技术信任冲击下云储能创新生态系统的三方演化博弈与动态治理

《Journal of Energy Storage》：Tripartite evolutionary game and dynamic governance of cloud energy storage innovation ecosystems under technological trust shocks

　　

•技术信任被建模为一个外生的阶跃变化因子，影响CES治理动态。
•三主体演化博弈模型刻画了CES多主体协同行为。
•技术信任的提升有助于摆脱对持续监管的依赖。
•在适当条件下，较高的技术信任可降低财政补贴依赖和监管成本。
•自适应机制协调了补贴政策与基于信用的自治策略。

## 引言

在落实"双碳"战略和构建新型电力系统的背景下，大规模可再生能源开发与系统调节能力的协同提升构成了能源系统低碳转型的核心驱动力。国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》明确强调，需要积极发展"可再生能源+储能"，加速新型储能技术的示范和推广应用[1]。同时，面对碳合规成本上升的压力，工业和信息化部等相关部门强调了加速制造业绿色发展的紧迫性，因此，锻造绿色竞争优势已成为必然趋势[2]。然而，传统分布式储能面临关键痛点，包括初始投资成本高和设备利用率低等问题。张等[3]系统地综述了云储能（CES）作为一种聚合和共享利用储能资源的新范式，为克服瓶颈提供了新路径。同样地，李等[4]基于共享经济理念，为工业园区设计了一种分布式能源共享服务机制。CES不仅仅是物理设备的租赁，而是通过数据平台将地方政府（监管者）、运营商（服务提供者）和制造企业（能源需求者）深度绑定，本质上构建了一个多主体协同和价值共创的创新生态系统。然而，在其商业化的早期阶段，该生态系统面临严重的"市场失灵"风险。因此，协调多主体行为并构建适应不同技术信任和收益条件的治理机制，逐渐成为CES生态系统可持续运营的关键挑战。一方面，CES运营商可能出现机会主义的服务表现偏差，如虚报可用储能容量、隐瞒过多的充放电能量损耗、无法满足调度响应要求、降低服务可用性或提供不一致且不可验证的计量结算记录。这些偏差可能降低制造企业实际实现的经济和低碳价值，并增加政府对运营数据核查的负担。另一方面，受制于新兴CES平台交易保障不足，制造企业对采用CES服务的激励可能不充分。因此，克服技术信任障碍并缓解CES特有的服务表现风险，代表了对生态系统可持续发展的重要挑战。

关于CES商业模式和运营优化，国内外学者进行了广泛讨论。在商业模式构建方面，边等[5]提出了面向数据中心集群的新型共享储能商业模式。在微观运营和调度层面，张等[6]提出了基于最优荷电状态（SOC）区间的分布式共享储能最优调度方法；杨等[7]基于多层博弈开发了共享储能与区域综合能源系统的优化运营策略；何等[8]深入研究了点对点（P2P）能源交易市场中共享储能的两阶段博弈优化模型。在此基础上，针对工业园区等典型场景，傅等[9]进一步论证了政府碳监管下分布式能源共享的动态演化轨迹。随着研究的深入，刘等[10]研究了考虑长期不确定性的多主体、多阶段协同规划问题；卢等[11]探讨了包含容量交换机制的共享储能策略；苏等[12]系统考察了电力市场的共同演化机制。近期研究进一步探讨了不确定性和信息约束下的共享储能租赁机制。何等[13]开发了考虑可再生能源不确定性和用户感知的动态按需容量租赁框架，而孙等[14]将隐私保护信息交换纳入共享储能容量租赁和P2P能源交易。然而，这些研究主要集中在技术调度优化和经济收益提升，通常依赖于参与主体完全合规的理想假设。唐等[15]指出，在低碳园区共享储能运行过程中，运营商的机会主义行为对系统整体经济效率和碳减排成果产生了显著的负面影响。这表明仅依靠微观层面的技术优化不足以有效解决多主体协同中的道德风险和信任失灵问题，因此迫切需要从生态系统治理的角度引入动态调节和博弈机制。

为了抑制机会主义行为并促进创新生态系统的健康演化，学者们广泛将演化博弈论应用于政府监管和平台治理研究。王等[16]系统综述了演化博弈论在储能系统协同决策和协调机制中的应用，强调了该理论在分析有限理性主体战略互动方面的显著优势。在与CES类似的平台生态系统中，曾等[17]探讨了云制造范式下制造企业低碳策略选择的博弈演化规律；王等[18]和何等[19]分别构建了价值共创和知识共享激励的博弈模型，揭示了信任与协同激励在打破"机会主义—不信任"困境中的关键作用。此外，龚和大[20]系统分析了市场导向下多主体参与绿色技术创新的博弈策略。关于外部监管的引入，吉等[21]论证了淘汰补贴对政府和企企业行为演化的显著调节效应；尤等[22]比较分析了中央和地方政府在推动科研设施共享中的政策权威和激励效果；朱等[23]构建了政府奖惩机制下的三主体演化博弈模型，为规范机会主义乱象提供了有效建议；张等[24]将三方博弈扩展到科研数据开放共享领域，揭示了政府、服务平台和用户之间的战略互动规律。吴等[25]进一步将储能配置惩罚引入分层租赁博弈，协调了共享储能运营商与能源生产者之间的激励。尽管上述研究阐明了监管机制和激励政策对主体策略演化的重要影响，但大多数研究仍局限于静态治理框架，缺乏对技术信任条件下监管强度、协同机制和系统演化轨迹动态变化的系统分析。

