厂网分离改革对热电联产企业规模经济与范围经济影响分析

厂网分离改革对热电联产企业规模经济与范围经济影响分析第 1期(总第 190期) 2015年 1月 财 经 论 丛 Collected Essays on Finance and Economics No1(General，No190) Jan2015 厂网分离改革对热电联产企业规模经济 与范围经济影响分析 刘 伟，凌 唱 (华东政法大学商学院，上海 201004年东北区域电力市场进行试点改革。在此背景下本文选取 中国工 业企业数据库东北三省55家热电企业20032010年财务数据，运用部分非参数前沿方法 分析 了热 电企业的规模效率 ，并对热电企业是否实现横 向范围经济进行了实证检验。结果 表明，厂网分离改革提升了热电企业的生产效率，并没有损害五大集团热电企业实现规模 经济。大多数五大集团热电企业处于规模报酬递减阶段 ，而大多数独立热电企业处于规模 报酬递增阶段。相对于单独火力发电和单独供热企业大多数热电企业都实现了范围经济。 其 中相对五大集团热电企业 ，独立热电企业的范围经济指数更低 。 关键词：范围经济 ；规模经济；热 电企业；纵向分离 中图分类号：F40761 文献标识码：A 文章编号： 一、 引言及 文献综述 2002我国电力行业进行了厂网分离改革并于 2003年生效。前垂直一体化的国家电力公司 (SPC)分割成 11家公司包括 5家发电集团和两家电网公司。改革有直接影响的是改革之前国家电 力公司管理的发电厂，因为他们现在不再是享受特权的垂直垄断的一部分 ，不得不面对处于同样地 位的独立电力生产商(IPP)的竞争。2004年，我国第一个试点的区域电力市场东北区域电力市 场在辽宁沈阳鸣锣开市，经历 11个月的模拟运行和 4个月的试运行，进一步促进了我国电力行业 发电侧的竞争。中国电力生产与消费结构的基本特征是火力发电占据绝对比重，无论是装机容量还 是发电量，多年以来总是稳定在 7080左右。其中热电联产占火力发电装机容量的20以上， 热电联产规模 已经位居世界第 2位 。热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式 ，是 国内外公认的节能减排 、改善环境质量的有效措施。以燃煤方式的热 电联产和热电分产进行比较 ， 产出同样数量的热力和电力，热电联产方式比热电分产可以节约 13左右的燃煤。 国内外大量研究文献关注的是电力行业纵向分离放松规制对发电企业效率的影响以及发电企业 规模经济的研究。其中对发电企业规模经济最早的研究来 自Johnston(1960) 和 Nerlove(1963) 开创地采用成本函数研究了发 电企业的规模经济 ，而最全面并具有代表性的研究成果是 Christensen and Greene(1976)，其运用超越对数成本函数，对美国火电企业的规模经济进行了估算 J。而对我 国发电企业规模经济估算的文献并不多，主要有：腾飞、胡兆光(2003)运用电厂层面数据对 1991 收稿 日期 ：20140624 基金项目：国家社科基金资助项目(11BFX056)；华东政法大学校级重点学科产业经济学科内涵建设项目(A一3101141113) 作 者简介 ：刘伟 (1970一)，男 ，江苏东台人 ，华东政法大学商学 院教授 ；凌唱 (1991一)，女 ，安徽黄山人 ，华东政法大学商学院硕士生 。 107 财经论丛 2015年第 1期 年火力发电厂的规模经济进行估算 ，李眺(2009)、(2012)分别应用随机前沿生产函数 和超越对 数成本 函数对我 国火电企业 的规模经济进行了实证检验 儿 。 关于电力企业范围经济的研究，不少研究文献涉及纵向范围经济的估算。自从 kaserman and Mayo(1991)对电力行业纵向范围经济的估计方面的开创性工作 ，大部分实证研究证实了纵向范 围经济的存在和重要性(Kwoka，2002 ；Arocena et a12008 )。而关于电力行业传统的多产品的 横向范围经济相关研究成果就很少。Kwon and run(2003) 采用 Fare et a1(1994)?6? 的方法对共 同发电系统的范围经济程度进行测算 ，发现共同发电的联合生产带来总成本的节约为 1306 。本 文选取中国工业企业数据库东北三省 55家热电企业 20032010年微观数据，运用部分非参数前沿 方法 (partial frontier nonparametric approach)对电力行业热电企业的绩效，对热 电企业的范围经济进 行了估算。并进一步对电力行业02年厂网改革和04年东北区域市场的试点改革对热电企业实现规 模经济和范围经济的影响进行评价。