我國煤炭定價模型研究與決策支持系統設計

張冬陽

(國家安全生產監督管理總局信息研究院，北京市朝陽區，100029)

1 煤炭定價研究背景與現存問題

隨著煤炭交易的市場化和信息化程度不斷提高，煤炭價格對國家宏觀調控政策、上下游行業景氣程度等因素的敏感性不斷增強。與此同時，國際政治經濟環境的變化、國際市場煤炭及其替代品價格的變化等也在越來越深刻地影響著我國煤炭的價格走勢。因而在當前形勢下，如何恰到好處地把握定價策略，制定科學合理的定價機制，既能統籌兼顧國際國內煤炭市場變化，穩定煤炭價格，確保動力煤、煉焦煤等相關煤種的有效供應，又能實現煤炭企業社會效益和經濟效益最優化，是我國煤炭行業所必須研究的問題。

我國煤炭價格經歷了政府計劃價格、雙軌制價格和有管理的市場化價格3個階段。市場化改革以來，煤炭企業因缺乏市場化定價經驗，嘗試和探索了多種不同的定價方法，無論是定價周期、定價主體還是具體的定價方法上都出現了多種不同形式。但由于缺乏深入探索，這些定價方法缺乏科學的定價機制，甚至導致了煤炭企業間的惡性競爭，加劇了煤價的波動。面對當前復雜變化的國際國內煤炭市場環境，應及時調整思路，建立以競爭和用戶為導向的新型動態定價方式，增強對市場變化的適應能力，提升煤炭企業科學決策水平、經濟效益及市場競爭力，促進煤炭產業健康可持續發展。

2 我國煤炭價格的影響因素分析

2.1 供給因素

(1)原煤產量。煤炭供需是決定煤炭價格的關鍵因素，而原煤產量則是決定市場煤炭供給的關鍵因素。煤炭產量過剩時，煤炭價格下降，行業利潤降低。當產量較少時，煤炭市場供不應求，煤炭價格上漲，行業利潤提升。

(2)煤炭儲量。煤炭儲量是原煤開采的有力保障，是穩定煤炭生產的重要條件，豐富的煤炭資源也有利于維持煤炭價格的平穩。與此同時，煤炭待釋放儲量間接通過影響煤炭供給對煤炭價格產生影響，例如待釋放儲量不足會引起需求面恐慌，易出現煤炭囤積熱潮，從而加速煤炭價格上漲。

(3)煤炭成本。煤炭成本是煤炭市場價格的重要組成部分，煤炭成本包括內部成本和外部成本。煤炭內部成本體現在生產成本費用和管理費用上，是煤炭價格的決定性因素。煤炭外部成本主要體現在運輸費用、特別是鐵路運輸費用上。以西北地區為例，該地區原煤開采成本相對較低，但距離我國煤炭主消費區較遠，煤炭運輸費用相對較高，在煤炭成本中占據更大的比重。

(4)鐵路運力。我國的鐵路運力是煤炭產量的一個主要制約因素，因此對煤炭價格存在著長期的影響。例如蒙西地區外調煤炭主要運往京津冀及東南沿海地區，外運鐵路運力長期處于緊缺狀態，間接削弱了該地區的煤炭供應能力。

(5)公路運力。公路運輸一方面承擔著煤炭短途運輸，另一方面由于煤炭運輸量的逐年增加以及鐵路供應能力緊張，公路運輸作為鐵路運輸的重要補充，在煤炭運輸中也發揮了越來越重要的作用。

(6)煤炭庫存。煤炭庫存是煤炭市場的蓄水池，對煤炭的供需具有一定的緩沖作用，能夠平抑煤炭價格的不必要波動。煤炭庫存包括終端用戶庫存和港口庫存，一般而言，煤炭庫存與國內經濟規模呈正向趨勢和煤炭價格相互影響。

