基于收益-风险的绿色建筑需求侧演化博弈分析

作者:查重猫     发表时间:2021-04-08 05:17:19   浏览次数:25



  摘要:绿色建筑是建筑业未来发展的重要方向,在开发商与业主具有有限理性的前提下,建立绿色建筑需求侧演化博弈模型。对博弈模型的研究表明,系统的稳定状态与开发绿色建筑相关的增量成本、增量收益和增量风险等因素密切相关。在此基础上,建立系统动力学仿真模型,借助数据仿真分析典型情形下绿色建筑需求侧博弈双方行为的动态变化,进一步验证绿色建筑需求侧演化博弈模型的理论分析结论。促进绿色建筑项目发展重点是增加开发商和业主在绿色建筑项目的增量收益。

  关键词:绿色建筑;增量成本;增量收益;演化博弈

  引言

  绿色建筑是“在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑”[1]。绿色建筑的功能不仅仅是为人类提供遮风避雨的空间,还包括降低对环境的影响、高效利用资源、提高居住舒适性等绿色性能要求,而且这些要求贯穿于建筑的全寿命周期。赵冬雪等通过实证研究发现,在考虑绿色建筑的全生命周期中,消费者导向、社会和人道主义需求等方面因素应在绿色建筑的概念设计、规划设计、运营和维护中一并考虑[2]。至2012年3月,全国已评出379项绿色建筑评价标识项目,总建筑面积超过3800万m2,已经获得绿色建筑评价标识的项目社区绿化率可达38%,平均节能率达到58%,节水率达到15.2%[3]。中国BIM网2015年7月公布的数据显示:截至2015年5月底,全国已累计评出绿色建筑评价标识项目3046项,总建筑面积3.46亿m2。但和我国现有数百亿的存量建筑面积相比,可以知道目前绿色建筑面积所占比例很少。王敏等认为,当前我国建筑市场行为主体主动参与绿色建筑开发的意愿程度较低,参与开发绿色建筑面临来自各方面的挑战是不可忽视的原因之一,尤其是参与绿色建筑开发所面临的技术-设计、经济、社会-文化、制度等方面的挑战[4]。Rehm和Ade以新西兰的绿色建筑和普通建筑的建筑成本为研究对象,证明以模仿成本为基准,绿色建筑平均建设成本较高,但二者差异并不显著[5]。秦旋和荆磊通过实证分析发现无绿色建筑经验的专家比有绿色建筑经验的专家对绿色建筑的风险态度更悲观[6]。因此,如何设计有效的绿色建筑项目激励机制是当前部门和学术界要考虑的重要问题之一。王景慧和秦旋运用演化博弈理论,分析了单种群房地产开发商群体对绿色建筑的开发意愿,建立了开发绿色建筑行为的动态模型,分析结果表明开发绿色建筑产生的超额收益等4个因素是影响房地产企业开发绿色建筑行为的关键因素[7]。Qian等从再生视角利用博弈树研究了考虑额外交易支付的绿色建筑需求市场博弈模型,研究认为额外交易支付是推动绿色建筑市场的最大障碍,克服这个障碍有利于促进绿色建筑市场的需求与供应[8]。陈小龙和刘小兵就3种市场情景下的交易成本对绿色建筑开发决策影响进行了深入研究并给出了政策建议[9]。Olubunmi等认为绿色建筑动机对推动绿色建筑发展非常重要,绿色建筑动机可以分为外部动机和内部动机,外部动机大部分源于政府的强制推动,内部动机则源于受益人从绿色建筑中的获利[10]。Teng等以武汉绿色建筑政策对绿色建筑的促进作用进行了系统动力学仿真并探讨了绿色建筑政策的优化空间[11]。Yang等建立了具有不同利益相关者的绿色建筑项目的风险互动网络,利用社会网络分析方法的研究结果表明政府在普及社会中的绿色科技知识和促进绿色技术吸收方面扮演一个重要的角色[12]。陈双和庞宏威认为绿色地产在推广过程中问题较多且复杂,其核心问题在于付出的增量成本能否达到开发商所预期的效益[13]。林敏在分析绿色建筑项目的利益主体范围和层次的基础上,研究绿色建筑涉及的多方利益主体的主要行为[14]。金占勇等研究认为经济效益是房地产开发商是否开发绿色建筑的关键影响因素,经济激励额度是影响房地产开发商决策的重要影响因素[15]。孙金颖等根据绿色建筑评价标识制度现阶段存在的主要问题,建立了需求侧主体消费者和房地产开发商的进化博弈模型,分析了制度中需求侧主体的运行机理[16]。

  相关学者对绿色建筑项目的激励机制已经展开了一系列的研究。另外,研究者对中国发展绿色建筑项目关键因素的实证研究也为开展绿色建筑项目激励研究提供了可靠基础。但是,上述关于中国绿色建筑项目开发商、业主或政府的行为博弈研究要么是建立在经典博弈的理论假设之上,要么只是考虑了单种群的开发商行为,或者是忽视了绿色建筑项目开发过程中的风险因素。然而在绿色建筑项目开发的现实中,有限理性的开发商与业主之间的博弈是持续反复进行的,不可能通过一次博弈就能达到均衡状态,需要从动态的角度出发探寻博弈双方行为的演进规律才能获得更为科学的最优策略点。鉴于演化博弈理论已广泛用于如资产管理等有限理性行为的研究之中[17-18],因此本文拟建立绿色建筑项目开发商与客户有限理性情形下的演化博弈模型,把博弈双方收益、风险与行为应对策略选择纳入一个统一的演化博弈模型,考察不同情形下博弈双方的行为演化规律,这是本文与上述研究的重要区别。论文结构如下安排:第一部分是绿色建筑项目需求侧博弈演化模型构建;第二部分是不同情形下绿色建筑项目需求侧演化博弈模型稳定性分析;第三部分为模型参数变化对鞍点的影响分析;第四部分是模型仿真分析;最后是研究结论。

