基于纵向控制理论的油气管网业务独立的社会效用研究

杨云鹏

（西南民族大学 经济学院，成都 610041）

1 集中决策模型构建

国内外石油与天然气行业的特点决定供应链分为上、中、下游三个基本环节。若行业由企业统一运营，企业能够对供应链整体进行集中决策；而独立油气管网业务意味着行业纵向拆分的实现，油气企业与管输企业将进行分散决策（拆分后的油气企业与管输企业隶属不同决策单位）。

为了简化模型，假设如下：

（1）一国的石油与天然气行业由企业A运营，企业A内部分为上游（勘探&开采）、中游（储存&运输）和下游（销售）三个决策环节，整个油气行业面临一个集中决策问题；

（2）油气产品的单位生产成本是c，管道的单位运输成本是r，油气产品的单位市场价格为p；

（3）由于油气管道容量的限制，运输管道能够输送的油气产品具有上限，记为K。

那么，石油与天然气行业的市场需求和价格满足如下的关系：

关系式（1）中的a代表油气行业的市场总规模，b代表油气产品的价格敏感系数（b＞0）。为了确保油气企业能获得利润，需假设市场规模足够大，即a＞b(c+r)。那么，油气企业A需遵循预期利润最大化原则而选取最优单位价格。因此，企业A需解决以下优化问题：

其中，p-r-c表示油气企业A的单位利润，而min{D(p)，K}表示企业A的总销售量。鉴于油气管道输送容量的限制，油气企业A的总销售量小于等于K。

定理1：当油气行业集中决策时，行业系统的最优油气产品价格以及最优预期利润如下：

证明略。

最优产品价格决策下的市场总销售量可通过将最优价格式（3）带入式（1）获得：

根据式（5）获知，在一国油气行业的管道布网不充足或者油气产品的市场需求量较大的情况下，即时，油气企业A将依照最大管道容量为整个市场供应油气产品。此时的市场总销售量等于管道容量，即min{D(p)，K}=K。而在油气产品的市场需求量不充足或者油气管道容量较大的情况下，即时，油气企业A将只利用部分管道容量并据此进行生产和销售。鉴于整个油气行业由油气企业A控制并运营，式（4）同样代表集中化决策时的社会效用。

2 分拆油气管网业务后分散决策模型的构建与社会效用分析

独立石油与天然气管道运输网络业务旨在解除行业的纵向控制，行业中将拆分为原本的油气企业与独立后的管道企业，意味着油气企业与管道企业将进行分散决策。现假设如下：

①纵向控制拆分后的油气企业A*负责油气产品的生产与销售，而管道企业B负责油气产品的运输；

②油气企业与管道企业采取序贯博弈（Stackelberg Game）：假设管道企业首先决定油气产品的运输价格s，然后油气公司决策油气产品的市场价格及总供应量。

由于此时的油气企业与管道企业属相互独立的经济实体，因此两者分别依据利润最大化原则确定各自的最优策略。为了求解双方的均衡策略，我们采用逆向归纳法（Gibbons，1992）进行分析。

2.1 分拆油气管网业务后油气企业的分散决策模型

当油气企业A*决策市场价格时，油气产品的运输价格s已经给定。因此，拆分后形成的企业A*面临的决策问题可以表述为：

2.2 分拆油气管网业务后管道企业的分散决策模型

当管道企业B决策运输价格时，其预期利润水平同时受到油气产品的运输价格与市场价格的多方影响。原因在于产品的市场价格决定市场需求，从而决定管道企业的油气输送量；而运输价格影响油气企业A*的单位利润，从而影响企业A*的定价决策。因此，管道企业的决策模型必须考虑油气产品运输价格对企业A*定价策略的影响，即建立油气企业A*的最优反应函数。

通过比较式（2）和式（6）可发现，油气企业的定价策略在分散决策和集中决策情况下的区别仅来自于其运输成本的变化。因此，根据定理1能够容易地得到拆分后的油气企业A*的最优反应函数：

最优反应函数式（7）说明，当一国油气行业的管道布网容量充足或者油气产品市场需求较小时，油气产品的运输价格与市场价格成正相关；而当一国油气行业的管道布网容量不充足或者油气产品市场需求较大时，油气产品的市场价格与运输价格不相关。

2.3 分散决策模型的基本结论

命题1:在分散决策时，管道企业的最优单位运输价格以及预期利润如下：

此外，s*＞r。

证明略。

根据命题1，分散决策下的油气运输价格通常高于集中决策下的油气运输价格。这种结果是油气管网业务分拆后相互独立的经济实体基于各自利润最大化原则进行分散决策的结果。

根据序贯博弈的假设，油气企业A*的均衡价格与利润水平可通过将企业B的最优策略式（10）带入其最优反应函数中得到。

命题2：在分散决策时，油气企业的最优单位市场价格以及预期利润如下：

在此基础上，分散决策下的市场总销售量可通过代入式（1）到式（11）获得，其结果为：

袁永华 女， 1991年5月出生于河南省商丘市，2014 年于河南城建学院获得学士学位，现为辽宁工程技术大学在读硕士生，主要研究方向为图像分割.

