基于縱向控制理論的油氣管網業務獨立的社會效用研究

楊云鵬

（西南民族大學 經濟學院，成都 610041）

1 集中決策模型構建

國內外石油與天然氣行業的特點決定供應鏈分為上、中、下游三個基本環節。若行業由企業統一運營，企業能夠對供應鏈整體進行集中決策；而獨立油氣管網業務意味著行業縱向拆分的實現，油氣企業與管輸企業將進行分散決策（拆分后的油氣企業與管輸企業隸屬不同決策單位）。

為了簡化模型，假設如下：

（1）一國的石油與天然氣行業由企業A運營，企業A內部分為上游（勘探&開采）、中游（儲存&運輸）和下游（銷售）三個決策環節，整個油氣行業面臨一個集中決策問題；

（2）油氣產品的單位生產成本是c，管道的單位運輸成本是r，油氣產品的單位市場價格為p；

（3）由于油氣管道容量的限制，運輸管道能夠輸送的油氣產品具有上限，記為K。

那么，石油與天然氣行業的市場需求和價格滿足如下的關系：

關系式（1）中的a代表油氣行業的市場總規模，b代表油氣產品的價格敏感系數（b＞0）。為了確保油氣企業能獲得利潤，需假設市場規模足夠大，即a＞b(c+r)。那么，油氣企業A需遵循預期利潤最大化原則而選取最優單位價格。因此，企業A需解決以下優化問題：

其中，p-r-c表示油氣企業A的單位利潤，而min{D(p)，K}表示企業A的總銷售量。鑒于油氣管道輸送容量的限制，油氣企業A的總銷售量小于等于K。

定理1：當油氣行業集中決策時，行業系統的最優油氣產品價格以及最優預期利潤如下：

證明略。

最優產品價格決策下的市場總銷售量可通過將最優價格式（3）帶入式（1）獲得：

根據式（5）獲知，在一國油氣行業的管道布網不充足或者油氣產品的市場需求量較大的情況下，即時，油氣企業A將依照最大管道容量為整個市場供應油氣產品。此時的市場總銷售量等于管道容量，即min{D(p)，K}=K。而在油氣產品的市場需求量不充足或者油氣管道容量較大的情況下，即時，油氣企業A將只利用部分管道容量并據此進行生產和銷售。鑒于整個油氣行業由油氣企業A控制并運營，式（4）同樣代表集中化決策時的社會效用。

2 分拆油氣管網業務后分散決策模型的構建與社會效用分析

獨立石油與天然氣管道運輸網絡業務旨在解除行業的縱向控制，行業中將拆分為原本的油氣企業與獨立后的管道企業，意味著油氣企業與管道企業將進行分散決策。現假設如下：

①縱向控制拆分后的油氣企業A*負責油氣產品的生產與銷售，而管道企業B負責油氣產品的運輸；

②油氣企業與管道企業采取序貫博弈（Stackelberg Game）：假設管道企業首先決定油氣產品的運輸價格s，然后油氣公司決策油氣產品的市場價格及總供應量。

由于此時的油氣企業與管道企業屬相互獨立的經濟實體，因此兩者分別依據利潤最大化原則確定各自的最優策略。為了求解雙方的均衡策略，我們采用逆向歸納法（Gibbons，1992）進行分析。

2.1 分拆油氣管網業務后油氣企業的分散決策模型

當油氣企業A*決策市場價格時，油氣產品的運輸價格s已經給定。因此，拆分后形成的企業A*面臨的決策問題可以表述為：

2.2 分拆油氣管網業務后管道企業的分散決策模型

當管道企業B決策運輸價格時，其預期利潤水平同時受到油氣產品的運輸價格與市場價格的多方影響。原因在于產品的市場價格決定市場需求，從而決定管道企業的油氣輸送量；而運輸價格影響油氣企業A*的單位利潤，從而影響企業A*的定價決策。因此，管道企業的決策模型必須考慮油氣產品運輸價格對企業A*定價策略的影響，即建立油氣企業A*的最優反應函數。

通過比較式（2）和式（6）可發現，油氣企業的定價策略在分散決策和集中決策情況下的區別僅來自于其運輸成本的變化。因此，根據定理1能夠容易地得到拆分后的油氣企業A*的最優反應函數：

最優反應函數式（7）說明，當一國油氣行業的管道布網容量充足或者油氣產品市場需求較小時，油氣產品的運輸價格與市場價格成正相關；而當一國油氣行業的管道布網容量不充足或者油氣產品市場需求較大時，油氣產品的市場價格與運輸價格不相關。

2.3 分散決策模型的基本結論

命題1:在分散決策時，管道企業的最優單位運輸價格以及預期利潤如下：

此外，s*＞r。

證明略。

根據命題1，分散決策下的油氣運輸價格通常高于集中決策下的油氣運輸價格。這種結果是油氣管網業務分拆后相互獨立的經濟實體基于各自利潤最大化原則進行分散決策的結果。

根據序貫博弈的假設，油氣企業A*的均衡價格與利潤水平可通過將企業B的最優策略式（10）帶入其最優反應函數中得到。

命題2：在分散決策時，油氣企業的最優單位市場價格以及預期利潤如下：

在此基礎上，分散決策下的市場總銷售量可通過代入式（1）到式（11）獲得，其結果為：

袁永華 女， 1991年5月出生于河南省商丘市，2014 年于河南城建學院獲得學士學位，現為遼寧工程技術大學在讀碩士生，主要研究方向為圖像分割.