2.2 需求因素

(1)下游行業的煤炭需求。下游行業的煤炭需求是我國煤炭市場需求的主體，主要包括電力、冶金、建材等行業。電力行業是煤炭市場需求的龍頭，長期以來電煤消費量占我國煤炭消費總量的50%左右。2013年之前我國電力消費量的不斷增加，使得電力行業對煤炭需求量增加，拉動了煤炭需求。2013年以后電力消費量仍保持增長，但電力行業煤炭需求量開始逐年減少，一方面是由于技術進步，發電效率提升，減少火電廠煤耗，另一方面是由于發電結構的改變。水電、核電等清潔能源的快速發展以及環境污染、溫室氣體排放等問題帶來的壓力，使得人們將目光更多的轉向其他能源。火電在電力供應中所占比例逐年降低，電力行業的煤炭需求量也有所減少。電力需求和電力煤炭需求對比分析如圖1所示，2006年和2015年發電結構對比分析如圖2所示。

圖1 電力需求和電力煤炭需求對比分析

圖2 2006年和2015年發電結構對比分析

其次，隨著冶金行業特別是鋼鐵行業的發展，近年來冶金用煤呈現小幅持續增長趨勢。我國2015年鋼材產量達到112349.6萬t，近10年平均增速達到10%。建材是煤炭行業的另一大下游行業，約占煤炭消費量的12%，主要是水泥及玻璃的生產，該行業主要受下游房地產投資和基建投資的影響。我國2015年水泥產量達到235918.83萬t，平板玻璃產量達到78651.63萬重量箱，建筑用煤近10年來增長了1倍左右。

(2)國民經濟發展狀況。國民經濟發展對能源需求巨大，經濟快速增長必然會帶動能源消費的快速增長。煤炭作為我國主要的一次能源，其需求量必然受到國民經濟發展的影響。長期以來，工業消費一直是煤炭消費的主體，國民經濟發展能夠同時帶動煤炭下游行業的發展，進而促進煤炭需求的增長，從而間接影響煤炭價格。同時，第二產業的增長速度將會影響煤炭需求的增長速度，進而影響煤炭價格的上漲幅度和增速。此外國民經濟發展對匯率、通貨膨脹等產生影響，從而影響煤炭價格。

2.3 綜合因素

(1)政策因素。政策因素在諸多煤炭價格影響因素中占有舉足輕重的地位，總量及結構性產能退出、減量化生產、產能置換、煤炭運力調配、煤炭產業結構調整、國家能源發展規劃乃至于大氣污染治理等環境保護政策、煤炭進出口政策、煤炭行業相關稅費的調節等均會對煤炭供給和需求產生影響。

(2)上下游產品價格。煤炭資源上下游產品的價格與煤炭價格的變化具有同步性，是影響煤炭價格波動的一個直接因素。其中，煤炭上游產品價格的影響作用更具有顯著性。上游產品主要為煤炭企業生產活動所需原材料，其價格變動會導致煤炭生產成本的變動，從而影響煤炭價格。而下游產品價格的上升使生產者擴大生產，帶動該行業對煤炭需求的增長，從而影響煤炭價格。

(3)煤炭替代品的價格。在我國能源結構中，石油與煤炭的關系最為緊密，石油產品的需求與煤炭需求呈反向關系，石油產品的價格與煤炭價格呈正向關系。此外，天然氣等其他資源也具有與石油資源類似的替代機制，進而對煤炭價格產生影響。除化石燃料外，可再生能源在我國能源系統中的比例逐漸加重。作為一種清潔能源，可再生能源的發展得到了政府的大力扶持，其對煤炭的替代作用在未來有望進一步加強。

(4)國際煤炭市場價格。由于我國煤炭的國際貿易量較大，約占國際煤炭貿易總量的20%以上，因此通過煤炭進出口，國際煤炭市場對我國煤炭價格產生一定影響。我國煤炭進口省區主要位于東南沿海，相對于從我國煤炭主產地將煤炭運送到東南地區，進口煤炭價格更有競爭力。

