第十二章 化石燃料生产的跨期分配和石油租约.pptx

1、第十二章 化石燃料生产的跨期 分配和石油租约 12.1 导言 许多能源决策都是动态的，这是因为我们 今天所做的决定会对未来的能源市场产生 影响。 对可再生的能源资源和不可再生的能源资 源来说，使用这些资源的时机很重要。经 济决策应该是动态的，应该实现跨期最优， 而不能仅仅在某一时点上实现最优。 2001年主要国家煤炭储采比（储量年主要国家煤炭储采比（储量/产量，年）产量，年） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 尼日利亚尼日利亚 巴西巴西 阿根廷阿根廷 阿尔及利亚阿尔及利亚 伊朗伊朗 俄罗斯俄罗斯 澳大利亚澳大利亚 美国美国 加拿大加拿大 中国中国 英国英国

2、 挪威挪威 12.2中国石油储采比：原油储量中国石油储采比：原油储量/石油产量（石油产量（年年） 19.47 12.62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2000200120022003200420052006200720082009201020112012 中国天然气储采比，年中国天然气储采比，年 50.19 29.49 0 10 20 30 40 50 60 200020012002200320042005200620072008200920102011 12.3 零成本的动态两期竞争最优模型零成本的动态两期竞争最优模型 假设市场是竞争性的，并且没有生产成本。 生产

3、者的目标是选择两期的产量水平(Q0,Q1)， 以实现储量的现值最大化。P0是当期价格， P1是下一期价格。 两年产品价值是： PV= P0Q0+ P1Q1/(1+r) 资源约束：R=Q0+Q1 12.3 零成本的动态两期竞争最优模型零成本的动态两期竞争最优模型 12.3 零成本的动态两期竞争最优模型零成本的动态两期竞争最优模型 为什么？ 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 假设需求是：Q=50-2.5P+1Y 储量(R)=60 MC=0 收入(Y)=50 在以上的当期收入水平下，需求是 Q0=50-2.5P0+1(50)=100-2.5P0 反

4、需求函数是：P0=40-0.4Q0 40 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 图12.2 当期需求 产量产量 Q 100 P P0 2040 6080 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 假设收入不变，下期需求是：P1=40-0.4Q1 图12.3给出了两条需求曲线。 若在两期内消费掉所有的储量，当Q0是0， Q1是60 当Q0=20，Q1 =40，P0大于P1 当Q0=30，Q1 =30，P0=P1 当Q0大于30，Q1 小于30，P0小于P1 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入

5、零增长基本模型：零成本，收入零增长) 石油需求（图石油需求（图12.3） 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 两两期模型下资源的最优分配（图期模型下资源的最优分配（图12.4） P0 Q0 Q1 P0 P1 P1 P1/(1+r) P1/(1+r) Q0Q1 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 李嘉图租金：生产者得到的价格减去

6、边际 经济成本 霍特林租金：由于稀缺的原因，即使边际 生产者的价格也高于边际成本。边际生产 者的价格减去边际成本。在假定没有经济 成本的问题中，整个价格就是这个租金， 这个租金的现值是： PVr=P0Q0+P1Q1/1.2=25.456*36.36+30.544*23. 64/1.2=1527.3 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 两两期模型中的消费者剩余（图期模型中的消费者剩余（图12.5） P0 Q0 P1 P1 P0 a b c d e P1/(1+r

7、) Q0 Q1 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 由于市场没有外部性，这一竞争条件下的 解可以实现社会福利现值的最大化。 在图12.6中，在竞争条件下的最优解处，社 会福利的现值（CS+PS)就是0之上，aeh线之 下的面积。 若采取另一种分配方式，社会福利会减少。 如分配点位于d，那么社会福利的现值就是 0之上和abch之下的面积，福利损失等于bce。 12.3.1 模型模型1(基本模型：零成本，收入零增长基本模型：零成本，收入零增长) 社会福利净现值最大化动态竞争条件下的解（图社会福利净现值最大化动态竞争条件下的解（图12.6） P0 Q

8、0* Q1g P0 P1 a P1/(1+r) b c e f d h 12.3.2 模型模型2(基本模型：零成长但收入增长基本模型：零成长但收入增长) 这是一个社会变得富裕了的情形 假设在模型2中，收入以10%的速度增长，会 提高下一期的需求。(图12.7) 贴现的未来价格同现期需求相交，交点低于现 期消费(交于m而非n) 由模型2，现期消费少，未来消费多。随着未 来收入的增加，未来需求也会提高，这会使价 格上升，并使消费转移至下期。这种情况下， 两期的价格都高于收入不增长情况下的价格。 12.3.2 模型模型2(基本模型：零成长但收入增长基本模型：零成长但收入增长) 收入增长情况下的跨期资

