儲備偏好影響下中國與歐盟天然氣進口博弈

2021-08-05 13:01:22張榮,李山

系統管理學報 2021年4期

張榮,李山

(重慶大學經濟與工商管理學院,重慶 400030)

天然氣作為一種清潔低碳能源,近年來備受關注。在全球能源需求的諸多領域,天然氣已成為煤和石油的重要替代品。雖然國際天然氣貿易市場化程度逐漸上升,但由于同時受管道天然氣運輸和地緣政治的影響,天然氣貿易市場仍表現出較為明顯的區域特征[1]。在天然氣國際貿易市場中,經常會出現多個天然氣進口國同時從同一天然氣出口國進口天然氣的情形。例如,俄羅斯作為全球最大的天然氣出口國,根據BP 數據顯示,其2019年出口天然氣達2 566億m3,其中約78%的天然氣出口到歐盟地區,歐盟天然氣的43%也由俄羅斯天然氣工業股份公司提供[2]。而中國作為另一天然氣消費大國,近年來天然氣需求激增,國內天然氣生產已然不能滿足本國的需求,除了進口液化天然氣(LNG)外,中國先后于2009年從中亞、2013年從緬甸開始進口管道天然氣[3]。但隨著供需缺口的增加,這兩個管道進口路線已經不能滿足國內需求,俄羅斯天然氣已于2019年12月正式進入中國[4-5]。雖然中國天然氣的進口量占俄羅斯總出口量的比例較低,但隨著中國天然氣需求的不斷增加,可以預見,在不久的將來,中國必將成為俄羅斯天然氣重要的出口國。因此,中國從客觀上將與歐盟在俄羅斯天然氣出口市場上進行角逐,這也將影響歐盟進口俄羅斯天然氣的數量和價格。

天然氣市場通常被表述為Cournot、Bertrand或Stackelberg博弈模型[6-7]。在中國加入俄羅斯天然氣出口市場之前,俄羅斯將大部分天然氣出口到歐盟地區,俄羅斯在歐盟天然氣市場中具有很高的市場力,此前俄羅斯天然氣出口市場更多情況下表現為賣方壟斷市場。而隨著全球液化天然氣貿易比重的上升以及美國頁巖氣的成功開采,這將在一定程度上削弱俄羅斯在天然氣市場上的壟斷力量。隨著中國開始進口俄羅斯天然氣,中國與歐盟對俄羅斯的天然氣進口在一定程度上表現為買方寡頭壟斷市場。據知,買方寡頭壟斷市場多用于要素市場的研究[8-10],此處俄羅斯出口的天然氣可視為中國和歐盟重要的生產要素。本文的研究正是基于中國加入進口俄羅斯天然氣行列的背景,研究中國天然氣儲備偏好對該市場均衡策略以及社會福利的潛在影響。

在天然氣國際貿易中,天然氣供應中斷頻繁發生,2006、2009和2013年俄羅斯多次切斷經烏克蘭對歐盟天然氣供應的管道,導致歐盟多國天然氣斷供價格上漲[11-12],歐盟、俄羅斯和烏克蘭就俄羅斯天然氣通過烏克蘭過境的三方會談迄今未能取得解決方法[13]。2014年,埃及中斷對約旦的天然氣供應,導致約旦蒙受巨大的經濟損失。近期中美貿易摩擦也會對天然氣供應安全產生直接或間接的影響,如何保證天然氣供應的穩定可靠已經成為國家能源安全所考慮的重要問題[14]。為了保障天然氣供應的安全可靠,進口國通常會儲備部分天然氣以防止因天然氣生產、運輸以及突發事件、惡劣氣候等原因而導致的天然氣供應中斷[15-16]。因此,合理的天然氣儲備對天然氣進口國而言至關重要。在天然氣儲備方面,歐盟由于進口天然氣較早,其天然氣儲備設施和法規較為完善。例如,意大利和法國分別在20世紀50 和70 年代就提出了天然氣儲備問題,GIE(Gas Infrastructure Europe)發布的數據顯示[17-18],截至2018年底,歐盟總的天然氣儲備工作氣量達到1 308.21億m3,占歐盟2018年天然氣消費總量的28.03%,相當于102天的天然氣消費量。而中國已建儲氣庫調峰能力僅占全國天然氣消費總量的3%,遠低于歐盟的儲備水平[19],中國的天然氣儲備未達到保障供應安全的水平,因此應更重視天然氣儲備問題,以保障天然氣供應的安全穩定。歐盟雖然具有較高的天然氣儲備水平,但由于其天然氣對外依存度較高,其未來仍有可能調整其儲備至更高的水平以保障天然氣的供應安全。可以預見,中國和歐盟天然氣儲備偏好的變化,將對利益相關國家的均衡策略以及社會福利帶來重要影響,這也是本文研究的主要內容。

