能源经济学课件：能源价格

能源经济学

能源价格1目录7.1能源定价理论7.2石油输出国组织与国际石油价格7.3能源价格对市场配置的调节7.4能源价格与一般价格水平7.5能源价格与经济增长27.1能源定价理论Hotelling法则：其中，Pt为t时期的资源价格，r为市场利率当不考虑开采成本时，资源最优配置下的均衡价格以市场利率的增长率连续上升；当考虑开采成本时，资源价格是指扣除边际开采成本后的净价格，也称为资源租金率，资源租金率满足Hotelling法则。3早期研究马歇尔的竞争论弗兰克尔的寡头控制理论系统研究Hotelling的可耗竭资源模型目录7.1能源定价理论7.2石油输出国组织与国际石油价格7.3能源价格对市场配置的调节7.4能源价格与一般价格水平7.5能源价格与经济增长47.2石油输出国组织与国际石油价格7.2.1OPEC石油储量7.2.2OPEC产量政策及其市场份额7.2.3OPEC定价机制7.2.4OPEC原油产量与国家原油价格7.2.5OPEC对国际石油价格影响简评57.2.1OPEC石油储量6OPEC成立于1963年，是一个对抗西方跨国石油公司的石油卡特尔组织。1、石油输出国组织（OPEC）简介7.2.1OPEC石油储量OPEC定价原则的假设：财富最大化型和生产能力利用目标型。财富最大化：Hotelling模型中垄断部分的改进。生产能力利用目标型：从垄断者不可能拥有完全信息，进而也不可能知道最优价格路径的角度出发，假设OPEC通过产能利用目标来摸索隐含的最优价格路径。若实际的产能利用率高就说明生产供求紧张，从而抬高价格，反之则降低价格77.2.1OPEC石油储量8OPEC拥有丰富的石油储量，2018年占世界总储量的71.8%；OECD国家石油储量相对贫乏。由于OPEC拥有丰富的石油资源储量，它的产量政策和价格政策对国际石油价格具有重要影响力。

OPEC与OECD石油探明储量(单位：亿桶)7.2石油输出国组织与国际石油价格7.2.1OPEC石油储量7.2.2OPEC产量政策及其市场份额7.2.3OPEC定价机制7.2.4OPEC原油产量与国家原油价格7.2.5OPEC对国际石油价格影响简评97.2.2OPEC产量政策及其市场份额10OPEC产量政策：内部成员产量配额制。内部分歧：1）温和派，主张温和的油价政策，不主张减产提价，代表为沙特、阿联酋等。2）强硬派：为提高短期收入，极力主张减产提价。代表为委内瑞拉、尼日利亚等。7.2.2OPEC产量政策及其市场份额11OPEC目前的产量约占世界总产量的42％左右。OPEC产量份额最高时达到52%，最低时只有30%左右。OPEC拥有600万桶/日的剩余生产能力，可对市场供需进行调节。

OPEC石油产量份额（1965-2018）7.2石油输出国组织与国际石油价格7.2.1OPEC石油储量7.2.2OPEC产量政策及其市场份额7.2.3OPEC定价机制7.2.4OPEC原油产量与国家原油价格7.2.5OPEC对国际石油价格影响简评127.2.3OPEC定价机制13OPEC原油价格：指的是沙特阿拉伯轻油(ArabLight)、阿尔及利亚撒哈拉混合油(SaharaBlend)、印度尼西亚米纳斯油(Minas)、尼日利亚邦尼轻油(BonnyLight)、阿联酋迪拜油(Dubai)、委内瑞拉蒂朱纳轻油(TiaJuanaLight)、墨西哥依斯莫斯轻油(Isthmus)七种原油市场监督价格的平均价格。OPEC定价机制：价格带机制（产量调整机制）。价格带机制于2000年10月开始启用，2005年被停用。7.2.3OPEC定价机制14价格带机制曾试图将价格控制在22-28美元/桶之间。OPEC一揽子价格走势7.2石油输出国组织与国际石油价格7.2.1OPEC石油储量7.2.2OPEC产量政策及其市场份额7.2.3OPEC定价机制7.2.4OPEC原油产量与国家原油价格7.2.5OPEC对国际石油价格影响简评157.2.4OPEC原油产量与国家原油价格16OPEC通过控制国际石油产量来影响供需，进而影响国际石油价格。世界原油产量的波动与OPEC产量波动具有明显的相似性。原油产量：1960-2002原油产量波动：1960-20027.2.4OPEC原油产量与国家原油价格17统计分析显示OPEC原油产量变化与世界原油产量变化之间明显相关，非OPEC产量变化与世界原油产量变化的相关程度很低。OPEC、非OPEC和世界原油产量波动之间的相关系数OPEC非OPEC世界OPEC1非OPEC-0.062（0.694）1世界0.941(0.000)0.278(0.074)17.2.4OPEC原油产量与国家原油价格18OPEC原油产量变化是世界原油产量变化的主要原因，并通过供需影响了世界原油价格。OPEC原油产量与国际原油价格7.2石油输出国组织与国际石油价格7.2.1OPEC石油储量7.2.2OPEC产量政策及其市场份额7.2.3OPEC定价机制7.2.4OPEC原油产量与国家原油价格7.2.5OPEC对国际石油价格影响简评197.2.5OPEC对国际石油价格影响简评20有关作用的争论：

