刘德艳,尹庆民

(河海大学商学院,江苏 南京　211100)



基于修正Shapley模型的合同节水管理利益分配研究

刘德艳,尹庆民

(河海大学商学院,江苏 南京211100)

摘要：合同节水管理引入社会化资本,具有广阔的应用前景,而其利益分配机制不健全成为实施推广的主要障碍之一。结合合同节水管理特点分析其核心利益相关者博弈关系,根据实际项目中参与方的成本投入、节水效果、风险承担等不同进行Shapley系数修正以克服模型缺陷,修正后节水收益由节水用户与资金提供者向节水服务公司流动,节水服务公司与节水用户获取最大收益,通过实证分析可得修正后的分配结果更趋向合理。

关键词：修正Shapley模型;合同节水管理;利益分配;节水服务公司

合同节水管理的概念由水利部综合事业局借鉴“合同能源管理”理念,结合水资源管理特点率先提出。合同节水管理是通过引入社会化节水(含生态修复、水环境治理)服务公司参与节水改造,节水服务公司与节水用户以契约形式约定节水目标,共享节水收益的一种投资方式[1]。王华等[1]进一步对合同节水管理模式及其运行机制框架进行详细阐述。赵立敏[2]通过对河北工程大学(我国首个合同节水管理试点单位)的合同节水管理实施情况调查,总结我国合同节水管理的启示与经验并分析了发展前景。由于合同节水管理概念刚刚提出,尚未形成完善的研究体系,而作为影响合同节水管理推广的利益分配机制研究基本处于空白状态。近几年其他领域有关利益分配相关研究中,吕俊娜等[3]运用公平关切理论构建总承包商和分承包商之间的利益分配模型,曾芝红[4]运用综合评价法建立利益分配指标体系,构建合同能源管理利益分配模型,陈伟等[5]基于AHP-GEM-Shapley进行了低碳技术创新联盟利益分配研究。

节水收益分配机制不完善是目前合同节水管理实施的主要障碍之一,且尚无丰富的利益分配模式经验可循,一般借鉴合同能源管理或其他领域的利益分配模式。然而,合同节水管理项目有其自身特点,不能生搬硬套其他领域利益分配模式,因此亟需对合同节水管理的利益分配模式进行相关研究。笔者通过分析合同节水管理的利益相关者及其相互之间的合作博弈,运用Shapley模型对合同节水管理核心利益相关者之间利益分配模式进行初步探索,并对Shapley模型进行风险、成本投入以及节水效果等系数修正以克服模型自身缺陷,得到更趋于合理的节水收益分配方案。由于合同节水管理概念刚刚提出，并没有广泛应用,数据主要来源于河北工程大学。

1合同节水管理核心利益相关者

合同节水管理是一种基于市场机制的全新的节水管理机制[1],掌握节水技术的节水服务公司与节水用户签订合同,根据合同要求为节水用户进行节水技术改造,项目建成后节水服务公司与节水用户共享节水收益。节水项目投资主要来自节水服务企业,并由节水服务企业负担大部分风险,节水服务企业一般选择引入社会资本投入以缓解资金压力并分担风险。

1963年,斯坦福研究所首次提出了利益相关者概念。接着,Freeman[6]提出“利益相关者是能够影响一个组织目标的实现,或者受到一个组织的目标过程影响的人”。Clarkson关于利益相关者的界定得到了广泛认可,他认为企业由利益相关者组成并为其创造价值[7]。米切尔提出了著名的米切尔评分法用其对利益相关者进行分类[8]。

对于合同节水管理项目中的利益相关者判断,笔者借用米切尔评分法对其进行分析,通过对各利益相关者打分,将紧迫性、权力性与合法性3项指标得分均为高的判断为核心利益相关者。首先通过调研分析得出合同节水管理的利益相关者,调研对象为领域内相关专家和节水服务公司技术及管理员工。然后对上述利益相关者进行米切尔评分,如表1所示。

表1　合同节水管理项目中利益相关者

根据各利益相关者的统计得分汇总,可以得出在合同节水管理项目中节水服务公司、节水用户、资金提供者为核心利益相关者。由于合同节水管理中核心利益相关者占据了主要利益分配,因此笔者主要针对核心利益相关者利益分配关系进行讨论。合同节水管理核心利益相关者如下:①节水服务公司。主要为拥有核心节水改造技术的专业化公司,通过与节水用户签订节水合同,对节水用户提供用水审计、项目设计与实施等服务。②节水用户。节水改造的需求方,主要有高耗水工矿企业、生活用水量大的人群集中区(学校、医院等)、水污染水环境整治、农业节水等用户。③资金提供者。为合同节水管理项目开展提供资金,通过股权、债权融资等方式为节水服务公司提供项目运营资金。

