基于多主體系統理論的城市居民水權交易模型設計與仿真分析論文
一、引言
持續水資源短缺是全球面臨的重大危機之一，除增加淡水資源供給和提高節水技術外，通過安全、公平、有效的水資源配置機制提高水資源利用效率，也是重要思路之一。目前學術界已提出行政配置、水資源市場配置、基于使用者的水資源管理等多種配置機制行政配置機制可以保證水資源供給的安全性、公平性，市場機制可以保證水資源的利用效率,學者們普遍建議采用行政配置與市場配置相結合的水資源配置模式;但如何整合行政配置與市場配置的優勢，目前研究相對薄弱。付廷臣在總結現有水資源配置相關研究成果的基礎上，提出了“政府中介市場—市場聯動定價”的城市水價格定價機制基本內涵，旨在整合城市水資源配置過程中行政配置和市場配置的優勢;該機制包含兩個市場，其一是政府向供水企業購水形成的城市水供給市場，其二是政府向用水主體分配水資源后，用水主體間水權交易形成的需求方水權交易市場;首先由政府以公開競標、特許經營等方式，向中標企業購買水權，通過在城市水供給中引入競爭，提高水供給效率，并形成供水市場價格;然后政府以城市供水市場價格和需求方水權交易價格為基礎，制定城市水資源配置價格，向用水主體分配水權，并保障城市用水供給的安全和公平;用水主體間的水權交易提高城市水資源的利用效率。
“政府中介市場—市場聯動定價”作為一種理論設想，能否實現預期目的，適用條件是什么，需要進一步研究。筆者針對“政府中介市場—市場聯動定價”中的需求方水權交易市場進行研究，在假設用水主體僅存在居民的條件下，通過探索實施該機制所帶來的用水主體行為改變和相關市場特征，判斷該機制的有效性和適用條件。
二、城市居民間水權交易概念模型設計
(一)主體行為分析
1.政府行為分析
由于尚不涉及政府相關政策，在本研究中的政府行為僅包括期初向居民配置水權、制定水權配置價格和期末居民間水權交易市場中居民剩余水權的處置。
(1)期初水權分配和水權價格制定
雖然隨著水資源短缺，水的商品屬性逐步顯現，但由于水是消費必需品，且具有公共品屬性，為保證水資源配置的公平性，假定每期政府向每個居民配置同等數量的水權，記為wp，假設1單位水權可購買1單位水資源。政府作為非營利機構，制定水權價格主要考慮城市供水市場價格、需求方水權交易價格和一定的市場管理費用，由于本研究不考慮政府相關政策，不妨假設政府配置水權價格保持不變，記為p。
(2)剩余水權管理
在每個模擬期結束時，存在剩余水權的居民不一定能將剩余水權在市場中全部出售，對于本期的剩余水權，政府可采用不同管理模式，如以初始價格回收、允許居民轉入下一個模擬期或者作廢等，假設政府采用以初始價格回收的模式。
2.居民行為分析
在政府完成期初水權分配后，每個居民獲得wp單位水權。居民首先進行水消費量決策，存在剩余水權的居民和缺水居民可以通過水權交易市場進行水權交易，另外每個居民也可以通過提高節水意識并進行節水投資減少水資源消費量。
(二)模擬結果分析
1.隨著交易進行，水資源利用效率逐步提高
依據初始參數設置，當消費者節水投資為0時，基本消費量最大值為4000，最小值為3000，如果消費者節水投資較大，且節水意識為1時，居民水消費量主要集中在基本消費量中不受投資影響的第一項中，其均值為1500，另外選擇位于1500和3000之間的2000，筆者分別對政府期初配置量取上述幾個值時的主體行為和市場特征進行分析，以判斷該機制的可行性和有效性，以及政府對市場的影響，模擬周期選擇150期。在wp= 4000 , wp=3000 , wp=2000和wp=1500四種情況下，在第一個模擬期內，水消費獲得滿足的居民數量分別為500,500,258和97 ,在第150個模擬期內，獲得滿足的居民數量分別為500,500,481和151。總體來看，隨著市場交易的進行，能夠通過市場交易滿足水消費需求的居民數量不斷增加，證明該機制是有效的。
2.在合適的初始配置量下，水權交易價格能保持穩定
在wp=4000的情況下，由于政府期初配置量可以滿足居民消費需要，故不存在市場交易，交易平均價格為0;在wp=000的情況下，前兩個交易期市場平均交易價格略高于政府配置價格，從第三個交易期開始，市場平均價格與政府配置價格相等，隨著居民節水投資和節水意識不斷提高，政府期初配置量已能滿足居民消費需求，從第44個交易期開始，市場平均價格為0;為進一步探索價格的變化規律，筆者模擬了wp=2500情況下平均價格的變化，在此情況下，交易平均價格整體呈逐步下降趨勢，但略高于政府配置價格的水平;在wp=2000和wp=1500兩種情況下，市場交易平均價格逐步上升。這說明如果實施該機制，政府應制定合理的初始配置量，以避免市場價格的過度上漲。
3.居民節水投資累計額整體呈增長趨勢
居民節水投資累計額不斷增長，說明水權交易市場的確對居民節水行為具有激勵作用，但隨著wp的.增大，節水投資累計額的增長速度降低，尤其是在wp=000和wp=3000兩種情況下，節水投資累計額在140期后基本保持不變，由于筆者沒有考慮節水設備的折舊問題，這說明在此兩種情況下，140期后居民基本沒有新增節水投資，其主要原因是政府期初配置量已滿足水消費需求，為降低支出，居民不再新增節水投資。
三、主要結論
從仿真結果來看，在市場激勵下，居民節水意識不斷提高;節水投資整體呈上升趨勢;水資源利用效率不斷提升;這證明在城市供水系統中實施市場配置機制是有效的。在合適的政府期初配置量下，市場平均價格基本保持穩定，說明該機制是可行的;但如果政府期初配置量過低，可能導致市場平均價格過度上漲，政府期初配置量過高，導致市場不存在水權交易。因此，該機制的順利實施需要政府制定既能保證居民用水需求，又能避免市場平均價格過度上漲的期初配置量。另外，從水消費獲得滿足的主體數量和政府期初配置能滿足消費需求的主體數量變化趨勢來看，整體都呈現上升趨勢，但30期后基本保持穩定，主要原因在于隨著節水投資累計額的不斷增長，基本消費量降低的速度不斷減小，導致在政府期初配置量較低的情況下，雖然主體節水投資累計額不斷提高，但政府期初配置量在較長時期內不能滿足消費需要;因此，在嚴重缺水的城市，構建水權交易市場的同時，仍需要不斷提高節水技術。
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