1）OPEC拥有左右国际石油市场的能力。2）OPEC只是市场的被动适应者。影响OPEC对国际油价作用大小的因素：

1）产量政策；2）剩余产能；3）内部协调机制。目录7.1能源定价理论7.2石油输出国组织与国际石油价格7.3能源价格对市场配置的调节7.4能源价格与一般价格水平7.5能源价格与经济增长217.3能源价格对市场配置的调节7.3.1能源价格波动特征7.3.2能源价格波动对能源市场均衡的影响227.3.1能源价格波动特征23能源价格表现出金融化属性，其波动具有金融时间序列的很多特点。研究能源价格波动特征的一个很有效的方法：Zipf技术。Zipf分析技术最早由Zipf(1949,1968)提出，主要运用于自然语言课程，用于计算某一篇给定的文章中每个单词出现的频率f。根据每个单词出现的频率对单词进行分类，发现可以给每个单词赋一个秩R，令出现频率最大的那个单词的秩R＝1。对自然语言可以观察到下面的幂律成立：

对任意语言，指数ξ接近于17.3.1能源价格波动特征24设定阈值u和d，当实际价格涨幅超过u时认为价格上涨，记为1；当实际价格跌幅超过d时认为价格下跌，记为－1；当实际价格变动幅度不超过阈值时，认为价格没有发生变化，记为0。则价格序列可以转换为取值－1，0，1的序列，该序列反映了价格涨跌的动力学信息。序列可以用字母A＝{-1,0,1}按下面的形式与n维有偏价格序列建立联系：Zipf模型方法7.3.1能源价格波动特征25设、、

表示给定的序列

中向下（负的）、不变（0）和向上（正的）变化出现的次数。定义绝对变化频率如下：类似地，相对变化频率如下：

这里7.3.1能源价格波动特征26Zipf模型用于能源价格波动特征研究的基本原理是将能源价格的上涨和下跌分别看成一个字符，通过Zipf技术分析不同时间点上价格上涨和下跌的概率。右图为利用Zipf技术对1986年1月2日至2003年11月4日纽约期货交易所汽油1个月期货日价格进行分析得出的结果。汽油价格涨跌的相对频率案例：利用Zipf技术分析国际汽油价格波动的动力学行为7.3.1能源价格波动特征国际汽油价格波动的动力学行为特征：存在两个关键点60和116工作日，按一周5个工作日，一个月22～23个工作日，一年250个工作日算，、近似相应为一个季度和半年。这两个关键点决定了汽油价格行为转换大致经历了三个阶段：阶段1（）是投机者阶段阶段2（）是消费者阶段阶段3（）是生产者阶段总的来说汽油市场价格波动短期行为主要由投机者的行为支配，而中期和长期价格行为由消费者和生产者行为控制。

