(上海電力大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，上海 201306)

對英國電價市場與天然氣價格之間聯(lián)動關(guān)系進行研究，參考英國電力期貨市場的虛擬交易樞紐和定價機制，并通過多個市場競爭手段形成煤炭價格的方式，從煤炭和電價的關(guān)系中探求一種新的定價策略，使中國煤價或者電價都能充分反映市場供求關(guān)系。

一、相關(guān)文獻綜述

早在20世紀70年代，英國政府大力建設(shè)與投資使天然氣消費量在短期內(nèi)實現(xiàn)增長。周璇（2014）等對天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行了詳細闡述，分析了英國自由天然氣市場的運營機制和定價機制，對中國天然氣市場進行了深度挖掘，并提出了相關(guān)政策建議。[1]張小平等（2016）、胡濟洲等（2005）對英國電力市場改革史以及相應(yīng)的電力市場交易主體、類型、模式等進行了探討，借鑒對方在建立雙邊交易市場中的寶貴經(jīng)驗，并結(jié)合中國實際國情構(gòu)建了更環(huán)保、更多樣化的低碳減排電力市場美好藍圖，有益于在新的國際形勢下建立中國電力市場體制。[2][3]何苗和王軍（2017）對英國、澳大利亞和美國等發(fā)達國家的電力期貨市場進行了研究，對國外電力期貨市場被引入的原因和歷程都做了詳細調(diào)研，對中國電力期貨市場的建立具有啟示；[4]王雨佳（2018）實證分析了煤電上下游價格對中國電煤價格扭曲的影響，認為加快電煤產(chǎn)業(yè)的市場化，鼓勵煤電企業(yè)合并重組，有利于穩(wěn)定中國現(xiàn)有電力市場的煤電交易；[5]馬忠玉等（2019）通過構(gòu)建SICGE模型得出電價管制會嚴重影響煤炭市場的運行率，并且逐步放開電價管制有利于提高碳減排效果，認為電力市場和煤炭市場的改革應(yīng)當(dāng)具有政策協(xié)同性，探索有效的煤電聯(lián)動機制仍是必要的；[6]吳德軍等（2016）運用雙重查分模型分析了煤電聯(lián)動對企業(yè)盈余的影響，并增加考慮政治成本對其的影響，認為價格管制的政治成本較高，而政治成本的不同會給企業(yè)管理的盈余造成不對稱性，經(jīng)濟影響較持久；[7]邵寶珠等（2010）通過一定的算例分析認為電力期貨是一種可以有效優(yōu)化市場配置的手段，可以由此重組發(fā)電側(cè)的資源配置以及降低電價成本，但未提及這一結(jié)論是否可以有效試行在現(xiàn)有的煤電市場的價格聯(lián)動中。[8]以上研究為本文提供了一定的基礎(chǔ)，但都未對英國電價與天然氣價格之間的關(guān)聯(lián)進行深入研究，也未對中國電價與煤價的變動趨勢作出探討。中國電力市場仍有很大發(fā)展空間，電價與煤價之間的市場關(guān)系仍不明朗，英國電力期貨的引入經(jīng)驗對中國現(xiàn)行電力市場具有重大借鑒意義。通過VAR模型對英國電價與天然氣之間的聯(lián)動關(guān)系作進一步研究，驗證其合理有效性，同時為中國電力市場的發(fā)展提供借鑒，研究現(xiàn)有電力能源成本與電網(wǎng)售價的關(guān)系，有助于煤電市場看好新政策后的電價走勢，促進煤電改革。

二、模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)處理

（一）數(shù)據(jù)預(yù)處理與Eviews實現(xiàn)

筆者實證分析涉及數(shù)據(jù)主要來源于2018年1月—2019年12月英國天然氣價格TP和英國電力價格EP的周度數(shù)據(jù)，天然氣價格（TP）取自IPE英國天然氣期貨周度收盤價，數(shù)據(jù)來源于Wind金融數(shù)據(jù)庫，電力價格取自英國電力日前交易價格，數(shù)據(jù)來源于歐洲能源交易所。

筆者主要使用Eviews10.0軟件建模分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)。為了消除時間序列中的異方差影響造成偽回歸，將指數(shù)趨勢變成線性趨勢，對原本時間序列TP、EP分別取自然對數(shù)得到兩組新序列l(wèi)ntp，lnep再進行研究，新序列的二者變化率波動如圖1所示：