關于儲備對天然氣進口策略的影響,國內外學者進行了大量研究。鄒莉娜等[14]通過建立動態博弈模型研究了天然氣儲備對天然氣進口及國內價格的動態影響。董秀成等[20]認為增加天然氣進口和提高儲備可以應對天然氣供應季節調峰能力不足、谷峰消費需求比值增大的問題。Morbee[21]研究了俄羅斯出口不確定情況下歐盟天然氣進口策略,指出歐盟應增加儲備并減少對俄羅斯天然氣的進口以應對俄羅斯天然氣出口市場潛在的不確定性。Olanrewaju等[22]通過研究歐盟天然氣的供應安全,指出天然氣儲備可以比提高進口更迅速地彌補供應不足的沖擊。

中國自2006年開始天然氣凈進口,到2018年成為第一大天然氣進口國,天然氣進口依賴超過45%,中國的天然氣進口已成為全球天然氣貿易的焦點。然而,正如上面所分析的,與歐盟國家相比,中國天然氣儲備水平相當低。為了應對各種不確定性以保障天然氣的穩定供應,中國天然氣儲備水平將會有明顯提升。隨著中俄天然氣4 000億美元大單的開始履行,中國將成為歐盟天然氣市場的有力競爭者,中國的天然氣儲備策略也將對歐盟天然氣市場產生重要影響。本文從進口國博弈的視角研究儲備對博弈參與者天然氣均衡進口策略的影響,與之比較相關的文獻是Jansen等[23]和Yang等[24]關于對歐盟天然氣市場出口國博弈的研究。但與文獻[23-24]中研究的出口國賣方寡頭壟斷市場不同的是,本文研究的是天然氣進口國買方寡頭壟斷模型。在該模型中,中國和歐盟的目標函數除了考慮利潤外,還將天然氣儲備納入綜合考慮,以反映中國和歐盟對天然氣供應安全的追求。研究發現:通過尋求適當的天然氣儲備,中國可以在天然氣進口同時博弈的情況下,獲得天然氣進口主從博弈中主者的利潤水平;但當中國和歐盟均過度追求天然氣儲備時,天然氣進口價格將上升,當進口價格足夠高時,會對中國和歐盟均產生負面影響。

1 經典買方寡頭壟斷模型

1.1 同時博弈模型

為了便于比較分析,首先考慮經典買方寡頭壟斷同時模型。近年來,雖然國際天然氣貿易市場化程度逐漸上升,但管道天然氣貿易受運輸條件限制以及地緣政治等因素影響,其區域壟斷性表現仍然十分明顯[1]。俄羅斯出口到中國和歐盟的天然氣大部分為管道天然氣,過去很長時間在這一市場上俄羅斯是價格的重要影響者[25]。但是,隨著液化天然氣全球貿易比重越來越高以及美國頁巖氣的出口,中國和歐盟在天然氣國際貿易的影響力會進一步提升[26],俄羅斯在其天然氣出口市場上的影響力可能會有所減弱。正如引言中所指出的,中國和歐盟占據了俄羅斯天然氣出口的絕大部分份額,可以說,中國和歐盟事實上已經成為俄羅斯天然氣出口市場上的寡頭購買者。為了敘述方便,用下標1、2分別表示中國和歐盟。為了反映上述市場結構,構建包含兩個進口國的天然氣進口博弈模型。假設天然氣的供給函數為

式中:a>0為常數,b>0在一定程度上反映供給價格彈性的大小;Q=q1+q2為俄羅斯在天然氣貿易市場上的總供給,其中,q1為中國進口量,q2為歐盟進口量,p為天然氣出口價格1)為簡化數學分析,此處假定俄羅斯出口到歐盟和中國的天然氣價格相等。由如下分析可見,該假定并不會改變本文的主要結論。假定中國和歐盟銷售進口天然氣的價格pi>0,i=1,2,則兩個參與者的利潤函數分別為:πi=(pi-p)qi,i=1,2。此時,博弈中每個參與者最大化其利潤:

為了保證博弈存在內點解,假定根據利潤最大化一階條件?πi/?qi=0,可以得到中國和歐盟的均衡進口量以及市場總進口量和進口價格分別為2)為與下文主從博弈模型和引入儲備的新模型結果進行比較,此處的上標c表示在經典買方寡頭壟斷模型同時博弈下的均衡解:

此時,中國和歐盟的利潤以及俄羅斯的生產者剩余可表示為:

若記πc表示中國和歐盟的總利潤,則不難看出,πc=

1.2 主從博弈模型

上節簡要分析了在面臨同一出口國俄羅斯的情況下,中國和歐盟構成的買方寡頭壟斷同時博弈模型,本節將分析中國為主者的買方寡頭壟斷主從博弈模型。求解主從博弈采用逆向歸納法,首先,從者歐盟的一階條件?π2/?q2=0為

由式(10)可得歐盟的反應函數為

將式(11)歐盟的反應函數代入中國的利潤函數,可得

再由中國的一階條件?π1/?q1=0可得中國的均衡進口量3)此處的上標s表示在經典買方寡頭壟斷主從博弈模型下的均衡解為

于是可得,在主從博弈條件下,中國和歐盟的利潤以及俄羅斯的生產者剩余分別為:

類似地,用πs=表示中國和歐盟的總利潤。通過與經典買方寡頭壟斷同時模型的均衡產出和利潤相比,不難發現,,同時,,證明詳見附錄A。這也反映出主從博弈的主者具有先動優勢,可獲得比同時博弈時更多的利潤。

2 引入儲備的買方寡頭壟斷同時博弈模型

為了保障天然氣供應安全,天然氣儲備對于天然氣進口國而言就顯得尤為必要,許多天然氣資源匱乏或天然氣進口依賴很高的國家,均有比較完善的天然氣儲備制度。如法國和意大利明確規定了天然氣儲備占總消費的比例,而資源貧乏的日本甚至頒布了《天然氣儲備法》。GIE 發布的數據顯示[17-18],截至2018年底,英國天然氣儲備工作氣量為60.38 億m3,占2018 年天然氣消費總量的7.66%,相當于28 天的天然氣消費量;法國為137.21 億 m3,占2018 年天然氣消費總量的30.69%,相當于112 天的天然氣消費量;德國為270.03 億 m3,占2018 年天然氣消費總量的29.94%,相當于109天的天然氣消費量;意大利為268.54 億 m3,占2018 年天然氣消費總量的37.25%,相當于136 天的天然氣消費量;荷蘭為130.78 億 m3,占2018 年天然氣消費總量的36.23%,相當于132天的天然氣消費量;歐盟總的天然氣儲備工作氣量為1 308.21 億m3,占歐盟2018年天然氣消費總量的28.03%,相當于歐盟102天的天然氣消費量,而在2009 年其儲備水平還只有30天的消費量[27],不難看出,歐盟對天然氣儲備越來越重視。而中國已建儲氣庫調峰能力僅占全國天然氣消費總量的3%,遠低于歐盟平均水平[28]。因此,國家“十三五”規劃明確出,到2020年已建成天然氣調峰能力應達到148億m3,約占全國天然氣消費總量的4.6%[29]。中國天然氣儲備水平較低,其對天然氣儲備的意愿強度較高。而歐盟雖然已具有較高的儲備水平,但由于其天然氣對外依存度一直居高不下,為了保障天然氣的穩定供應,仍不排除其未來調整儲備水平以追求更高水平的儲備,故分析模型不同于上節中參與者僅僅以追求利潤最大化為目標的博弈模型,本節假定中國和歐盟在天然氣進口問題上不僅考慮利潤,同時也考慮儲備這一對天然氣供應安全影響至關重要的非利潤目標。

由上述分析可見,中國和歐盟的天然氣儲備大致為消費總量的一定比例,故也可近似看作是進口量的一定比例。為了既能反映儲備偏好,同時在數學上易于處理,假定中國和歐盟天然氣儲備占進口量的比例為ωi≥0,i=1,2,天然氣儲備的效用為ωiqi,其中ωi也可反映對天然氣儲備偏好的大小。因此,此時修正的買方寡頭壟斷同時博弈模型為:

中國和歐盟目標最大化的一階條件分別為:

由式(22)、(23)可得:

將式(25)代入式(23),求解q1可得4)此處的上標ω 表示含有儲備偏好的修正買方寡頭壟斷同時博弈的均衡解

將式(26)代入式(25),可得歐盟的均衡進口量為

于是,中國和歐盟天然氣總的進口量和相應的均衡進口價格分別為:

2.1 僅中國調整儲備偏好

由于中國天然氣儲備水平較低,對儲備偏好調整的意愿較為強烈,而歐盟已具有較高的儲備水平,儲備占進口天然氣的比例已達到相對穩定的水平,可調整的意愿相對較弱,故假設ω1為由中國可調整的參數,ω2為給定的常數。為使結果具有經濟意義,本文主要考慮均衡產量為內點解的情形,即均衡產量大于零的情形。上述分析的結論可總結為定理1。

定理1在中國和歐盟的天然氣進口博弈中,若僅有中國可調整儲備偏好,該問題存在唯一的納什均衡解

由于假定歐盟天然氣儲備偏好ω2為給定的常數,而僅有中國可對其儲備偏好ω1進行調整,那么,是否存在一個ω1,使得中國在追求儲備的同時還能達到利潤最大化? 如果存在,中國的儲備偏好ω1受哪些因素影響? 以下將對此問題進行定量分析,求解中國的最優儲備偏好以及與之對應的天然氣均衡進口量、價格、利潤和社會福利等。

將式(26)、(29)代入中國的利潤函數,可得中國的利潤表達式為(計算過程見附錄B)

顯然,中國的利潤受儲備偏好ω1的影響。通過一階條件=0,可以求得中國的最優儲備偏好為

于是,中國和歐盟的天然氣進口總量和相應的均衡進口價格分別為:

中國和歐盟的利潤分別為:

俄羅斯的生產者剩余為

由式(36)可知,當僅有中國可調整天然氣儲備水平時,通過將儲備偏好調至,從而使利潤達到經典買方寡頭壟斷主從博弈模型中主者的利潤水平,即有,具體證明見附錄C。易見,本文的特殊情形ω2=0類似于文獻[23-24]中的分析結果。不難證明,中國無論怎樣調整其儲備偏好,所獲得的利潤均不會超過在主從博弈模型中作為主者的利潤水平。

當歐盟不調整儲備偏好時,將式(25)此處的上標表示當歐盟追求儲備效用時,中國作為主者的經典主從博弈模型下的均衡解歐盟的反應函數代入中國的利潤函數,可得

由中國利潤最大化的一階條件可得

定理2在中國和歐盟的天然氣進口博弈中,若僅有中國調整儲備偏好,則可使其利潤達到經典買方寡頭壟斷主從博弈模型中主者的利潤水平,即,但始終不會超過這一利潤水平。

由定理1、2可知,在進口天然氣買方寡頭壟斷同時博弈中,中國仍可通過謀求適當的儲備來實現主從博弈中主者的先動優勢。換言之,在具有地緣政治特征的天然氣進口貿易博弈中,中國具有代表性的國家石油天然氣公司看似不完全執著于追求利潤的最大化,而是選擇追求利潤之外的儲備目標,反而可能獲得更高的經濟利潤。這種儲備偏好的變化,看似并非直接追求利潤的最大化,但其具有“聲東擊西”的間接作用,既有助于能源供應的穩定可靠,同時又保障了經濟利益,可謂“一舉兩得”。

2.2 中國和歐盟均可調整儲備偏好

上節分析了僅中國可調整天然氣儲備偏好的情形。然而,歐盟的儲備水平雖然已經相對穩定,但未來不排除其主要進口國可能會因為貿易摩擦以及出口國的出口多元化等原因而使得其天然氣出現斷供、減供的情況。因此,出于對天然氣供應安全的考慮,對天然氣進口依賴很高的歐盟國家可能會進一步調整其天然氣儲備水平。鑒于此,本節分析在歐盟可調整儲備偏好情形下,中國和歐盟雙方利潤達到最大時的最優儲備偏好,以及與之對應的均衡進口量、價格、利潤和市場福利等。與上節的分析一樣,為使得問題具有經濟意義,本文主要考慮內點解的情形。

定理3在中國和歐盟的天然氣進口博弈中,若中國和歐盟均可調整儲備偏好,則該問題存在唯一的納什均衡儲備偏好和與之對應的均衡進口數量

證明將式(27)、(29)代入歐盟的利潤函數,可得(求解過程見附錄B)

結合式(31)可得:

將式(43)、(44)代入式(26)、(27),可得:

同時,將式(43)、(44)代入式(28)、(29),可得中國和歐盟天然氣進口總量以及相應的均衡進口價格分別為:

此時,中國和歐盟的利潤以及俄羅斯的生產者剩余分別為:

3 均衡結果比較

本節將帶有儲備的買方寡頭壟斷同時博弈模型的結果與經典買方寡頭壟斷同時博弈模型進行比較,主要比較儲備偏好如何影響天然氣貿易進口總量、均衡價格以及生產者剩余等。表1、2所示為僅中國選擇最優儲備偏好情形下各均衡結果的對比(計算過程見附錄D)。

表1 中國和歐盟進口量與利潤變化(僅中國調整儲備)

表2 中國和歐盟天然氣進口總量、價格與生產者剩余變化(僅中國調整儲備)

由表1、2可以看出,在考慮了儲備的新模型中,若僅有中國調整儲備偏好,中國和歐盟的進口量相較于買方寡頭壟斷同時博弈模型的變化并不明確,中國進口量的變化取決于2p1-p2-a-3ω2的符號。不難看出,當中國相對于對手歐盟國內銷售價格足夠高或歐盟儲備偏好足夠低時,有>0,反之則反之。同理,歐盟進口量的變化取決于p2-2p1+a+9ω2的符號,即當歐盟相對于對手中國國內銷售價格足夠高或歐盟儲備偏好足夠高時,有>0,反之則反之。同時,還可以看出,在新模型中,中國和歐盟的天然氣進口總量上升0),進口價格也上升,生產者者剩余增加

在利潤方面,新模型中進口價格的上升有使中國利潤下降的趨勢,而由于其進口量的變化不明確,這就導致了中國的利潤變化不明確,歐盟利潤變化也因進口量變化不確定而不能明確。從市場整體看,由于中國和歐盟利潤變化關系均不明確,故中國和歐盟的總利潤的變化也就變得不確定。一個引人注意的結果是,當m<ω2<2p1-p2-a時6)m=,計算過程見附錄D,會出現<0的情況,即當歐盟的天然氣儲備偏好超過一定范圍,中國無論怎么調整儲備偏好,其獲得的利潤都可能會低于經典買方寡頭壟斷同時博弈模型下的利潤水平,此時中國的利潤水平因歐盟過高的儲備策略而產生了損失。對歐盟而言,過高的天然氣儲備,也可能會帶來利潤的損失。

表3、4 所示為中國和歐盟均選擇天然氣儲備偏好情形下各均衡結果的對比(計算過程見附錄D)。

表3 中國和歐盟進口量與利潤變化(中國和歐盟均調整儲備)

表4 市場總進口量、價格與生產者剩余變化(中國和歐盟均調整儲備)

由表3、4可以看出,當中國和歐盟均可調整儲備偏好時,中國和歐盟的進口量相較于買方寡頭壟斷同時博弈模型均有所增加,這主要是由于雙方同時調整儲備偏好時,雙方迫于對手的決策會給自己帶來損失,只有通過提高進口量來盡量降低這種損失。由表3、4還可以看出,由于參與者天然氣進口量的上升導致市場總進口量上升(ΔQ>0),進而導致進口價格上升(Δp>0),從而使得生產者剩余增加(ΔPS>0)。

在利潤方面,新模型中進口價格的上升有使中國和歐盟的利潤下降的趨勢。在該模型中,影響利潤大小的直接因素有進口數量和價格。當中國和歐盟均可調整儲備偏好時,中國的進口量上升,會給中國的利潤帶來“上升效應”,同時,由于市場總進口量的上升而帶來進口價格上升,會給中國的利潤帶來“下降效應”。由于進口量上升帶來的“上升效應”小于進口價格上升帶來的“下降效應”,故中國的利潤將下降。歐盟利潤變化的分析與中國類似。進一步的定量分析還可發現,兩者利潤的總和小于經典寡頭同時博弈模型下兩者利潤的總和(Δπ<0)。從生產者俄羅斯的角度,無論歐盟是否有意愿調整儲備,其生產者剩余均會增加>0,ΔPS>0)。這也說明,中國和歐盟競相追求儲備的行為將給自身帶來負面影響,但對生產者者俄羅斯而言卻是有利的。上述分析的主要結論可概括為定理4。

定理4在中國和歐盟的天然氣進口博弈中,如果中國和歐盟過度追求儲備,兩者的均衡利潤反而會降低。

從某種意義上,定理4也是天然氣貿易市場的不確定性使得利益相關者福利降低的具體體現。當面臨因天然氣運輸與地緣政治等不確定因素帶來的天然氣供應中斷時,天然氣進口國采取提高儲備的策略看似十分自然,但天然氣進口國若因過度擔心不確定性而競相提高天然氣儲備水平,那么,最終的結果有可能比預期的更為糟糕。在這種進口博弈中,存在著帕累托改進,即當雙方均合理降低儲備水平時,可能反而使得雙方的利益均得到改善。但這在寡頭博弈機制下難以實現,需要引入其他機制。這也說明,當一國因擔心天然氣供應中斷而過度追求儲備可能并非明智之舉。

