天然氣產(chǎn)業(yè)競爭策略的博弈分析

[摘 要] 本文通過對能源行業(yè)邊際成本互不相同條件下的產(chǎn)出情況的分析，對Stackelberg 模型進行了修正，揭示了天然氣產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)的煤產(chǎn)業(yè)因技術(shù)實力與生產(chǎn)組織管理水平不同所帶來的在產(chǎn)量競爭結(jié)果上的差異，以及在競爭中取得優(yōu)勢的條件。

[關(guān)鍵詞] 完全信息動態(tài)博弈 Stackelberg模型 寡頭壟斷 能源

自工業(yè)革命以來， 人類在為自己創(chuàng)造日益增多的財富的同時， 消費著越來越多的能源。最早是以煤為燃料， 后來又以石油、天然氣為燃料。隨著人們環(huán)保意識的提高，世界需求干凈能源呼聲的高漲，各國政府也透過立法程序來傳達這種趨勢，天然氣被視為最干凈的能源之一，再加上1990年中東的波灣危機，加深美國及主要石油消耗國家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)明真正的替代能源前，天然氣需求量自然會增加。目前，大部分城市對天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟效益也大于工業(yè)燃料。天然氣發(fā)電，成為緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經(jīng)濟效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機容量所需投資少，建設工期短，上網(wǎng)電價較低，具有較強的競爭力。

我國天然氣勘探起步較晚，20世紀90年代以來，天然氣勘探連續(xù)取得重大突破。據(jù)1994年完成的全國69個盆地的第二輪油氣資源評價估算，中國天然氣資源量為38萬億立方米，根據(jù)近幾年的最新勘探成果顯示，我國目前天然氣資源量約為54萬億立方米，比第二輪油氣資源評價結(jié)果增加16萬億立方米。至2003年年底，探明的天然氣地質(zhì)儲量為3.9萬億立方米，資源探明率為7.2％，根據(jù)世界上多數(shù)國家的天然氣勘探發(fā)展的規(guī)律，當資源探明率達到10％～45％時，天然氣的探明工作將加速發(fā)展。因此，我國天然氣的勘探潛力很大，在未來很長的一段時期內(nèi)天然氣的探明儲量仍將大幅度增長。此外我國的煤層氣資源也比較豐富，但尚處在起步階段。可見，我國天然氣工業(yè)進入到了快速發(fā)展的歷史新階段。

天然氣如何在煤、石油兩大傳統(tǒng)燃料能源產(chǎn)業(yè)中占據(jù)優(yōu)勢地位，是決策者們非常緊迫的任務。產(chǎn)量是一個很重要的因素，它關(guān)系到企業(yè)是否達到規(guī)模經(jīng)濟，是否最優(yōu)產(chǎn)量，是否效益最大。

寡頭壟斷是指一種產(chǎn)品只有少數(shù)幾家廠商經(jīng)銷，而這幾家廠商中任何一家的競爭行動，都會影響其他幾家的生產(chǎn)量和利潤。這里，我們把燃料市場看作一個整體，只考慮新興的天然氣產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)的煤產(chǎn)業(yè)兩家寡頭企業(yè)，二者的競爭行動必然影響對手的產(chǎn)量和利潤。

一、能源產(chǎn)業(yè)寡頭產(chǎn)量競爭的完全信息動態(tài)博弈Stackelberg模型

在這里，我們假設企業(yè)1（領頭企業(yè)，leader）和企業(yè)2(尾隨企業(yè)，follower)。這兩個廠商中，企業(yè)1較強而企業(yè)2較弱，因此他們的產(chǎn)量決策是由較強的企業(yè)1先進行選擇，較弱的企業(yè)2則根據(jù)企業(yè)1的產(chǎn)量選擇自己的產(chǎn)量。由于這兩個產(chǎn)量的選擇不僅有先后之分且后選擇的廠商在選擇時知道前一個廠商的選擇，因此這是一個動態(tài)博弈問題，而且是一個完全且完美信息的動態(tài)博弈。企業(yè)2在選擇q2前觀測到q1，它可以根據(jù)q1來選擇q2，而企業(yè)1首先行動，它不能根據(jù)q2來選擇q1，因此企業(yè)2的戰(zhàn)略應該是從Q1→Q2的函數(shù)，即R2:Q1→Q2，Q1=[0，∞]是企業(yè)1的產(chǎn)量空間， Q2=[0，∞]是企業(yè)2的產(chǎn)量空間。而企業(yè)1的戰(zhàn)略就是簡單的選擇q1。參數(shù)定義如下：

q1:先動者企業(yè)1決定的產(chǎn)量

q2:后動者企業(yè)2的產(chǎn)量，滿足maxπ2(p1， p2)。

假定逆需求函數(shù)為p＝－k(q1+q2)=－kQ，其中， P為市場價格，為需求曲線在價格坐標上截距， k為需求曲線的斜率，且k > 0

兩企業(yè)有不同的邊際成本ci，i=1，2

則第i個企業(yè)的支付（利潤）函數(shù)為πi(q1，q2）=（－kq1－kq2）qi－ciqi，i=1，2

二、模型求解

用逆向歸納法來求這個博弈的子博弈精煉納什均衡。考慮給定企業(yè)1的產(chǎn)量q1，企業(yè)2的最優(yōu)選擇。企業(yè)2的問題是：

（1）

＝

最優(yōu)化一階條件得： （2）

企業(yè)1第一階段 （3）

最優(yōu)化一階條件得

解得 ： （4）

帶入R2(q1)得： （5）

這就是子博弈精煉納什均衡結(jié)果（一般稱為Stackelberg均衡結(jié)果）。注意，和均衡結(jié)果，而不是均衡本身，因為并不是任何給定的q1的最優(yōu)選擇，即不是第二階段的所有子博弈的納什均衡。這個Stackelberg模型的子博弈精煉納什均衡是{q＊1，R2(q1）}