圖1 lntp,lnep的波動情況

（二）研究方法—VAR自回歸模型

VAR模型通常用于處理多個經(jīng)濟指標的預(yù)測分析以及分析隨機干擾對變量的系統(tǒng)偏差影響，將內(nèi)生變量作為系統(tǒng)中所有內(nèi)生變量的滯后值函數(shù)來構(gòu)建模型，是對N個變量之間的動態(tài)關(guān)系的一種緊密說明。[9]因此，為進一步探尋成本方英國天然氣價格與售價方電價之間的聯(lián)動關(guān)系，筆者構(gòu)建VAR自回歸模型分別對數(shù)據(jù)依次進行平穩(wěn)、協(xié)整和因果關(guān)系檢驗后，再利用脈沖響應(yīng)分析和方差分解作進一步數(shù)據(jù)分析。筆者構(gòu)建英國天然氣氣價與電價之間的動態(tài)關(guān)系雙變量VAR模型為：

VAR模型是自回歸模型，同一樣本內(nèi)的變量集可以作為它們過去值的線性函數(shù)。即一方的現(xiàn)期值不僅依賴于另一方的現(xiàn)期值，還依賴于另一方的若干期滯后值。因此，文中解釋變量增添了天然氣價格lntp與電力價格lnep的不同滯后期作為樣本研究。式（1）中i為滯后期的期數(shù)階數(shù)值，k為系數(shù)矩陣，在不同滯后期i內(nèi)隨之變化，ε為隨機變量，各變量之間相互獨立且服從同一正態(tài)分布函數(shù)N（0，σ2）。

三、天然氣價格與電力價格之間實證分析

（一）時間序列平穩(wěn)性檢驗

首先對時間序列l(wèi)ntp、lnep進行平穩(wěn)性檢驗,確認其在水平狀態(tài)下的平穩(wěn)性。選擇在其平穩(wěn)狀態(tài)下的時間序列做下一步協(xié)整性分析，反之，則需進一步檢查其單整階數(shù)。主要采取ADF單位根檢驗法[10]，首先進行原假設(shè)認為該時間序列存在多于至少一個單位根，即非平穩(wěn)的狀態(tài)下，則對平穩(wěn)的數(shù)據(jù)序列需要在給定的置信水平上顯著，拒絕原假設(shè)。同時備選假設(shè)認為該序列不存在這樣的單位根，對實驗數(shù)據(jù)依次檢驗結(jié)果如表1所示。

表1 相關(guān)變量的平穩(wěn)性檢驗

由表1的數(shù)據(jù)可得，0.1713、0.4291為該原時間序列l(wèi)ntp、lnep在平穩(wěn)性檢驗下獲得的p值，驗證了在5%的顯著性下，原時間序列均認同存在單位根的原假設(shè)，表明原序列l(wèi)ntp、lnep為不平穩(wěn)序列。進而取原序列l(wèi)ntp、lnep的一階差分序列dlntp、dlnep再一次進行檢驗,結(jié)果顯示序列dlntp、dlnep獲得的p值均等于零，則表明在1%的顯著性，一階差分序列dlntp、dlnep下均拒絕原假設(shè)，再次判定原時間序列的一階差分序列為平穩(wěn)序列，即lntp、lnep為一階單整的非平穩(wěn)序列。

（二）約翰森（Johansen）協(xié)整關(guān)系檢驗

Johansen檢驗是基于VAR模型的回歸系數(shù)檢驗，非平穩(wěn)序列極易出現(xiàn)偽回歸。已驗證序列l(wèi)ntp、lnep均為一階單整序列，滿足同階單整的前提。對其進行Johansen協(xié)整檢驗可驗證二者之間關(guān)系是否存在偽回歸，協(xié)整結(jié)果如表2、3所示。

從表中可見，由于所得結(jié)果中的最大特征值檢驗值和特征根跡檢驗值都小于5%的臨界值，驗證了lny與lnx之間最多存在一個協(xié)整關(guān)系的原推斷，并認為二者之間存在協(xié)整關(guān)系。利用Eviews10.0軟件進一步得出lntp與lnep的協(xié)整表達式為：

從回歸方程中可以看出，lntp的系數(shù)為0.5964,說明天然氣價格lntp與電價lnep之間存在著正相關(guān)性，即天然氣價格每上升1%，電價隨之上升0.5964%。

