从能源贫困到集体力量：社区可再生能源转型的协调博弈方法

《Local Environment》：From energy poverty to collective power: a coordination game approach to community-based renewable transitions

　　

全球向分散式可再生能源（decentralised renewable energy）的转变凸显了能源社区（energy community）从被动消费者向积极利益相关者演变的角色。然而，地方层面的举措往往面临结构性、文化性和制度性障碍，尤其是在以非正式治理和规范性约束为特征的情境中。本研究开发了一个分析框架，通过整合定性田野调查、技术经济建模和博弈论分析（game-theoretic analysis）的混合方法，解释结构性、文化性和制度性条件如何塑造协调激励与分散式能源系统的集体采用。实证案例涉及密集城市社区中约65,000户依赖无管制柴油发电机的家庭，每年产生超过136,000吨CO₂排放，并加剧低收入家庭的能源贫困。一个战略性协调模型捕捉了家庭、市政府和国家机构之间的互动。博弈论框架识别出两种均衡：一种碎片化、污染性的现状，以及一种由可负担性、文化合法性和受信任中介支持的合作性转型。通过将家庭和市政府概念化为战略主体，本研究提出了支持公正和包容性能源转型的治理与规划框架。研究结果强调了地方治理、文化规范和社会信任如何塑造朝向分散式微电网的集体行动，并为推进能源正义、韧性和社区公平获取提供了一个可转移的模型。

**研究背景与问题**
全球变暖主要由化石燃料燃烧驱动，构成重大环境威胁。《巴黎协定》提出2030年减排45%、2050年实现净零排放的目标。太阳能发电结合储能系统可缓解波动性、支持峰值负荷管理并改善电网稳定性，但高密度城市地区的可再生能源部署不仅需要技术方案，还需要微电网（microgrid，一种集成分散发电、储能和本地能源管理的局域能源系统）等分散式模式。既有博弈论研究多关注电力市场中的定价、投标和市场风险管理，对具有社会凝聚力的社区中信任、规范与制度一致性如何塑造均衡结果关注不足。能源社区研究也主要集中在正式监管和完善市场环境下的合作社或市政项目，对文化规范、非正式权威和集体行为在能源决策与协调过程中的作用探讨有限。以色列极端正统犹太教（Ultra-Orthodox, UO）社区因宗教原因在安息日和宗教节日使用柴油发电机，形成非正式能源网络，导致高排放、高成本和能源贫困，为研究上述问题提供了典型案例。研究问题由此提出：社会、文化和制度条件如何超越纯技术经济因素，影响分散式可再生能源采用的协调。

**研究概述与结论**
研究人员采用混合方法，通过定性访谈、焦点小组、技术经济建模和博弈论分析，构建了非对称同步协调博弈（asymmetric simultaneous coordination game, ASCG，一种描述不同参与主体同时决策且收益相互依赖的博弈模型）框架，将家庭、地方政府和国家机构视为战略主体。研究识别出两种纳什均衡（Nash equilibrium）：碎片化的污染现状（D2）和由可负担性、文化合法性和受信任中介支持的合作转型（A1）。研究提出治理与规划框架，支持公正和包容的能源转型，强调地方治理、文化规范和社会信任对集体行动的作用。该论文发表在《Local Environment》。

**主要技术方法**
研究采用四阶段混合方法：第一阶段开展定性数据收集，包括23名政府、地方当局、学术界和企业界利益相关者的半结构化访谈，以及覆盖以色列不同区域的4个焦点小组（共19名UO男性户主）；第二阶段进行经济数据收集，来源包括以色列电力管理局、中央统计局、环境保护部、以色列银行及商业访谈；第三阶段基于定性发现和文献定义参数，建立平准化电力成本（levelized cost of electricity, LCOE）经济模型；第四阶段构建非对称同步协调博弈模型，分析利益相关者的激励一致性与均衡条件。

