3],顺应了改革的方向。在定价方式上,打破了只由政府定价的局面,鼓励社会资本方参与水利工程,由此水价利益相关者增多。为了对调水工程供水合理定价,在价格机制改革的背景下,有必要对调水工程水价利益相关者进行研究。

目前,国内外已有对调水工程水价的侧重区域[4]、计价方式[5-6]、测算方法[7-8]、水价利益相关者的研究主要聚焦于农业水价改革,从对农业水价改革利益相关者进行定义[9]开始,之后进行识别与分类[10],挖掘利益相关者的利益诉求与所处立场,用定性、定量的方式展现农业水价利益相关者群体之间的关系[11],探索合理分担农业水价机制。而对于调水工程利益相关者的研究目前主要集中于生态价值补偿利益相关者[12-14]、调出区与调入区水资源价值[15]以及调水工程可持续供应链利益相关者[16]的研究。随着PPP模式的推广,部分学者开始从演化博弈的角度分析利益相关者行为策略,建立利益主体之间的博弈。如陈浩等[17]通过建立供水与用水企业之间的博弈研究水价策略;马立伟等[18]运用进化博弈理论对地区农业水价制度进行优化;荣智等[19]构建了政府与社会资本方博弈模型,动态地研究分析影响政府监管的因素;吴兆丹等[20]探究了水利风景区PPP项目政府与社会资本方利益协调行为策略;Jia等[21]通过构建政府、社会资本与消费者三方演化博弈模型,阐述在PPP项目独特支付机制下利益相关方低碳技术创新扩散的演化机制。

综上,已有较多学者从利益相关者的角度研究农业水价,但很少有学者将目光聚焦于调水工程水价。目前调水工程水价定价改革正处于初始阶段,因此本文从利益相关者角度出发,通过构建水价利益相关者之间的演化博弈模型,探究制定调水工程水价的最优策略与影响因素,以期为制定合理的引江补汉工程水价提供思路。

1 演化博弈模型的建立

1.1 调水工程水价利益相关者

调水工程水价涉及众多的利益主体:政府、水源地公司、受水区公司、工程投资方、居民和用水部门等,不同利益相关者的利益诉求不同,在不同方面影响调水工程水价的定价。政府建设调水工程不是盈利,而是满足用水户对于水资源的需求,由此可以看出两者在一定方面存在利益的共同性,因此在博弈模型中政府只发挥监督责任。用水户是调水工程的直接受益者,其承受能力是决定调水工程水价定价的关键因素,用水户承受能力越强,水价浮动范围越大。调水工程项目以政府投资为主导,银行贷款为支撑,较少部分为社会资本方投资。作为投资方的社会资本方,其利益诉求为在风险承受能力之内获取合理收益。投资通过影响调水工程成本,进而影响其水价。

引江补汉工程是引长江水至汉江,为南水北调中线工程提供后续水源,从而缓解汉江中下游面临的生态环境压力。图1以一般调水工程利益相关者为基础,通过引江补汉工程水流与资金流的流向角度,梳理引江补汉工程水价的利益相关者,实线为水流,虚线为资金流。借鉴文献,结合对调水工程水价利益相关者的实际分析,选择政府、社会资本方以及用水户作为博弈主体进行博弈分析。

1.2 用水户与政府完全信息静态博弈

政府与用水户之间有关用水效率问题,涉及水权、用水量、激励机制、信用问题等几个方面。水权问题不清晰,易导致公水悲剧。水权的无偿取得,造成了水资源配置效率低,政府需要采取一定的惩罚措施,使浪费的水权流动起来。对于有偿使用,政策性低价造成了越用水越划算的不合理现象,因此政府采用两部制或阶梯等方法进行计量,从而激励用水户提高用水效率。用水户使用权申请上体现了信用问题,若用水户在申请用水权使用时,前一年达到制定的用水效率值,则用水户存在信用,若未达到,则政府对用水户降低用水额,以此督促用水户用水效率的提高。由于调水工程水价涉及面较广,不同的调水工程供水保证率与水质等皆不相同。为了方便计算,假设调水工程供水保证率可以达到供需平衡且不存在水质问题,政府采取措施对不同用水效率的用水户进行一定奖励或惩罚的成本为c,用水户高用水效率时的机会成本与收益分别为f与r,同时政府得到一定的社会福利为g。若用水户用水不节制,造成水资源浪费,用水效率降低,政府会受到一定的社会福利损失m,同时用水户也将因此得到政府的处罚d。根据以上假设得到政府与用水户的策略收益矩阵,见表1。