文章余下的结构如下：第二部分为实证模型和方法，第三部分 为样本、数据和实证结果 ，第 四部分为文章的结论和政策涵义。 二 、模型与方法 DEA是完整的前沿非参数方法，允许估算生产(或成本)边界和评估每个决策单元(DMU)的技 术效率。在一个投入导向背景下，DEA估计的前沿表示使用最少的输入产生一个给定水平的输出。 前沿和技术效率估计可以从以下线性规划问题来求解(当规模收益不变)。 MinO 0， St一gf+QA0 Ox 一XA I>0 A0 (1)式中0是标量，A是一个 N1的常数向量，解出来的 0值即第 i决策单元的效率值，满足 01；如果 0=1，则意味着该单元是技术有效 的且位 于生产前沿 曲线上。如果在方程中增加约束 条件 ， A=1，即对 A的取值做 出限制 ，则变为规模报酬可变的 BCC模型。该约束条件的含义是 度量第个决策单元的技术效率是与其规模接近的决策单元做比较。 应用非参数方法估计规模经济和范围经济的大多数文献基本上还是采用完整的前沿方法。但完 整的前沿方法存在一些缺陷。他们特别敏感极端数据和异常值以及遭受的 “问题维度的诅咒” (curse of dimensionality)困扰。最近的一些研究用 自助法 (bootstrap)的方法来减轻这些缺点 ，但一些 问题依然存在。出于这个原因，在当前的研究中，我们提出使用新的非参数方法(部分前沿非参数 方法)来评估规模经济和范围经济。Cazals et a1(2002) 提出了一个部分前沿面非参数效率评估 方法orderm效率估计方法 。与传统的方法用所有 的观测值来决定效率前沿面 (1 D l=rt)不 同，orderm方法从样本为 n的全样本随机抽取 m个样本观测值 (I D I=m<n)来决定效率前沿 面。因此他们不太敏感极端数据和异常值，避免了问题维度的 “诅咒”。在重复抽样和效率估计 B 次后，平均这 次的效率值就得到了order一1TI效率值 0 ( ，Y)。对于一个投入导向的orderIn前沿 面，远离前沿面的观测值就被视为是一个异常值。orderm方法DEA前沿面由orderIn效率值 0为 1 的决策单元决定，其他决策单元位于前沿面以下即 orderm效率值 0小于 1被认定为 DEA无效。由 于估计模型有不同的规模假设，采用 ordernl方法的规模效率 sE便可估计如下： S壹 ： 0(Y，xVRS) 108 (2) 刘 伟等 厂 网分 离改革对热 电联产企业规模经济与范围经济影响分析 S E=1表示该决策单元是规模效率的，而 S E <1表示该决策单元并非规模效率 ，其可能在 规模报酬递增或者规模报酬递减区域进行生产。因此，我们可以通过 Js E：来判断规模无效是由于 规模过小或是规模过大： 一 ! 墨 2 r 3、 V 一 2 、 (Y，xNIRS) NIRS为规模报酬非增模型(将 BCC模型中的 ， A=1替换为 ， A1)。S E：=1表示该决策单元 处于规模报酬递增阶段，而 |s E <1表示该决策单元处于规模报酬递减阶段。 为了得到热电联产企业的范围经济指数，我们分两步来进行计算。第一步采用部分前沿 order m方法算出基：f自身多样化企业效率前沿面的效率值，然后算出基于虚拟加总企业效率前沿面的 orderm效率值。为了得到虚拟加总企业参考集，我们利用单产品企业来构造虚拟多样化化企业。 第二步我们计算以上得出的 ordernl效率值比率 =ooj，其中 为多样化企业相对于其自身前沿面 的 orderm效率值， 为多样化企业相对于虚拟加总企业前沿面的 orderm效率值。该比率决定了 谁更有效率，当 0<1，意味着在既定的产出水平上，多样化企业 自身的前沿面位于虚拟加总企业 前沿面之上，因此 ，该企业范围经济。另一方面，当 0>1，则意味着在既定 的产 出水平上 ，虚拟 加总企业前沿面位于多样化企业自身前沿面之上，该企业范围不经济。 三、数据 、样本 与 实证 结果 依据 中国电力行业改革的进程和区域经济巨大差异 ，我们选择经济发展水平 比较接近的东北三 省热电联产企业作为研究的样本。采用国家统计局的中国工业企业数据库火力发电和热力生产和供 应行业(4411、4430)20032010年的企业财务数据。样本具体包括三类企业，第一类是同时提供 火力发电与热能两种产品的热电联产企业。第二类是只提供火力发电产品的企业，第三类是只单独 提供热力生产和供应的企业。由于多数企业数据为非平衡面板数据。经过比对，我们剔除了部分热 电联产企业 ， 为其财务数据提供连续年份少于 2年。我们的样本最终包括 55家热电联产企业 ， 其中五大电力集团所属热电联产企业 l7家，非五大集团独立企业 38家。我们采用部分前沿非参数 方法计算热电联产企业的效率值，选择热电联产企业每年的员工人数作为劳动投入，选择企业当年 的资产折旧和利息支出的加总作为资本投入，将主营业务收入作为产出。