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论文:区域能源合作演化博弈分析

发表时间:2015-6-12 21:54:37

论文:区域能源合作演化博弈分析

摘要:世界经济全球化和区域经济一体化趋势下,区域能源合作成为各个国家谋求发展的必然选择。区域能源合作的过程实际是合作主体不断博弈的过程,由于主体之间的博弈关系具有复杂性和动态性的特征,以静态博弈论研究具有相当的局限性。从系统论的角度出发,引入能力结构,运用演化博弈理论,描述区域能源合作的演化规律,揭示决定区域能源合作系统演化的关键因素,对合作机制的设计提供了有效的方法。
关键字:能源合作 演化博弈 能力结构

Analysis on Evolutionary Game of Regional Energy Cooperation

Abstract:Under the tendency of the world economic globalization and regional economic integration,regional energy cooperation becomes inevitable choice of each countries to seek for development . Actually the process of regional energy cooperation is the process of participants gaming continuously. Because of the complexity and dynamic characteristic of the game relationship, static game theory exhibits its
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研究区域能源合作的一个有效的方法。演化博弈论从宏观、动态的角度进行研究,强调的是动态均衡,从系统论出发,把群体行为的调整过程看作为一个动态系统,在其中每个个体的行为及其与群体之间的关系得到了单独的刻画,可以把从个人行为到群体行为的形成机制以及其中涉及到的各种因素都纳入到演化博弈模型中去,构成一个具微观基础的宏观模型1。因此能够更真实地反映区域能源合作中行为主体的多样性和复杂性,揭示出区域能源合作发展的内在规律,可以为指导区域能源合作提供理论依据。
本文将通过运用演化博弈方法,来分析区域能源合作系统的演化路径,探讨博弈的演化均衡,对揭示区域能源合作的内在规律、分析系统演化的影响因素具有重要的意义。
二、区域能源合作演化博弈模型的构建
区域能源合作中,行为主体存在着三方面的利益诉求,包括能源安全、外交获利、产业收益。不同状态下,行为主体利益诉求的侧重点不同。本文以探讨行为主体在考虑产业收益的状态下博弈主体合作关系的演化为重点。因此按交易性质可将系统中的主体分为收益函数不同的能源需求方和能源供给方两个总体。
假设:1、参与人是有限理性的 。2、来自于总体中的个体的匹配方式为单对模型,即在每一阶段每个群体里只随机产生一个个体,这些个体进行固定的要素博弈。3、系统由收益函数不同的能源需求方和能源供给方两个总体构成。4、双方的收益函数如表1。


表1 区域能源合作博弈的支付矩阵
合作 不合作
合作 (,) (,)
不合作 (,) ()
其中,+=为双方合作所产生的合作剩余,分别为双方不合作时的保留效用,分别为双方采取合作策略的前期投入成本,分别为双方采取机会主义行为获得的收益,,,。
能力结构的变化影响着合作剩余以及利益分配和的变化。Pelikan(1996)指出:能力结构是指一个地区或国家在增长要素累积的基础上所形成的配置能力、发展能力、技术能力、开放能力等结构性能力。根据杨学先,黄宁(2008)对能力结构与区域合作关系的研究,地区能力结构之间的藕合性可用(1)式表示:
(1)
其中,为A地区或国家的能力结构指数,为B地区的能力结构指数。
总合作剩余和合作利益分配可表示为:
(2)
(3)
(4)
显然,关于是单调递减函数,而关于的单调递增函数。因此,(2)式、(3)式和(4)式都是一个关于和单调增加的函数,即地区经济合作总收益随合作中各方能力结构提高而提高。。当大于时可证明有大于,即两个地区开展经济合作,能力结构较强一方获得的效益较多。
另一方面,合作的利益分配,是与贴现因子有关的。令和分别表示能源供给方和能源需求方的贴现因子,且,根据鲁宾斯坦讨价还价博弈和盖尔一般均衡框架中“动态匹配与讨价还价博弈”基础的研究,如果能源需求方首先出价,则能源需求方和供给方讨价还价的结果是:
(5)
(6)
令能源供给方中选择合作策略的比例为,选择不合作策略的比例为,能源需求方选择合作策略的比例为,选择不合作策略的比例为,则采取合作策略的能源供给方的支付为: (7)
采取不合作策略的能源供给方的支付为:
(8)
能源供给方的平均支付为:
(9)
同理,采取合作策略的能源需求方的支付为:
(10)
采取不合作策略的能源需求方的支付为:
(11)
能源需求方的平价支付为:
(12)
得到能源供给方的复制动态方程为:

(12)
得到能源需求方的复制动态方程为:

(13)
由(1) (2)构成的微分方程组反映了由能源供给方和需求方共同构成的二维非线性系统的动态演化。
系统处于平衡状态时,所有状态变量对时间的导数为0,即:

即 (14)
因此,在这个系统中有5个平衡点:

而系统平衡点的稳定性可由该系统相应的雅克比矩阵的局部稳定分析获得.上述系统的雅克比矩阵为:

其中, (15)
(16)
(17)
(18)
该矩阵的特征根为:
即:其中, (19)
根据局部稳定分析法可以判断这5个平衡点的局部稳定性2,结果如表2所示。
表2 平衡点局部稳定性分析
平衡点 行列式的符号 迹的符号 局部稳定性
(0,0) + - ESS
(0,1) + + 不稳定
(1,0) + + 不稳定
(1,1) + - ESS
() - 0 鞍点
系统相图如图所示:

其中,系统鞍点的横坐标为

纵坐标为
三、区域能源合作中的演化路径分析
通过以上演化稳定性的分析,我们看到区域能源合作系统的演化遵循一定的规律,但演化的路径并不是单一的,既可能向稳定点(1,1)即全面合作的方向演化,也存在向稳定点(0,0)即合作崩溃的方向演化的可能,因此,找到系统演化路径的影响因 ……(未完,全文共5909字,当前仅显示3113字,请阅读下面提示信息。收藏《论文:区域能源合作演化博弈分析》
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