表2 特征根跡檢驗

表3 最大特征值檢驗

（三）VAR模型的滯后階數(shù)選擇

為考察兩者之間的動態(tài)關(guān)系，筆者建立天然氣價格lntp與電價lnep的雙變量VAR模型。通常情況下，只有驗證其平穩(wěn)序列才能直接構(gòu)建，非平穩(wěn)序列則需要進行差分處理。只要N個同階單整的不平穩(wěn)序列之間存在某種長期穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系[11]，就可以證明兩者之間存在長期關(guān)系，即可用直接原序列構(gòu)建模型。由上面驗證可知lntp、lnep這兩個一階單整序列之間存在長期穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系，故可用lntp、lnep直接建立VAR模型。

VAR模型的自由度與其滯后階數(shù)呈反比，建模前，首先使用HQ,LR,FPE,AIC和SC準則確定模型的最優(yōu)滯后階數(shù)。通過Eviews10.0軟件，分別構(gòu)建了滯后期為 0、1、2、3、4、5 時的 VAR 模型，結(jié)果如表4所示。從表4可知，除SC準則判定最優(yōu)滯后階數(shù)為2階外，AIC，F(xiàn)PE,LR，HQ信息準則均判定滯后3階為最優(yōu)滯后階數(shù)，可以綜合判定該VAR模型的最佳滯后期為3階。

表4 VAR模型不同滯后階數(shù)結(jié)果

以上滯后階數(shù)結(jié)果為進一步建立VAR（3）模型奠定基礎(chǔ)，并對其再次進行平穩(wěn)性檢驗。利用AR單位根檢驗法確定其是否存在單位根，不考慮脈沖響應(yīng)函數(shù)的標準誤差，則輸出的特征根圖形結(jié)果如圖2所示，AR單位根的倒數(shù)模均分布在半徑等于1的單位圓內(nèi)，即不存在單位根，進一步說明該模型是平穩(wěn)有效的，便于進入下一步研究。

圖2 VAR模型平穩(wěn)性檢驗輸出結(jié)果

（四）格蘭杰（Granger）因果關(guān)系檢驗

在Eviews10.0軟件環(huán)境下，對序列l(wèi)ntp、lnep進行格蘭杰因果關(guān)系檢驗作進一步的探尋。首先對當(dāng)前的序列l(wèi)ntp對所有的滯后性lntp做回歸處理，但這一回歸不包括lnep的滯后項。從這個回歸中得到受原序列約束的殘差平方和RSSR。再次將滯后項inep加入上述的回歸式中，即再次獲得一個關(guān)于滯后項lnep的回歸，再由此回歸得到無約束的殘差平方和RUSSUR。

零假設(shè)是 H0：α1=α2=…=α q=0，即滯后項 lnep不屬于此回歸，為了檢驗這個假設(shè)，用F檢驗，則后項當(dāng)前檢驗結(jié)果如表5所示。

可見當(dāng)假設(shè)天然氣價格變動對電價波動無影響時，并當(dāng)滯后期在1—4時，格蘭杰因果檢驗的P值全部低于0.01。即在1%顯著性的情況下，其反饋結(jié)果認為天然氣價格是電價波動的格蘭杰原因，拒絕了原假設(shè)；而當(dāng)假設(shè)電價波動不會導(dǎo)致天然氣價格變動，則當(dāng)滯后期等于1時，格蘭杰因果關(guān)系檢驗的p值為0.4713>0.1，即在10%顯著性情況下，數(shù)據(jù)結(jié)果認為短期內(nèi)電價變動不會引起天然氣價格變動，通過原假設(shè)；而滯后期在2—4時，格蘭杰因果關(guān)系檢驗的p值均小于0.05,其檢驗結(jié)果又拒絕原假設(shè)，則認為在長期內(nèi)電價波動是天然氣價格變動的格蘭杰因果關(guān)系。綜上可知，短期內(nèi)存在天然氣價格波動對于電價波動的單項格蘭杰因果關(guān)系，長期則表現(xiàn)為兩者之間的雙向因果關(guān)系，即存在電價到氣價的單向因果關(guān)系，同時也存在由氣價到電價的單項因果關(guān)系。