我们以2003年为基期， 主营业务收入采用 CPI进行平减，资本投入采用固定资产投资价格指数进行平减。 在应用部：兮前沿非参数方法计算热电联产企业的orderm效率值时，首先要剔除异常值。由于 or derm的值受 n 取值的影响，因此，我们分别取 m=25和 m=40来计算 orderm效率值。参考 Simar (2003)提供的：疗法 ，我们进行 200次蒙特卡罗模拟。鉴于很难断定一个恰当的异常临界值 ，我们考 虑将最偏离前沿面的前 30个值确定为异常值。将 m=25和 m=40计算的 order-m效率值按从大到小顺序 排列，(限于篇幅具体结果未列出，有兴趣的读者备索)。其中 m=40效率排名中第 21个和第 23个在 m = 25的效率排名分别位于第77和33位，而m=25效率排名中第 27和第 29个在m=40 的效率排名中分 别位于第 32和 34位。由于 m的两个取值结果相差不大，而 m值越大，异常值剔除相对较为准确，因此 我们选择以 m：=40 为基准，剔除 m=40 时按 orderm效率值从大到小排列所得到的前 30家企业。 我们采用投入导向型 orderm方法计算了55家热电企业的规模效率，具体结果见表 1。从结果 不难发现绝大部分独立热电企业处于规模报酬递增阶段 ，而大多数五大集团热 电企业处于规模报酬 递减阶段。分年度看，改革的起始点 2003年，10家五大集团热电企业中只有一家处于规模报酬递 增阶段，其他九家都处于规模报酬递减阶段。而独立热电企业的情况正好相反，25家独立热电企 109 财经论丛 2015年第 1期 业中有 23家处于规模报酬递增阶段，只有 2家都处于规模报酬递减阶段。而改革后独立热电企业 规模报酬递增厂商占比，除了在 2009年有所上升外，其他年份都有所下降，尤其在 2010年独 立热电企业规模报酬递增厂商占比达到最低点为 50。五大集团热电企业改革后，处于规模递 增的厂商数 目除了2009和 201O年在 3个 以下外 ，其余年份一直比较稳定在 3个以上 。说明电力 行业横向拆分、纵向分离引人发电侧竞争并没有损害五大集团热电企业的规模经济，而进一步 鼓励和推动独立热电企业并购扩大企业规模进而提升规模效率，是更适当的热电行业市场结构 重组政策 。 表I 规模经济计算结果 为了进一步估算范围经济，我们要构建一假想的具有加总技术的效率前沿 Y(L，K)，其作 为专业化生产的效率标准。我们将第二类只提供火力发电产品的企业和第三类只提供热力生产 和供应产 品的企业加总的所有组合构成一假想 的加 总企业样 本 ，总共 产生 900个假想 的加 总企 业。我们首先算出每一个热电联产企业相对于其自有技术的 orderm效率值 0。第二步，为了剔 除加总的虚拟企业样本中的异常值，我们对900个虚拟企业样本取 m=25和 m=40来计算 order m效率值，考虑虚拟企业数量较大，我们将最偏离前沿面的前 60个值确定为异常值。此时 m= 25与 m：40的结果仍然相差不大 ，因此我们选择以 m=40为基准 ，剔除 m=40时按 orderm效 率值从大到小排列所得到的前 60家企业，从而得到 840个加总的虚拟企业样本。我们参照加总 的虚拟企业样本，来计算每一个热电联产企业相对于加总效率前沿的 orderm效率值 。而衡量 范围经济的指标 就可以用 00i来表示。当 <1时则存在范围经济。表 2给出了运算的结果， 其 中第四列 和第九列分别是五大集 团热 电企业 以及 独立热 电企业 0的值。第五列和第六列 是五 大集团热电企业范围经济和范围不经济分布情况，第十列和第十一列是独立热电企业范围经济 和范 围不经济分布情况 。 结果表明五大集团热电企业以及独立热电企业 0的均值除 2010年五大集团热电企业外都小于 1，说明绝大多数热电联产企业相对于单独火力发电或单独热力生产企业而言实现 了范围经济 ，其 效率更高。独立热电联产企业相比于五大集团所属热电企业而言范围经济指数更低，效率优势更 大。20032010年样本中独立热电联产企业的观测值 80以上都实现了范围经济，五大集团所属 热电企业50以上的观测值也实现了范围经济。其中2004年样本中所有热电企业都实现了范围经 济。从独立热电联产企业和五大集团所属热电企业范围经济指数的走势看，五大集团所属热电企业 范围经济指数经历先下降后上升的过程，2004年为最低点后逐步提高。而独立热电联产企业范围 经济指数的走势总体呈现上下波动态势，相对平稳。 110 刘 伟等 厂网分离改革对热电联产企业规模经济与范围经济影响分析 z啷 。 。 2004均值 0O769 O1784 观察数 7 7 z 。 。 