價格規(guī)制對天然氣需求彈性的影響
——以北京地區(qū)為例

董康銀 孫仁金,2

1. 中國石油大學(北京)工商管理學院, 北京 102249;2. 中國石油大學(北京)重質(zhì)油國家重點實驗室, 北京 102249

0 前言

1 文獻綜述

國外關(guān)于天然氣需求彈性的研究較多,也較全面。自20世紀40年代以來,國外學者除對天然氣市場總體需求彈性進行了研究,還運用不同模型對天然氣不同用戶的需求彈性進行了測算。電力行業(yè)天然氣需求彈性方面,Griffin J M[7]以1955-1969年世界經(jīng)合組織(OECD)國家電力行業(yè)的年度數(shù)據(jù)進行實證分析,研究表明了不同國家電力行業(yè)天然氣需求彈性不同,存在顯著的地區(qū)差異性,主要范圍在-4.120～-0.790。Uri N D[8]采用超對數(shù)模型,對1973-1976年美國電力行業(yè)的月度數(shù)據(jù)進行實證分析,得出天然氣需求彈性為-1.460。工業(yè)部門天然氣需求彈性方面,Considine T J[9]基于超對數(shù)模型和線性logit模型,以1970-1985年美國工業(yè)部門年度數(shù)據(jù)進行實證分析,得出2個模型的天然氣需求彈性均為-0.570。在Considine T J的基礎(chǔ)上,Jones C T[10]建立動態(tài)超對數(shù)模型和動態(tài)線性logit模型,并對1960-1992年美國工業(yè)年度數(shù)據(jù)進行實證分析,研究表明2個模型的天然氣需求彈性分別為-0.326、-0.630。隨后,Urga G[11]指出Jones模型的局限性,并運用超對數(shù)模型對1960-1992年美國工業(yè)年度數(shù)據(jù)進行實證,得出天然氣短期、長期需求彈性分別為-0.180、-0.210。此外,為研究美國能源需求和中間能源替代性,Serletis A等人[12]運用局部調(diào)試性超對數(shù)函數(shù)對1968-2007年美國工業(yè)部門年度數(shù)據(jù)進行實證,研究得出美國工業(yè)部門天然氣需求彈性為-0.496。為消除不同國家和不同工業(yè)部門數(shù)據(jù)之間的異質(zhì)性,Andersen T B等人[13]建立并運用收縮估計的動態(tài)對數(shù)線性模型對1978-2003年13個OECD國家的天然氣需求彈性進行測算,得出短期需求彈性范圍為-0.183～-0.059,長期彈性范圍為-0.624～-0.155。近期Burke P等人[14]運用多種模型對2010年全球范圍內(nèi)44個國家的天然氣需求彈性進行估計,結(jié)果顯示,各國天然氣長期需求價格彈性均值為-1.25,天然氣長期需求收入彈性均值大于1。居民和商業(yè)用戶天然氣需求彈性方面,Bohi D R[15]對已有相關(guān)研究進行梳理總結(jié),得出美國居民用戶天然氣短期需求彈性范圍為-0.400～-0.030,天然氣長期需求彈性范圍為-1.000～-0.170。Barnes R等人[16]和Blattenberger G R等人[17]分別運用不同模型對美國居民和商業(yè)用戶天然氣需求彈性進行評估,得出需求彈性范圍為0.390～3.420。Maddala G S等人[18]采用收縮估計法對1970-1990年美國49個地區(qū)數(shù)據(jù)進行實證分析,得出居民用戶天然氣需求彈性均值為-0.381。Rehdanz K[19]對1998-2003德國年居民用戶天然氣需求彈性進行測算,得出其范圍為-0.630～-0.440。Asche F等人[20]采用普通最小二乘法、廣義最小二乘法等9種不同方法對歐洲12個國家的居民用戶天然氣需求彈性進行估計,其中采用普通最小二乘法得出天然氣短期需求彈性均值為-0.154,長期需求彈性均值為-0.442。Meier H等人[21]對1991-2005年英國居民用戶天然氣需求彈性進行測算,得出其范圍在-0.560～-0.340。此外,Alberini A等人[22]分別運用靜態(tài)模型和動態(tài)模型對1997-2007年美國50個城市居民用戶天然氣需求彈性進行估計,研究得出靜態(tài)模型的天然氣需求彈性范圍為-0.693～-0.566,動態(tài)模型的天然氣短期需求彈性為-0.572,長期需求彈性為-0.647。

