如何實現(xiàn)煤電交易穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動

劉平闊，譚忠富

(1.上海電力學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院，上海 200090；2.華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206)

如何實現(xiàn)煤電交易穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動

劉平闊1，譚忠富2

(1.上海電力學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院，上海 200090；2.華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206)

構(gòu)建煤、電企業(yè)間的交易發(fā)展模型，分析中國煤電交易的穩(wěn)定匹配的作用機理和規(guī)模聯(lián)動的動態(tài)過程。首先，界定“煤電交易”的屬性和治理結(jié)構(gòu)；其次，優(yōu)化延遲選擇和拒絕機制，形成適合于煤電交易的匹配算法；再次，為偏好排序構(gòu)建得分數(shù)、潛在收益、意愿信任和彈性模型，利用自適應(yīng)系統(tǒng)進行邊界選擇；最后，通過模擬仿真，驗證理論假設(shè)、算法可行性和模型有效性。結(jié)果表明：(1)效率可保證企業(yè)的有效供給和產(chǎn)出，信任的地位應(yīng)僅次于收益；(2)當發(fā)電企業(yè)對煤電企業(yè)的打分高于自身的得分數(shù)時，發(fā)電企業(yè)會傾向于“購買”煤炭；(3)控制和調(diào)整煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，既應(yīng)合理適度地淘汰產(chǎn)能落后的現(xiàn)役煤炭企業(yè)，又應(yīng)通過發(fā)電企業(yè)設(shè)置必要的市場準入壁壘。

潛在收益；意愿信任；自適應(yīng)；邊界選擇

1 引言

煤炭是中國最主要的一次能源，作為最大宗的工業(yè)產(chǎn)品占中國能源消費總量的70%以上。在中國煤炭消費結(jié)構(gòu)中，工業(yè)用煤的50%以上用于二次能源轉(zhuǎn)化(動力煤的65%以上用于火力發(fā)電)。周伏秋等[1]認為煤、電的協(xié)調(diào)運行是國民經(jīng)濟保持平穩(wěn)發(fā)展的重要一環(huán)。在能源體制改革的當下，煤、電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展不僅涉及中國的經(jīng)濟增長、能源安全等問題，也涉及到中國實現(xiàn)低碳承諾，與氣候、環(huán)境問題息息相關(guān)[2]。

中國實施煤電聯(lián)動的背景是煤炭價格波動。由于體制和歷史問題，中國的“聯(lián)動”與美國、日本略有不同[3-4]，如吳德軍等[5]構(gòu)建雙重差分模型實證檢驗了聯(lián)動政策對電力企業(yè)盈余管理的影響。國內(nèi)學(xué)者多基于市場均衡理論分析“煤電之爭”，但對于煤電沖突根本原因的研究結(jié)論上存在差異：葉澤等[6]認為煤炭市場失靈是導(dǎo)致煤電沖突的原因；程敏等[7]認為煤炭企業(yè)與發(fā)電企業(yè)所處的市場結(jié)構(gòu)不同是“煤電之爭”的根源；于左等[8]從政策沖突視角研究了中國煤電關(guān)系緊張的形成機理，并發(fā)現(xiàn)存在“六重”政策沖突。因此，部分學(xué)者將研究重點集中于企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的協(xié)調(diào)上。

一部分學(xué)者討論煤電聯(lián)營的優(yōu)勢，并提出了“非市場導(dǎo)向”的研究觀點：有的學(xué)者認為中國煤炭、發(fā)電產(chǎn)業(yè)的架構(gòu)取向是推行“煤電聯(lián)營”[9]；有的學(xué)者通過博弈模型對煤、電企業(yè)的收益進行定量分析，進而證明煤電聯(lián)營方案的優(yōu)勢[10]；還有的學(xué)者基于企業(yè)控制的角度對煤電交易進行研究，并提出“借助資本市場”實現(xiàn)煤電一體化的論點[11]。其中一些學(xué)者對于“煤電一體化”持支持態(tài)度，如武丹[12]認為縱向兼并能有效解決現(xiàn)階段煤電矛盾；沈慧芬等[13]認為發(fā)電企業(yè)后向化煤炭企業(yè)是盤活中國業(yè)已失衡的煤電產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵；甚至夏鑫等[14]研究了煤電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟價格形成的機理，并設(shè)計了保障機制。還有學(xué)者也運用綜合評價技術(shù)、動態(tài)演化方法和經(jīng)濟計量手段，更進一步對“一體化”問題進行展開，如曾雪峰[15]改進 AHP 法的煤電一體化決策模型，齊鋒[16]基于煤炭、電力和政府的動態(tài)演化討論制度環(huán)境和需求波動對煤電縱向一體化的影響，徐斌[17]運用面板數(shù)據(jù)模型證實了交易成本和組織成本可影響縱向整合的選擇。但是，部分學(xué)者則對“煤電一體化”的相關(guān)問題提出批判性觀點：陳軍[18]認為由于體制、政策、市場環(huán)境和企業(yè)所導(dǎo)致的發(fā)展速度過緩問題，無法依靠市場力量解決煤電一體化；楊彤等[19]也認為煤電一體化企業(yè)對信息披露進行成本監(jiān)管的要求更高、規(guī)制防范的訴求更強。