zoo 。 。 z唧 。； 。 ：oos 。 。 2009 均竺0。H96 0 观察数 11 11 z四 。 。 06165 04481 12059 l0(100 ) 8(80 ) 2(20 ) 0475 0475 0 7(100) 7(100 ) 0(O ) 07693 03214 13964 15(100)10(6667 )5(3333 ) 07251 03543 14668 15(1O0)10(6666 )5(3333 ) 0759 03437 13821 13(100)9(6923) 4(3O77) O8304 02603 16857 13(100) 8(6154 ) 5(3846 ) 09783 01845 15737 l1(100 )6(5455) 5(4545) 103407 03178 17504 10(1OO ) 5(50) 5(50) O1517 25 02021 14 O1722 34 02323 31 02135 27 O2217 l9 018l8 l5 O13l 22 03798 25 03683 l4 03494 34 03635 3l 03255 27 037l2 19 02637 15 0272 22 04621 04149 13594 25(100 ) 24(96) 1(4 ) 05345 05345 0 14(100 ) 14(100) 0(O ) 05638 03972 152l7 34(100 )29(853 ) 5(147 ) O6l1O 05575 11995 31(100 )28(9032 )3(968 ) 06867 04921 15l38 27(100)21(7778)6(2222) 05751 03803 14844 19(100)16(8421)3(1579 ) 07570 05338 176l5 15(100 )13(8667)2(1333) 0628l 02386 21861 22(100 )18(81820)4(1818) 四、结论与政策涵义 2003年对原国家电力公司进行 了横向和纵 向双向分离的改革 主要 目的，就是要 打破垄断 ，引 入竞争。其中横向分离改革的依据是发电侧不具有规模经济特征，发电业务不再是传统的自然垄断 业务，所以横向分离改革加强发电侧竞争，刺激企业降低成本提升效率，而不会对厂商层面的规模 经济有所损害。纵向分离改革的依据建立在纵向分离一方面可以防止纵向一体化的电力企业滥用市 场优势地位，另一方面可以在非自然垄断的上游生产环节引入竞争，提高企业生产效率所带来的好 处，大于所造成的纵向范围经济损害的基础之上。因此对我国电力行业横向和纵向双向分离规制政 策的评价，关键在于观察市场结构改革对电力企业规模经济与范围经济影响方面。 本文结合中国电力行业厂网分离改革和东北区域电力市场改革，采用中国工业企业数据库火力 发电和热力生产和供应行业(4411、4430)东北三省 55家热电联产企业微观数据 ，对我国东北地 区 热电联产企业的规模效率和范围经济进行了估算，实证计算结果可以归纳出以下结论：(1)厂网分 离改革促进了发电侧的竞争，提升了热电企业的生产效率，绝大部分独立热电企业处于规模报酬递 增阶段 ，而大多数五大集 团热电企业处于规模报酬递减 阶段 。说 明大型热 电企业相对于小型热 电企 业并没有成本优势 ，五大集团所属热电企业不能盲 目地追求无效率地大规模生产和投 资。(2)厂网 分离和东北区域市场试点改革后，独立热电企业规模报酬递增厂商占比，除了在2009年有所上升 外 ，其他年份都有所下降。五大集团热 电企业改革后 ，处于规模递增的厂商数 目除了 2009和 2010 年在 3个以下外，其余年份一直比较稳定在 3个以上。说明电力行业横向拆分、纵向分离引入发电 侧竞争并没有损害五大集团热电企业的规模经济，而进一步鼓励和推动独立热电企业并购扩大企业 规模进而提升规模效率，是更适当的热电行业市场结构重组政策。(3)厂网分离和区域市场改革 后 ，无论是五大集团热电企业还是独立热电企业总体上都实现了范围经济 。独立热 电联产企业相比 于五大集团所属热电企业而言范围经济指数更低，效率优势更大。(4)从五大集团所属热电企业范 围经济指数的走势看，经历先下降后上升的过程。而独立热电联产企业范围经济指数的走势上下波 动，总体变化不大。 