（管理科学与工程专业论文）煤电产业供需博弈模型研究.pdf

煤电产业供需博弈模型研究 摘要 近年来，随着煤炭市场化和电力体制改革的深化，煤电矛盾日益成为我国 经济社会生活中关注的焦点。这不仅是因为煤炭、电力是我国重要的能源，关 系到国民经济发展，更是因为煤电产业博弈集中反映了从计划经济到市场经济 转轨过程中产业政策的调整问题。 本文从煤电产业博弈出发，介绍了我国煤电产业的发展情况，总结了煤电 产业政策的演变；分析了美国煤电产业长期保持稳定的原因，美国煤电产业高 度市场化和煤电企业多元化经营战略的特征。在上述基础上，论文进一步分析 了煤炭企业与发电企业供需关系，并以博弈论为分析工具，在合理的模型假设 下，构建了完全信息与非完全信息情况下，煤炭企业与发电企业的非合作博弈 模型，以及煤炭企业与发电企业的合作博弈模型，进行了模型分析，并给出了 算例。 关键词：煤炭企业发电企业合作博弈非合作博弈 s t u d yo ns u p p l y d e m a n dg a m e b e t w e e nc o a la n d e l e c t r i c i t yi n d u s t r y a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ea d v a n c e m e n to fe l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n dm a r k e t r e f o r m a t i o no fc o a li n d u s t r y , t h ec o n f l i c tb e t w e e nc o a la n de l e c t r i c i t yi n d u s t r y i n c r e a s i n g l yb e c o m e so n eo ft h ef o c u so fe c o n o m yi no u rs o c i e t y n o to n l yb e c a u s e c o a la n de l e c t r i c i t ya r ei m p o r t a n te n e r g yi nr e l a t i o nt ot h ed e v e l o p m e n to fc i v i l e c o n o m y , b u ta l s oi t r e f l e c t st h er e g u l a t i v ep r o b l e mo fi n d u s t r yp o l i c yi nt h e t r a n s f o r m a t i o nf r o mp l a n n e de c o n o m yt om a r k e te c o n o m y s t a r t i n g 、析t ht h eg a m eb e t w e e nc o a la n de l e c t r i c i t yi n d u s t r y , t h et h e s i sb r i e f l y i n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to ft h ec i v i lc o a la n de l e c t r i c i t yi n d u s t r ya n ds u m m a r i z e s t h ec h a n g e so fc o a la n de l e c t r i c i t yi n d u s t r yp o l i c y a n dt h e n ，i ta n a l y s e st h er e a s o n s t h a tk e e p sa m e r i c a nc o a la n de l e c t r i c i t yi n d u s t r ys t e a d y g o i n gf o ra l o n gt i m ea r ei t s c o m p l e t er e f o r m a t i o nt om a r k e ta n dm u l t i f o r mm a n a g e m e n ts t r a t a g e m s o nt h e b a s i so ft h i s ，t h et h e s i sa n a l y z e st h es u p p l y - d e m a n dr e l a t i o nb e t w e e nc o a la n d e l e c t r i c i t yi n d u s t r y a n dt h e n ，t a k i n gt h eg a m et h e o r ya st h et o o li tc o n s t r u c t sa n d a n a l y z e st h ec o o p e r a t i v ea n dn o n - c o