另一部分學(xué)者弱化了能源企業(yè)的市場定位，將研究重點集中于企業(yè)之間的經(jīng)濟行為。如趙曉麗等[20-21]首先建立了煤電企業(yè)合作利益分配模型，形成供應(yīng)鏈合作利益分配機制，然后通過自我實施規(guī)制和政府規(guī)制解決合作沖突問題；李莉等[22]設(shè)計了煤電的差價合約模型，通過Shapley原理給出了發(fā)電商之間合作利益分配模型；原毅軍等[23]利用討價還價博弈模型分析了煤電產(chǎn)業(yè)縱向聯(lián)盟定價問題。進而學(xué)者將研究重點轉(zhuǎn)移至能源供應(yīng)鏈的方向[24-25]。但值得注意的是，博弈行為應(yīng)作為煤電企業(yè)交易行為的基礎(chǔ)活動，卻不可替代交易過程。因此，有一些學(xué)者開始運用微觀經(jīng)濟學(xué)理論、統(tǒng)計學(xué)方法、演化博弈技術(shù)等，分析煤電“交易”的本質(zhì)問題，如于立等[26]分類了煤電縱向交易關(guān)系，構(gòu)建了煤電縱向交易關(guān)系形式選擇的理論分析框架；劉冰[27]利用新型古典微觀經(jīng)濟學(xué)模型，分析煤電縱向交易合約的結(jié)構(gòu)變量選擇問題，確定總交易費用、購置成本和不確定性風險損失對合約結(jié)構(gòu)變量的影響效果；于左[28]比較分析了中、美兩國的煤炭、電力價格水平、結(jié)構(gòu)及決定因素，指出長期合同交易機制的缺失和定價機制的不合理是導(dǎo)致中國煤電關(guān)系緊張的重要因素；譚忠富等[29]利用制度變遷演化博弈分析和交易成本離散結(jié)構(gòu)分析，對中國煤電交易的經(jīng)濟行為及邊界選擇的問題進行研究。

現(xiàn)有的研究都忽視了一個重要的研究單元——“交易”，造成研究結(jié)論的可行性不強、政策建議實施性不足。本文將對煤電交易機理、穩(wěn)定匹配過程和規(guī)模聯(lián)動結(jié)果進行研究。下文分四個部分：第2部分提供理論支持進行規(guī)范分析，界定中國煤炭交易的基本屬性和治理結(jié)構(gòu)、優(yōu)化匹配算法，并構(gòu)建煤電交易發(fā)展模型；第3部分設(shè)定仿真數(shù)據(jù)，設(shè)計模擬流程；第4部分根據(jù)仿真結(jié)果進行分析，說明理論的實用性及模型的可行性；第5部分是結(jié)論與政策涵義。

2 理論及方法

2.1 系統(tǒng)描述

1)煤電交易的屬性及治理結(jié)構(gòu)

(1)煤電交易的屬性

交易的基本屬性包括交易頻率、資產(chǎn)專用性和不確定性[30]。

煤電交易的頻率是指單位時間內(nèi)發(fā)電企業(yè)與煤炭企業(yè)選擇交易所發(fā)生的次數(shù)。頻率的大小可影響煤炭單位次數(shù)交易量、總交易費用以及單位交易成本。在治理結(jié)構(gòu)既定的情況下，交易頻率的增加會使總煤電交易成本相對平緩地增長[31]。

煤電交易的專用性資產(chǎn)形式有三種[32]：(1)地點專用性，即地點確定，則相應(yīng)的資產(chǎn)也高度固定。(2)物質(zhì)資產(chǎn)專用性，即煤、電企業(yè)雙方為了適應(yīng)煤電交易而進行的專用性的機器設(shè)備投資。(3)專項資產(chǎn)，即煤炭企業(yè)為增加生產(chǎn)能力，向某一特定火電廠出售大量煤炭而進行的分立投資。

不確定性決定了煤電交易屬性的差異[33]，存在兩種形式：一種是“環(huán)境的不可預(yù)見性”[34]；另一種是“個體生產(chǎn)率計量的困難”[35]。主要包括市場不確定性、規(guī)制不確定性和行為不確定性等[36-37]。

(2)煤電交易的治理結(jié)構(gòu)

治理結(jié)構(gòu)包括市場制、層級制及混合制[31,38-39]。

市場制主要指現(xiàn)貨批發(fā)市場和期貨(金融)市場；建立合理競爭能源市場是能源部門改革的核心[40]。當市場可實現(xiàn)資源的有效配置時，煤價可作為有效的信號和統(tǒng)計工具，交易雙方可自發(fā)地進行調(diào)節(jié)。市場制的激勵相對高效[41]，但強烈的激勵會帶來較差的協(xié)作[42]。

層級制是一種企業(yè)內(nèi)部形式，表現(xiàn)為“一體化”結(jié)構(gòu)。首先，層級制可避免有效投資與連續(xù)性決策之間的矛盾[43-46]。其次，層級制可避免資源配置比例扭曲，通過有效的要素組合降低總成本[44]。最后，層級制既可規(guī)避中間產(chǎn)品營業(yè)稅，又可放松配額限制和價格控制，還可針對產(chǎn)權(quán)的不完全界定實現(xiàn)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)化配置。