中國有關(guān)天然氣需求彈性的研究較缺乏,馮良等人[23]、鄧冰潔[24]和鄭言[25]分別運用不同模型對上海市天然氣需求彈性進行估計,得出天然氣價格需求彈性范圍為-0.584～ 0.569,天然氣收入需求彈性為0.832～1.439。高千惠等人[26]采用弧彈性計算公式對2001-2010年成都市的天然氣需求彈性進行測算,得出天然氣短期需求彈性范圍為0.070～0.590,天然氣長期彈性范圍為2.290～2.580。此外,李蘭蘭等人[6]從天然氣需求彈性模型、工業(yè)用戶需求彈性、居民用戶需求彈性等方面對已有研究進行了詳細綜述。成金華等人[4]以大華北地區(qū)為研究對象,運用對數(shù)線性需求函數(shù)模型對2000-2012年該地區(qū)的天然氣需求彈性進行測算,并首次將價格規(guī)制引入需求彈性模型。鄧冰潔[24]利用Stata軟件進行多元線性回歸估算,得出上海市天然氣價格需求彈性、收入需求彈性分別為0.569、1.439。

通過文獻分析發(fā)現(xiàn),中國有關(guān)天然氣需求彈性的研究較缺乏的主要原因是天然氣價格體制、天然氣市場化程度等因素使天然氣相關(guān)數(shù)據(jù)獲取難度較大;另一方面,只有很少學者將價格規(guī)制引入天然氣需求彈性模型,而中國天然氣價格受價格規(guī)制影響較大;此外,研究天然氣不同用戶需求彈性有助于天然氣消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及消費量增加,但相關(guān)研究較少。為此,本文通過核算1999-2014年北京地區(qū)不同用戶天然氣需求彈性,并將價格規(guī)制引入天然氣需求彈性模型中,以期推動北京地區(qū)天然氣價格改革和消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化,為已有的理論分析提供數(shù)據(jù)支持。

2 模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)來源

2.1 需求彈性模型遴選

需求彈性模型遴選是構(gòu)建天然氣需求彈性模型的基礎(chǔ),現(xiàn)有需求彈性模型眾多,主要有對數(shù)線性需求模型、超對數(shù)模型、離散選擇模型、終端使用模型和時間序列橫截面分析模型[27]。其中,因?qū)π枨髲椥跃哂泻侠淼慕?jīng)濟解釋[4],對數(shù)線性需求模型常被用于天然氣需求價格彈性的相關(guān)研究中,并分為靜態(tài)對數(shù)線性需求模型和動態(tài)對數(shù)線性需求模型。在靜態(tài)對數(shù)線型需求模型的基礎(chǔ)上,動態(tài)對數(shù)線性需求模型考慮了滯后一期需求量對需求彈性的影響,能夠有效區(qū)分天然氣短期和長期需求彈性。因此,本文采用動態(tài)對數(shù)線性需求模型,并針對北京地區(qū)天然氣市場特點構(gòu)建天然氣需求彈性模型。

考慮滯后一期需求量的影響,Houthakker H S等人[28]在動態(tài)對數(shù)線性需求模型中提出假設:天然氣需求并不會對價格或收入變化作出及時影響,而是逐漸收斂到一個最優(yōu)平衡狀態(tài),可用公式表示:

(1)

(2)

式中:Ps,t為天然氣消費部門s在t年的天然氣價格，108元;Gs,t為北京地區(qū)天然氣消費部門s在t年的生產(chǎn)總值(Gross domestic product,GDP)，108元;β1、β2為北京地區(qū)天然氣消費部門s需求價格和GDP的長期彈性;β0為常數(shù)項;εs,t為殘差項。