表5 各種因素對中國最優儲備偏好的影響

4 應用分析

4.1 經驗和數據分析

第3節主要從理論上分析了儲備偏好影響下天然氣進口博弈的均衡結果,本節將以中國、歐盟以及俄羅斯2019年天然氣貿易的相關數據為基礎,分析相關均衡結果在真實天然氣貿易中的潛在應用。需要說明的是,雖然中國和俄羅斯早在2014年就簽署了中俄未來30年的天然氣能源合作協議,涉及金額高達4 000億美元,但實際上,中國從2019年12月才開始從俄羅斯進口天然氣,當年進口量也僅有30億m3[2],而歐盟2019從俄羅斯進口的天然氣有1 806億m3。不難看出,中國與歐盟的進口水平不在一個數量級,同時也沒有反映中俄天然氣在未來很長一段時間的貿易水平。鑒于本文的研究具有一定前瞻性,為了更有效地反映中國參與俄羅斯天然氣出口的真實情況,下面結合中俄已簽訂的天然氣貿易協議,以及俄羅斯天然氣工業股份公司對未來出口中國天然氣的預測,將中國進口量設定為1 000億m3[30]。相對而言,歐盟近年來向俄羅斯進口天然氣的數量比較穩定,故設定俄羅斯出口到中國和歐盟的天然氣總量為2 806億m3。另外,其他關于天然氣貿易的價格以及儲備等相關數據可以從已有文獻中直接引用或經過處理獲得。

按照前文的分析,俄羅斯天然氣的供給函數為:p=a+bQ,評級機構Fitch Ratings評估顯示,俄羅斯出口天然氣成本價格為74美元/×103m3[31](約合0.51元/m37)根據國家統計局發布的《中華人民共和國2019年國民經濟和社會發展統計公報》顯示,2019年全年人民幣平均匯率為1美元兌6.898 5元人民幣),這一價格可以近似地理解為俄羅斯愿意出口的最低價格,即a=0.51。根據殷建平等[32]對2019年中國進口天然氣價格的分析,本文將俄羅斯天然氣出口價格設定為1.95 元/m3。由歐盟統計局Eurostat 5 月發布的報告可知[33],2019年歐盟27國天然氣消費的平均價格為13.212 9歐元/GJ(約合2.85元/m38)國際上多以標準燃料應用的基熱值(標準煤當量)29.27 MJ/kg計量。石油、天然氣折算標準燃料系數分別為1.428 6和1.33,折算出天然氣的熱值為27.957 MJ/m3,則產生1GJ熱量約消耗35.77 m3 天然氣。國家統計局的數據顯示,2019 年全年人民幣兌歐元平均匯率為1歐元兌7.722 9元人民幣),同時,國家發改委價格監測中心數據顯示,2019年中國國內消費天然氣的平均價格為2.64元/m3[34]。因此,將這兩個價格分別作為歐盟和中國國內消費天然氣的價格。最后,通過GIE公布的數據[35],2019年歐盟天然氣儲備相較于2018年增加了160億m3,歐盟總的天然氣儲備工作氣量達到了1 468億m3,約占2019年歐盟天然氣消費總量的31.27%。因此,將2019年歐盟的儲備偏好設為0.31。綜合上述信息,本節相應參數的賦值為(價格的單位為元/m3,進出口量的單位為億m3,利潤或生產者剩余的單位為億元(下同)):a=0.51,p=1.95,Q=2 086,p1=2.64,p2=2.85,ω2=0.31。

根據式(1),結合上述各參數值,可以計算出供給函數中b=5.131 9×10-4。將各參數值代入式(3)～(9),可得在經典買方寡頭壟斷同時博弈模型下市場的各均衡解(見表6)。