o p e r a t i v eg a m em o d e l su n d e rc o m p l e t ea n d i n c o m p l e t e i n f o r m a t i o nw i t hr e a s o n a b l eh y p o t h e s i s ，a n da d v a n c e san u m e r i c a l e x a m p l e k e y w o r d s ：c o a li n d u s t r y ，e l e c t r i c i t yi n d u s t r y , c o o p e r a t i v eg a m e ， n o nc o o p e r a t i v eg a m e 插图清单 图3 1 发电企业出价博弈。2 5 图3 2 煤炭企业出价博弈2 8 插表清单 表1 1 博弈分类及对应均衡5 表3 1 囚徒困境。：1 9 表5 1 完全信息非合作博弈算例。：3 7 表5 2 不完全信息非合作博弈算例3 8 表5 3 合作博弈算例。4 0 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金目墨工些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：锄萄俘 签字日期：w 年莎月可日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金g 墨王些太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权金壁王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 安魂 签字日期卵年口月护日签字日期多矽尹年p 月h 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 致谢 本文从选题到最后成文都是在吴慈生教授的悉心指导下完成的，在此谨对 吴老师表示最诚挚的感谢! 吴老师渊博的学识、严谨的科研精神给我留下了深 刻的印象，使我受益匪浅。攻读硕士学位期间，吴老师循循善诱的教导，将是 我人生中一笔宝贵的财富。 写下此页，意味着整个研究生阶段即将结束。在这里，请允许我用这仅有 的空间感谢所有对我施与过帮助的人。感谢论文评审老师，感谢各位授课老师， 感谢管理学院的各位老师，感谢合肥工业大学为我提供助学贷款! 同时还要感 谢工作室的代宝老师以及我的各位同学。 最后，特别感谢我的父亲和、母亲和弟弟。是他们无私的爱和一直以来的 默默支持，激励着我克服了各种困难，在人生的道路上不断前行。 第一章绪论 1 1 选题背景和意义 煤炭和电力是我国重要的基础能源：在我国一次能源消费中，煤炭所占的 比例一直都保持在7 0 左右。2 0 0 6 年煤炭产量达到2 3 2 5 亿吨，占世界煤炭总 产量的3 7 5 。我国煤炭消费总量的6 0 都用来直接燃烧发电，煤炭成本占火 力发电成本的7 0 。 我国是仅次于美国的第二大电力生产国。截至2 0 0 6 年底，全国发电装机容 量达到6 2 亿千瓦，当年发电量达到2 8 3 4 4 亿千瓦。我国发电以火力发电为主， 2 0 0 6 年火力发电装机容量达到4 8 亿千瓦，约占总装机容量的7 7 4 ，当年发 电量2 3 5 7 3 亿千瓦，约占全部发电量的8 3 2 。电力对我国经济发展至关重要， 电力消费总量的7 0 以上用于生产。 计划经济时代，我国实行的是“以煤养电 的政策，煤炭企业只管生产不 问销售，煤炭在国家宏观调控下通过每年的煤炭订货会统一调配。1 9 9 3 年，我 国开始放开部分煤炭价格，此后的一段时间里，电煤一直处于“计划煤”和“市 场煤 的双重价格体系之下，形成了横向价格双轨制【l 】。即对占煤炭总量6 0 的电煤( 发电用煤) 实行政府指导价，其余4 0 实行市场定价。2 0 0 2 年，政府 取消了电煤指导价格，从而完全实现了煤炭的市场化。随着近年来我国经济的 快速发展，煤电等能源的需求也迅速地扩大。同时，为了规范煤炭市场，提高 煤炭企业效益，国家实行“关停小煤窑”、“国有煤矿压井限产”等措施，煤炭 价格一路飙升。更加剧了煤电博弈，造成了煤炭的结构性短缺和电力紧张，每 年都有数量不等的省份拉闸限电。2 0 0 2 年全国有1 2 个省级电网拉闸限电，2 0 0 3 有2 2 个省级电网拉闸限电，2 0 0 4 年拉闸限电的省级电网为2 7 个，2 0 0 5 年降为 1 8 个 2 1 。“电荒不仅影响了我国正常的工业生产，而且打击了投资者的信心， 给我国经济发展造成了不可估量的影响【3 j 。 我国电力以火电为主，“电荒”的背后是“煤荒”，是煤炭的结构性短缺， 是煤炭企业和发电企业博弈僵局造成的。煤炭价格的市场化，电力价格的政府 管制，使得煤电价格之间缺乏市场化的价格传导机制，增加了燃煤发电企业的 经营风险。 1 9 9 7 年国家电力公司成立之前，我国一直实行政企合一的电力管理体制， 国家对电力产业实行高度的计划管理，发电企业在政府政策的保护下享受廉价 煤炭，而厂网不分、政企合一的管理体制，也使得发电企业不必担心电力的出 售。