2合同节水管理核心利益相关者的合作博弈与修正Shapley值法

2.1合作博弈与Shapley值

合作博弈理论诠释了假如合作能带来更大收益就一定有合作存在。合同节水管理项目实施过程中,节水服务公司、资金提供者与节水用户合作共同参与节水改造,共享节水收益,三者在项目中是一个合作博弈过程。合作博弈模型主要包括局中人集合与特征函数。其中局中人集合在合同节水管理中即指3个核心利益相关者,可以用I={1,2，…，N}表示。特征函数是I中一切子集的实值函数,用U(S)表示,应用在合同节水管理中，即各参与方的最大收益函数,满足条件:①U(φ)=0,φ为空集;②U{S1,S2,S3}≥U(S1)+U(S2)+U(S3)。

上述条件认为，当有0个参与者时,不产生合作收益,当三方合作时,产生的收益大于各自不合作的独立收益。这2个条件是三方能够合作组成联盟的前提,也是笔者展开研究的基础。

由于合同节水管理中社会化的各参与方均倾向于选择自身利益最大化,在合作中极可能存在“吃大锅饭”或损人利己现象,为了协调各参与方合作产生最大收益,首要解决的问题就是收益如何分配的问题。研究合作博弈利益分配的方法有很多,如Shapley值法、纳什讨价还价模型等,由于纳什讨价还价模型主要针对两部门合作博弈的利益分配,而Shapley值法考虑了多方的贡献度,能够较好地解决多部门合作博弈的利益分配问题。

(1)

2.2修正的Shapley值法

一个合理的利益分配方案能够有效联结博弈中各核心利益相关者,同时对各主要参与方的成本投入、节水效果、风险承担进行相应补偿。传统Shapley值法虽然能够较好地解决多方利益分配问题,但缺乏对风险承担、节水效果等各方影响的考虑。因此，笔者将对Shapley值各参数:成本投入、节水效果、风险承担进行结果修正[9],基于修正的Shapley模型研究合同节水管理各主要参与方利益分配问题。建立修正因素集J={j},j=1,2,3。集合N中第i个参与者关于第j个因素的修正系数为aij,建立分析如表2所示。

表2　修正系数矩阵

(2)

式中：Vi(i=1,2,3)为影响系数修正后节水服务公司、节水用户、资金提供者收益分配值；V(S)为三方合作总收益。

2.3修正参数的确定

2.3.1成本投入

合同节水管理中,参与方的成本投入主要包括资金、技术、人力、设备、场地等,各主要参与方的成本投入占总成本投入的比重即作为修正系数。

a. 节水服务公司主要成本投入。节水服务公司对用户用水量进行用水审计的费用、节水项目设计(主要是节水项目可行性研究,节水量、投资水平、风险等具体方案设计等)费用、项目实施(主要包括节水项目建设、设备购置与安装等)费用、运行维护费用等。节水服务公司投入计算总和为T1。

b. 节水用户的主要成本投入。节水用户主要为节水项目提供场地,承担为开展节水项目使得原有设施不能正常运营导致的损失以及相关人力等,计算总和为T2。

c. 资金提供者的主要成本投入。主要是出借资金,计算总和为T3。

通过计算各参与方的成本投入占总成本投入的比重确定修正系数:

(3)

2.3.2节水效果

合同节水项目实施前节水服务公司与用户签订节水合同,节水效果可以看作是合同履行程度,分为3种情况:实际节水量>合同约定的节水量;实际节水量=合同约定的节水量;实际节水量<合同约定的节水量。对于不同的合同履行程度,平均分配收益必然不够合理,不利于联盟的继续,因为每个项目中各参与方为达到合同要求所付出的努力程度不同,会造成不同的节水合同执行效果。同时,合同节水管理是一项多方参与的合作博弈,各参与方倾向于最大程度降低自身成本投入与风险,在合作过程中可能会有“吃大锅饭”的现象,导致节水合同总体效益难以实现。将合同节水管理项目参与方合同执行度作为度量标准,借用“完工百分比”来衡量节水合同执行度即节水效果。然而对于节水合同管理合作中各参与方的努力程度与配合程度,很难以具体量化数值衡量,因此主要由专家评分法对其进行评价。