混合制包括長期契約、互惠貿(mào)易、管制、特許經(jīng)營等模式，其在激勵性、適應(yīng)性和官僚主義成本方面均介于市場制和層級制之間。受限于復(fù)雜的煤炭供給關(guān)系，混合制可減少企業(yè)的機會主義行為[31]；交易有效性的保證，一方面體現(xiàn)于交易應(yīng)避免出現(xiàn)由于復(fù)雜性而帶來的“事后套牢”；一方面體現(xiàn)于合理的談判機制和私人沖突解決機制；另一方面體現(xiàn)于混合制與其他模式的混合協(xié)調(diào)。

2)收益、信任與煤電聯(lián)動

收益產(chǎn)生的原因既包括煤炭企業(yè)為提高規(guī)模效率而減少的成本，又包括發(fā)電企業(yè)為提高經(jīng)驗效率而增加的收入。若收益的產(chǎn)生原因源于供應(yīng)鏈的上下游環(huán)節(jié)企業(yè)的協(xié)作，則貢獻可在所涉及的企業(yè)間按某一規(guī)則進行均分[47]。

在評估交易伙伴的合作可能性時，“信任”應(yīng)作為一個獨立的價值標準。類比于“預(yù)期收益”，企業(yè)根據(jù)實現(xiàn)收益而賦予“信任”的權(quán)重同樣是自適應(yīng)的，且與收益可實現(xiàn)的主觀概率有關(guān)。由于主觀概率涉及實現(xiàn)意圖的風險，因此信任的類別存在差別[48]。Nooteboom[49]將信任分為“勝任力信任”(Competence trust)和“意愿信任”(Intentional trust)[49]。勝任力信任指的是實現(xiàn)期望的行為能力；意愿信任指的是遵守協(xié)議的行為意圖。由于中國煤、電企業(yè)均可進行規(guī)模化生產(chǎn)，且生產(chǎn)過程相對穩(wěn)定，故本文將只分析意愿信任；并將此時的“風險”定義為由于合作伙伴的背叛而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換成本。

因此，穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的煤電交易機制包括3個層次：“收益”和“信任”是煤電聯(lián)動過程中的重要因素；聯(lián)動的基礎(chǔ)性問題又是交易邊界的選擇；煤電交易的邊界確定即利用匹配算法進行“生產(chǎn)或購買”決策。若發(fā)電企業(yè)對不同的煤炭供應(yīng)商(包括自己生產(chǎn))有不同的偏好，在交易成本和配對時間的約束下，基于其偏好的排序，發(fā)電企業(yè)與相應(yīng)的煤炭供應(yīng)商進行匹配，形成聯(lián)動機制。若雙方的偏好穩(wěn)定，就不會出現(xiàn)違約行為，即實現(xiàn)“穩(wěn)定”和“聯(lián)動”。

3)自適應(yīng)系統(tǒng)

在現(xiàn)實的企業(yè)關(guān)系中，若治理結(jié)構(gòu)的最優(yōu)形式產(chǎn)生且適應(yīng)于煤電交易屬性，則影響未來的交易的因素有二：理性和選擇[47]。對于煤電交易問題，目前的理論局限包括[38,50-55]：(1)并未討論“學(xué)習”和“適應(yīng)”等問題的影響效果。(2)非未驗證“有效交易的結(jié)果將產(chǎn)生”的假設(shè)。(3)“接受機會主義行為的發(fā)生概率，并構(gòu)建保障機制”的觀點同樣也是被假設(shè)，而非分析得到。(4)即使有可能搜集合作伙伴的信譽信息，但搜集成本較大。

若讓不同組織形式的經(jīng)濟活動分布從企業(yè)間的互動過程中產(chǎn)生，企業(yè)便可通過過去的經(jīng)驗調(diào)整未來的決策[56-58]。人工自適應(yīng)主體(Artificial adaptive agents)模型可處理“通過過去經(jīng)驗調(diào)整未來決策的過程”的“復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)”[59-62]。本文充分接受有限理性的假設(shè)，基于自適應(yīng)性和相互評價，考慮信任和收益，使用人工自適應(yīng)主體模型來模擬企業(yè)之間的互動選擇過程，構(gòu)建系統(tǒng)的煤電交易發(fā)展模型，利用并優(yōu)化匹配算法，解釋交易過程、說明交易機理，解決煤電交易的穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動問題，由此形成相應(yīng)的煤電交易機制。

2.2 匹配算法

1)前提假設(shè)

為結(jié)合中國煤炭交易現(xiàn)狀，保證算法的實用價值，實現(xiàn)穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的煤電交易機制，本文做如下假設(shè)：

H1：煤、電企業(yè)對合作伙伴的選擇并非是隨機的；且主體對潛在合作伙伴有不同的偏好。基于偏好，發(fā)電企業(yè)匹配給相應(yīng)的煤炭供應(yīng)商(煤炭企業(yè)或發(fā)電企業(yè)本身)。當發(fā)電企業(yè)匹配給其本身時，即選擇“生產(chǎn)，而非購買”，并將“生產(chǎn)或購買”的決定內(nèi)生化。