3 定價模型分析及選取

我國煤炭市場比較復雜，影響因素較多，且各影響因素之間往往具有較強的相關性，這使得煤炭的定價問題更加的復雜。傳統的定價方法偏重某一影響因素，無法對影響煤炭市場價格的各方面因素進行全面考慮，因而需要尋找一種更加科學、合理的煤炭定價機制。目前可以用來決定煤炭定價的綜合模型主要有以下幾種：

(1)最優利潤函數模型。以利潤最大化為目標建立的定價模型稱為最優利潤函數模型。郭鵬根據利潤最大化的原則建立了煤炭企業短期的定價理論模型以及一般情況下的價格分析模型。模型雖然考慮了成本和需求兩方面的因素，但是沒有考慮到市場競爭，缺乏對市場因素的考慮可能會導致煤炭價格在市場競爭中處于弱勢地位。

(2)多元回歸模型。多元回歸模型主要通過分析影響煤炭價格的各種因素，采用計量經濟學的方法定量分析影響因素與煤炭價格之間的關系。這種方法能夠直觀的反映各影響因素對煤炭價格影響程度，并根據各因素的當前水平確定煤炭價格。該模型影響因素的選取往往因人而異，且不能反應因素之間的相互作用。而影響煤炭價格的因素較為復雜，且往往會相互影響，采用多元回歸模型很難做到準確的煤炭定價。

(3)動態定價模型。動態定價是指煤炭企業根據市場需求和企業自身供應能力，以不同的價格將同一產品適時地銷售給不同的顧客或者不同細分市場，以實現收益最大化的策略。谷明沖從庫存限制和最惠顧客保證機制兩個角度研究了對應的策略性消費者定價策略。該模型具有一定的靈活性，能夠針對不同客戶進行定價決策，但該方法對因素的考慮不夠全面，模型對市場及消費者類型的基礎假設，使得影響因素發生變化時模型很難做出相應的調整。

(4)博弈模型。市場定價時，不同煤炭企業的定價將會相互影響，并且對市場供需格局產生影響，因此可以將市場定價看作一個博弈問題。Stackelberg博弈模型是常用于研究市場定價的博弈模型之一。聶光華建立了基于Stackelberg博弈的我國天然氣定價的系統分析模型，模型涵蓋未來天然氣行業上、中、下游定價機制的不同改革思路的比較和分析。博弈模型更多的關注市場上各決策主體的決策及其所產生的影響，充分考慮了市場競爭因素，但相對的在企業供給等方面的考慮較為薄弱，尤其針對煤炭定價缺乏對其復雜影響因素的考量。

(5)系統動力學模型。利用系統動力學的方法進行系統仿真是解決定價問題的另一個有效方法。劉曉松基于系統動力學研究了單個企業壟斷及雙寡頭市場的高科技產業新產品定價問題；孫家慶運用系統動力學方法建立了由供需系統及價格系統組成的天然氣定價機制模型，從供需、經濟效果、替代能源價格的影響及政府調控方面進行了分析與評價。采用系統動力學進行系統模擬的一大優點是，系統動力學模型能夠處理高階次、非線性、多重反饋的復雜時變系統的問題。考慮到煤炭定價問題的多種影響因素及影響因素之間的相互作用，復雜的系統分析方法對于解決煤炭定價問題更加準確有效。

4 煤炭定價決策支持系統設計

4.1 系統建設目標

煤炭定價決策支持系統設計的目標是為煤炭定價提供一套科學合理的決策支持方案，實現定價決策的信息化、自動化和科學化。為煤炭企業的煤炭產品價格制定提供科學的分析和決策依據，通過合理定價提高煤炭企業的經濟效益，提高煤炭企業在市場上的競爭力，促進煤炭行業良性競爭，從而實現煤炭行業科學有序發展。

4.2 煤炭定價模型建立

在對多種模型綜合分析后，選取系統動力學模型作為煤炭定價綜合模型依據。根據系統動力學原理，利用系統動力學建模軟件Vensim建立的煤炭定價系統因果關系圖如圖3所示。