2.3.3风险承担

各参与方所承担风险的大小主要采用模糊综合评价法和层次分析法以及专家打分法来判断,以统计平均法处理数据,通过定性与定量相结合的方法计算合同节水管理各参与方所承担的风险系数。计算步骤如下:

a. 确定决策目标G。

b. 建立评价指标体系U。设G有n个影响因素,则因素集U={u1,u2,…,ui,…,um}。

c. 确定权重集W。设U={u1,u2,…,ui,…,um}的权重分别为W={w1,w2,…,wi,…,wm},设置两两比较判断矩阵A。将A矩阵进行归一化处理并进行一致性检验,该处引入1～15阶一致性指标R.I.值以度量不同阶数判断矩阵是否具有满意的一致性,当C.R.<0.10时可看做矩阵一致性被接受。R.I.同样适用于各风险因素所占的权重矩阵Wi(i=1,2,3,4)。

e. 确定综合评价矩阵R。R=(rij)m×n为U与V的模糊隶属矩阵,然后用权重向量W建立风险分担矩阵得B=WR,对B进行归一化处理,并根据最大隶属度原则分别获得参与方风险系数ai3(i=1,2,3)

2.3.4α值

由于成本投入、节水效果以及风险承担对于参与方的影响大小并不全是平均分布的,因此需要在计算以上修正系数后,再通过计算各修正因素权重进行最终的修正。权重影响因素α同样可以利用层次分析法求得。

3运用修正Shapley值算例分析

3.1节水项目概况

3.1.1节水服务公司背景

GT节水公司是由水利部综合事业局牵头,联合京津冀3家水务投资公司以及17家有节水核心技术的公司共同组建。GT节水公司根据不同项目特点,运用合同节水方式,吸引拥有核心技术的节水技术咨询公司等参与项目实施[2]。资金方面,GT节水公司积极牵头引导D证券公司设立以合同节水管理为募投对象的专项基金,用于支持合同节水管理项目顺利实施。

3.1.2H大学节水项目

表3　节水服务公司的利益分配

H大学创办于1952年,总占地面积约155.73 hm2,校舍建筑面积90.9万m2。由于H大学建校时间较久远,校内设备老化,用水管网跑、冒、滴、漏等现象严重,节水刻不容缓。节水项目主要在H大学的2个校区展开,区内教职工、学生总数37 922人[2]。近几年区内年用水量约300 万t,年缴水费约1 067 万元。

H大学节水项目概算990万元,合同期为10 a,节水改造工程历时100 d左右,完成水龙头等设备更换1.4万余只、地下管网改造3 km,建成供用水监管平台系统等。节水改造后的2015 年3、4、5 月份的用水量分别为13.9万t、14.9万t和12.6万t,相对于往年同期平均水平,节水率分别为40.8% 、46.39% 和44.4%[8]。据此推算,全年可节约水量约100万t,节水率25%,如以4元的当地水价计算，年节约水费400万元。

3.2修正Shapley值模型应用

3.2.1Shapley值确定

设节水服务公司为C,节水用户为P,资金提供者为K,节水技术咨询公司为T,由于该例中GT节水公司自身拥有足够完成节水合同的节水技术,因此并没有引入节水技术咨询公司参与,因此H大学、GT节水公司、D证券公司为主要参与方。即在H大学节水项目中GT节水公司为C,H大学为P,D证券公司为K。

通过H大学节水合同管理项目的节水测算,当GT节水公司、H大学与D证券公司合作时,总收益V(C,P,K)=400万元;假如H大学不进行节水改造,则GT节水公司收益V(C)=0,D证券公司收益V(K)=0;假如H大学不与节水服务公司合作,而是自行改造节水设备,由于缺乏专业知识经验与技术设备,节水效果必然没有与节水服务公司合作好,由于H大学没有自行节水改造,没有具体数据可循,按照总节水收益值30%取值得V(P)=120万元;假如GT节水公司并未引入D证券公司资金,GT节水公司资金不能够满足实际需求,节水效益也会减少,按照总节水收益的80%取值得V(C,P)=320万元;假如H大学与D证券公司合作自行改造,获得总收益的50%取值得V(P,K)=200万元;GT节水公司与D证券公司合作即不存在节水项目,此处不作讨论。

以节水服务公司的Shapley值计算为例,可得节水服务公司利益分配，如表3所示。

3.2.2修正系数的确定

a. 各方的成本投入系数。H大学合同节水管理项目投资总额巨大,综合考虑合同中约定的参与方资金、技术、人力、设备、场地等投入以及实际投入,各主要参与方的成本投入占总成本投入的比重约为:节水服务公司a11=0.61,节水用户a21=0.10,资金提供者a31=0.29。

b. 节水效果系数。该案例中的合同节水管理项目实际节水量已超预期,达到了很好的节水效果。根据7位专家对该项目各主要参与方合同执行度点评打分,得到评分如表4所示,经计算得a12=0.62,a22=0.21,a32=0.17。

表4　各主要参与方合同执行度评判

c. 风险承担系数。通过专家评分法对合同节水管理项目中参与各方面临的环境、市场、运营、效益风险进行两两比较评分,运用层次分析法得到风险因素两两判断矩阵A:

(4)

d. α值。收益分配影响度α值同样可以借助两两判断矩阵,根据专家打分计算权重:α1=0.37,α2=0.25,α3=0.38，其中C.R.=0.079≤0.10通过一致性检验,则修正影响度矩阵α=(0.37,0.25,0.38)T。

3.2.3修正Shapley值分配方案

通过上述计算可得A与α,从而得出修正系数:

(0.54,0.18,0.28)

(5)

3.3修正 Shapley值应用结论

比较Shapley值修正前后合同节水管理的利益分配结果,进行系数修正后的合同节水管理收益分配值更趋向于公平合理。

从修正前后Shapley收益分配值流动来看,会有一部分节水收益从节水用户与资金提供者流向节水服务公司。由于节水服务公司在合同节水管理项目中成本投入最大,承担风险也最大,对节水效果意义重大,因此具有较高的修正系数,使得节水收益向节水服务公司流动。

从节水收益分配结果看,节水用户所获收益最大,其次是节水服务公司和资金提供者。节水用户为合同节水管理项目提供场地与对象,且由于合同节水管理理念刚刚提出,节水用户普遍缺乏节水意识,为了开拓节水市场,加深用户节水意识,节水用户在收益分配中占有较大比重。节水服务公司为合同节水管理项目承担改造成本,资金供应方为项目提供运营资金,同样在节水收益分配中占有较大比重。鉴于节水服务公司在合同节水管理中投入资源较多且承担较大风险,资金提供者提供的资金在项目投入总额中比重较小,所以节水服务公司所获收益比资金提供者高。

4结论与建议

通过分析合同节水管理的运作模式以及主要参与方合作博弈过程,运用Shapley值法对合同节水管理合作所得节水收益进行初始分配,并根据各参与方成本投入、节水效果与风险承担不同对Shapley模型进行影响因素参数修正,得到修正后更加合理化的收益分配值。通过分析可以得出以下结论:

a. 合同节水管理具有广阔的应用前景。我国水资源时空分布不均、人多水少、水污染严重等基本国情将在未来一段时间内长期存在,光靠政府单方面的努力很难达到理想效果。合同节水管理引入社会资本参与,让节水变成一种有利可图的事业,既满足了节水的公益性，也满足了社会资本的逐利性。在节约水资源、保护水环境越来越紧迫的今天,合同节水管理作为一种全新的节水市场模式将越来越受到大众欢迎。

b. 合同节水管理Shapley系数修正后的利益分配更加合理。在政府的大力倡导与推动下,合同节水管理迅速发展,但同时也面临众多问题,如节水利益如何分配等。合同节水管理项目实施过程中,社会化的各利益相关者往往都是从自身利益需求最大化的角度出发,合同节水管理过程就是一个合作博弈过程。Shapley值法可以较好地解决合同节水管理过程中有多方参与的利益分配问题,但是修正前的Shapley值法缺乏对风险、成本以及节水效果等的考虑,经过系数修正后利益分配值更加合理,有利于化解不同利益相关者不同利益要求带来的冲突。

c. 目前合同节水管理在我国刚刚起步,利益分配中可以先倾向于对节水用户多分配以开拓节水用户市场,加强社会公众节水意识与参与度,同时注重对节水服务公司的风险与成本补偿,提高其参与积极性。政府应加大对节水服务公司扶持力度,鼓励其开拓节水市场,加大节水技术研发,支持成立更多的节水技术集成企业。政府还应出台相关政策如资金担保等,鼓励金融机构等为合同节水管理项目提供资金,帮助节水服务企业顺利融资。在合同节水管理逐渐广泛应用后,政府可以适当减少扶持力度,让其真正走上社会化运营。

参考文献：

[1] 王华,卢顺光. 合同节水管理模式及其运行机制框架[J]. 中国水利,2015(19):6-8，12.

[2] 赵立敏. 合同节水管理机制的创新与实践[J]. 河北水利,2015(8):4-5.

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[9] 张春梅. 基于合作博弈的EPC项目利益相关者收益分配研究[D].天津:天津大学,2012.

基金项目：江苏省社会科学基金(12EYB004)

作者简介：刘德艳(1991—),女,江苏南京人，硕士研究生,从事水资源经济研究。E-mail:545569148@qq.com 通信作者：尹庆民(1965—),男,江苏南京人,副教授,主要从事水资源经济研究。E-mail:yinqingmin@hhu.edu.cn

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.012

中图分类号：F407.9

文献标识码：A

文章编号：1003-9511(2016)03-0053-06

(收稿日期：2015-11-30编辑：方宇彤)