基于Stackelberg博弈的天然氣定價(jià)機(jī)制研究

1、基于Stackelberg 博弈的天然氣定價(jià)機(jī)制研究精選課件參考文獻(xiàn) 聶光華. 基于Stackelberg 博弈的天然氣定價(jià)機(jī)制研究, 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)J. 2013,37 (6):184-188.作者簡(jiǎn)介 聶光華(1973-),男,經(jīng)濟(jì)師,天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部博士研究生,主要從事城市燃?xì)饨?jīng)營(yíng)管理等研究。E-mail: niegh vip. sina. com。精選課件研究背景 天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃提出,要建立反映資源稀缺程度和市場(chǎng)供求變化的天反映資源稀缺程度和市場(chǎng)供求變化的天然氣價(jià)格形成機(jī)制然氣價(jià)格形成機(jī)制,加快理順天然氣與可替代能源的比價(jià)關(guān)系,充分發(fā)揮價(jià)格在調(diào)節(jié)供求關(guān)系

2、中的杠桿作用,并為天然氣價(jià)格最終天然氣價(jià)格最終市場(chǎng)化市場(chǎng)化奠定基礎(chǔ)?？v觀國(guó)外較成熟天然氣市場(chǎng)改革歷程也可發(fā)現(xiàn),盡管采取的措施不盡相同,但各國(guó)定價(jià)機(jī)制改革的方向大都是由壟斷性定價(jià)向市場(chǎng)定價(jià)轉(zhuǎn)變,其中,引入第引入第三方準(zhǔn)入制度三方準(zhǔn)入制度是美、英等國(guó)天然氣行業(yè)向市場(chǎng)定價(jià)轉(zhuǎn)變的重要步驟。精選課件 目前中國(guó)天然氣市場(chǎng)上,生產(chǎn)商壟斷著天然氣的勘探生產(chǎn)環(huán)節(jié),通過(guò)建設(shè)天然氣運(yùn)輸管道,同樣包攬了中游管輸環(huán)節(jié),壟斷力度較強(qiáng) 。中國(guó)天然氣向市場(chǎng)定價(jià)轉(zhuǎn)變,其重要改革環(huán)節(jié)就是要將天然氣行業(yè)上中游相分離將天然氣行業(yè)上中游相分離, ,建立建立專門的管道運(yùn)輸公司專門的管道運(yùn)輸公司,從而降低上游生產(chǎn)商縱向一體化的程度。真正的

3、管道公司建立后,其角色、職能也需要進(jìn)一步明確。精選課件 為研究天然氣定價(jià)機(jī)制改革的具體演化過(guò)程和實(shí)際效果,在市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制下,根據(jù)管道公司是否參與天然氣買賣,本文將天然氣供應(yīng)鏈分成不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈和引入第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈,并分別考察兩種情形下的天然氣定價(jià)策略天然氣定價(jià)策略。精選課件1 不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈博弈定價(jià)模型 在這類天然氣供應(yīng)鏈中,生產(chǎn)商生產(chǎn)商負(fù)責(zé)上游天然氣勘探開(kāi)采,以生產(chǎn)價(jià)格將天然氣出售給管道公司 ;管道公司管道公司購(gòu)入天然氣后,通過(guò)長(zhǎng)輸高壓管道輸送至下游門站,并以門站價(jià)格出售給配氣商或大工業(yè)用戶;配氣商配氣商再將天然氣通過(guò)配氣管網(wǎng)輸送至最終用戶。精

4、選課件 根據(jù)天然氣資源供需特點(diǎn),在放松管制的條件下,在天然氣供應(yīng)鏈博弈中,生產(chǎn)商對(duì)管道生產(chǎn)商對(duì)管道公司有主導(dǎo)作用公司有主導(dǎo)作用,而管道公司因其自然壟斷而管道公司因其自然壟斷地位地位,又對(duì)下游配氣商有主導(dǎo)作用又對(duì)下游配氣商有主導(dǎo)作用。簡(jiǎn)便起見(jiàn),選取未來(lái)天然氣市場(chǎng)中,上中下游三家相上中下游三家相互獨(dú)立且存在供求關(guān)系的企業(yè)互獨(dú)立且存在供求關(guān)系的企業(yè)(生產(chǎn)商、管生產(chǎn)商、管道公司、配氣商道公司、配氣商)進(jìn)行建模分析,并且供應(yīng)鏈各企業(yè)間遵從上游企業(yè)上游企業(yè)Stackelberg 策略策略。精選課件1.1 問(wèn)題假設(shè)為了使研究問(wèn)題簡(jiǎn)便,給定如下的假設(shè)條件:(1)供應(yīng)鏈成員都追求自身經(jīng)濟(jì)利益的最大化,每個(gè)成員都