圖3 煤炭定價系統因果關系圖

通過對圖1的分析，可以進一步確定煤炭定價模型中狀態變量、速率變量、輔助變量的相關關系，確定變量方程，研究建立的dynamo變量方程為：煤炭定價=f(煤炭成本，國內市場價格，煤炭供應量)。

(1)煤炭成本：煤炭成本(t)=運輸成本+煤炭成本(t-1)+開采成本變化率(t)×DT。開采成本變化率=預期變化率+噸煤上游產品價差×上游產品影響因子；噸煤上游產品價差=噸煤上游產品實際價格-噸煤預期上游產品價格；噸煤預期上游產品價格(t)=噸煤預期上游產品價格(t-1)×價格變化率(t)×DT。

(2)國內市場價格：國內市場價格=f(煤炭供求比，政策因素)；煤炭供求比=國內煤炭供應量/國內煤炭需求量；國內煤炭需求量=f(下游產品價格，替代能源價格，國際煤炭價格) ；國內煤炭供應量(t)=國內煤炭供應量(t-1)×煤炭供給變化率(t)×DT。

(3)煤炭供應量：煤炭供應量=f(煤炭運力，煤炭庫存)。

在以上變量中，煤炭成本(t)表示t期的煤炭成本，開采成本變化率(t)表示t期的成本變化率，DT表示t-1期到t期的時間間隔；噸煤預期上游產品價格(t)表示t期的噸煤預期上游產品價格，價格變化率(t)表示t期的價格變化率；國內煤炭供應量(t)表示t期的國內煤炭供應量，煤炭供給變化率(t)表示t期的煤炭供給變化率。

在構建的dynamo變量方程基礎上，建立煤炭定價系統動力學模型，進行煤炭定價決策支持系統的研發。系統可根據市場情景確定模型參數值，并通過已建立的模型進行系統仿真，確定煤炭定價。同時模型也可以設置不同情景，在某一個或多個參數取值不確定的情況下進行多種假設，對模型進行多次仿真計算。不同情景下模型的運轉結果給出了多種可能的情景下相應的煤炭定價策略，從而為決策者提供決策依據。值得注意的是，在針對模型不同影響因素進行量化的過程中，選取的指標不同會對煤炭定價產生不同的影響。如考慮到不同煤質的煤炭產品，市場煤炭價格的選取為該特定產品的市場價格。下游行業影響也應選取該煤炭產品所適用的行業，如對煉焦煤進行定價決策時，下游行業應主要考慮鋼鐵行業的相關影響。

4.3 系統功能模塊設計

煤炭定價決策支持系統的系統功能模塊分為五大部分，包括系統管理、數據輸入、數據分析、結果輸出以及輔助功能。煤炭定價決策支持系統功能模塊圖如圖4所示。

圖4 煤炭定價決策支持系統功能模塊圖

(1)系統管理模塊。該模塊實現系統設置和賬戶管理兩個功能。系統在運行之初對系統進行了初始化的默認設置，管理員可以通過系統設置對系統的基本參數、賬戶信息以及系統界面進行設置。賬戶管理功能允許管理員新建或刪除二級賬戶并對賬戶權限進行管理，監控每個賬號的登錄情況和操作情況，并給使用后臺系統的不同角色人員發送通知。

(2)數據輸入模塊。該模塊實現因素選取、數據抓取和數據輸入3個功能。因素選取功能使決策者能夠根據實際情況選取煤炭定價決策所需要考慮的因素。在確定影響因素后，數據抓取功能通過對互聯網或數據庫中的相關數據進行抓取，更新所選影響因素的取值。數據輸入功能允許用戶通過人工輸入直接確定影響因素的取值。