命题1和命题2分别描述了在分散决策时，分拆油气管网业务后的管道企业B及油气企业A*各自的最优策略和均衡结果。

2.4 分散决策与集中决策的社会效用比较分析

集中决策模型和分散决策模型的基本结论提供了分拆油气管网业务前后社会效用差异对比分析的基础，为国内油气行业是否采用独立油气管网政策提供了理论参考。基于以上分析，分拆油气管网业务对社会效用具有如下影响：

定理2说明若一国的油气管道布网足以满足油气产品市场需求时，油气行业拆分油气管网业务的决策将导致产品的市场价格升高、总销量减少以及社会总效用下降；但若一国的油气管道布网不充足，难以满足油气产品市场需求时，油气行业拆分油气管网业务的决策将不会对市场价格、总销量以及社会效用造成影响。

拆分油气管网业务前后，均衡结果差异的出现源于命题2描述的油气管网业务拆分会导致油气企业的运输成本增加。这种结果若恰逢市场需求不足（管网布局较充足）的情况，则运输成本的增加将导致产品的市场价格升高和市场需求减少，从而造成双重边际效应，并最终导致社会总效用的下降。这种结果若适逢市场需求强劲（管网布局不充足）的情况，则管道企业会采用管道布网的最大容量进行油气运输。根据式（7），此时油气企业A*确定的市场价格与管道企业B制定的运输价格无关。因此，运输价格的变化不会对该情况下的均衡造成影响。

以上结果对油气行业中管网业务独立的问题有着重要的实践意义。一方面，根据经典的双重边际效应，理论界与实业界均存在关于油气管网独立后会导致社会效用下降的担心，因而极力反对将油气管网业务从油气行业的集中控制中剥离出来。但是文中模型分析的研究结果显示，拆分油气行业的管网业务对社会总效用的影响是有条件的：当管道容量较大或者市场需求较小时，双重边际效应的确存在，而油气管网业务的拆分确实会造成社会总效用下降；但当管道容量较小或者市场需求较大时，油气管网业务的拆分并不会影响社会总效用。另一方面，集中决策与分散决策模型的研究明确指出了独立油气管网业务造成社会总效用损失的症结，即油气行业已经形成的油气管网容量与油气产品市场需求之间的关系。这要求油气管网业务拆分前必须理清管网容量与市场需求的关系，这为中国油气行业通过拆分油气管网业务进行市场化改革提供了理论指引。

3 油气管网业务拆分的政策建议

为了改进油气管网业务独立造成的社会总效用损失，现假定政府采用价格上限的监管办法对油气行业进行监管，即油气的市场价格必须低于pˉ。此时，油气企业的优化问题为：

与式（6）相比，此时的油气企业需求解一个带约束的优化问题。根据式（7），我们容易得到当政府设定价格上限时，油气企业的最优反应函数为：

证明略。

定理3说明价格上限能够完美地解决油气管网业务独立所带来的双重边际问题。因此，尽管油气管网业务独立可能会造成社会总效用减少，但是政府能通过价格监管机制来实现让纵向控制拆分后的社会总效用达到未拆分前的社会总效用水平。这使得纵向控制的拆分成为可能，从社会效用的角度驳斥了质疑独立管网业务以求发展和改革的观点。同时，价格上限的监管措施更恰当地解决了油气管网业务拆分中可能面临的油气管网容量的发展阶段问题和油气产品市场需求的波动问题，证实了政府对自然垄断行业进行价格监管的必要性。

然而，政府监管推行过程中存在的经济成本和社会成本要求在国内的油气行业改革过程中必须适度并合理地使用价格管制手段。综合定理2和定理3，只有当油气产品的市场需求不足致使管道存在剩余容量时，政府才有必要设定价格上限对行业进行监管；而当需求旺盛以至于管道不存有剩余容量时，价格监管并不能带来社会总效用的提升。此时，政府更应该关注于如何扩大油气管网容量从而满足更多的社会需求。

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