表1 政府与用水户的策略收益矩阵

假设r-f>f>f-d,即r>2f时,高用水效率行为策略给用水户带来的收益大于低用水效率行为策略,所以无论政府是否采取措施,用水户都将倾向于选择高用水效率行为策略。由于g-c

假设f>r-f>f-d,此时当政府选择有措施策略时,用水户将选择高用水效率行为策略;反之当政府选择无措施策略时,用水户将选择低用水效率行为策略。若d-c<0,无措施策略是政府的最优策略,此时存在纳什均衡(政府无措施,用水户低用水效率)。

假设f>f-d>r-f,低用水效率行为策略给用水户带来的收益大于高用水效率行为策略,所以无论政府是否采取措施,用水户都将倾向于选择低用水效率行为策略。若d-c>0,则政府的最优策略是有措施策略,此时存在纳什均衡(政府有措施,用水户低用水效率)。反之若d-c<0,由于g-c

综上,政府与用水户之间完全信息静态博弈存在3种纳什均衡,分别为(无措施,高用水效率)、(无措施,低用水效率)、(有措施,低用水效率),其中当r>2f时,政府无措施策略,用水户高用水效率行为策略是政府所期望的理想状态。在该状态下,用水户高用水效率行为存在一定的内生动力,因此从用水户的收益和成本的角度,政府可以增加对高用水效率用水户的奖励,同时通过水权市场降低高用水效率的机会成本,抬高水权市场的门槛。

1.3 政府、社会资本方与用水户三方演化博弈

1.3.1基本假设

假设1博弈主体。博弈中涉及有限理性的政府、社会资本方与用水户3个不同的参与群体,为非对称博弈,群体间存在信息不对称。

假设2政府积极调控,即投入一定的人力、物力、财力等对调水工程水价进行调控,对积极参与调水工程建设的社会资本方与用水户给予一定的奖励或补助,其概率为x。若消极调控,则政府对于调水工程水价不采取任何措施干预社会资本方与用水户是否参与调水工程建设,其概率为1-x。

假设3社会资本方积极参与调水工程建设运行概率为y;采取各种方式力求自身获得更多利益,即投机主义概率为1-y。

假设4用水户参与调水工程水价定价,对完善水价形成机制提出需求,推动由市场决定价格形成机制,并进行监督的行为概率为z,用水户在水价制定过程中不行使其参与权与监督的概率为1-z。

假设5变量参数。为构造三方演化博弈矩阵,相关变量定义如下:R1为政府采取消极调控策略时得到的社会效益;C1为政府采取积极调控策略时付出的人力、物力、财力等成本;R2为政府采取积极调控策略时得到的社会收益,可以使水资源配置效率提高;H为政府采取积极调控策略,发现社会资本方投机主义时进行及时鼓励得到的绩效考核收益;M为政府采取消极调控策略时,用水户发现社会资本方投机主义,对其投诉使政府产生的损失;G为社会资本方与用水户合作时政府获得的额外收益;R3为社会资本方采取积极努力策略时的收益;C2为社会资本方采取积极调控策略时的成本;R4为社会资本方采取投机主义策略时的收益;D为当社会资本方积极努力,政府对社会资本方的政策性补助或激励措施,以保障其合理的收益,以及当政府消极调控时,用水户未发现社会资本方投机主义,仍然获取的政策性补助;F为用水户选择参与策略时,社会资本方积极努力,两者合作的额外收益;R5为用水户采取参与策略时的收益;C3为用水户采取参与策略时的成本;S1为政府积极调控时,水资源合理配置、促进用水户节水,用水户增加的收益,即减少的水费;S2为社会资本方积极努力时用水户的额外收益;S3为政府对参与监督且提出需求的公众的奖励支出;k为政府消极调控时,用水户发现社会资本方投机主义的概率。

1.3.2构建演化博弈模型

根据三方演化博弈模型的基本假设与变量参数(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1)得出政府、社会资本方与用水户不同策略组合下的收益矩阵,如表2所示。

表2 三方博弈的收益矩阵

1.3.3演化博弈模型分析

1.3.3.1复制动态方程

根据表2,设政府采取积极调控策略与消极调控策略时的期望收益分别为Q11与Q12,政府的平均期望收益为Q1,则有:

Q11=(R2-C1+G)yz+(R2-C1)y(1-z)+

(R2-C1+H)(1-y)z+(R2-C1+

H)(1-y)(1-z)

(1)

Q12=(R1+G)yz+R1y(1-z)+(R1-

kM)(1-y)z+R1(1-y)(1-z)

(2)

Q1=xQ11+(1-x)Q12

(3)

构造政府行为策略的复制动态方程为

H-C1-R1-Hy+kMz-kMzy)

(4)

社会资本方行为策略的复制动态方程为

C2-R4+Dx+Fz+Dkz-Dkzx)

(5)

用水户行为策略的复制动态方程为

(6)

1.3.3.2三方演化博弈均衡点及稳定性分析

联立博弈三方行为策略的复制动态方程,组成三维动力系统。通过三维动力系统,得到其雅可比矩阵,可以分析出特征值与平衡点的稳定性。三维动力系统的雅可比矩阵为令F(x)=F(y)=F(z)=0,解得存在10个局部均衡点,其中P9((C2-R3-F+R4-Dk)/(D-Dk),(H-C1-R1+R2+kM)/(H+kM),1),P10((C2-R3+R4)/D,(H-C1-R1+R2)/H,0)。此外,存在满足的范围为{(x,y,z)|0

(7)

将均衡点代入式(7)得到该点的雅克比矩阵,每个雅可比矩阵可得到3个特征值。表3为部分均衡点的特征值及稳定性条件。

表3 部分雅可比矩阵特征值及稳定性条件

由于三维动力系统雅可比矩阵特征值的参数较多,单个参数对系统的稳定性影响较大。为了便于分析,主要讨论社会资本方获取的政策性补助、用水户与社会资本方合作时社会资本方的收益,以及社会资本方在采取两种策略时的利润对系统稳定性的影响变化。假设参数满足R5+S5>C3,C1-R2+R1<0,k∈(0,1),依据表4可以得到以下两种情形:

表4 均衡点局部稳定性

情形1当C2-D-F-R3+R4>0时,即社会资本方采取投机主义策略时的收益大于采取积极努力策略时的利润、获取的政策性补助以及用水户与社会资本方合作社会资本方的收益之和时,雅可比矩阵的特征值均为负的均衡点为D6(1,0,1)。

情形2当C2-D-F-R3+R4<0时,即社会资本方采取投机主义策略时的收益小于社会资本方采取积极努力策略时的利润、获取的政策性补助以及用水户与社会资本方合作社会资本方的收益之和时,雅可比矩阵的特征值均为负的均衡点为D8(1,1,1)。

2 演化博弈仿真分析

政府、社会资本方与用水户三方演化博弈模型研究的最终目的是演化博弈主体均获利,即政府积极调控,促使社会资本方与用水户积极参与调水工程水价形成过程。为了更加直观地了解演化博弈的结果,运用MATLABR2021b版本软件对演化博弈模型进行仿真,参数设置为C1=1,R1=0.5,R2=2,C2=3,M=1,H=0.5,R3=2,C3=1.5,R4=0,D=1,F=1,R5=1,S3=0.8,k=0.5。

2.1 三方初始意愿对演化博弈策略的影响

通过对具体参数进行数值仿真,可以验证政府、社会资本方与用水户在满足设定约束条件的情况下,三方演化博弈主体能够随时间演化到稳定策略。如图2所示,在初始意愿值为x=0.5,y=0.5,z=0.5时,在满足上述设定条件的情况下,三方演化博弈主体最终演化至x=1,y=1,z=1,即渐近稳定点D8(1,1,1)的博弈策略子集。

图2 初始意愿对演化博弈策略的影响

2.2 改变R2对政府策略的影响

在假定其他参数不变的情况下,R2不同取值时仿真结果如图3所示。

图3 R2对政府策略选择的影响

由图3可知,R2越大,政府选择采取积极调控策略概率趋向于1的速度越快,即政府选择积极调控行为策略的意向越大;但当R2=1.5时,政府选择策略的行为处于无法收敛状态。因此,对于政府而言,积极调控策略有利于鼓励社会资本方积极参与调水工程,用水户与社会资本方协商调水工程水价,发挥市场作用,当政府采用积极调控策略的成本超过消极调控成本、政府采取积极调控策略时得到的社会经济收益及用水户参与时政府积极调控所获得的公信力与社会福利之和时,政府采取消极调控策略为最优策略。