表6 經典買方寡頭壟斷同時博弈模型下市場的均衡解

同時將各參數取值代入式(31)～(38),可得僅中國可調整天然氣儲備偏好時,帶有儲備的買方寡頭壟斷同時博弈模型的均衡解(見表7)。

由表6結果可以看出,若中國和歐盟都只考慮利潤最大化,經典同時博弈下進口量分別為1 247.1億m3和1 656.3億m3。而在考慮儲備偏好下的同時博弈模型中,中國和歐盟的進口量分別為1 568.6億m3和1 797.6億m3。將儲備納入模型考慮后,中國和歐盟的進口量均有所上升,且此時歐盟的進口量更接近其2019年的真實水平,這反映出歐盟在和中國的天然氣貿易博弈中不僅考慮了利潤,同時還考慮了利潤以外的其他因素。由表7可以看出,將儲備納入模型考慮后,中國和歐盟銷售進口天然氣的利潤均有所下降(中國下降了20.9%,歐盟下降了21.8%)。與此同時,中國石油發布的2019年度報告顯示,其銷售進口天然氣的利潤進一步收窄[36],與上述模型得出的結果基本一致,這也可以說明,中國參與天然氣進口博弈的過程中應該考慮了利潤以外的其他因素。上述兩點從某種角度上說明了本文將儲備偏好納入中國和歐盟的天然氣進口博弈中考慮具有一定的合理性。由表7 還可以看出,僅中國可調整儲備偏好時,歐盟的利潤水平有所下降;而當歐盟儲備水平過高時(ω2=0.31),中國的利潤比經典同時博弈時的利潤水平低,這些結果均與前文分析一致。

表7 帶有儲備的買方寡頭壟斷同時博弈模型的均衡解(僅中國調整儲備)

當僅中國可調整儲備偏好時,歐盟的利潤有所下降,同時,鑒于歐盟天然氣的對外依存度較高,歐盟不排除仍有調整其天然氣儲備水平的可能。因此,當中國和歐盟均可調整儲備偏好時,將上述各參數取值代入式(43)～(51),可得當中國和歐盟均調整儲備偏好時同時博弈模型的均衡解(見表8)。

表8 帶有儲備的買方寡頭壟斷同時博弈模型的均衡解(中國和歐盟均調整儲備)

由表8可以看出,當中國和歐盟均可調整天然氣儲備偏好時,歐盟進口天然氣的均衡為2 151.3億m3,這一結果雖然超過了2019年歐盟進口俄羅斯天然氣的數量,但是從目前在建的“北溪2”號天然氣管道項目來看,在不久的將來,歐盟進口俄羅斯天然氣可能會達到這一水平。而中俄未來天然氣貿易水平也與俄羅斯天然氣公司的預測大致相當。從長遠來看,中國和歐盟在天然氣進口博弈中均考慮儲備偏好的模型可能更符合真實情形。

同時,由表8還可以看出,中國在考慮儲備的同時博弈中要想獲得更高的效用,儲備偏好應達到0.34,而2017年中國已建成儲氣庫調峰能力僅占全國天然氣消費總量的3%[28],與這一水平還有相當大的差距。通過大力推進儲氣基礎設施的建設,截至2019年,中國已建成天然氣調峰能力達320 億m3[37],約占全國天然氣消費總量的10.41%,較之前已有較大提高。與此同時,國家發改委、財政部、自然資源部、住房城鄉建設部、能源局等部門近日聯合印發《關于加快推進天然氣儲備能力建設的實施意見》,加快推進儲氣基礎設施建設,進一步提升天然氣儲備能力[38],可以預見,未來中國的天然氣儲備水平將會得到進一步提高。雖然中國目前的儲備水平并未達到本節所得出的最優儲備水平,但一些舉措說明了中國非常重視天然氣儲備,正在努力提高天然氣儲備能力,以期達到最優儲備水平,這種趨勢也印證了本文結論的有效性。

由表8還可以看出,當歐盟也有意愿調整儲備偏好時,歐盟的利潤水平比其不調整儲備時有所增加,因此,歐盟也調整儲備為其占優策略,此時,歐盟的儲備偏好也將大幅度增加(由0.31升至0.55),中國的利潤比僅中國可調整儲備時有所下降。從現實來看,歐盟為了提高利潤和降低天然氣供應風險,是有一定可能進一步提高天然氣儲備水平。表8的結果顯示,當中國和歐盟都競相追求更高儲備時,兩者進口天然氣的數量均有所增加,但得到的利潤卻要比經典同時博弈下的利潤還低(中國利潤下降了42.9%,歐盟利潤下降了15.7%),這可能是由于中國國內天然氣消費價格比歐盟低,中國利潤損失的幅度更大。這一結果與定理4的結論一致,也與現實中中國銷售進口氣利潤下降甚至出現虧損的情形類似。因此,中國需要尋找一個適度的儲備水平,而不是片面地追求更高的天然氣儲備。