综上所述，现有研究主要将信任水平和监管强度视为固定条件，重点关注多主体合作的均衡稳定性。缺乏关于技术信任过渡背景下生态系统治理模式动态演化规律的研究。尽管祖尔菲卡尔等[26]指出区块链技术可以重构分布式能源交易中的信任感知机制并缓解信息不对称，但现有研究主要聚焦于信任增强、交易安全和信息透明度，而对技术信任过渡对生态系统治理的动态演化后果探索不足。同样地，王等[27]将信用评级、行为评分和智能合约执行纳入基于区块链的P2P电力交易，以规范参与者行为。

在先前区分基于技术的信任机制与人际信任[28]以及证明区块链基础设施在增强能源交易中透明度、数据完整性和交易安全性方面作用[29][30]的基础上，本研究将技术信任操作化为CES交易的技术赋能保障水平。它体现在记录运营数据的完整性、可追溯性和可验证性，以及技术支持的预定义交易规则执行。相应地，α∈[0,1]表示数字信任基础设施在降低核查不确定性和支持规则执行方面的有效性。它不直接衡量用户的心理信任或CES服务质量，后者被视为与本文考虑的技术信任机制在概念上不同的因素。

与传统工业环境相比，CES生态系统具有基于平台的协调和多主体协同特征，其治理需求可能因技术信任和收益条件不同而异。在低技术信任条件下，可能需要外部激励和监管约束来激活参与并限制机会主义服务行为；在高技术信任条件下，改进的交易保障和协同收益的更大可实现性可能减少对持续高强度直接干预的需求。因此，本文的动态治理指的是将治理工具与当前的技术信任和收益条件相匹配，而非假设一个预设的发展阶段序列。现有研究尚未充分解释技术信任过渡如何重塑这些战略互动和治理需求。

为填补这些研究空白，本研究构建了一个涉及地方政府、CES运营商和制造企业的三方演化博弈，并将技术信任视为在数字信任基础设施成功部署条件下，技术赋能交易保障的外生阶跃变化。分析区分了跨配置均衡比较与开关系统的时变响应。进一步考察了技术信任改变服务质量激励、监管需求和企业对持续财政支持依赖性的条件。

本文的主要贡献和创新体现在以下两个方面：

(1) 在模型设定方面：本文将技术信任建模为一种影响两条不同收益通道的共同外生基础设施状态。较高的α在高质量CES服务下增加了协同收益的可实现性，同时减少了主动监管成本中的信息核查成分。这两条通道在收益函数中被区分，并不假设它们对政府策略产生相同方向的影响。

(2) 在动态治理机制方面：本研究识别了在代表性技术信任和收益配置下的不同均衡结构，并将这些比较结构与对已实现技术信任切换的动态响应区分开来。分析还表明，高技术信任并不保证系统全局收敛于协同状态：收敛是有条件的，取决于局部稳定性不等式和系统的继承状态。受控补贴退出实验进一步识别了技术信任能够降低对持续财政支持依赖性的收益条件。

本文其余部分组织如下：第2节在CES创新生态系统内构建了多主体博弈问题，并建立了基本假设和收益矩阵。第3节推导了三主体复制者动态，并分析了代表性参数配置下的均衡结构和局部稳定性。第4节使用MATLAB R2024b进行了数值模拟实验，直观展示了系统在外生技术冲击和动态补贴退出下演化轨迹的动态响应特征。最后，第5节总结了主要研究结论，并提出在动态治理范式指导下的管理启示。

## 问题描述

云储能（CES）并非涉及物理储能设备的传统点对点交易，而是一种通过数字平台聚合海量分布式资源的新能源服务范式。在该范式下，地方政府、CES运营商和制造企业超越简单的供需交易链，在能源流、信息流和资本流方面实现深度整合。这一过程催生了一个CES创新生态系统。

## 雅可比矩阵的构建

由于地方政府、CES运营商和制造企业都是有限理性的，最优策略选择无法在单次决策中完成。因此，为了进行稳定性分析，本文借鉴了弗里德曼[33]的利用雅可比矩阵进行复制者动态局部稳定性分析的方法。通过耦合三个复制者动态方程，构建了一个三维复制者动力系统。为了进行局部稳定性分析，

## 仿真分析

为了对第3节的解析结果进行数值验证，使用表7中指定的参数设置在MATLAB R2024b中进行数值仿真。仿真用于说明模型机制并检验其与解析结果的一致性。使用MATLAB R2024b中的ode45求解器对复制者动态方程进行数值求解。除另有说明外，初始策略概率设定为x?=y?=z?=0.5。

## 结论

本研究构建了一个涉及地方政府、CES运营商和制造企业的三方演化博弈，并将技术信任作为外生的交易保障状态纳入其中。基于局部稳定性分析、非线性均衡分析和数值仿真，得出以下结论。

首先，不同的低信任收益条件会产生不同的动态结构。

在没有补贴支持的情况下，市场失灵的配置方案仅允许……

CRediT作者贡献声明：李盈盈：撰写——初稿、软件、方法论、概念构思。刘景龙：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理。沈锦：可视化、验证、数据整理。

资助声明：本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的任何专项资助。

利益冲突声明：作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

李盈盈 | 刘景龙 | 沈锦