命題1和命題2分別描述了在分散決策時，分拆油氣管網業務后的管道企業B及油氣企業A*各自的最優策略和均衡結果。

2.4 分散決策與集中決策的社會效用比較分析

集中決策模型和分散決策模型的基本結論提供了分拆油氣管網業務前后社會效用差異對比分析的基礎，為國內油氣行業是否采用獨立油氣管網政策提供了理論參考。基于以上分析，分拆油氣管網業務對社會效用具有如下影響：

定理2說明若一國的油氣管道布網足以滿足油氣產品市場需求時，油氣行業拆分油氣管網業務的決策將導致產品的市場價格升高、總銷量減少以及社會總效用下降；但若一國的油氣管道布網不充足，難以滿足油氣產品市場需求時，油氣行業拆分油氣管網業務的決策將不會對市場價格、總銷量以及社會效用造成影響。

拆分油氣管網業務前后，均衡結果差異的出現源于命題2描述的油氣管網業務拆分會導致油氣企業的運輸成本增加。這種結果若恰逢市場需求不足（管網布局較充足）的情況，則運輸成本的增加將導致產品的市場價格升高和市場需求減少，從而造成雙重邊際效應，并最終導致社會總效用的下降。這種結果若適逢市場需求強勁（管網布局不充足）的情況，則管道企業會采用管道布網的最大容量進行油氣運輸。根據式（7），此時油氣企業A*確定的市場價格與管道企業B制定的運輸價格無關。因此，運輸價格的變化不會對該情況下的均衡造成影響。

以上結果對油氣行業中管網業務獨立的問題有著重要的實踐意義。一方面，根據經典的雙重邊際效應，理論界與實業界均存在關于油氣管網獨立后會導致社會效用下降的擔心，因而極力反對將油氣管網業務從油氣行業的集中控制中剝離出來。但是文中模型分析的研究結果顯示，拆分油氣行業的管網業務對社會總效用的影響是有條件的：當管道容量較大或者市場需求較小時，雙重邊際效應的確存在，而油氣管網業務的拆分確實會造成社會總效用下降；但當管道容量較小或者市場需求較大時，油氣管網業務的拆分并不會影響社會總效用。另一方面，集中決策與分散決策模型的研究明確指出了獨立油氣管網業務造成社會總效用損失的癥結，即油氣行業已經形成的油氣管網容量與油氣產品市場需求之間的關系。這要求油氣管網業務拆分前必須理清管網容量與市場需求的關系，這為中國油氣行業通過拆分油氣管網業務進行市場化改革提供了理論指引。

3 油氣管網業務拆分的政策建議

為了改進油氣管網業務獨立造成的社會總效用損失，現假定政府采用價格上限的監管辦法對油氣行業進行監管，即油氣的市場價格必須低于pˉ。此時，油氣企業的優化問題為：

與式（6）相比，此時的油氣企業需求解一個帶約束的優化問題。根據式（7），我們容易得到當政府設定價格上限時，油氣企業的最優反應函數為：

證明略。

定理3說明價格上限能夠完美地解決油氣管網業務獨立所帶來的雙重邊際問題。因此，盡管油氣管網業務獨立可能會造成社會總效用減少，但是政府能通過價格監管機制來實現讓縱向控制拆分后的社會總效用達到未拆分前的社會總效用水平。這使得縱向控制的拆分成為可能，從社會效用的角度駁斥了質疑獨立管網業務以求發展和改革的觀點。同時，價格上限的監管措施更恰當地解決了油氣管網業務拆分中可能面臨的油氣管網容量的發展階段問題和油氣產品市場需求的波動問題，證實了政府對自然壟斷行業進行價格監管的必要性。

然而，政府監管推行過程中存在的經濟成本和社會成本要求在國內的油氣行業改革過程中必須適度并合理地使用價格管制手段。綜合定理2和定理3，只有當油氣產品的市場需求不足致使管道存在剩余容量時，政府才有必要設定價格上限對行業進行監管；而當需求旺盛以至于管道不存有剩余容量時，價格監管并不能帶來社會總效用的提升。此時，政府更應該關注于如何擴大油氣管網容量從而滿足更多的社會需求。

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