2 0 0 2 年国家进行了以“厂网分开、竞价上网、打破垄断、鼓励竞争”为主 。本文发电企业如无特殊说明均指燃煤发电企业 要内容的电力体制改革，将国家电力公司拆分成立了两家电网公司和五家发电 集团。虽然改革不是彻底的，终端销售电价仍然受到国家的管制，但发电侧已 经形成了竞争的态势，发电企业不再是“皇帝的女儿不愁嫁”了。 煤电是紧密关联的，煤炭是发电企业主要的投入燃料，发电企业是煤炭最 大的市场，二者同处于一个产业链的上下游，形成了相互依赖的纵向关系。但 自从2 0 0 2 年，国家取消电煤指导价格和进行电力体制初步改革之后，一边是市 场化的煤炭，一边是相互竞争的上网电价，发电企业面对着两种价格的压力， 处于计划和市场两种机制的夹缝之中。发电企业要生存，要发展壮大，一方面 必须保证持续稳定的煤炭供应，另一方面要保持竞价上网的优势。因此，在煤 炭市场化和电力体制改革滞后的情况下，探讨煤电产业供需关系就显得很重要。 这有利于保证发电企业的稳定运行，煤电产业链的高效运作，为经济发展提供 能源支持。 本文选题来源于我的导师吴慈生教授主持的科研课题淮北国安电力有限 公司薪酬系统设计和淮北国安电力有限公司企业文化引领工程研究。从 2 0 0 5 年9 月开始，合肥工业大学企业管理研究所根据淮北国安电力有限公司委 托，先后启动了以上两个研究项引4 】【5 1 。在参与项目的过程中，笔者对中国煤 电产业有了初步了解，并对煤电博弈现象产生了浓厚兴趣，因此，选定本课题 作为学位论文。 本文站在煤电产业链的角度，提出了我国煤电产业供需关系的改进措施， 研究结论对煤电产业政策的制定具有一定的现实意义。在煤炭市场化和电力体 制深化改革的情况下，运用博弈分析的方法，建立发电企业与煤炭企业的合作 与非合作博弈模型，这不仅在理论上扩展了博弈论的应用领域，而且对于实际 发电企业采取市场策略具有重要的指导作用和应用价值。 1 2 研究思路和方法 首先分析我国煤电产业的现状，结合国外( 主要是美国) 煤电产业供需现 状及研究情况，提出改进我国煤电产业供需关系的措施。在此基础上，针对我 国煤电产业的现状，运用博弈论的方法，探讨发电企业与煤炭企业供需关系的 博弈模型，并给出算例验证模型。 本文采用理论与实际相结合的方法进行研究。具体而言，从我国煤电产业 现状的分析出发，应用产业组织学、新制度经济学以及企业管理的相关理论提 出我国煤电产业供需关系的改进措施；从发电企业和煤炭企业供需现状出发， 应用博弈论的方法探讨发电企业和煤炭企业供需的合作与非合作博弈模型，然 后给出算例分析实际的煤电供需关系。 2 1 3 主要内容与创新之处 本文共分六部分：第一章为绪论，介绍本文的选题背景、意义、研究思路 和方法以及相关理论基础等；第二章，分析我国的煤电产业现状，介绍国内外 煤电产业现状及研究成果，在此基础上，探讨改善我国煤电产业供需关系的措 施；第三章，运用非合作博弈的相关理论，探讨发电企业与煤炭企业供需关系 博弈模型；第四章，运用合作博弈的相关理论，探讨发电企业与煤炭企业供需 关系的合作博弈模型；第五章给出本文模型的算例。最后是本文的结尾部分， 总结全文，提出未来研究方向。 本文的创新之一，是在对煤电产业分析的基础上，借鉴国外煤电产业现状， 提出在企业和市场两个层面上对我国煤电产业供需关系进行改善：创新之二是， 将发电企业与煤炭企业看作市场中独立运作的企业，运用博弈论的方法分析煤 炭企业和发电企业需关系，探讨发电企业与煤炭企业供需关系的合作博弈与非 合作博弈模型，并给出算例分析煤电供需关系的博弈。 1 4 相关概念 ( 1 ) 博弈论 博弈论( g a m et h e o r y ) ，也译作对策论，是研究相互影响的决策主体之间的 决策及均衡问题。一般而言，博弈表现为两个或两个以上具有利害冲突的参与 人或当事人处于一种互不相容的状态中，一方的行动取决于对方的行动，每个 参与人的收益都取决于所有参与人的行动。当所有参与人都选择了自己的决策 时，博弈的结果就暂时确定下来，即达到均衡。 在经济学文献中对博弈论最早的研究是c o u r n o t ( 1 8 3 8 ) 、b e r t r a n d ( 1 8 8 3 ) 和e d g e r w o r t h ( 1 9 2 5 ) 对垄断定价和生产的研究。一般认为博弈论正式起源于 v o nn e u m a n n 和m o r g e n s t e m 与1 9 4 4 年合著的博弈论与经济行为一书，书 中引入了通用博弈论思想，介绍了博弈的扩展式和标准式，定义了最小最大解， 证明了最小最大解在二人零和博弈中存在，并提出大部分经济问题都应该被当 作是博弈来分析【6 】。2 0 世纪5 0 年代是博弈论发展的重要阶段，n a s h ( 1 9 5 0 ， 1 9 5 1 ) 发表了两篇重要文章，提出了后来被称为“纳什均衡 的概念，将博弈 论分析扩展到了非零和博弈，奠定了非合作博弈的基础。2 0 世纪6 0 年代，s e l t e n ( 1 9 6 5 ) 把纳什均衡的概念引入了动态分析，提出了“精练纳什均衡”的概念。 