4.2 穩定性分析

4.1 節運用數據分析了本文模型的有效性及其在實際市場中的應用,在此基礎上,通過數值分析進一步驗證本文相關結論的穩定性。由于本文主要關注的是儲備偏好對均衡結果的影響,將通過研究中國和歐盟天然氣儲備偏好在不同信息結構下對均衡解的影響來分析本文模型的穩定性。

圖1反映了僅中國可調整儲備偏好時,隨著歐盟儲備偏好的變動,中國最優儲備偏好的選擇以及利潤變化情況。由圖1可見,中國的利潤隨其儲備偏好的增加呈先上升后下降的倒“U”型趨勢。這說明,即使歐盟儲備偏好在比較大的范圍內變化,該問題始終存在唯一的最優儲備偏好使得中國的利潤達到最大,這在一定程度上反映了本文結果的穩定性。

圖1 儲備偏好對中國利潤的影響(僅中國調整儲備)

圖1中橫線表示經典同時博弈模型下中國的利潤水平。不難看出,當只有中國可調整儲備偏好時,此時中國的最優利潤水平隨著歐盟儲備偏好的上升而下降;當歐盟的儲備偏好超過一定值后,中國的利潤甚至比經典同時博弈模型下的利潤還低,這再一次印證了本文之前的理論和經驗分析的結論。

圖2反映了中國和歐盟均可調整儲備偏好時歐盟最優儲備偏好的選擇以及利潤變化情況。類似地,歐盟的利潤隨其儲備偏好的增加呈先上升后下降的倒“U”型趨勢。這亦說明,即使中國儲備偏好在比較大的范圍內變化,始終存在著唯一的最優儲備偏好使得歐盟的利潤達到最大。

圖2 儲備偏好對歐盟利潤的影響(中國和歐盟均調整儲備)

同樣地,圖2中橫線表示經典同時博弈模型下歐盟的利潤水平。由圖1、2還可以看出,當歐盟和中國同時選擇最優儲備偏好時,中國和歐盟的利潤均低于經典同時博弈模型下的利潤,這一點也與本文之前的理論和數據分析一致。結合圖1、2,不難看出,中國和歐盟同時選擇的最優儲備偏好是穩定的,在沒有引入外部機制干預的情況下,中國和歐盟的博弈不會偏離這一均衡。

5 結語

本文研究了儲備偏好影響下俄羅斯天然氣出口市場的買方寡頭壟斷模型,在不同信息結構下分析了中國和歐盟的最優儲備偏好選擇,以及與之對應的天然氣均衡進口量、進口價格、生產者剩余等定量結果,并利用天然氣市場相關數據檢驗了本文結論的有效性和穩定性。研究表明:

當只有中國可以調整儲備偏好時,在修正的買方寡頭壟斷同時博弈模型中,中國可以通過調整儲備偏好,使利潤達到經典主從博弈中主者的利潤水平,但不會超過這一利潤水平。如果中國追求利潤和儲備的綜合目標,歐盟的利益會遭受損失。但歐盟自身的天然氣儲備水平也會對中國的利潤水平產生影響,當歐盟儲備水平過高時,中國追求儲備的行為有可能會降低自身利潤。

當中國和歐盟均可調整儲備偏好時,中國和歐盟的天然氣進口量都有所增加,這使得進口價格上升,從而可能導致兩參與者的利潤均不增反降,而俄羅斯的生產者剩余增加。換言之,中國和歐盟競相追求儲備的行為可能導致雙方利益受損。這也說明,中國和歐盟在面臨因天然氣市場、地緣政治等帶來的不確定性時,應理性選擇儲備偏好,過度偏好天然氣儲備可能會對博弈雙方起到適得其反的作用。從長遠來看,不能排除天然氣進口國家和地區適度降低天然氣儲備意愿,轉而尋求增加天然氣進口源等保障能源供應安全的其他途徑。

另外,許多歐美國家在新冠病毒肆虐期間因醫療物質儲備不足而遭受巨大損失,可以預見,這不僅將使得歐美加強醫療物資儲備,也可能使得天然氣嚴重依賴進口的歐盟加劇其對天然氣供應安全的擔心,重新審視其天然氣儲備策略。分析表明,如果歐盟進一步提高天然氣儲備水平,這不僅將對中國帶來負面影響,同時歐盟自身利益也會遭受損失。本文的分析也反映了通過加強進口國家或地區之間的溝通合作,有助于避免天然氣儲備水平的過度上升,提高天然氣進口博弈各方的福利水平。

附錄A