H2：對于煤炭企業(yè)而言，所有的發(fā)電企業(yè)均有可能成為合作伙伴；煤炭企業(yè)沒有其他選擇方案，所以煤炭企業(yè)只能向發(fā)電企業(yè)提供煤炭，且不能留作“生產(chǎn)”電能產(chǎn)品。

H3：為了保證企業(yè)投資不可通過某種形式(如購并或租賃)轉(zhuǎn)移到其他企業(yè)，同時保證煤電交易的資產(chǎn)專用性屬性，規(guī)定煤炭和電力的生產(chǎn)技術(shù)是剛性的，煤炭質(zhì)量與發(fā)電設(shè)備是相關(guān)的。

H4：用層級制的內(nèi)部生產(chǎn)替代市場制或混合制的供應(yīng)商供給時，發(fā)電企業(yè)對自身的打分是基于最大程度信任時的潛在收益，此時“信任”為1(100%)。

H5：為了便于說明機理，將模型中的變量單位設(shè)為1。

2)算法設(shè)計

穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動煤電交易機制的基礎(chǔ)即為治理結(jié)構(gòu)選擇，其本質(zhì)是“生產(chǎn)或購買”的決策問題，即邊界的選擇問題，此過程由“匹配算法”而產(chǎn)生[63]。

煤電交易匹配算法擬采用并優(yōu)化Tesfatsion[63-65]的“延遲選擇和拒絕機制”(Deferred choice and refusal algorithm，DCR算法)。DCR算法要求市場供求雙方是一致、重疊或不相交，而且還要求任意指定數(shù)量的“要約和承諾”(Offer and acceptance)配額。DCR可形成穩(wěn)定匹配；且匹配保證不存在受阻主體組(Blocking agents)，即與其實際配對情況相比，匹配主體組可以單方面地或雙方面地改善其實際狀況。DCR算法可提供一種分配主體的方式，而在目前的應(yīng)用中，“穩(wěn)定性”(Stability)是該算法僅有的副作用。DCR算法的應(yīng)用條件包括：(1)允許發(fā)電企業(yè)與其自身匹配；(2)盡管發(fā)電企業(yè)可成為其自身的煤炭供應(yīng)商，但不可成為其他發(fā)電企業(yè)的煤炭供應(yīng)商；(3)為了防止出現(xiàn)買方壟斷和賣方壟斷的現(xiàn)象，規(guī)定了煤、電企業(yè)的一個“最大匹配數(shù)量”或“數(shù)量配額”(Quota)，且可在任何一個時間步長t進行調(diào)整。為提高DCR算法的適用性，本文對其進行優(yōu)化，另規(guī)定：(1)當發(fā)電企業(yè)將自身作為偏好排序中的一個決策方案時，排名比該發(fā)電企業(yè)低的供應(yīng)商是其不可接受的合作伙伴；(2)發(fā)電企業(yè)可有一個或更多的煤炭供應(yīng)商，煤炭企業(yè)也可有一個或更多的煤炭購買者；(3)發(fā)電企業(yè)i的要約配額oi和煤炭企業(yè)j的承諾配額aj均為不小于1的正整數(shù)；(4)匹配進行前，所有的企業(yè)均建立了嚴格的偏好排序。優(yōu)化后的匹配算法計算步驟如下所示：

步驟1 發(fā)電企業(yè)向其所有的最偏好且最可接受的煤炭供應(yīng)商發(fā)出最大額度的要約請求oi。

步驟2 煤炭供應(yīng)商首先剔除來自不可接受的發(fā)電企業(yè)的要約請求，然后“暫時接受”來自最偏好且最可接受發(fā)電企業(yè)的最大額度的承諾請求aj，并且拒絕其他請求(如果有)。

步驟3 被剔除或被拒絕的發(fā)電企業(yè)重新調(diào)整其要約請求的額度oi，并向次級偏好的且未接受其他發(fā)電企業(yè)請求的煤炭供應(yīng)商發(fā)出相應(yīng)額度的要約請求。此時，次級偏好的煤炭供應(yīng)商的數(shù)量等于oi與暫時接受請求的煤炭供應(yīng)商數(shù)量之差。

步驟4 每個煤炭供應(yīng)商再次剔除來自不可接受的購買者的要約請求，并且從新收到的和之前暫時接受的請求中，再在最大額度承諾請求aj的范圍內(nèi)，暫時接受來自更偏好且更可接受的發(fā)電企業(yè)的要約請求，然后拒絕其他請求(如果有)。

步驟5 只要存在被拒絕的發(fā)電企業(yè)，算法回到“步驟3”。直到不存在發(fā)電企業(yè)的請求被拒絕，則算法終止。此時，所有暫時接受的請求成為“絕對接受”。

2.3 模型構(gòu)建

1)得分數(shù)

為了便于進行排序，引入“得分數(shù)”的概念。主體將對其所有可能被匹配的主體(包括其他主體和本身)進行分數(shù)計算。得分數(shù)模型(Score)的變量包括潛在收益和意愿信任。當“潛在收益”和“意愿信任”相乘時，則表示：若“潛在收益”或“意愿信任”為0，則“得分數(shù)”為0。為了便于主體對“潛在收益”和“意愿信任”賦予不同的權(quán)重，構(gòu)建Cobb-Douglas形式的方程：