财经论丛 2015年第 1期 参考文献 ： 1Johnston，JJStatistical cost analysisANew York：McGrawHil11960 2Nerlove，MReturns to scale in electricity 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nonparametric approachJEner- gY Economics， 2003，25：331338 11Fare，R，Grosskopf，S，Lovell，CAKProduction FrontiersMCambridge University Press，1994 12Cazals，C，Florens，J，Simar，LNonparametric frontier estimation：A mbust approachJJournal of Econometrics，2002， 106：125 13Simar，LDetecting outliers in frontier models：A simple approachJJournal of Productivity Analysis，2003，20：391424 A Study on Effects of Vertical Unbundling Reform on Scale Economy and Scope Economy of Cogeneration Enterprises LIU Wei，LING Chang (East China University of Political Science and Law，Shanghai 201620，China) Abstract：In 2003，Chinas integrated electricity utility was unbundled and dismantled into five generation groups and two grid companiesThe Northeast region of China was decided to be a testing ground to build a functioning wholesale power market in 2004This article selects 55 cogeneration enterprises in this region，using their financial data from 2003 to 2010 in the industrial enterprises database of ChinaW ith a partial frontier nonparametrie approach，it analyzes the scale economy of the eogeneration enterprises，and makes an empirical study on whether or not the cogeneration enterprises could actualize hori zontal scope economyThe results show that vertical unbundling reform promotes the production efficiency of the cogeneration enterprises of the five generation groups without damaging their economies of scaleMost of the cogeneration enterprises in the five generation groups are on the stage of decreasing returns on economies of scale while most independent eogeneration enter prises are on the increase stageResults also show that in comparison with the single thermal power or heat production enter prises of a higher cost efficiency，most cogeneration enterprises realize economies of scope；and the independent cogeneration enterprises has lower economies of scope index than the five generation groups enterprises Key words：scope economy；scale economy；cogeneration enterprise；vertical unbundling (责任编辑 ：风 云 )