表5 lnx，lny的Granger因果關(guān)系檢驗

筆者采用Eviews10.0軟件對VAR（3）模型進行向量自回歸，結(jié)果如表6所示，與lntp相關(guān)的R2值和F統(tǒng)計值為0.9484和288.04，與lny相關(guān)的R2值和F統(tǒng)計值為0.9288和204.5,說明VAR（3）模型的契合度非常高，一定程度上解釋能力非常好。繼續(xù)對以上自回歸結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)滯后期在1—3階的時候，天然氣價格lntp對電價lnep的影響系數(shù)分別為-0.42、-0.5019、-0.3284，反之電價 lnep 對天然氣價格 lntp的影響系數(shù)為 0.1898、0.057、-0.0377，進一步表明二者之間存在著同期的影響關(guān)系。

表6 VAR（3）模型自回歸結(jié)果

（五）VAR模型的脈沖響應(yīng)函數(shù)分析

脈沖響應(yīng)函數(shù)描述的是在隨機誤差項上增加一個沖擊項后對當(dāng)期和未來的影響。[12]對序列l(wèi)ntp、lnep進行脈沖響應(yīng)函數(shù)分析。

結(jié)果如圖3所示，依次為天然氣價格lntp和電價lnep變動一個標準差后對本身和對方的脈沖響應(yīng)函數(shù)圖。

從圖中可以清晰看出，當(dāng)天然氣價格受到自身正向沖擊后，立即作出正面響應(yīng)，但第1期則達到最高點0.07，隨后開始下降，第2期后略有反彈，但總體呈下降趨勢，第10期后趨于穩(wěn)定；當(dāng)電價受到天然氣價格波動的一個正向沖擊后，做出正向反應(yīng)，從第1期的0.021開始上升，第7期后穩(wěn)定在0.032。電價受到其自身的正向沖擊后，從第1期的正向響應(yīng)后一直下降，從第6期開始由正向響應(yīng)轉(zhuǎn)為負向響應(yīng)，第18期后達到最低點-0.02；而天然氣價格受到電價波動的一個正向沖擊后，立即作出負向響應(yīng)，第2期達到極小點-0.021，隨后略有反彈，但一直均處于負向響應(yīng)狀態(tài)，第12期后趨于穩(wěn)定。因此，可以得出結(jié)論，電價的波動與天然氣價格波動相關(guān)，同時與其自身成本變動具有相關(guān)性。

圖3 脈沖響應(yīng)函數(shù)圖

（六）方差分解

為進一步評估不同結(jié)構(gòu)影響的變化范圍，通過對lntp、lnep進行方差分解分析每一個結(jié)構(gòu)沖擊對內(nèi)生變量變化影響的因素因子。如圖4所示，依次表示電價波動由天然氣價格波動引起的影響度；電價和天然氣價格因自身貢獻度值不同的波動度；天然氣價格波動由電價波動隨之引起的波動度。

根據(jù)結(jié)果的反饋可知，天然氣價格變動方差自身的解釋程度從第1期開始下降，第20期后穩(wěn)定在77%左右，而其變動方差由電價波動解釋的部分從第1期開始上升，第2期后略有下降，但總體呈上升趨勢，第20期后穩(wěn)定在23%左右；電價變動方差由自身的解釋程度從第1期的85%開始下降，第12期后穩(wěn)定在28%左右，而其受天然氣價格波動的解釋部分從第1期的15%開始上升，第12期后穩(wěn)定在72%左右。因此，再次證明電價的波動與天然氣價格變動息息相關(guān)，并且其本身市場的成本售價波動影響度高于天然氣價格波動。

四、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

1.脈沖函數(shù)圖形和方差分解結(jié)果均顯示，英國天然氣價格與電價息息相關(guān)，二者具有聯(lián)動關(guān)系。短期內(nèi)，天然氣價格是電價的單向Ganger原因，天然氣影響電價波動；長期內(nèi)，每當(dāng)天然氣成本上升，電價也會隨之升高；電價下降時，天然氣的價格也會隨之波動，二者存在雙向因果關(guān)系。縱觀英國的天然氣市場發(fā)展史，獨特的虛擬交易運行機制不僅在電力期貨市場中具備競爭優(yōu)勢，而且推動了英國能源轉(zhuǎn)型，這有助于中國借鑒英國成熟的天然氣發(fā)電經(jīng)驗，理順二者之間的定價機制，以此角度研究，為中國后期發(fā)展煤電改革做市場風(fēng)險評估提供一定基礎(chǔ)，同時可以大力發(fā)展可再生能源，加速新電力體制改革，具有時代前瞻性意義。