(1)

其中，t為時間步長，由于每一個步長里都有一次打分和匹配，因此t也表示打分次數(shù)或匹配次數(shù)；scorei,j,t表示在第t次打分或匹配時，發(fā)電企業(yè)i分配給煤炭企業(yè)j的分數(shù)；pri,j,t表示發(fā)電企業(yè)i通過與煤炭企業(yè)j合作而可能獲得的收益；tri,j,t表示發(fā)電企業(yè)i對煤炭企業(yè)j的意愿信任；αi,t表示發(fā)電企業(yè)i賦予“潛在收益”的重要程度，即發(fā)電企業(yè)i分配給煤炭企業(yè)j得分數(shù)的“收益彈性”，且αi∈[0,1]，主體i可在下一個時間步長t結(jié)束時動態(tài)調(diào)整αi的取值。

除了偏好排序，煤、電企業(yè)均存在一個“最低耐受水平”，由此決定合作伙伴可否被接受。根據(jù)匹配算法的優(yōu)化規(guī)定可知，發(fā)電企業(yè)對煤炭企業(yè)的“最低接受水平”是其為自身所打的得分數(shù)。由于完全信任自己是合理的，因此當發(fā)電企業(yè)為自身打分時，設(shè)定“信任”的最大值為1，且信任的影響可被忽略(此時α=1)。

2)潛在收益

無論是煤炭企業(yè)供給或是發(fā)電企業(yè)自己生產(chǎn)，煤炭生產(chǎn)均需要對資產(chǎn)進行投資，但是效率的提高會減少產(chǎn)量對資產(chǎn)總量的依賴[66]。因此，潛在收益的影響因素為煤炭企業(yè)的規(guī)模效率和發(fā)電企業(yè)的經(jīng)驗效率[47]。資產(chǎn)的利用情況取決于發(fā)電企業(yè)的經(jīng)驗經(jīng)濟，煤炭產(chǎn)品的產(chǎn)量取決于煤炭企業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟。

pri,j=lei·sej

(2)

其中，lei表示發(fā)電企業(yè)i的經(jīng)驗效率；sej表示煤炭企業(yè)j的規(guī)模效率。根據(jù)Klos等[47]的研究結(jié)果，“經(jīng)驗效率”和“規(guī)模效率”均可由下式給出：

(3)

其中，

(1)當e為經(jīng)驗效率le時，f表示經(jīng)驗因子f(learning)；x表示發(fā)電企業(yè)i與配額范圍內(nèi)所有的煤炭企業(yè)合作時的連續(xù)生產(chǎn)次數(shù)t；

(2)當e為規(guī)模效率se時，f表示規(guī)模因子f(scale)；x表示煤炭企業(yè)j為配額范圍內(nèi)所有的發(fā)電企業(yè)提供煤炭時的煤炭產(chǎn)量y。

3)意愿信任

意愿信任將隨著關(guān)系持續(xù)期的延長而增加[67]。雖然信任會受到合作伙伴規(guī)模報酬遞減的影響[47]，但由于關(guān)系持續(xù)越久，主體就越會默認合作伙伴的行為[68]，并對其未來的行為有相同的預(yù)期。引入“信任基準水平”的概念用以反映意愿信任存在的基礎(chǔ)[49]。在信任基準水平之上，基于經(jīng)驗，主體可以發(fā)展“伙伴專用性信任”(Partner-specifictrust)[47]。由此產(chǎn)生以下規(guī)范：

(4)

公式(4)說明意愿信任增長與持續(xù)期延長的關(guān)系。其中，trbase表示信任基準水平；參數(shù)f(trust)表示信任因子；打分次數(shù)t可視為交易關(guān)系持續(xù)時間。

4)彈性

若在環(huán)境中的行為可被量化為價值(如收益、績效、效用等)，則主體在復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(ComplexAdaptiveSystems，CAS)中便可實現(xiàn)自適應(yīng)[69-70]。發(fā)電企業(yè)的自適應(yīng)性特征應(yīng)體現(xiàn)為一種改變潛在收益的可能性[70]，即企業(yè)將適應(yīng)過程應(yīng)用于逐期改變的α中。為了利于主體分配給合作伙伴的分數(shù)變化，將α定義為偏好得分數(shù)的收益彈性，(1-α)定義為得分數(shù)的信任彈性。對于各α值，主體可分配一個“強度”，由此解釋主體成功利用某α值的“信心”。在每個時間步長t之初，各主體選擇一個α值。對于α不同可能值的選擇是概率性的，即一個簡單的“輪盤賭選擇”?；谥黧w在時間步長t中的收益情況，在某特定的時間步長t之初，選定α值的強度；且根據(jù)實現(xiàn)的收益情況，在時間步長t之末，更新α值的強度。

(5)

strenghi,t=strenghi,t-1+Δsi,t

(6)

Δsi,t=λ·(pri,j,t-1-strenghi,t-1)

(7)

(8)