2.3 改变D、F对社会资本方策略的影响

在假定其他参数不变的情况下,D与F分别取值时,仿真结果如图4所示。

图4 D、F对社会资本方策略选择的影响

当D=0.4或F=0.4时,社会资本方选择积极参与策略概率趋向于1的速度最慢,说明当社会资本方获得政策性补助较小时,选择积极努力策略的主动性比较差。随着D或F的不断增大,社会资本方采取积极努力策略概率收敛于1的速度越快,说明社会资本方获得的收益越大,社会资本方主动性增强越大,积极参与水利工程建设的可能性就越大。从D与F整体来看,当社会资本方获取的政策性补助与用水户和社会资本方两者合作的额外收益之和越大,社会资本方选择积极努力策略概率收敛于1的速度越快,反之收敛于0的速度越快。

2.4 改变S3对用水户策略的影响

在假定其他参数不变的情况下,根据S3不同取值进行数值仿真,得到用水户策略选择演化路径的仿真结果。

由图5可知,在前提参数假设的情况下,当S3>0.6时用水户选择采取参与策略的概率收敛于1,且S3越大时,用水户选择参与策略概率收敛于1的速度越快。因此,对于用水户而言,当采取参与策略时政府对用水户的激励越大,选择参与策略的概率越大;但当用水户参与的成本超过参与收益与政府奖励收益之和时,用水户将采取不参与策略。

图5 S3对用水户策略选择的影响

3 结论与建议

引江补汉工程总投资约650亿元,可研批复静态总投资582.35亿元,主要来源于银行贷款和资本金。其中银行贷款约占工程总静态投资的44%,其余资本金由中央预算内投资和业主共同筹集。引江补汉工程的建设具有显著的社会、环境、生态、经济效益,但盈利能力弱,有必要进行建设资金筹措、供水成本及水价形成机制研究。

3.1 结论

a.通过演化博弈模型研究表明,当演化博弈参数条件满足C3-R5-S3<0,C1-R2+R1<0且C2-D-F-R3+R4<0时,达到(积极调控,积极努力,参与)策略的理想状态。理想状态是促使水价利益相关者达到三方共赢的局面,即政府选择积极调控的净收益大于消极调控获得的收益,社会资本方投机主义时收益小于积极努力时的净收益、政策性补助以及用水户与社会资本方合作额外收益三者之和,用水户参与时的净收益大于不参与时的收益。

b.对于政府,积极调控收益越大,选择积极调控策略的积极性就越高,获取的收益越小,政府的主动性就会放缓;当政府获取的收益不足以支撑其付出的成本时,政府倾向于选择消极调控策略。

c.对于社会资本方,随着政府的政策性补助以及与用水户之间合作的额外收益增大,社会资本方将主动采取积极努力策略,但社会资本方对政府政策性补助的敏感度高于与用水户之间合作的额外收益。

d.从用水户的角度出发,政府对参与监督且提出需求的公众奖励支出越高,用水户采取参与策略的意愿越强烈。当政府对参与监督且提出需求的公众奖励支出不足以支撑参与策略净收益时,用水户不参与策略为最优策略。

3.2 建议

a.坚持两手发力,积极推行调水工程水价改革,做好响应调水工程水价改革的响应工作。改变调水工程水价只由政府定价的局面,分清政府与市场的作用,留出市场发挥空间,建立由市场决定的价格机制,同时避免出现A-J效应。在用水权方面,尝试提高取得水权的成本,建立用水权市场化交易。

b.确定合理的社会资本回报率,鼓励社会资本方与用水户合作协商定价,或通过招投标、竞争性谈判等方式形成价格,提高工程盈利能力。在水价定价过程中,既要考虑社会资本方的合理回报,又要考虑用水户承受能力与社会公众利益等因素,尽量采取社会资本方与用水户协商沟通、签订买卖合同定价等方式,充分反映利益相关者关于水价的意见与诉求,符合市场化导向。

c.建立水价动态调整机制。在物价水平、水资源丰缺等自然规律与用水户承受能力等因素变化时,博弈主体接收到的信息不同其策略选择不同,因此水价需要根据不同因素的变化进行一定的调整。在调价程序上,应定期调价与临时调价相结合;在调价方式上,可采用公式调价、基准比价机制和市场测试调价等方式,同时建立供水价格与终端用户水价调整的联动机制。