h a r s a n y i ( 1 9 6 7 1 9 6 8 ) 提出了一种使用标准化技术来模型化不完全信息情形的 方法，即“海萨尼转换 ，从而把不完全信息引入博弈论研究，形成了“贝叶斯 均衡”的概念。k r e p s 和w i l s o n ( 1 9 8 2 ) 合作发表了关于动态不完全信息博弈 的论文，将“贝叶斯均衡 扩展到“精练贝叶斯均衡”。 ( 2 ) 博弈要素 一个完整的博弈包括参与人、战略、行动、信息、支付函数、结果、均衡 等。其中参与人、战略、支付函数构成博弈的三个基本要素，参与人、行动、 结果统称为博弈规则，博弈分析的目的就是用博弈规则确定博弈均衡【。 参与人( p l a y e r ) ，也称为局中人，即利益相关的两个或多个人或集体，各 自的决策和行动取决于其他人或集体的决策和行动，参与人一般记为 i ( i = 1 , 2 ，刀) 。博弈论中的决策主体都是理性的，都采用使自己支付最大的战略。 有时为了研究的方便，将“自然”作为虚拟参与人参加博弈。“自然 是指决定 外生的随机变量概率分布的机制，一般用n 表示。 战略( s t r a t e g i e s ) ，又称策略，是指参与人选择其行为的规则，它规定参与 人什么条件下选择什么样的行动，以保证自身收益最大化。因为信息集包含了 一个参与人有关其它参与人的之前行动的知识，战略告诉该参与人如何对其它 参与人的行动做出反应，因而战略是参与人的“相机行动方案 。一般用s ，表示 第f 个参与人的一个特定战略，s i = k 是第i 个参与人的战略集合。如果n 个 参与人每人选择一个战略，n 维向量s = ( s ，s j 。) 成为一个战略组合，其中 s ，是第f 个参与人选择的战略。 行动( a c t i o n ) 是参与人在博弈某个时点的决策变量。在n 人博弈中，n 个 参与人的行动有序集a = ( 口 ，口一a 。) 称为行动组合，行动的顺序对博弈的进 行以及均衡具有重要影响。 信息( i n f o r m a t i o n ) 是指关于博弈参与人的特征、策略空间和支付函数等 的知识。信息集是博弈中描述参与人信息特征的一个基本概念，可以理解为参 与人特定时刻有关变量的值的知识。在博弈论中一般假定，所有参与人的行动 空间和行动顺序是所有人的共同知识。 支付函数( p a y o f f ) ，又称收益，是指参与人从博弈中获得的利益水平，它 是所有参与人策略或行为的函数。一般用u ，= ( s ，s j 。) 表示第f 个参与人的 支付函数。 结果( o u t c o m e ) 指博弈分析者感兴趣的要素的集合。 均衡( e q u i l i b r i u m ) 是所有参与人最优策略或行动的组合。用s ? 表示第f 个参与人的最优战略，那么均衡就是集合( s l ，s ：，s ：) 。 ( 3 ) 博弈类型 博弈根据参与人之间是否达成具有约束力的协议( b i n d i n ga g r e e m e n t ) 分为 合作博弈( c o b p e r m i v eg a m e ) 和非合作博弈( n o n c o o p e r a t i v eg a m e ) 。如果决策 主体之间达成具有约束力的协议则为合作博弈，否则是非合作博弈。 博弈根据参与人行动的先后顺序可分为静态博弈( s t a t i cg a m e ) 和动态博 弈( d y n a m i cg a m e ) 。静态博弈是指参与人同时行动或虽非同时行动但后行动者 不能够观察到先行动者的策略和行动的博弈。动态博弈是指参与人行动有先后 顺序，且后行动者能观察到先行动者的策略和行动。 根据博弈中参与人关于其他参与人的信息掌握程度，博弈分为完全信息博 4 弈和不完全信息博弈。如果每一个参与人对其他参与人的特征、策略空间和支 付函数都有明确的知识，则是完全信息博弈，否则是不完全信息博弈。 综合考虑行动顺序和信息，博弈可以分为完全信息静态博弈，完全信息动 态博弈，不完全信息静态博弈和不完全信息动态博弈。分别对应着四种均衡， 即纳什均衡( n a s he q u i l i b r i u m ) 、子博弈精练纳什均衡( s u bg a m ep e r f e c tn a s h e q u i l i b r i u m ) 、贝叶斯纳什均衡( b a y e s i a nn a s he q u i l i b r i u m ) 和精练贝叶斯均衡 ( p e r f e c tb a y e s i a ne q u i l i b r i u m ) 【8 】a 表1 1 博弈分类及对应均衡 藉、巡i 静态动态 完全信息静态博弈完全信息动态博弈 完全信息 纳什均衡子博弈精炼纳什均衡 不完全信息静态博弈不完全信息动态博弈 不完全信息 贝叶斯纳什均衡精炼贝叶斯纳什均衡 博弈的表述形式有标准式( n o r m a lf o r m ) 表述和扩展式( e x t e n s i v ef o r m ) 表述两种。一般来说，标准式表述更适合表述静态博弈，扩展式表述更适合动 态博弈。标准式博弈常用的表现形式是参与人行动和支付组成的支付矩阵，扩 展式表述常用的表现形式是由参与人行动顺序和支付等组成的博弈树【9 】。 ( 4 ) 纳什均衡 纳什均衡指得是所有参与人的最优战略组合，即在给定其他参与人战略的 情况下，没有人有积极性选择其他战略，也就是没有任何人有积极性打破这种 均衡1 7 j 。表述如下： 给定n 个参与人的策略组合s = ( ，量，j 一j 。) ，s ，是参与人i 的策略， s = 1 , 2 ，刀) 是参与人i 的策略集，s 一；= ( & j ，。，j 川，s 。) 是除参与人f 之外其 他参与人的策略组合，甜，= ( s ，s 一，) 是参与人f 的支付函数。s = ( s ：，j ；，s 二 j ：) 是一个均衡，如果甜，( s ? ，s ：，) 甜，( j f ，s ；) ，v s f s f ，v i 成立。 纳什均衡是完全信息静态博弈解的一般概念，也是博弈论的一个基本感念。 n a s h 在1 9 5 0 年的一篇论文里证明了，每一个有限博弈至少存在一个纳什均衡， 纯战略纳什均衡或是混合战略纳什均衡。 第二章煤电产业供需关系分析 2 1 煤电产业分析 2 1 1 煤炭产业分析 ( 1 ) 煤炭产业特点 我国煤炭资源储量丰富，目前探明可采储量是1 4 5 0 亿吨，占世界探明可采 储量的l1 。煤炭是我国重要的基础能源，5 0 年代煤炭在我国能源消费总量中 一直占到9 0 以上，此后比例有所下降，但在我国一次能源生产和消费中所占 的比重一直保持在7 0 以上。我国电力燃料的7 6 、钢铁能源的7 0 、民用燃 料的8 0 、化工燃料的6 0 ，均来自于煤炭。我国煤炭消耗量与产量位居世界 第一，2 0 0 6 年煤炭产量达到2 3 2 5 亿吨，占世界煤炭总产量的3 7 5 。我国煤 炭的主要需求主要来自于电力、钢铁、建材、化工四大行业，按2 0 0 5 年煤炭行 业的需求情况，四大行业约占我国煤炭需求的9 0 以上，其中发电消耗约占 5 0 。 我国煤炭资源分布面广，但是地理分布极不平衡。总体分布的情况是北多 南少，西多东少。煤炭资源的分布与消费区分布极不协调，近似逆向分布。南 方和东部沿海是经济发达地区，对煤炭的直接和间接需求都很大，但这些地区 的煤炭储量和产量都很小。因此，北煤南运、西煤东运是我国煤炭的运送方向， 煤炭主要依靠铁路和海上运输，2 0 0 6 年铁路运输煤炭1 1 2 亿吨，主要港口发运 煤炭4 0 7 亿吨。 由于我国煤炭资源储量丰富，分布面广，因此全国煤炭企业数量也很大。 经过多年关闭、重组等整顿措施，截至2 0 0 6 年，全国尚有2 3 万家规模不等的 各类煤炭企业，规模以上煤炭企业6 2 2 4 家。并且形成了国有重点煤矿、国有地 方煤矿和乡镇煤矿三分天下的局面。2 0 0 6 年，国有重点煤矿、国有地方煤矿和 乡镇煤矿分别完成原煤产量1 1 2 亿吨、3 2 亿吨、8 8 亿吨，分别占全国煤炭总 产量的4 8 3 、1 3 8 和3 7 9 。 ( 2 ) 煤炭产业政策的演变 我国煤炭工业的发展经历了从高度计划到市场的转变。由于煤炭是重要的 能源，建国后相当长的时间内，国家一直对煤炭实行高度计划的管理体制。煤 炭企业只管生产，不问销售，国家每年通过煤炭订货会协调煤炭企业与发电企 业的购销。煤炭价格管制造成了煤炭企业长时间的亏损，而国家每年都要对煤 炭企业投入大量的财政补贴。1 9 7 9 年，国家开始进行煤炭改革，这个阶段的改 革持续到1 9 8 4 年，以提高煤炭价格水平为主，通过提高统配煤矿煤炭出厂价格 弥补煤炭企业生产成本上升。此后，煤炭部连续采取了多项措施，极大地促进 了乡镇煤矿的发展，但小煤矿的无序发展导致资源浪费和环境破坏，安全问题 6 尤为严重。1 9 8 5 年，经国务院批准，全国统配煤炭实行投入产出总承包，承包 方案改变了以往国家单一按质论价办法，实行指令性、指导性和协议价三种方 式。从1 9 9 2 年开始，国家开始放开国有重点煤炭统配价格，取消补贴。1 9 9 4 年7 月放开了除电煤以外其他煤炭价格( 包括化肥生产用煤) ，对电煤价格实行 指导价。由于煤炭和电力企业改革滞后，煤炭市场培育有一个过程。价格放开 后，煤电企业价格争议不断，难以形成一致意见，从而引起部分煤矿停止发煤， 电网停止向煤矿供电等一系列矛盾，影响正常的生产秩序。国务院、国家计委 不得不出面协调，才基本平息了各地的煤价纠纷。根据1 9 9 3 年、1 9 9 4 年电煤 价格的实际情况以及煤炭、电力部门和地方政府的要求，国家计委在1 9 9 5 年4 月1 0 日向国务院报送的请示中，建议对电煤价格争议较大的华北、东北和山西 地区，在每年第四季由国家计委会同有关部门进行协商和发布电煤价格，以利 煤电双方签订合同。同年l o 月，国家计委建议在国务院已经批准由国家计委会 同有关部门协调发布华北、东北和陕西地区电煤价格的基础上，进一步明确对 全国电煤实行指导价。电煤指导价主要是为煤炭市场提供价格信号，电煤实际 结算价由供需双方协商确定。从2 0 0 2 年开始，国家取消了电煤指导价，但为了 促进煤电双方顺利签订煤炭购销合同，在每年每天订货会上仍发布一个参考性 的协调价格。2 0 0 5 年，国家不再给出指导价格，而由煤电双方根据供需协商解 决。 