5、有決策權(quán)力。(2)最終顧客需求具有一定的價(jià)格彈性。精選課件1.2 建立模型生產(chǎn)商生產(chǎn)商管道公司管道公司配氣商配氣商價(jià)格PTp固定成本cficftcfr邊際成本cictcr利潤(rùn)itrd 為配氣價(jià)p 下的市場(chǎng)需求量, 假設(shè)d =D-kp(k0), D 為市場(chǎng)規(guī)模(即市場(chǎng)最大的可能需求), k 為價(jià)格敏感系數(shù)。第三階段:配氣商maxp r=(p-cr-T)d-cfr=(p-cr-T)(D-kp)-cfr;第二階段:管道公司maxT t=(T-ct-P)d-cft=(T-ct-P)(D-kp)-cft;第一階段:生產(chǎn)商maxP i=(P-ci)d-cfi=(P-ci)(D-kp)-cfi;依次求第三、

6、第二和第一階段的最大利潤(rùn)，可得出各自最優(yōu)價(jià)格（決策變量）。精選課件1.3 求解模型 Stackelberg 博弈采用逆向歸納法逆向歸納法 ,在市場(chǎng)條件下,各市場(chǎng)主體以利潤(rùn)最大化利潤(rùn)最大化為決策目標(biāo)。精選課件 在第三階段,配氣商根據(jù)管道公司給出的價(jià)格T,以自身利潤(rùn)r=(p-cr-T)d-cfr=(p-cr-T)(D-kp)-cfr最大化為目標(biāo)決策價(jià)格p。 令 , 得到配氣商最優(yōu)配氣價(jià)格,用p1* 來(lái)表示,即 (1)精選課件 在第二階段,管道公司根據(jù)生產(chǎn)商提供的價(jià)格P(為生產(chǎn)商的決策變量及管道公司的獲取成本)和第三階段配氣商確定的價(jià)格p1* ,以自身利潤(rùn)t=(T-ct-P)d-cft=(T-ct-

7、P)(D-kp)-cft =(T-ct-P)(D-kT-kcr)/2-cft最大化為目標(biāo)來(lái)尋求最優(yōu)定價(jià)T。 令 , 得到管道公司最優(yōu)銷售價(jià)格,用T1* 來(lái)表示,即 (2)精選課件 在第一階段,生產(chǎn)商根據(jù)前兩階段配氣商和管道公司的最優(yōu)定價(jià)p1* 及T1* ,以利潤(rùn)i=(P-ci)d-cfi=(P-ci)(D-kp)-cfi =(P-ci)(D-kP-kcr-kct)/4-cfi最大化為目標(biāo)尋求最優(yōu)定價(jià)P。 令 , 得到生產(chǎn)商最優(yōu)定價(jià),用P1* 來(lái)表示,即 (3)精選課件 將P*代入式(2)中,可以得到管道公司最優(yōu)銷 售價(jià)格為 (4) 再將T*代入式(1)中,可以得到配氣商最優(yōu)配氣價(jià)格為 (5)精

8、選課件2 引入第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈博弈定價(jià)模型構(gòu)建 與不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈的最大區(qū)別在于,引入第三方準(zhǔn)入制后,供應(yīng)鏈中的管道公司不參與天然氣買賣,作為第三方服務(wù)公司,其收費(fèi)將受到政府的嚴(yán)格控制,即管輸環(huán)節(jié)實(shí)行政府管制。 發(fā)達(dá)國(guó)家成熟天然氣市場(chǎng)實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的重點(diǎn)在于允許天然氣供應(yīng)鏈下游成員,如大工業(yè)用戶、燃?xì)怆姀S和地方配氣公司直接與上游生產(chǎn)方商談包括價(jià)格在內(nèi)的購(gòu)氣合同,再委托管道公司輸氣,并向管道公司支付運(yùn)輸費(fèi)。精選課件 參考成熟天然氣市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制,對(duì)實(shí)行第三方準(zhǔn)入后的中國(guó)天然氣供應(yīng)鏈定價(jià)機(jī)制進(jìn)行研究。 分析簡(jiǎn)化的供應(yīng)鏈模型,依然假設(shè)選取未來(lái)天然氣市場(chǎng)中,上中下游三家相互獨(dú)

9、立的生產(chǎn)商、管道公司、配氣商進(jìn)行建模分析。精選課件1.1 問(wèn)題假設(shè) 在引入第三方準(zhǔn)入制后,生產(chǎn)商生產(chǎn)商銷售天然氣給配氣商;作為買方,配氣商配氣商支付給自主選擇的管道公司一定的管輸費(fèi)用,并將天然氣賣給最終的消費(fèi)者。生產(chǎn)商生產(chǎn)商與與配氣商配氣商是獨(dú)立是獨(dú)立的決策者的決策者,其決策目標(biāo)是各自利潤(rùn)的最大化。 假設(shè)條件與不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈中的情形相同。精選課件 第三方準(zhǔn)入制實(shí)行中,需要政府對(duì)管道運(yùn)價(jià)設(shè)計(jì)中的費(fèi)率進(jìn)行設(shè)定。天然氣市場(chǎng)中的用戶類型是多變的,如大工業(yè)用戶、燃?xì)怆姀S和城市燃?xì)庥脩舻取＿@些不同類型的用戶對(duì)天然氣的需求彈性、對(duì)價(jià)格波動(dòng)的承受能力等方面差異性是較大的。管輸定價(jià)方法要滿足差