7.3能源价格对市场配置的调节7.3.1能源价格波动特征7.3.2能源价格波动对能源市场均衡的影响287.3.2能源价格波动对能源市场均衡的影响29能源价格波动表现出复杂性特征，受多方面因素影响。主要影响因素供需基本面国际经济形势地缘政治因素天气与气候投机因素能源价格对市场的调节作用能源价格是实现能源资源优化配置最主要的市场调节者能源价格的调节效应还表现在促进能源消费结构、产业结构转化，降低行业能源强度上。短期，能源价格调节市场能力较弱7.3.2能源价格波动对能源市场均衡的影响目录7.1能源定价理论7.2石油输出国组织与国际石油价格7.3能源价格对市场配置的调节7.4能源价格与一般价格水平7.5能源价格与经济增长317.4能源价格与一般价格水平7.4.1能源价格波动的传导7.4.2能源价格上涨对一般价格水平影响的测算327.4.1能源价格波动的传导33在市场经济条件下，各种商品价格之间形成一种价格链条式的系列链接，任何环节的商品价格变动都会通过成本推动或需求拉动向其他环节传导。作为一种生产要素，能源价格的波动主要通过成本推动向其他环节传导。能源价格上涨原材料部门成本上涨下游部门成本提高消费者物价水平上涨7.4能源价格与一般价格水平7.4.1能源价格波动的传导7.4.2能源价格上涨对一般价格水平影响的测算347.4.2能源价格上涨对一般价格水平影响的测算35能源价格的上涨会推高产品生产成本，产生成本推动型通货膨胀。研究能源价格波动对通货膨胀影响的主要方法：向量自回归模型（VAR）向量误差修正模型（VECM)投入产出法研究能源价格波动对通货膨胀影响的主要方法目录7.1能源定价理论7.2石油输出国组织与国际石油价格7.3能源价格对市场配置的调节7.4能源价格与一般价格水平7.5能源价格与经济增长367.5能源价格与经济增长7.5.1能源价格对经济生产的直接影响7.5.2能源价格对经济生产的综合影响7.5.3能源价格对相关部门生产影响377.5.1能源价格对经济生产的直接影响估计直接影响的模型：净进口模型%△GDP=%△PI*(1－E)*(-NI/GDP)