**研究结果**
**4.1 定性研究结果**
焦点小组和访谈显示，UO社区对采用可再生能源微电网持开放态度，但条件是系统可负担、安全且符合宗教要求；环境效益并非决策的主要因素。社区对宗教领袖和地方政府的信任高于对中央政府机构的信任，官僚障碍和缺乏国家合作是主要制约。部分地方政府（如Bnei Brak）正在推进适合当地社区需求的微电网项目。研究还强调需要模块化、针对性的解决方案，以避免对不参与的家庭施加额外成本。

**4.1.2 定量研究结果**
**4.1.2.1 减排**
数据分析显示，约65,000户UO家庭依赖柴油发电机供电。改用可再生能源每年可减少约136,000吨CO₂排放，相当于避免1,900万新谢克尔（NIS）的经济损失。情景分析表明，若可再生能源份额逐步提升至2030年的30%，可缓和长期排放轨迹；但人口增长仍会推动经济损失上升。

**4.1.2.2 平准化电力成本（LCOE）**
发电机电力LCOE为2.5–3新谢克尔/千瓦时，约为以色列电力公司电价（0.52新谢克尔/千瓦时）的6倍。储能系统供电的LCOE估算为1.905新谢克尔/千瓦时。敏感性分析显示，在存储成本为704新谢克尔/千瓦时、折现率为3%时，LCOE可降至0.663新谢克尔/千瓦时，表明存储成本和折现率对经济可行性有显著影响。

**5 博弈论**
**5.1 参与者效用**
消费者效用函数包括采用储能系统后的节省、社会效用（U_S）和安装成本；地方政府效用包括政府补偿、社会效用、管理成本和机会成本；政府效用包括间接效用（由合作参数b_n和乘数缩放）和监管成本。合作参数和社会效用成分基于定性研究中反复出现的信任、规范和集体期望等主题设定。

**5.2 博弈**
研究构建了一个存在两种纯策略纳什均衡的非对称同步协调博弈。第一个均衡位于无政府支持矩阵中的D2，对应玩家不合作的碎片化现状；第二个均衡位于有政府支持矩阵中的A1，对应全面合作的帕累托占优结果。实现合作均衡需满足三组条件：消费者的合作总效用高于投资成本；地方政府在政府合作时的总效用高于成本；政府的净效用高于监管成本。在序贯互动中，完美子博弈均衡会导向全面合作（A1）。

**5.3 合作均衡的经济估算**
发电机电力价格使收入最低的两个十分位组家庭能源支出超过收入的10%，陷入能源贫困。若储能供电LCOE降至1.146新谢克尔/千瓦时，各收入十分位组均低于能源贫困阈值。因此，合作均衡可通过降低可再生能源电价来减少UO社区能源贫困的发生率和严重程度。

**讨论与结论**
研究讨论指出，技术可行性本身不足以保证采用，还需要可负担性、感知安全性和社区规范一致性三个相互依赖的条件。社会凝聚力和对地方领导的信任是关键促成条件；监管碎片化和国家框架与地方需求错位是主要制约。能源贫困分析表明，LCOE起到阈值变量的作用，只有成本低于临界点，同时具备信任和制度一致性时，系统才能从碎片化均衡转向合作均衡。减排是协调采用的系统性结果，取决于集体决策而非单纯的技术可得性。理论贡献在于将能源转型建模为ASCG，识别出决定均衡结果的战略参数，包括效用阈值、信任不对称和制度支持，并通过合作参数（b_n）和社会效用成分（U_S）捕捉社会嵌入机制。实践贡献在于证明当信任、激励一致和政策支持存在时，社区能源治理可成为减少能源贫困和排放的可行工具，提供可复制的数据驱动评估框架。研究结论是：通过将家庭和市政府概念化为战略主体，研究提出了支持公正和包容性能源转型的治理与规划框架；地方治理、文化规范和社会信任能够塑造朝向分散式微电网的集体行动，从而推进能源正义、韧性和公平获取。