9、源分配变化（图收入增长情况下的跨期资源分配变化（图12.7） P0 Q0 Q1 P0 P1 P1/(1+r) nm 12.3.3 模型模型3(基本模型：零成本，收入零增长但利率下降基本模型：零成本，收入零增长但利率下降) 在模型1中，利率下调至5%。图12.8表明， 我们应该在m点而非n点消费，即减少现期 消费，增加未来消费。 随着贴现率的降低，未来值的贴现减少， 这使资源在未来价值相对较高，人们倾向 于在将来进行消费。 12.3.3 模型模型3(基本模型：零成本，收入零增长但利率下降基本模型：零成本，收入零增长但利率下降) 利率从利率从r r1 1降到降到r r2 2时的跨期资源分配（图时的

10、跨期资源分配（图12.8） P0 Q0 Q1 P0 P1 P1/(1+r1) nm P1/(1+r2) 12.3.4 模型模型4 (有有成本，但收入成本，但收入零增长零增长) 在模型1的基础上增加了成本。 解得P1-MC1=(1+r)(P0-MC0)，使用者成本以利率 的速度上升 P1=(1+r)(P0-MC0)+MC1=(1+r)(P0)+MC1-(1+r) MC0 如果边际成本上升速度快于利率，则P上升的 速度快于利率。 如果边际成本上升速度等于利率，则P上升的 速度等于利率 如果边际成本上升速度慢于利率，则P上升的 速度慢于利率 12.3.4 模型模型4 (有有成本，但收入成本，但收入零

11、增长零增长) 新的最优化条件是P0-MC0=(P1-MC1)/(1+r) 若P0-MC0(P1-MC1)/(1+r) 钱放在银行中的受益大于资源放在地底下， 明天开采带来的收益。今天多开采是划算 的。随着今天开采增加，价格下跌；未来 的价格相对上升。直到两者相对的时候。 12.3.4 模型模型4 收入零增长但有成本收入零增长但有成本 固定边际成本两期动态模型中的资源配置（图固定边际成本两期动态模型中的资源配置（图12.10） P0 Q0 Q1 P1-MC (P1-MC)/(1+r) a b P0-MC 12.3.4 模型模型4 收入零增长但有成本收入零增长但有成本 12.3.4 模型模型4 收

12、入零增长但有成本收入零增长但有成本 12.3.5 后备能源技术下的收入零增后备能源技术下的收入零增 长长 假设后备能源很丰富，且可以以固定成本生产(Pbk=30美元)，但 生产成本高于所有的低成本储量。后备能源为我们设置了一个 产品价格上限，并替代了所有价格在30美元以上的产品的现期 需求。 现期需求(P0)变成了曲线abc，而第一期需求(P1)变成了def。 P1/1+r= P0 。 P1=30美元实在第二期的价格。 如果现期价格P0 =30美元，就会想现在讲所有储量全部生产完， 然后将钱存入银行以获得利息，而不会等到下期得到30美元。 这会使P0=30/1.2=25美元 在价格为25美元时

13、，Q0=g=100-2.5*25=37.50 从g到60所剩下的数量为22.50。在价格为30美元时，第一期的 需求是 Q1=从h到60的距离=100-2.5*30=25 剩下的储量22.5与后备能源的从h到g=2.5的距离将会一起被消费 掉。 12.3.5 后备能源技术下的收入零增长后备能源技术下的收入零增长 后备后备燃料价格为燃料价格为3030美元条件下的两期模型（图美元条件下的两期模型（图12.11） P0 Q0 Q1 ab Pbk=30 e f c h g d 12.3.6 动态多期模型动态多期模型 12.3.7 不完美市场动态模型不完美市场动态模型 在动态最优模型中也存在着市场不完美问 题。如： 负的外部性 私人收益率不等于社会收益率 产权界定不明确，如美国的优先占有原则 公司拥有垄断势力 12.3.7 不完美市场动态模型不完美市场动态模型 12.3.7 不完美市场动态模型不完美市场动态模型 两期垄断厂商模型（图两期垄断厂商模型（图12.12） P0 Q0 Q1 a b P1 MR1 MR0 P0