其中：%△GDP表示GDP变化的百分比，%△PI表示原油进口价格变化程度，NI表示原油净进口量，E表示原油进口需求价格弹性（绝对值）。38利用净进口模型，估计2003-2005年间由于原油进口价格上涨对我国GDP产生的直接影响。其中原油进口价格PI根据同期原油进口外汇支出和原油进口量折算而得，原油进口需求价格弹性采用文献(范英等，2008)中的估计值0.66，估计结果见下表。39%△PINIGDP%△GDP200319.08828965033-0.68200426.521172371591-1.15200532.341187578678-1.802003-2005年进口原油价格上涨对实际GDP直接影响7.5.1能源价格对经济生产的直接影响7.5能源价格与经济增长7.5.1能源价格对经济生产的直接影响7.5.2能源价格对经济生产的综合影响7.5.3能源价格对相关部门生产影响407.5.2能源价格对经济生产的综合影响估计综合影响的模型:一般均衡模型（CGE）一般均衡模型优点：适用于复杂系统（经济系统本身即为复杂系统）；可对产业层次进出口、增加值变化和相关部门生产技术进步对一国抵抗能源价格风险的作用进行模拟分析。CGE模型基本模块：价格模块生产模块收入与消费模块贸易模块投资模块模型闭合基于研究目的需要添加的模块福利模块41国内利用CGE模型研究能源价格冲击对宏观经济影响的研究很多，比如国务院发展研究中心侯永志，宣晓伟(2003)建立了一个单一部门的CGE模型模拟分析油价波动对我国宏观经济的影响，魏涛远(2002)运用开发的CNAGE模型对国际原油价格不同程度的上涨进行了模拟。本章介绍的CGE模型源自文献(范英等，2008)，稍加改动。该模型由价格模块、生产模块、收入与消费模块、贸易模块、投资模块和模型闭合6个子模块组成。42能源价格冲击影响的CGE模型7.5.2能源价格对经济生产的综合影响价格模块是CGE模型关于各种价格的定义，其中包含了Armington(1969)的“小国假设”。反映小国假设的方程为：43价格模块：第i种进口品的国内价格；：第i种出口品的国内价格；：汇率；：第i种进口品的国际价格；：第i种出口品的国际价格；：第i种产品进口关税税率；：第i种产品出口补贴率7.5.2能源价格对经济生产的综合影响复合商品价格表示进口商品价格与国内所提供的商品价格的复合：44：第i种复合商品价格；：第i种复合商品总供给；：第i种商品进口额；：由国内生产并在国内销售的第i种商品价格；：由国内生产并在国内销售的第i种商品的总需求；：第i种商品的国内产出价格；：第i种商品总产出；：第i种商品出口额。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响各部门产品增加值价格是指其产品的产出价格扣除间接税后，再扣除其他部门中间投入的复合商品价格，即45：第i部门产品增加值价格；：第i部门的间接税费率；：投入产出系数（第i部门生产单位产品所需第j种商品的数量）。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响在模型中考虑两层嵌套的生产函数关系，模型结构如图所示：46生产模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响化石能源合成品由煤炭，原油，成品油，天然气四种化石能源按Cobb-Douglas函数(CobbandDouglas,1929)形式组合得到，如下所示：477.5.2能源价格对经济生产的综合影响在能源合成品中，由于电力的生产通常要消耗化石能源，电力与化石能源之间的替代弹性应小于化石能源内部的替代弹性(武亚军，宣晓伟，2002)。因此，能源合成品由电力投入和化石能源合成品投入组合得到。487.5.2能源价格对经济生产的综合影响资本-能源合成品由资本投入和能源合成品投入组合得到497.5.2能源价格对经济生产的综合影响各部门利用资本-能源合成品与劳动要素按照常替代弹性函数（CES）关系进行生产，产品为各部门的增加值，即507.5.2能源价格对经济生产的综合影响各部门资本-能源合成品价格与工资率是在社会平均资本-能源合成品回报率和社会平均相对工资率的基础上通过各部门资本回报率与工资扭曲系数调整所得，即51各部门利用自己的增加值和其他部门对它的中间投入按照Leontief函数生产出自己的总产出，即7.5.2能源价格对经济生产的综合影响表示居民（农村与城镇）、政府、企业的收入及他们对商品和劳务的需求。居民收入来自劳动的要素收入、资本收入、政府、企业和世界其它地区的转移支付，即52收入与消费模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响居民总收入扣除个人所得税后为居民可支配收入，即53居民储蓄为居民可支配收入乘以边际储蓄倾向，即7.5.2能源价格对经济生产的综合影响居民对各种商品的消费函数用扩展线性支出系统（ELES）来刻画，即54企业的资本收入加上政府对企业的转移支付扣除企业向政府交纳的税费和企业对居民的转移支付，剩余部分构成企业的储蓄，即7.5.2能源价格对经济生产的综合影响政府收入来自企业的直接税与间接税、居民收入所得税、关税和世界其他地区对政府的转移支付。即557.5.2能源价格对经济生产的综合影响政府收入扣除政府对企业、居民的转移支付、对出口的补贴和政府对商品的消费支出后剩余部分为政府储蓄，即567.5.2能源价格对经济生产的综合影响居民储蓄、政府储蓄、企业储蓄和国外净储蓄四部分构成社会总储蓄，即57价格指数用GDP的平减指数定义，即由名义GDP除以实际GDP获得，即7.5.2能源价格对经济生产的综合影响根据Armington假设国内消费者将选择一组进口品与国产品按照常替代弹性（CES）函数所组成的复合商品，生产者选择一组出口品与国产品按照常转换弹性（CET）函数所组成的复合商品。进口需求函数通过对CES形式的成本函数最小化推导而来，出口供给函数通过对CET形式的收入最大化推导而来。58贸易模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响下式反映出口贸易关系：597.5.2能源价格对经济生产的综合影响总投资等于总储蓄，各部门投资假设为总投资的一个固定比例，即60投资模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响模型闭合模块包含四个市场均衡：商品市场、要素市场、资本市场和外汇市场。商品市场均衡指各部门的复合商品总供给等于各部门的国内总需求。各部门国内总供给来自国内厂家的生产和进口的复合。国内总需求分为四块：作为各部门对该部门产品的中间投入需求、政府和居民的最终消费及投资。即61模型闭合模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响要素市场均衡意味着各部门对劳动和资本两种要素的总需求等于这两种要素的总供给。本模型假设要素市场在外来冲击下可以通过要素的相对价格进行充分的调整。比如劳动力市场，劳动总供给外生给定，各部门相对工资内生决定，劳动供给在部门间的配置由相对工资率决定。即62资本市场均衡指总储蓄等于总投资，即7.5.2能源价格对经济生产的综合影响外汇市场均衡意味着外汇总收支平衡。外汇支出由各部门进口支出和资本收入对世界其它地区的转移两部分构成，外汇收入由各部门出口收入、世界其他地区对居民、政府的转移支付和国外净储蓄三部分构成。即63在瓦尔拉斯的一般均衡中，如果存在n种市场，当n-1种市场达到均衡时，最后的第n种市场也会达到平衡。故在表达n种市场一般均衡的方程组中，只有n-1个方程是独立的，只能求解出n-1个独立的内生变量（即求解出的是n种商品的相对价格）。所以在CGE模型的方程组中，需要去掉一个方程（通常是去掉总投资等于总储蓄的方程）。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响根据上述对模型的描述，可画出如下各部门的商品流向图:647.5.2能源价格对经济生产的综合影响为考虑国际原油价格上涨对两类居民福利的影响，可以采用希克斯等价变动（Hicksianequivalentvariation）来测算油价变化前后居民福利的变化。希克斯等价变动是以实施某项政策前的各种商品价格为基础，以支出函数测算该项政策实施前后的效用变化（Varian,1992）。在本模型中以国际原油价格变化前各部门商品价格为基础，以支出函数测算油价变化前后居民福利的变化情况。即65福利模块7.5.2能源价格对经济生产的综合影响模型数据与参数确定SAM表CGE模型的数据基础：社会核算矩阵（socialaccountingmatrix,SAM）。SAM表以矩阵形式反映国民核算体系。SAM表的基本结构：活动账户、商品账户、要素账户、机构账户、资本账户和国外账户。数据来源：SAM表中的中间需求、居民消费、投资及劳动与资本（要素）收益等数据可以直接从投入产出表中获取。其余数据均可通过一些正规出版的渠道，如历年《中国统计年鉴》，《中国金融年鉴》等，通过简单计算获取。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响SAM表基本构造7.5.2能源价格对经济生产的综合影响总控制表活动商品劳动资本居民企业政府投资国外汇总活动