2 1 2 电力产业分析 ( 1 ) 电力产业的特点 电力产业处于煤电产业链的下游，从上游煤炭企业获得投入品煤炭，通过 一次能量转化，转变为电能，经过一系列的输电、配电、售电环节为终端用户 提供生产和生活用电。电力产业与国民经济各行业和居民生活息息相关，是国 民经济发展和社会发展最重要的支柱产业。因此，电力产业也是计划经济色彩 最浓的产业。 电力产业一般包括四个相互关联的环节，即发电、输电、配电和售电。发 电就是采用各种燃料( 包括煤、天然气、石油、核燃料等) ，经过一次能量转 化，转化为电能的过程。发电企业一次投资巨大，并且具有很强的资产专用性， 一旦投入就会形成很大的固定成本沉淀，很难变为它用，这提高了发电市场的 进入退出壁垒，使发电市场具有一定自然垄断性。另一方面，发电企业具有规 模经济性，这种规模经济性主要体现在机组规模、电厂规模、企业规模、企业 规模等三个方面1 1 0 1 。 输电就是利用高压电网将发电企业发出的电能输送到负荷中心的配电系 国注：本文电力企业均指燃煤发电企业 注：还包括水力发电、风力发电、潮汐发电和地热发电，这里不再列出 7 统。输电领域具有很强的自然垄断性、规模经济性和资产专用性。配电就是利 用区域配电电网将输电电网输送的电能配送给用户，配电环节也具有很强的自 然垄断性、资产专用性和规模经济性。售电面向终端用户，提供售电服务并完 成结算j 包括零售和趸售两种形式。售电环节不具有规模经济性和自然垄断性， 可以引入竞争。 电力是关系国计民生的必需品，具有公共物品性、技术密集性和资金密集 性。同时电力产品不可储存，其生产、输送和消费几乎是同时完成的。因此， 电力的供给和需求必须时刻保持平衡，且生产和输送之间必须保持高度的协调。 电力产业具有纵向经济性，但是传统发、输、配、售纵向一体化的运行模式在 2 0 世纪8 0 年代却受到了挑战，电力产业改革浪潮席卷全球。各国纷纷根据本 国实际，选择适合的发展模式。改革的主要思路是将自然垄断性弱的发电环节 和不具有自然垄断性的售电环节分离出来，引入竞争。 我国境内电能的利用出现在1 8 8 2 年，解放前发展一直比较缓慢。解放后， 国家采取了一系列促进电力产业发展的政策，电力产业发展迅速。目前已形成 了火电为主，水电、风电、核电等共同发展的格局。截至2 0 0 6 年底，我国总装 机容量已达到6 2 亿千瓦，其中燃煤机组装机容量4 8 亿千瓦，占总装机容量的 7 7 ，水电1 3 亿千瓦，约占2 1 。当年发电量达到2 8 3 4 4 亿千瓦，其中火电 2 3 5 7 3 亿千瓦，约占全部发电量的8 3 2 ，水电4 1 6 7 千瓦，占全部发电量的 1 4 7 ，核电5 4 3 亿千瓦，占全部发电量的1 9 。全国2 2 0 千伏以上的输电线 路回路长度达到2 8 1 5 万公里，2 2 0 千伏及以上的变电设备容量达到9 8 1 3 1 万千 伏安。国产超超临界百万千瓦机组，1 0 0 0 千伏特高压输电线路相继投入运行。 2 0 0 2 年电力体制改革，发电侧引入竞争之后，发电市场目前已形成了国有、民 营和外资共同参与的局面，国有资本仍占据主导地位。其中，原国家电力公司 分出的五大发电集团( 中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团 公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司) 2 0 0 6 年底装机容量为2 4 亿千瓦，约占全国装机容量的3 9 ，因此，发电侧电力市场形成了寡头垄断竞 争的局面。 ( 2 ) 电力产业政策的演变 一段时期内，我国对电力产业实行高度计划管理，国家独资，统一生产， 统一调度。这种典型的国家计划管理体制，严重制约了电力工业的发展，造成 了长达2 0 多年的电力短缺。为了扭转这种局面，调动各方积极性参与电源建设， 国务院于1 9 8 5 年5 月批转了国家经济委员会等部门关于鼓励集资办电和实行 多种电价的暂行规定的通知，鼓励集资办电，并对新建电厂实行“还本付息 电价，同时对地方政府适当放权，到1 9 9 5 年，基本解决了缺电的局面。1 9 8 8 年开始政企分开的改革，1 9 9 7 年成了政企分开的国家电力公司。2 0 0 2 年3 月， 国务院正式批准了电力体制改革方案，电力体制改革迈出重要一步。这次改 8 革的思路是“厂网分开、竞价上网、打破垄断、引入竞争”，主要内容是按照发 电和电网类业务将国家电力公司拆分为2 家电网企业、5 家发电企业和4 家辅 业公司，同时国务院设立国家电力监管委员会行使对电力产业的监督职能。目 前；我国电力市场的发电侧已经形成了竞争的态势，但输电、配电和售电仍是 一体化的。 尽管电力工业取得了很大发展，但是与经济发展速度相比仍然稍显滞后， 电力产业仍然是经济发展的瓶颈。特别是2 0 0 2 电力体制改革和煤炭完全市场化 之后，煤电博弈加剧了电力短缺。近几年来，每年都有一定数量的省级电网拉 闸限电。 2 2 煤电产业供需的影响因素 2 2 1 煤炭供给影响因素 煤炭供给是煤炭企业愿意并且能够提供出售一定数量的煤炭。影响煤炭供 给的因素主要有： ( 1 ) 煤炭资源约束。煤炭资源是一次性不可再生能源，其供给情况受到资 源赋存条件的影响。