3 數(shù)據(jù)與流程

3.1 數(shù)值處理

情境設(shè)定：某區(qū)域存在4家煤炭企業(yè)和4家發(fā)電企業(yè)(圖1)；對于各個企業(yè)的經(jīng)濟參數(shù)設(shè)定如表1至表3所示；假設(shè)煤炭產(chǎn)量與連續(xù)供給時間存在線性關(guān)系，方程的參數(shù)由中國電力企業(yè)聯(lián)合會和國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)計算得到。且規(guī)定煤、發(fā)企業(yè)的數(shù)量配額均為“2”；煤炭企業(yè)對發(fā)電企業(yè)的偏好也存在不可接受合作伙伴的“黑名單”(表4)。

表1 煤炭企業(yè)規(guī)模因子及“產(chǎn)量-時間”函數(shù)

表2 發(fā)電企業(yè)經(jīng)驗因子及適應(yīng)能力

表3 發(fā)電企業(yè)對煤炭企業(yè)的信任因子

表4 煤炭企業(yè)可接受的發(fā)電企業(yè)名單

注：“+”表示接受；“-”表示不接受。

給定α的取值范圍為[0.0，0.1，…，0.9，1.0]。初始條件下，α取得各值的概率均為1/11；利用“輪盤賭選擇”，初始狀態(tài)的s為“1”。另設(shè)匹配過程在1個營業(yè)周期(52周)內(nèi)完成。

3.2 仿真流程

仿真在連續(xù)的時間步長中進行。為降低隨機分布對結(jié)果的影響，每次仿真實驗可多次復(fù)制。仿真開始之前，為模型設(shè)定初始值；并且需要提供發(fā)電企業(yè)和煤炭企業(yè)的個數(shù)、運行的次數(shù)、每次運行的時間步長個數(shù)等。程序的隨機數(shù)發(fā)生器是既定的，且最后主體將被給定一個識別數(shù)字。在每次運行開始時，將對每個主體進行初始化操作(圖2)。

圖1 區(qū)域煤電交易市場中供給企業(yè)和需求企業(yè)設(shè)定

圖2 仿真實驗的流程圖

4 分析與討論

4.1 因子影響

1.規(guī)模因子與經(jīng)驗因子

當規(guī)模因子和經(jīng)驗因子的取值分別為0.1、0.3、0.5、0.7和0.9時，因子對效率的影響效果如圖3和圖4所示。因子越大，效率增長的能力越強，曲線逼近“1”的速率越快。隨著煤炭產(chǎn)量和連續(xù)生產(chǎn)次數(shù)的增加，規(guī)模效應(yīng)和經(jīng)驗效應(yīng)會使企業(yè)的收益增加，且又保證了一個遞減的收益率。

由圖3中的規(guī)模因子可知，當且僅當煤炭企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模大于發(fā)電企業(yè)為自身提供煤炭所需的最大規(guī)模時，煤炭企業(yè)提供煤炭將會比發(fā)電企業(yè)自己生產(chǎn)煤炭的規(guī)模效率更高。同理，圖4中的經(jīng)驗因子說明當且僅當發(fā)電企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)時間充足時，發(fā)電企業(yè)進行電力生產(chǎn)的效率更高。規(guī)模效率可保證煤炭企業(yè)的有效供給，經(jīng)驗效率可保證發(fā)電企業(yè)的有效產(chǎn)出。

圖3 規(guī)模因子對規(guī)模效率的影響

圖4 經(jīng)驗因子對經(jīng)驗效率的影響

2.基準水平與信任因子

圖5 信任基準水平對意愿信任的影響

當信任因子為0.5時，隨匹配次數(shù)的增加，信任基準水平對意愿信任的影響如圖5所示；當信任基準水平為0.5時，隨匹配次數(shù)的增加，信任因子對意愿信任的影響如圖6所示。信任基準水平?jīng)Q定了意愿信任曲線截距的初始位置和曲線的斜率；信任因子意愿信任曲線的扁平程度和曲線的斜率。對于各個發(fā)電企業(yè)，意愿信任始于某特定的信任基準水平，變化趨勢受信任因子影響，二者均為外生變量，且適應(yīng)于分析合作伙伴的忠誠。在下一個時間步長中，若發(fā)電企業(yè)和煤炭企業(yè)再次匹配，且不會發(fā)生合作關(guān)系中斷的現(xiàn)象，降低后的意愿信任水平將會增長。“信任”的適應(yīng)性應(yīng)基于企業(yè)可預(yù)見的忠誠；在煤電交易過程中，其地位應(yīng)僅次于“收益”。雖然“規(guī)?！笨梢泽w現(xiàn)企業(yè)收益方面的勝任力，但“收益”的獲得應(yīng)為一個動態(tài)連續(xù)的過程。

圖6 信任因子對意愿信任的影響

4.2 邊界選擇

當在匹配過程中存在企業(yè)自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)時，匹配中的得分數(shù)函數(shù)曲線將呈現(xiàn)波動，波動幅度不僅與企業(yè)的潛在收益、意愿信任有關(guān)，而且與企業(yè)的自適應(yīng)能力有關(guān)。由圖7可知。