281884

1150

30943313976商品191572

52571

1912045565

308828劳动58950

58950资本45446

45446居民

589503388

125521147

105877095企业

40845

389

41235政府18008704

49575747

-629410投资

19567229367604

-454245565国外

26240

1213

27453汇总31397630882858950454467709541235294104556527453

参数估计模型的参数分两类，一类参数的值可以利用社会核算矩阵，通过校准的方法求得，另一类参数的值需要外生给定。

参数的校准：指利用已经构造好的社会核算矩阵中的数值，代入模型方程，求得方程中未知参数的数值，使CGE模型确实反映SAM表所代表的基准年的实际经济运行状况。本章所建立的CGE模型参数中，投入产出系数、劳动和资本要素的份额、各种税率、各种消费比例、投资比例等参数可通过校准的方式求得。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响参数估计外生参数在外生给定的参数中最重要的是各种弹性参数。由于数据的缺乏，大多数CGE模型中弹性的取值是主观估计的，即在参考以前各种模型所作估计的基础上，结合当前模型的结构特点和实际经验加以调整。这是CGE模型在实际应用中受诟病的一个主要原因。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响模型求解CGE模型中因为含有大量非线性联立方程式，使得模型的求解过程变得比较复杂，有一定难度。GAMS（GeneralAlgebraicModelingSystem）软件。GAMS是一种面向应用的构造模型的高级计算机语言，融合了关系数据库技术与数学规划理论，为用户在模型、算法和数据之间提供了一个便捷的接口。包含了编译器和高效能的求解引擎。可求解各种类型的规划问题，如线性规划、非线性规划、整数规划等。在对基准情景下的模型求解后，给模型一个外生冲击，如国际原油价格发生不同程度的上涨，就可得到对经济生产的综合影响效果。7.5.2能源价格对经济生产的综合影响7.5能源价格与经济增长7.5.1能源价格对经济生产的直接影响7.5.2能源价格对经济生产的综合影响7.5.3能源价格对相关部门生产影响717.5.3能源价格对相关部门生产影响相比较其他几种能源品种而言，石油价格波动相对剧烈频繁，所以下面主要分析石油价格波动对相关部门的影响。受油价影响的行业，主要集中在石油、炼化类中；下游产业中，农业、交通运输和汽车行业也会受到一定程度的波及。727.5.3能源价格对相关部门生产影响石油开采行业石油开采行业是国际油价上涨最直接的受益者，当然，在油价下跌时也会面对最大的压力。2005年1至6月，中国