企業(yè)1 的產(chǎn)量不僅與自身的邊際成本相關(guān)，而且與企業(yè)2的邊際成本正相關(guān)。由式（4）得企業(yè)2的邊際成本越高，則企業(yè)1的產(chǎn)量就越高，此外企業(yè)1 的產(chǎn)量與它自身的需求函數(shù)有關(guān)。同時企業(yè)2的產(chǎn)量與自己的邊際成本負相關(guān)，即邊際成本越高，則產(chǎn)量越低。而這恰恰與現(xiàn)實情況相符。在相同的產(chǎn)出水平下，變動成本越小，說明該企業(yè)對生產(chǎn)要素的利用程度越高。生產(chǎn)要素的利用程度又主要取決與其技術(shù)水平與生產(chǎn)的組織管理能力。總之，通過對寡頭邊際成本不相等條件下的產(chǎn)出情況進行研究，可以揭示出這樣的事實:在燃料產(chǎn)業(yè)寡頭壟斷市場上，寡頭通過考慮其他寡頭的產(chǎn)量而確定自己的產(chǎn)量，并以利潤最大化為目的進行產(chǎn)量競爭時，若想在競爭中取得優(yōu)勢，獲得更多的產(chǎn)量， 必須提高自身的技術(shù)水平與生產(chǎn)組織管理能力，降低成本，使自己的變動成本更低，否則，提高產(chǎn)量將不能實現(xiàn)利潤最大化。因此，天然氣產(chǎn)業(yè)在燃料市場的產(chǎn)量競爭，實際上是天然氣產(chǎn)業(yè)與煤、石油產(chǎn)業(yè)在技術(shù)實力與生產(chǎn)組織管理水平上的競爭。

三、模型缺陷

本文Stackelberg 模型中一個假設前提是邊際成本為互不相同的常數(shù)，這樣雖可使模型簡化，但實際上，企業(yè)的總成本通常在產(chǎn)出的不同階段有不同的變化特征，邊際成本也就不為常數(shù)。邊際成本應當揭示各寡頭因規(guī)模、技術(shù)水平與生產(chǎn)條件不同所帶來的在產(chǎn)量競爭結(jié)果上的差異，以及取得競爭優(yōu)勢的條件。因此，可以考慮對該模型進行非線性修正，將邊際成本為常數(shù)改作邊際成本為產(chǎn)量的二次函數(shù)，即認為邊際成本隨產(chǎn)量而變動，兩者呈二次函數(shù)關(guān)系，得到的模型方程組將是非線性的。由于本人的水平有限，對于該問題沒有能加深考慮，還需要進一步研究。

四、策略分析

我國由于煤炭資源十分豐富，又長期受到能源短缺的制約，因此，煤炭作為主要消費能源是不可避免的。但近年來，我國西部天然氣儲量呈大面積增長趨勢，應當加大開拓天然氣市場，加大利用天然氣力度，逐步改善能源結(jié)構(gòu)。

西部大開發(fā)的標志性項目——西氣東輸工程，一條長距離大口徑的天然氣管道，從新疆塔里木延伸到上海白鶴鎮(zhèn)，成為橫貫中國的能源傳輸大動脈。西氣東輸工程將使我國天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重提高到8％左右，改變天然氣在我國一次能源構(gòu)成中的比重不到3％、而世界平均水平已達23.8％的落后局面。

在這樣的市場前景下，燃料市場的天然氣價格仍然偏高，對于天然氣行業(yè)來說，提高自身的技術(shù)實力與生產(chǎn)組織管理水平，不斷的降低生產(chǎn)成本，是競爭的需要，也是企業(yè)發(fā)展的需要。

五、結(jié)束語

本文分析了基于天然氣這種新型能源的完全信息動態(tài)博弈Stackelberg模型，通過對寡頭邊際成本互不相同條件下的產(chǎn)出情況的分析，揭示了燃料市場上天然氣與煤產(chǎn)業(yè)因技術(shù)實力與生產(chǎn)組織管理水平不同所帶來的在產(chǎn)量競爭結(jié)果上的差異。通過對結(jié)論的分析，期待天然氣作為保護環(huán)境和維持經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展的資源在激烈的燃料市場競爭中獲得優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]張維迎:博弈論與信息經(jīng)濟學[M]上海三聯(lián)書店，上海人民出版社，1996:182-186

[2]顧 婧 陳紹剛:寡頭壟斷市場Stackelberg模型的進一步修正[J].淮陰師范學院學報(自然科學版)，第4卷第2期

[3]王宗芳:石油產(chǎn)業(yè)的寡頭壟斷與有效競爭的形成[J].平原大學學報，2006年12月，第23卷第6期

[4]秦 娟 貢志國:區(qū)域市場煤、電企業(yè)聯(lián)營的Stackelberg博弈解[J].商業(yè)經(jīng)濟文薈，2006年第4期

[5]江海峰:三寡頭企業(yè)的分析[J].安徽工業(yè)大學學報，第22卷第3期

[6]胡 敏 過靜雯:環(huán)境危機與清潔能源[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2007年第6期