虽然我国煤炭资源从总体上讲比较丰富，但精查储量不足。 ( 2 ) 煤矿建设投资。煤矿建设资金来源渠道的宽窄、投资主体的多寡，影 响煤矿企业的发展潜力，进而影响煤炭的供给。 ( 3 ) 煤炭工业技术水平。煤炭企业的技术水平直接影响煤炭行业的整体水 平和煤炭供给能力，先进技术的运用能极大地提高煤炭企业的生产效率和经济 效益，增强供给能力。 ( 4 ) 煤炭运输能力。我国煤炭生产与需求的逆向分布决定了“西煤东运”、 “北煤南运的特点，煤炭运输能力对煤炭供给特别是东部经济发达地区煤炭 的供给有重要影响。 ( 5 ) 产业集中度。煤炭产业具有规模经济性，高产业集中度有利于先进技 术的推广利用，有利于提高煤炭的精探率和开采率，减少资源浪费，从而影响 煤炭供给。 2 2 2 煤炭需求影响因素 影响煤炭需求的因素主要有： ( 1 ) 国民经济结构的调整。煤炭是我国的基础能源，其需求状况与经济发 展情况紧密相关，经济发展必然会加大煤炭的需求。 ( 2 ) 产业结构。产业构成中能源型产业的发展会加大对煤炭的需求，特别 是高耗能产业的发展。 ( 3 ) 节能技术的应用。节能技术的应用降低了单位能耗，减少了煤炭的需 求。 ( 4 ) 能源结构的调整。随着国家能源政策的调整，加大对绿色能源的开发 9 利用，减少了煤炭的需求。 2 3 供需关系实现形式 供需关系常见到实现形式有现货市场i 纵向一体化以及契约交易。 ( 1 ) 现货市场 现货市场是供需双方基于销售与需求的目的，根据商定的价格、支付方式 与交货方式，采取即时或者在较短时间内进行实物商品交收的交易方式。现货 市场交易中，随着商品产权的转移，完成供需关系。 现货交易是最早出现的商品交换方式，也是应用最为广泛的交易方式，不 受交易对象、交易空间和交易时间等因素的限制。现货市场交易时间短，灵活 多样，随机性较大。 现货市场的顺利进行，依赖于完善的价格机制。但由于信息的不对称，致 使现货市场存在一定的局限性。又由于现货市场的不确定性，从而使现货市场 交易具有一定的不可靠性。这对于依赖持续固定投入的生产性企业来说，除非 企业买卖周期内具有足够的库存，这当然会增加相应的成本，否则，现货市场 就是不可靠的。另一方面，现货市场的不确定性以及讨价还价也增加了企业的 交易成本。事实上，现实中几乎没有依靠现货市场治理纵向关系的企业。 ( 2 ) 纵向一体化( 企业) 纵向一体化是企业向其投入品企业或者以其产品为投入品的企业的扩张。 按照产业链的方向，纵向一体化分为上游企业的前向一体化和下游企业的后向 一体化。纵向一体化的实质是企业边界的扩展，是将市场治理转变为企业治理， 将企业之外实现的供需关系转变为企业内部的交易。纵向一体化企业可以获得 较稳定的投入品供应，或者较稳定的产品市场，从而避免投入品市场和产品市 场不确定性带来的损失【l 。 产业组织理论认为纵向一体化是由一定的市场结构决定的企业行为，这种 行为反过来又影响市场结构，产生一定的市场绩效，一个产业的纵向一体化程 度随着这个产业生命周期的变化而变化，在产业发展的前期和后期阶段，由于 市场规模较小，难以支撑部门的独立生产，纵向一体化是合理的。通过纵向一 体化，企业可以控制投入与产出市场，从而将非纵向一体化的企业排挤出市场， 并提高产业进入壁垒，从而阻止潜在的进入者。通过纵向一体化，企业可以形 成垄断，实行价格歧视，赚取更多的消费者剩余。s p e n g l e r 1 5 】研究了上下游都 是不完全竞争情况下的“双重加价 问题，指出纵向一体化不仅降低了最终产 品的价格，而且一体化企业的利润大于纵向分离是上下游企业的利润之和，这 提高了企业纵向一体化的激励。 交易成本理论从市场失灵的角度出发，指出纵向一体化缘于对交易成本的 节约。通过纵向一体化，可以使资产专用性强的纵向关联的交易双方有效避免 1 0 “套牢 问题，鼓励上下游企业做出事前投资，消除市场交易中上下游企业不 完全契约造成的机会主义和潜在的敲竹杠问题。c o a s e ( 1 9 3 7 ) 从企业和市场的 交易成本优势出发，指出企业和市场是可以相互替代的治理机制。市场的运行 存在交易成本，企业替代市场可以节约交易成本。 当然，实行纵向一体化有利也有弊。特别地是实行纵向一体化有可能产生 三个方面的成本：一体化厂商自己供应生产要素或者配售产品的成本高于市 场组织时的成本；一体化厂商增加了管理成本；厂商需付出高昂的一体化 成本。厂商只有在实行纵向一体化所得收益大于上述成本的时候才可能实行纵 向一体化【1 2 】。 ( 3 ) 契约 市场和纵向一体化作为治理机制的两个极端各有其优缺点，现实中存在的 治理机制多为处于市场和纵向一体化之间的第三种中间治理机制，即契约治理。 契约交易即交易双方通过签订不同期限的长短期契约完成交易。契约交易 具有准一体化的特征，却不必付出一体化的成本；契约交易兼能利用市场的优 点，但可以节约交易成本。契约交易有长期契约和短期契约之分，长期契约一 般在5 年以上，短期契约一般在3 年以下。 短期契约可以在最大程度上接近市场，但是短期契约不能平滑市场的波动。 而且，短期契约无疑增加了供需双方的谈判次数，从而增加了交易成本。长期 契约可以平滑市场的波动，为交易双方提供较稳定的交易环境。