圖4 方差分解結(jié)果

2.以天然氣為成本端，電價作為售電端，驗證了成本和售價的關(guān)系。而中國目前電價基本由發(fā)電商控制，市場處于被動地位，“市場電”依然有一定的局限性，電價的調(diào)整無法越及煤電的上漲行情，應(yīng)當(dāng)從源頭上測算各類發(fā)電成本，引導(dǎo)上網(wǎng)電價能夠反饋企業(yè)成本和市場需求，通過結(jié)合現(xiàn)貨市場測算成本，設(shè)定特定合約等各種手段以保證煤電市場各類主體的利益。

（二）建議

1.建立公開透明規(guī)范的電價監(jiān)管體制。一方面，政府過多干預(yù)電力價格導(dǎo)致最終的銷售電價往往不是市場多方訴求博弈的結(jié)果，企業(yè)組織間利益博弈矛盾凸出，加劇了資源不平衡分配。另一方面，中國電力交叉補貼嚴重，導(dǎo)致最終實際銷售電價偏離了成本，缺乏公開透明的公共清算制度。應(yīng)當(dāng)從實際出發(fā)，參考市場供需實際情況，將不同用電性質(zhì)供電人群分類，提供規(guī)范的電力監(jiān)管體系。

2.需要逐步完善煤電聯(lián)動價格政策。煤電聯(lián)動不及時是關(guān)鍵問題，著手兩邊宏觀調(diào)控，解決上下游利益矛盾沖突。英國早在第二次改革中就引入了遠期合約配合短期現(xiàn)貨等手段建立了平衡點，并且直接繞過國家管控，由雙方自行簽約合同。這就使電價的形成由發(fā)電方和需求側(cè)共同決定，促進供給雙方平衡。關(guān)注利潤、成本、總價格這些全局因素，汲取英國氣價與電價之間價格機制的成功經(jīng)驗，建立確切的公開清算制度，力求當(dāng)下用戶發(fā)電價格能夠反映煤電市場的供求變化。突破以政府定價為主的價格模式，加強對煤炭企業(yè)的成本管理，同時保證發(fā)電方利益，對終端銷售電價進行價格調(diào)控，從而為用戶謀求最合理的發(fā)電方案，即從低成本高利潤中謀求電力可靠供應(yīng)，對建立健康的煤電產(chǎn)業(yè)具有積極效應(yīng)。

3.放開電網(wǎng)“壟斷”，完善電力行業(yè)監(jiān)管體系。目前電網(wǎng)的角色是既當(dāng)“運動員”又當(dāng)“裁判員”，利用自身的壟斷權(quán)利向競爭性業(yè)務(wù)進行利益輸送，多個產(chǎn)業(yè)鏈之間都存在自然壟斷、售電政策壟斷、調(diào)度機制壟斷、交易類型壟斷。應(yīng)當(dāng)參考英國天然氣價格形成機制，使發(fā)、輸、配、售四個環(huán)節(jié)相互獨立，形成多個價格機制雙邊競爭手段，調(diào)整電網(wǎng)銷差價盈利模式與調(diào)度壟斷電量計劃，對電網(wǎng)不相容或者有一定區(qū)別的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)實行一定的分離，根據(jù)不同部門的職能實現(xiàn)網(wǎng)運分開，放開競爭性業(yè)務(wù)，推進電力資源配置公開公正透明的市場化。

4.加強電力期貨市場的建設(shè)。英國電力市場基于現(xiàn)貨市場的電價交割引入電力期貨交易市場，利用期貨虛擬交易樞紐和套期保值等手段能夠更及時地反饋天然氣發(fā)電市場中的供需情況，從而作出更積極的應(yīng)對舉措，同時增加了現(xiàn)貨價格與期貨價格的聯(lián)動性，能夠規(guī)避更多風(fēng)險。而中國短期電力市場、電力輔助市場及期貨市場這些交易規(guī)則都是空白的，可以借鑒英國天然氣價格與電力價格之間的關(guān)系，通過分析交易規(guī)則，提高市場運行能力，充分發(fā)揮電力市場在資源配置中的作用。