將式(2)帶入式(1),得出考慮滯后一期需求量影響的動態(tài)對數(shù)線性需求模型:

lnQs,t=λβ0+λβ1lnPs,t+λβ2lnGs,t+

(1-λ)lnQs,t-1+λεs,t

(3)

式中:λβ1、λβ2為北京地區(qū)天然氣消費部門s需求價格和GDP的短期彈性;λβ0為常數(shù)項;λεs,t為殘差項。

2.2 價格規(guī)制的引入

從已有研究可知[7-26],天然氣需求除了受經(jīng)濟發(fā)展水平和天然氣價格的影響,還受替代能源價格、天氣變化、政策管制的影響，其中,由于氣象因素的年度變化較小,本文模型將不再考慮該因素。此外,為了考慮替代能源價格和政策管制的影響,本文參考成金華等人[4]和董秀成等人[29]的處理方式,在天然氣需求彈性模型中引入價格規(guī)制(Price Regulation,PR),即采用等熱值法計算得出的替代能源平均價格(即天然氣市場調(diào)節(jié)價格)來表示價格規(guī)制,計算公式如下:

(4)

式中:PRs,t為天然氣消費部門s在t年的價格規(guī)制;i為天然氣的替代能源,主要為煤炭、石油和電力;ωi,t為替代能源i在第t年占所有替代能源的比重;Ri為天然氣與替代能源i的熱值比。

將式(4)帶入式(3)并加以變形,得出考慮價格規(guī)制影響的動態(tài)對數(shù)線性需求模型:

(5)

2.3 數(shù)據(jù)來源

2.3.1 北京地區(qū)能源消費結(jié)構(gòu)和GDP

北京地區(qū)不同類型能源消費量數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》,盡管北京地區(qū)仍以煤炭消費為主,但隨著天然氣等清潔能源比重的上升,煤炭份額呈逐漸減少的趨勢,此外,北京地區(qū)GDP數(shù)據(jù)來源于《北京統(tǒng)計年鑒》?？紤]數(shù)據(jù)可獲取性,以1999-2014年為樣本區(qū)間,見圖1。

圖1 1999-2014年北京地區(qū)能源消費結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)總值

2.3.2 北京地區(qū)不同用戶天然氣消費量及價格

圖2 1999-2014年北京地區(qū)不同用戶天然氣消費量及比例

2.3.3 價格規(guī)制

由式(4)可知,價格規(guī)制主要涉及到煤炭、石油、電力等替代能源的消費比例及價格,其中消費比例數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》,價格數(shù)據(jù)獲取難度較大,分別來源于Wind數(shù)據(jù)庫、國家發(fā)改委對成品油銷售價格調(diào)整的相關(guān)文件和《中國電力年鑒》。此外,采用不同能源轉(zhuǎn)換標準煤系數(shù)來計算天然氣與不同替代能源熱值比,見表1。

表1天然氣與不同替代能源熱值比

能源天然氣/煤炭天然氣/石油天然氣/電力熱值比1700825988 注：煤炭、石油、天然氣和電力的熱值單位分別為MJ/t、MJ/t、MJ/m3和MJ/104kWh。

3 實證分析

3.1 天然氣總體需求彈性分析

采用軟件Eviews 9.0中的最小二乘法(Ordinary least squares,OLS)分別對不考慮價格規(guī)制、影響和考慮價格規(guī)制影響情形下的天然氣需求彈性模型進行多元線性回歸估算,測算出北京地區(qū)天然氣長期和短期需求彈性,結(jié)果見表2。

表21999-2014年北京地區(qū)天然氣需求彈性模型的總體OLS回歸結(jié)果

項目不考慮價格規(guī)制影響OLS回歸結(jié)果考慮價格規(guī)制影響OLS回歸結(jié)果長期需求彈性短期需求彈性長期需求彈性短期需求彈性價格0281?0128?0341?0156?收入0955???0434???0771??0353??擬合優(yōu)度R20965099309660993 注：?、??、???分別為10%、5%、1%顯著。