10、異以提高管輸利用率,降低用戶的最終價(jià)格水平。因此,本文的管輸定價(jià)方法管輸定價(jià)方法采取兩部制兩部制,即第三方管道運(yùn)輸公司收取的管輸費(fèi)用包括應(yīng)收變動(dòng)運(yùn)輸費(fèi)用和應(yīng)收固定運(yùn)輸費(fèi)用兩部分。應(yīng)收變動(dòng)運(yùn)輸費(fèi)用按運(yùn)輸或接收的天然氣量收取,與天然氣管輸中的變動(dòng)成本有關(guān);應(yīng)收固定運(yùn)輸費(fèi)用是用戶無(wú)論利用管道與否都需要交付的,與管道輸送氣量,管道是否得到有效利用及對(duì)顧客的服務(wù)無(wú)關(guān),而與天然氣管道建設(shè)與維護(hù)過(guò)程中的固定成本、折舊等有關(guān)。精選課件1.2 建立模型生產(chǎn)商生產(chǎn)商管道公司管道公司配氣商配氣商價(jià)格Pp固定成本cficftt=(1+)cftcfr邊際成本cictt=(1+)ctcr利潤(rùn)ird 為配氣價(jià)p 下的市場(chǎng)需

11、求量, 假設(shè)d =D-kp(k0), D 為市場(chǎng)規(guī)模(即市場(chǎng)最大的可能需求), k 為價(jià)格敏感系數(shù)。另外，0，0。第二階段：配氣商max r=(p-cr-P-ctt)d-cfr-cftt =(p-cr-P-ctt) (D-kp)-cfr-cftt;第一階段：生產(chǎn)商max i=(P-ci)d-cfi=(P-ci)(D-kp)-cfi =(P-ci)(D-kP-kcr-kctt)/2-cfi;精選課件1.3 求解模型 引入第三方準(zhǔn)入制后的供應(yīng)鏈系統(tǒng)中,天然氣上游市場(chǎng)議價(jià)能力依然較強(qiáng),因此建立一個(gè)以生產(chǎn)商為主導(dǎo)的Stackelberg 博弈模型。精選課件 在第二階段,配氣商根據(jù)生產(chǎn)商給出的價(jià)格P,以

12、自身利潤(rùn)r=(p-cr-P-ctt)d-cfr-cftt =(p-cr-P-ctt) (D-kp)-cfr-cftt最大化為目標(biāo)決策價(jià)格p, 即令 , 可得到配氣商最優(yōu)配氣價(jià)格,用p2*來(lái)表示,即 . (6)精選課件 在第一階段,生產(chǎn)商根據(jù)第二階段配氣商確定的價(jià)格p2* ,以自身利潤(rùn)i=(P-ci)d-cfi=(P-ci)(D-kp)-cfi =(P-ci)(D-kP-kcr-kctt)/2-cfi最大化為目標(biāo)來(lái)尋求最優(yōu)定價(jià), 即令 , 可得到生產(chǎn)商的最優(yōu)定價(jià),用P2*來(lái)表示,即為 . (7)精選課件 將P2*代入式(6)中,得到配氣商的最優(yōu)定價(jià)為 . (8)精選課件3 兩種不同情形下的生產(chǎn)商

13、、配氣商定價(jià)及利潤(rùn)對(duì)比 為對(duì)不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈博弈定價(jià)模型與引入第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈博弈定價(jià)模型進(jìn)行比較分析,這里假設(shè)兩條供應(yīng)鏈中,天然氣生產(chǎn)商和配氣商的邊際成本、固定成本均相同,在第三方準(zhǔn)入制度下,政府需對(duì)管道公司進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控,管道公司利潤(rùn)相對(duì)較低,即與的取值較小。精選課件 在不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈模型中,生產(chǎn)商、管道公司及配氣商采取最優(yōu)定價(jià)時(shí),市場(chǎng)需求量設(shè)為d1,不失一般性,應(yīng)有d1 0,可得 在引入第三方準(zhǔn)入制的天然氣供應(yīng)鏈模型中,在它們都采取最優(yōu)定價(jià)時(shí),市場(chǎng)需求量設(shè)為d2 。同樣不失一般性,應(yīng)有d2 0,可得精選課件3.1 兩種不同情形下的生產(chǎn)商、配氣商