圖7(a)中，當t∈(0,10]時，發(fā)電企業(yè)1對煤炭企業(yè)1和煤炭企業(yè)2的打分略高于發(fā)電企業(yè)1對自身的打分，此時發(fā)電企業(yè)1可選擇“購買”煤炭；當t∈(10,52]時，發(fā)電企業(yè)1對所有煤炭企業(yè)的“打分”均低于發(fā)電企業(yè)1對自身的打分，此時發(fā)電企業(yè)1可選擇自己“生產(chǎn)”煤炭。同理可知，圖7(b)中，當t∈(0,52]時，發(fā)電企業(yè)2更傾向于“購買”煤炭；圖7(c)中，當t∈(0,52]時，發(fā)電企業(yè)3的決策為“購買”煤炭；圖7(d)中，在整個交易期t∈(0,52]中，發(fā)電企業(yè)4更傾向于“購買”煤炭。

4.3 匹配與聯(lián)動

模型展示了不同條件下，收益、信任的本質(zhì)及其影響的進化過程。根據(jù)圖7的打分結(jié)果和表4的設(shè)定，得到t為10和52時的匹配結(jié)果(圖8)。圖中虛線表示發(fā)電企業(yè)在既定數(shù)量配額內(nèi)所發(fā)出的要約請求；實線表示通過匹配所建立的合作關(guān)系。當t=10時，在數(shù)量配額的范圍內(nèi)形成6組配對，此時可根據(jù)其交易成本適當選擇“市場制”或“混合制”的治理結(jié)構(gòu)[23]；當t=52時，形成4組配對和1組“生產(chǎn)內(nèi)部化組織”。隨著交易次數(shù)的增加及匹配次數(shù)的增多，導(dǎo)致煤炭企業(yè)1無法匹配到合適的發(fā)電企業(yè)；同時，使得發(fā)電企業(yè)1最終選擇了自己“生產(chǎn)”煤炭，其治理結(jié)構(gòu)的選擇結(jié)果為層級制。

圖7 發(fā)電企業(yè)對自身及煤炭企業(yè)的打分

對于煤炭企業(yè)1和發(fā)電企業(yè)1，可能會出現(xiàn)三種可能性結(jié)果：(1)煤炭企業(yè)1成為“產(chǎn)能過?！钡牟糠?，最終徹底被煤炭市場中的其他煤炭企業(yè)的競爭所淘汰；(2)煤炭企業(yè)1被其他煤炭企業(yè)所兼并，即“橫向一體化”；(3)煤炭企業(yè)1被發(fā)電企業(yè)1所兼并，即“縱向一體化”。由于匹配是長期穩(wěn)定的，以上三種可能性結(jié)果均可實現(xiàn)煤電交易的邊界選擇和煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模的整合。但第一種可能性結(jié)果將導(dǎo)致煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模的減??；第二種可能性結(jié)果將導(dǎo)致煤炭產(chǎn)業(yè)集中度的增加；第三種可能性結(jié)果將導(dǎo)致所有權(quán)的重新洗牌。

圖8 匹配過程及穩(wěn)定匹配最終結(jié)果

5 結(jié)語

5.1 研究結(jié)論

穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的研究不是以企業(yè)、市場、政策為研究單元，而是以“交易”為分析單位。本文的現(xiàn)實意義包括以下4點：首先，由于企業(yè)主體有限理性的約束，本文提供了一種路徑依賴的選擇方法解決煤電交易的穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動等問題；其次，形成穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的煤電交易機制，揭示了經(jīng)濟組織中穩(wěn)定匹配的適用規(guī)律和特征；再次，分析企業(yè)主體的激勵相容和社會組織的意愿匹配，為能源市場中的資源配置和發(fā)展協(xié)調(diào)指明了方向；最后，研究方法的優(yōu)化升級，體現(xiàn)博弈均衡，引導(dǎo)公平、合理的分配機制設(shè)計，調(diào)動和協(xié)調(diào)社會各方面的積極性。總結(jié)全文，結(jié)論如下：

(1)“生產(chǎn)或購買”問題的內(nèi)生化過程涉及到較高規(guī)模效率煤炭企業(yè)與較高經(jīng)驗效率發(fā)電企業(yè)之間的交易問題。當且僅當煤炭企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模大于發(fā)電企業(yè)為自身提供煤炭所需的最大規(guī)模時，煤炭企業(yè)提供煤炭將會比發(fā)電企業(yè)自己生產(chǎn)煤炭的規(guī)模效率更高；當且僅當發(fā)電企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)時間充足時，發(fā)電企業(yè)進行電力生產(chǎn)的效率更高。

(2)隨著交易持續(xù)期的增加，煤、電企業(yè)還應(yīng)充分考慮“經(jīng)驗”的影響，并形成合理認知和科學(xué)評估?；诮?jīng)驗對潛在收益和意愿信任進行認知和評估時，可能會產(chǎn)生無序且不可預(yù)測的結(jié)果，因此企業(yè)間形成或解除合作關(guān)系不僅是一種效率的體現(xiàn)，而且是一種經(jīng)濟社會正外部性的改善，結(jié)果不一定是最優(yōu)的卻是最合理的。