考慮價格規(guī)制影響時,北京地區(qū)天然氣長期需求價格彈性為0.341,天然氣短期需求價格彈性為0.156;天然氣長期需求GDP彈性為0.771,天然氣短期需求GDP彈性為0.353?？梢?在價格規(guī)制的影響下,北京地區(qū)天然氣需求價格彈性仍呈正值,且越大,主要原因是價格規(guī)制對天然氣價格的抑制,使得天然氣價格遠低于替代能源價格,進一步加大天然氣價格的上升空間,剛性需求效應更加明顯。此外,無論在長期還是短期內(nèi),價格規(guī)制的加入都使得GDP增長對天然氣需求的拉動受到削弱,即價格規(guī)制抑制了北京地區(qū)天然氣需求GDP彈性。

3.2 不同用戶天然氣需求彈性差異性分析

同樣采用最小二乘法方法對北京地區(qū)不同用戶的天然氣長期和短期需求彈性進行估計,結(jié)果見表3。

表3北京地區(qū)不同用戶天然氣需求彈性模型的OLS回歸結(jié)果

項目不考慮價格規(guī)制影響OLS回歸結(jié)果考慮價格規(guī)制影響OLS回歸結(jié)果長期需求彈性短期需求彈性長期需求彈性短期需求彈性居民用戶 價格0461?0311?0983?0708? 收入0709?0479?0242?0174? 擬合優(yōu)度R20924093609320940工業(yè)用戶 價格-0281?-0108?-0229?-0097? 收入1164???0449???1016??0428?? 擬合優(yōu)度R20935098509460987商業(yè)用戶 價格1358?1244?1378?1334? 收入0830???0760???0607???0588??? 擬合優(yōu)度R20983098309840984交通運輸用戶 價格-0723?-0243?-0663?-0239? 收入1088???0368?0829?0299? 擬合優(yōu)度R20889094108960943 注：?、??、???分別為10%、5%、1%顯著。

不考慮價格規(guī)制影響時,北京地區(qū)居民用戶的天然氣長期需求價格彈性為0.461,天然氣短期需求價格彈性為0.311;工業(yè)用戶的天然氣長期需求價格彈性為-0.281,天然氣短期需求價格彈性為-0.108;商業(yè)用戶的天然氣長期需求價格彈性為1.358,天然氣短期需求價格彈性為1.244;交通運輸用戶的天然氣長期需求價格彈性為-0.723,天然氣短期需求價格彈性為-0.243。由此可見,同一地區(qū)或同一時期不同用戶的需求價格彈性也不一樣。其中,居民和商業(yè)用戶天然氣需求價格彈性為正值,對天然氣呈現(xiàn)出剛性需求,這主要是由用戶的能源消費特征所決定的:北京地區(qū)居民用戶對天然氣的消費主要涉及必要的生活活動(如做飯、取暖等),而且北京地區(qū)居民用氣價格遠遠低于其他替代能源價格,因此居民用戶對天然氣價格變化敏感性低,甚至表現(xiàn)出剛性需求;而商業(yè)用天然氣主要為集中照明、供暖等,受到北京市政府有關(guān)鍋爐煤改氣等政策的影響,商業(yè)用戶對天然氣表現(xiàn)出較強的依賴性,因此呈現(xiàn)出剛性需求,且比居民用戶更明顯。相對于居民和商業(yè)用戶,工業(yè)和交通運輸用戶對能源需求具有較強的靈活性,可采取能源替代政策應對天然氣價格上漲(如用煤炭、石油、電力等能源替代等)，因此,二者天然氣需求價格彈性為負值,即天然氣價格上漲會引起天然氣需求量的下降。此外,北京地區(qū)居民用戶的天然氣長期需求GDP彈性為0.709,天然氣短期需求GDP彈性為0.479;工業(yè)用戶的天然氣長期需求GDP彈性為1.164,天然氣短期需求GDP彈性為0.449;商業(yè)用戶的天然氣長期需求GDP彈性為0.830,天然氣短期需求GDP彈性為0.760;交通運輸用戶的天然氣長期需求GDP彈性為1.088,天然氣短期需求GDP彈性為0.368?？梢?北京地區(qū)居民和商業(yè)用戶缺乏天然氣需求GDP彈性,而工業(yè)和交通運輸用戶富于GDP彈性。這是因為居民和商業(yè)用戶對天然氣表現(xiàn)出剛性需求,且經(jīng)濟增長不明顯,因此居民和商業(yè)用戶的天然氣需求對經(jīng)濟增長的敏感性不高;相反,經(jīng)濟增長能夠有效拉動工業(yè)和交通運輸用戶的天然氣需求,也是促進工業(yè)的和交通運輸用戶對天然氣消費的主要原因。