但随着契约期 限的增加，缔约双方为了应对市场不确定性，往往倾向于规定各种应急的供需 关系，这本身增加了交易成本。而且，在所订契约不够详尽的情况下，供需双 方为了对自己有利，会对有关条约作机会主义的解释方式i l 引。 2 4 美国煤电产业及研究现状 2 4 1 美国煤电产业特点 煤炭资源是储存量最大的化石能源，据世界能源会议统计，世界已探明煤 炭可采储量共计9 9 8 0 亿吨。2 0 0 6 年，世界煤炭产量约为6 2 亿吨，其中约有6 4 的煤炭用于发电。人类对煤炭的利用源于煤炭燃烧释放热能，第一次工业革命 时期，煤炭是蒸汽机的主要燃料。第二次工业革命以来，随着电能利用的扩大， 煤炭主要用来发电。 从世界范围来看，在煤电纵向关系的治理上，主要的产煤国都有行之有效 的治理机制。其中尤以美国最具有代表性，本节主要介绍美国的情况。 美国是世界上最大的能源生产与消费的国家。美国煤炭储量丰富，可采储 量约占世界可采储量的2 7 ，2 0 0 6 年煤炭产量为l o 5 亿吨，消耗量为1 0 1 亿 吨，其中9 2 的煤炭用于发电。2 0 0 6 年，全国装机容量为9 8 8 亿千瓦，其中 燃煤机组装机容量为3 1 4 亿千瓦，约占3 1 8 。当年发电量为4 0 5 3 0 亿千瓦， 其中燃煤发电机组发电量为1 9 8 7 2 亿千瓦，约占4 9 1 1 4 l 。 虽然美国不断经历着经济发展周期的变化，但美国煤电市场却基本保持稳 定。即便是本世纪初，全球经济复苏，能源需求激增，煤炭价格大幅提升的情 况下，美国电价一直保持稳定。这主要是因为： ( 1 ) 煤电产业高度市场化 美国煤炭工业市场化较早，而且在煤炭工业发展过程中积极实行优胜劣汰 机制，对效益不佳的煤炭企业实行破产或兼并政策，上世纪八、九十年代，美 国的煤矿数量减少了一半，从而推动了煤炭企业向规模化、集中化方向发展。 美国最大的六家煤炭企业的产量占美国全部煤炭产量的7 5 0 以上。 美国自上个世纪7 0 年代开始对电力产业放松规制，引入竞争，打破垄断， 高度市场化，形成了全国性的电力市场。由于发电企业在煤炭市场上的买方垄 断地位，在电力产业改革同时，煤炭产业也加快了调整步伐，而且煤炭企业和 发电企业的交易关系也发生了新的变化，出现了新型的合作方式。 美国放松电力规制以后，发电企业为了增强竞争力，扩大市场份额，在加 强管理，降低成本的同时，不断进行联合、兼并等逐步实现规模化。煤炭企业 为了应对电力产业的变化，改变电煤交易中的不利地位，也进行了相应的调整。 美国发电用煤主要来自国内，在国内煤炭市场稳定的前提下，电价也不会 大幅波动。为了保证煤炭市场的平稳运行，美国制定了标准的煤炭交易合同， 供需双方只有签订标准的煤炭交易合同才能进行交易。且在交易时，供需双方 必须遵守管理规定，煤炭柜台交易市场还会对参加交易的企业进行信用等级评 定。此外，美国还建有完善的煤炭期货市场。 在美国电煤交易中还存在一种特殊的交易手段，即“优先回购权 。比如说， a 发电企业购买了某煤矿的期货煤，一定条件下它又可以把期货煤卖给另一家 急缺煤炭的发电企业b ，但有一个附加条件：一旦a 发电厂缺煤，那么a 有优 先回购权，即a 把卖给b 的煤炭再加点价购买回来。 铁路煤炭供需双方使用的最广泛的运输方式，美国铁路运输业的集约化、 市场化在让用户降低成本和改进服务方面受益的同时，也增加了市场选择。此 外，美国于2 0 0 1 年5 月首次对煤炭运输期货进行拍卖，让购买者可以锁定未来 的运费和运输成本。 ( 2 ) 多元化经营战略 发电企业和煤炭企业之间一般签订长期供货契约，以平滑煤炭价格变动。 j o s k o w ”】的研究表明，发电公司大约6 0 的煤炭供应涉及相对长期的契约( 多 于5 年) 。而且，发电企业一般很重视库存建设。但是，电力市场引入竞争以后， 发电企业为了规避风险，在供应区、供应商、运输商的选择上采取了多元化的 战略，同时减少库存，缩短契约期限，增加现货市场采购。此外，发电企业还 采取了燃料多元化战略( 如建设天然气发电机组等) ，采用新技术降低煤耗。 1 2 煤炭企业在应对电力市场变化的同时，也采取了多元化的战略。扩大销售 地点，对顾客实行多元化，不再依附于特定电厂，利用出口调节煤炭市场供应， 同时采用多元化价格。 2 4 2 美国煤电产业研究综述 纵观早期美国学者对煤电纵向关系的研究一般是应用产业组织理论和新制 度经济学的交易成本理论或不完全契约理论对煤电纵向关系安排进行实证研 究。或者考虑燃料调节条款的影响，或者在纵向一体化的煤电企业和非纵向一 体化煤电企业之间进行比较分析。 k l e i n 1 6 l 认为大多数煤炭企业和发电企业的拥有者会对煤炭交易做出大量 的专用投资，专用交易的煤炭企业和发电企业产生的事后准租提供了机会主义 的激励，潜在地给了煤炭企业和发电企业市场势力。 a t k i n s o n 和k e r k v l i e t 】【1 8 】以发电企业、煤炭供应商和铁路之间的租金分配 为出发点，对市场中各方的市场影响力进行了实证研究，发现了使用m o n t a n a 和w y o m i n g 煤炭的发电企业买方垄断行为的有力证据，证明了影响剩余租金配 置因素的是市场非均衡和垄断势力。