  1绿色建筑项目需求侧博弈演化模型构建

  1.1绿色建筑项目需求侧演化博弈模型假设

  (1)局中人(Players):绿色建筑项目需求侧演化模型有两个有限理性的局中人:假定一个为开发绿色建筑项目或普通建筑项目的开发商,简称开发商;另一个为选择绿色建筑项目或普通建筑项目的业主,简称业主。

  (2)行动(Action):假设开发商对于一个建筑项目定位是否考虑绿色建筑项目时可以选择的行动集合为A1={开发绿色建筑,开发普通建筑};业主购房时可以选择的行动集合为A2={购买绿色建筑,购买普通建筑}。

  (3)支付(Payoff):假定多个开发商目前正在进行多个项目开发定位决策,即考虑绿色建筑项目或普通建筑项目;业主在多个建筑项目之间进行选择,即购买绿色建筑项目与否,因此可视为多个开发商与多个业主之间发生博弈。双方的博弈特征满足进化博弈的基本假设,双方根据其他成员的策略选择,考虑在自身群体中的相对适应度来选择和调整自己的策略。在支付矩阵中符号PCo和PDo分别代表业主和开发商在购买普通建筑项目-开发普通建筑策略时各自的收益,RCo和RDo分别表示业主和开发商在购买普通建筑项目-开发普通建筑策略时各自的风险(为了分析上的方便,在此处均假设为1,该假设并不影响分析结论)。由前文的研究文献可知,开发商在开发绿色建筑项目时面临一定的增量成本,用ΔCDg表示,同时用ΔRDg表示开发商在开发绿色建筑项目时面临一定的增量风险;业主在购买绿色建筑项目与同档次普通建筑时面临一定的增量成本,用ΔCCg表示,同时用ΔRCg表示业主在购买绿色建筑项目时面临一定的增量风险;同样地,ΔPCg和ΔPDg分别代表业主和开发商在购买绿色建筑项目-开发绿色建筑策略时相对于普通建筑项目各自的增量收益,则PCg和PDg分别代表业主和开发商在购买绿色建筑项目-开发绿色建筑策略时各自的纯增量收益,PCg=ΔPCg-ΔCCg,PDg=ΔPDg-ΔCDg;同时,由于绿色建筑施工项目相比于普通建筑项目要有更多的前期设计与调研工作,假设开发商和业主相应的前期准备成本为ΔCCp和ΔCDp。当开发商已准备开发绿色建筑但业主只愿意选择普通建筑时,开发商将损失其准备费用;当业主准备选择绿色建筑但开发商只愿意开发普通建筑时,业主将损失其准备费用。开发商与业主的支付用单位风险的收益来表示,相应的支付矩阵如表1所示。此处考虑群体购买预售行为,即各自准备后在项目初期双方确定开发项目定位。

  4模型仿真分析

  结合上述分析,采用系统动力学建模软件Vensim建立绿色建筑项目需求侧演化博弈模型如图5所示。该模型主要有4个状态变量、2个流率变量、10个外部变量和6个中间变量构成。

  模型初始值假设为:仿真起始时间INITIALTIME为0,仿真结束时间FINALTIME为100,仿真步长TIMESTEP=0.0078125,CCp=0.5,RCg=0.2,PCg=2,PCo=2,RCo=1,CDp=1,RDg=0.2,PDg=4,PDo=3,RCo=1。下面探讨业主和开发商在情形4下在不同初始值下系统变化的特性。将上述系统初始值代入式(13)可知:情形4的系统鞍点:XS=0.33,YS=0.35。为清晰分析在鞍点周围情形下的行为演化。博弈至多一方采用鞍点混合战略纳什均衡值时,假设为(0.33,Y*),(X*,0.35),则演化过程如图6和图7所示。从图6可知,当系统的初始值X值为鞍点值时,随着Y在鞍点值的上下两边,演化相图向着不同的演化方向转化,在Y值的上面,系统最终演化稳定点为B(1,1);在Y值的下面,系统最终演化稳定点为O(0,0)。从图7可知,当系统的初始值Y值为鞍点值时,随着X在鞍点值的左右两边,演化相图向着不同的演化方向转化,在鞍点值的左边,系统最终演化稳定点为O(0,0);在鞍点值的右边,系统最终演化稳定点为B(1,1)。所以从仿真的结果来看,系统的演化方向取决于系统双方在绿色建筑项目上所获得的增量利益、在普通建筑上的获利,开发绿色建筑项目的增量成本、增量风险以及系统初始值业综合决定。

  5结论

  (1)演化博弈论与系统动力学相结合克服了传统博弈论局中人完全理性的局限性,可以更有效地拟合、解释现实中的动态博弈现象,为研究绿色建筑项目这一复杂问题提供新的研究思路。

  (2)通过建立演化博弈的SD模型及数据仿真分析可知,普通建筑项目获得大小、绿色建筑项目增量成本、绿色建筑项目纯增量利益、绿色建筑项目增量风险等因素会对开发商和业主的博弈行为产生影响,进而影响绿色建筑项目最终演化结局。

  (3)综合运用演化博弈论和系统动力学方法研究绿色建筑项目需求侧问题尽管是一种新的尝试,但研究是在一定的假设条件下进行的,现实中情况常常更为复杂。因此,结合实际深化模型,将绿色建筑项目供应侧的政府和开发商结合起来研究将能更好地诠释和仿真现实中的动态博弈现象,将是此类问题进一步研究的方向。——论文作者:黄定轩

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