考慮價格規(guī)制影響時,北京地區(qū)居民用戶的天然氣長期需求價格彈性為0.983,天然氣短期需求價格彈性為0.708,天然氣長期需求GDP彈性為0.242,天然氣短期需求GDP彈性為0.174;工業(yè)用戶的天然氣長期需求價格彈性為-0.229,天然氣短期需求價格彈性為-0.097,天然氣長期需求GDP彈性為1.016,天然氣短期需求GDP彈性為0.428;商業(yè)用戶的天然氣長期需求價格彈性為1.378,天然氣短期需求價格彈性為1.334,天然氣長期需求GDP彈性為0.607,天然氣短期需求GDP彈性為0.588;交通運輸用戶的天然氣長期需求價格彈性為-0.663,天然氣短期需求價格彈性為-0.239,天然氣長期需求GDP彈性為0.829,天然氣短期需求GDP彈性為0.299。與上述規(guī)律一致,價格規(guī)制抑制了不同用戶天然氣需求GDP彈性,其中居民用戶最明顯;不同的是,由于居民和商業(yè)用戶天然氣需求價格彈性為正值,表現(xiàn)出剛性需求,價格規(guī)制擴大了這種效應,使得二者對天然氣的剛性需求更明顯,而不同程度地削弱了工業(yè)和交通運輸用戶的天然氣需求價格彈性。

4 討論

自2013年起,國家逐步上調(diào)非居民用氣價格,2016年4月實現(xiàn)了存量氣與增量氣價格并軌,非居民用氣量增幅開始下滑或停滯不前,部分行業(yè)甚至出現(xiàn)天然氣被煤炭“逆替代”現(xiàn)象,天然氣需求價格彈性較大?；诖?以2013年為間斷點,同樣采用最小二乘法對考慮價格規(guī)制影響情形下的北京地區(qū)不同用戶的天然氣短期需求彈性進行估計。由于2013年后時間跨度較短,本部分以1999-2012年的天然氣消費數(shù)據(jù)為樣本,估算不同用戶的天然氣短期需求彈性,以此逆推出2013年后北京地區(qū)不同用戶天然氣短期需求彈性的變化,結(jié)果見表4。

由表4可知,相較于1999-2014年,以1999-2012年樣本數(shù)據(jù)測算的北京地區(qū)不同用戶的天然氣短期需求GDP彈性變化不明顯。相反,北京地區(qū)非居民用戶天然氣短期需求價格彈性變化較大,相較于1999-2014年,1999-2012年非居民用戶天然氣短期需求價格彈性均較小。由此說明,在價格規(guī)制影響下,2013年后北京地區(qū)非居民用戶天然氣短期需求價格彈性有所增長,這主要是由國家分步上調(diào)非居民用氣價格引起的。

表42013年前后北京地區(qū)不同用戶天然氣短期需求彈性對比

項目1999-2012年天然氣短期需求彈性1999-2014年天然氣短期需求彈性居民用戶 價格0711?0708? 收入0176?0174? 擬合優(yōu)度R208980940工業(yè)用戶 價格-0063?-0097? 收入0422?0428?? 擬合優(yōu)度R209810987商業(yè)用戶 價格1623?1334? 收入0579??0588??? 擬合優(yōu)度R209720984交通運輸用戶 價格-0117?-0239? 收入0311?0299? 擬合優(yōu)度R209250943 注：?、??、???分別為10%、5%、1%顯著。