(3)數據分析模塊。該模塊實現因素分析和價格模擬兩個功能。因素分析功能能夠根據市場分析人員與決策者選定的煤炭價格影響因素進行分析，確定各個因素與價格的關系以及對價格趨勢所產生的影響。在因素分析功能中，決策者也可以選擇相關的價格影響因素對某一或多個因素進行賦值，對可能情況下的煤炭定價進行決策分析。價格模擬功能通過內置的定價模型對煤炭定價進行模擬，該功能可根據歷史情況進行學習，并以此為依據做出當前背景下的定價決策。

(4)結果輸出模塊。該模塊支持數值輸出和統計分析等多種方式進行結果輸出。決策者可以通過選定結果變量直接輸出數值結果，也可以通過統計分析功能對模擬結果進行圖表化處理，選擇相應的圖表類型直接輸出圖表化的結果。同時系統內置漲跌預警模塊，通過煤炭定價模型對市場煤炭價格漲跌情況進行分析，為用戶提供煤價漲跌預警信息。

(5)輔助功能模塊。該模塊主要輔助用戶對煤炭定價的趨勢進行把握，了解煤炭市場行情，包括每日行情、價格走勢和比價搜索3個功能。每日行情功能可以展示當日從互聯網抓取到的全國各地不同煤種的煤炭價格。價格走勢功能則以曲線形式展示市場煤炭價格波動情況。比價搜索功能允許決策者搜索特定煤炭產品在全國或不同省份的價格信息，方便決策者進行價格對比。

4.4 系統邏輯架構與拓撲結構設計

(1)邏輯架構設計。數據庫-模型庫雙庫結構是決策支持系統的常見形式，該結構簡單明確，對各個部分的作用定義清晰準確，在系統編譯時具有較為明顯的優勢。采用數據庫-模型庫雙庫結構的煤炭定價決策支持系統主要包括人機交互模塊、數據管理模塊、模型管理模塊三大部分，具體邏輯架構如圖5所示。

人機交互模塊為系統提供人機交互窗口，支持互聯網數據采集和人工導入數據，并根據具體情況調入相應的模型和數據進行運算，顯示運算結果；數據管理模塊主要針對煤炭供給/需求量、國際煤炭市場價格、煤炭進出口量、政策環境變化、上下游產業等相關因素數據庫完成基礎數據的各項操作以及模型間運算數據的輸入輸出等；模型管理模塊主要完成模型管理操作以及模型的編譯與調用，同時也完成與數據管理模塊之間的數據傳遞，對各種類型數據進行運算并得出結果，為用戶提供決策輔助服務。

(2)拓撲結構設計。隨著IT技術的不斷發展，信息系統結構目前已由B/S發展成為B/S/S結構，該體系結構能夠使信息系統更好地運行于不同廠家的網絡產品、硬件產品以及網絡協議異構環境下的應用軟件比較平滑的運行于不同平臺上。本系統采用B/S/S架構，所有用戶均可以使用網絡瀏覽器遠程登錄訪問系統，無需安裝客戶端，方便快捷地完成所有的操作。系統配置有硬件防火墻，并通過單獨配置Web服務器和數據服務器的方式進一步提升系統安全性。

5 應用效果展望

利用系統動力學模型建立的煤炭定價決策支持系統在應用后能夠取得以下有益效果：

(1)該系統能夠幫助煤炭企業全面、準確、及時把握市場變化。

(2)在復雜的市場環境下，該系統能夠為決策者提供科學、系統的決策支持，實現煤炭定價決策的信息化、系統化和自動化。

(3)該系統能夠科學合理地制定煤炭價格策略，有效提高煤炭企業產品競爭優勢，提升煤炭企業利潤空間，從而幫助煤炭企業在多變的市場環境下實現利潤最大化。

(4)該系統能夠幫助煤炭企業實現較優的量價組合，避免盲目定價及惡性競爭，提升煤炭企業科學決策水平及經濟效益，促進煤炭企業長久穩定發展。

(5)該系統能夠帶動煤炭行業定價管理水平的提升，實現煤炭行業的整體受益，促進煤炭產業的健康可持續發展。