14、定價(jià)對(duì)比 引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣生產(chǎn)商較不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制條件下定價(jià)要低。 在市場(chǎng)條件下,在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣配氣商定價(jià)將下降,天然氣最終用戶受益。精選課件3. 1. 1 天然氣供應(yīng)鏈中生產(chǎn)商定價(jià)對(duì)比 對(duì)比式(3)及式(7),由于ctt ct,易得到:P2* P1* 。 由此可以看出,引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣生產(chǎn)商較不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制條件下定價(jià)要低。精選課件3. 1. 2 天然氣供應(yīng)鏈中配氣商定價(jià)對(duì)比 將式(5)與式(8)相減,可得 顯然當(dāng)kctt-kctD-kci-kcr-kctt時(shí),有p2* p1* 。由于D-kci-kcr-kctt=4d2,且ctt=(1+)ct,從而即當(dāng)

15、ct4d2/k 時(shí),有p2* p1* 。精選課件 結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況,對(duì)ct與4d2/k 進(jìn)行分析。Pindyck研究了世界經(jīng)合組織國(guó)家不同部門的需求結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)期價(jià)格彈性為1.7 。Griffin 研究了19551972 年共計(jì)17 年的各國(guó)天然氣數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),價(jià)格短期彈性是0.95,長(zhǎng)期彈性為2.61。高千惠等發(fā)現(xiàn)中國(guó)天然氣短期的價(jià)格彈性較小(在0.6 以內(nèi)),且不穩(wěn)定,而長(zhǎng)期價(jià)格彈性值較大(達(dá)到2.5左右),相對(duì)穩(wěn)定。故可認(rèn)為,天然氣價(jià)格彈性要小于3,由公式d2 =D-kp2* ,得價(jià)格彈性kp2*/d2 3,變形可得到4p2*/ 34d2 /k。精選課件 顯然,又有 。 因此, 必定成立,

16、從而p2* d1。精選課件3.2 兩種不同情形下的生產(chǎn)商、配氣商利潤(rùn)對(duì)比 在引入第三方準(zhǔn)入制后,由于天然氣生產(chǎn)商最優(yōu)定價(jià)的下調(diào),使其單位產(chǎn)品的邊際毛利下降(ctt -ct)/2 。 在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣配氣商單位產(chǎn)品的邊際毛利得到提升。精選課件3. 2. 1 天然氣生產(chǎn)商獲取的利潤(rùn)對(duì)比 在不實(shí)行第三方準(zhǔn)入制時(shí),記天然氣生產(chǎn)商單位產(chǎn)品的邊際毛利為Mi1,可得Mi1 =P1* -ci =(D-kci -kcr kct)/2k . 在引入第三方準(zhǔn)入制后,記生產(chǎn)商單位產(chǎn)品的邊際毛利為Mi2,可得Mi2 =P2* -ci =(D-kci -kcr kctt)/2k . 進(jìn)而可得Mi2 -Mi1

17、=(ct ctt)/2 0 . 由此可見(jiàn),在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣配氣商單位產(chǎn)品的邊際毛利得到提升。精選課件4 結(jié)論 (1)分別給出了在不實(shí)行及引入第三方準(zhǔn)入制兩種情形中,天然氣生產(chǎn)商、管道公司、配氣商的最優(yōu)定價(jià)策略。通過(guò)最優(yōu)定價(jià)公式可以看出,經(jīng)營(yíng)中的變動(dòng)成本會(huì)成為影響調(diào)價(jià)的重要因素,因此政府應(yīng)注意對(duì)天然氣企業(yè)進(jìn)行技術(shù)扶持、鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、提高企業(yè)效率,從而降低成本,引導(dǎo)市場(chǎng)價(jià)格的降低。 (2)在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣生產(chǎn)商的最優(yōu)定價(jià)有所下降。這是因?yàn)樵诖饲樾蜗?下游配氣商可直接與上游生產(chǎn)商進(jìn)行價(jià)格談判,且可自由選擇管輸公司,使得配氣商議價(jià)能力明顯增強(qiáng),生產(chǎn)商在天然氣供應(yīng)鏈中的控制力有所下降,有利于天然氣行業(yè)的健康發(fā)展。精選課件 (3)在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣配氣商的最優(yōu)定價(jià)亦會(huì)有所下降。目前中國(guó)天然氣價(jià)格相對(duì)偏低,在引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)定價(jià)機(jī)制后,天然氣價(jià)格勢(shì)必有較大程度的提升,使得天然氣用戶的利益受到損害。而第三方準(zhǔn)入制度的實(shí)行,將使市場(chǎng)條件下天然氣的終端價(jià)格有所下調(diào),從而在一定程度上保障了天然氣用戶的利益。 (4)在引入第三方準(zhǔn)入制后,天然氣