(3)基于獨立主體的偏好排序，匹配算法可生成一個匹配集合，由此成為煤電交易穩(wěn)定匹配的基礎(chǔ)。不同的偏好排序可解釋煤、電企業(yè)的經(jīng)濟行為，說明了假設(shè)條件在現(xiàn)實中的合理性和實用性。優(yōu)化后的匹配算法在結(jié)構(gòu)上有利于煤電交易實現(xiàn)穩(wěn)定匹配，進而進行規(guī)模聯(lián)動。因此，基于偏好排序的能源企業(yè)市場行為是合理的。

(4)隨著交易和匹配次數(shù)的增加，可形成較為穩(wěn)定的匹配結(jié)構(gòu)，煤電交易穩(wěn)定匹配的結(jié)果是實現(xiàn)規(guī)模聯(lián)動。穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的煤電交易機制強調(diào)市場設(shè)計和制度安排，保證煤電雙方最大的選擇權(quán)；在博弈相對公平的前提下，實現(xiàn)效用的合理轉(zhuǎn)移和規(guī)模的動態(tài)聯(lián)動。

5.2 政策涵義

本文的研究背景正是中國能源體制改革的制度變遷過程；在“放松管制”的實踐階段，電力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)的改革必須有理可依。在設(shè)計“穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的煤電交易機制”時，必須充分考慮效率問題和公平問題。唯其如此，機制的運行才不會偏離發(fā)展初衷，機制中的市場才不會失靈，機制中的制度才不會失效。由此，本文提出如下政策建議：

一方面，市場設(shè)計是能源交易穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的基礎(chǔ)和必要條件，更是能源體制改革中的基礎(chǔ)和重點。市場設(shè)計不僅應(yīng)考慮能源交易平臺和交易方式，而且應(yīng)明確所有權(quán)歸屬，在科學(xué)的治理結(jié)構(gòu)中選擇合理的協(xié)調(diào)工具。另一方面，制度安排是煤電交易穩(wěn)定匹配和規(guī)模聯(lián)動的根本保障。無論選擇何種交易模式，實現(xiàn)能源交易穩(wěn)定匹配有效性的必要保證是中國能源企業(yè)偏好排序的客觀性和市場定位的真實性。在此基礎(chǔ)上分析交易的匹配問題、構(gòu)建規(guī)模的動態(tài)聯(lián)動才對推動國企改革具有實踐意義。

本文的已討論了能源交易的邊界選擇問題，但仍存在研究局限；未來的工作將在此基礎(chǔ)上，重點分析市場、契約和規(guī)制如何實現(xiàn)能源交易在價格和成本等方面的“聯(lián)動”，為改革提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段，進而推動中國能源體制改革的進程。

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How to Achieve Stable Match and Scale Linkage for Transaction between Power and Coal

LIU Ping-kuo1, TAN Zhong-fu2

(1.College of Economics and Management, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;2.School of Economics and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

In China′s coal consumption structure, there are more than 33% of industrial coal used for thermal power generation. Coal transaction is not only related to China′s economic growth and energy security, but also related to China′s low carbon commitments and other climate issues. The existing researches have neglected an important research unit, Transaction, which results in the weak feasibility of the research conclusion and the insufficient implementation of the policy recommendations. By using the theory of transaction cost economics, the technology of agent-based computational economics and the algorithm of two-sided matching, a transaction development model between power and coal is built to analyze the mechanism of stable matches and the dynamic process of scale linkage. First, the property and the governance structure of "coal transaction" are defined theoretically. Second, the deferred choice and refusal algorithm are optimized to design a mechanism suitable for coal transaction with respect to matching. Third, score, potential profitability, intentional trust and elasticity are illustrated for sorting preferences, and Complex Adaptive System is used for boundary selection. Finally, through simulation, we verify the theoretical assumptions, the feasibility of our algorithm and the plausibility of our model are verified. The results show that: (1) Efficiency ensures the efficient supply and output of enterprises, trust′role is next to profit in the choice of partners. (2) When the coal enterprise′s score is higher than the power enterprise′s, power enterprise will tend to buy coal instead of make it; (3) to control and adjust the scale of coal industry, China should reasonably and moderately eliminate the coal enterprises with backward production capacity, and set some necessary barriers to market access through the power enterprises. The data in our paper is used for the simulation. The source of the initial value of our data is the China Electric Power Enterprises Association and the National Bureau of Statistics of the People′s Republic of China. The main contributions of our paper include two aspects: on the one hand, the "transaction" is chosen as the research unit, the more advanced theoretical support and technical methods are exploited to build our model; on the other hand, a corresponding energy transaction mechanism, which would guide the reformation of China′s energy system is formed.

potential profitability; intentional trust; self-adaption; boundary selection

1003-207(2017)01-0106-11

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.01.012

2015-03-13；

2015-12-29

國家自然科學(xué)基金資助項目(71273090)；上海高校人文社會科學(xué)重點研究基地項目(WKJD15004)

劉平闊(1989-)，男(漢族)，內(nèi)蒙古赤峰人，上海電力學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院，講師，研究方向：優(yōu)化理論與技術(shù)經(jīng)濟決策、數(shù)據(jù)模型優(yōu)化理論及應(yīng)用、能源經(jīng)濟與管理，E-mail:pingoforever@sina.com.

F407.6

A