5 結(jié)論及政策建議

本文通過系統(tǒng)梳理天然氣需求彈性相關(guān)文獻,對影響天然氣需求的因素進行分析,在此基礎(chǔ)上引入價格規(guī)制影響因素,選取動態(tài)對數(shù)線性需求模型構(gòu)建天然氣需求彈性模型,并以1999-2014年北京地區(qū)天然氣市場為實例進行模型應用,以測算北京地區(qū)不同用戶天然氣需求彈性及對其差異性進行分析。主要結(jié)論如下:

1)以北京地區(qū)天然氣市場為實際應用,證實了考慮價格規(guī)制影響的天然氣需求彈性模型能較好測算天然氣需求彈性,有效提高天然氣需求彈性測算的準確性。

2)北京地區(qū)總體天然氣需求價格彈性為正值,即:當價格上漲時,北京地區(qū)天然氣需求將不降反升,呈剛性需求,這主要是由天然氣價格優(yōu)勢和政府政策導向所決定的。此外,盡管地區(qū)經(jīng)濟能力的增長可拉動天然氣消費,但北京地區(qū)仍缺乏天然氣需求GDP彈性。

3)同一地區(qū)或同一時期不同用戶的天然氣市場,天然氣需求價格彈性、天然氣需求GDP彈性都存在較大差異性。居民和商業(yè)用戶天然氣需求價格彈性為正值,對天然氣呈現(xiàn)出剛性需求;工業(yè)和交通運輸用戶天然氣需求價格彈性為負值,但絕對值均小于1,缺乏GDP價格彈性。北京地區(qū)居民和商業(yè)用戶缺乏天然氣需求GDP彈性,而工業(yè)和交通運輸用戶富于GDP彈性,即GDP增長一直以來是拉動工業(yè)和交通運輸用戶天然氣需求的最大動力。此外,無論是天然氣需求價格彈性還是天然氣需求GDP彈性,天然氣長期需求彈性絕對值都大于天然氣短期需求彈性的絕對值,這不僅符合能源市場實際消費規(guī)律,也體現(xiàn)出天然氣市場的實際消費規(guī)律,即價格或GDP波動對天然氣需求的影響需要一定的時間才能凸顯,存在時滯性。

4)價格規(guī)制對天然氣需求具有拉動作用,并對不同用戶天然氣需求彈性的影響不盡相同。價格規(guī)制抑制了不同用戶天然氣需求GDP彈性,其中居民用戶最明顯。此外,價格規(guī)制使居民和商業(yè)用戶對天然氣的剛性需求表現(xiàn)更明顯,且不同程度地削弱工業(yè)和交通運輸用戶的天然氣需求價格彈性。

5)自2013年起,由于國家逐步上調(diào)非居民用氣價格,非居民用氣量增幅開始下滑或停滯不前,天然氣需求價格彈性有所增加。

上述結(jié)論蘊含的政策含義包括:

1)考慮到北京地區(qū)天然氣總體市場及不同用戶的天然氣需求價格彈性,在現(xiàn)行價格規(guī)制情況下,天然氣價格仍有較大上升空間;此外,針對不同用戶應采取不同策略促進其天然氣需求,如通過經(jīng)濟能力持續(xù)提高來促進工業(yè)和交通運輸用戶的天然氣需求量。

2)依據(jù)天然氣需求彈性系數(shù)制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策時需注意長期、短期的問題,由于價格或經(jīng)濟調(diào)整對天然氣需求產(chǎn)生的影響具有時滯性,因此應制定短期和長期策略配合促進天然氣產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3)應逐步替代或取消天然氣價格規(guī)制政策,創(chuàng)新價改政策,推動天然氣定價市場化進程,如采用分類價格補貼逐漸取代價格規(guī)制以拉動天然氣需求。

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