可耗竭资源理论

第一节可耗竭资源简介第二节霍特林法则第三节霍特林法则的扩展第四节一般均衡下的霍特林法则第三章可耗竭资源理论第一节可耗竭资源简介问题1：能源资源会耗竭？决定性因素是什么？资源储量技术状况开发费用资源价格1.问题的提出问题2：如何阻止能源资源耗竭？技术进步（不能解决资源短缺问题）资源耗损率（资源消耗速度）（1）理想的资源消耗速度由资本的聚集﹑技术进步程度﹑人口规模政策决定可替代能源（原因是资源有限）（2）与环境污染处理措施相联系2.能源配置的有效性问题2.1资源配置是指为满足人们的需要，将有限的资源在各种可能的用途间进行分配和组合，并形成一定的资产结构、产业结构、技术结构、消费结构和地区结构。2.2资源配置的根本目标是：经济有效性和社会合理性。经济有效性是指资源配置最终应取得一定的经济收益，应有较少的投入和较大的产出；社会合理性，是指资源配置要有利于经济的发展，有利于环境的改善，有利于循环经济的实现，有利于可持续发展。2.3理想状况下的能源最佳配置（一）2.3理想状况下的能源最佳配置（二）1、可耗竭资源的定义2、可耗竭资源的特点3、可耗竭资源储备情况4、计算资源储藏量时的常见错误5、可耗竭资源的供给过程6、资源的配置问题3.可耗竭资源概念、特点及开采原则1、可耗竭资源的定义可耗竭资源是指人类开发利用后，在相当长的时间内，不可能再生的自然资源。主要指自然界的各种矿物、岩石和化石燃料，例如煤炭、石油、天然气、金属矿产、非金属矿产等。2、可耗竭资源的特点•不可更新性形成非常缓慢，不能再生，可看做固定的存量。•分布的地域性•品质的差异性•相互伴生性以主矿种和较少的若干矿种在一起的伴生现象。我国三大伴生矿的分布铁矿中伴生稀土白云鄂博内蒙古甘肃金昌镍矿中伴生多种金属攀枝花四川铁矿中伴生钒、钛3、可耗竭资源储备情况1、当前储藏量当前价格下开采且能够取得利润的储藏量2、潜在储藏量在可能价格下可以开采的储藏量，这取决于人们为取得这些资源而愿意支付的价格3、总储藏量（资源禀赋）地球上某种自然资源的总量技术回报率达到10％以上的石油资源预测（1976年价格：美元）每桶价格可开采资源量（109桶）11.6213.7522.0030.0030.00以上21.229.441.649.251.1资料来源：美国国会（U.S.Congress),1978,《美国石油开发的潜力》4、计算资源储藏量时的常见错误(1)使用当前储藏量代表最大潜在储藏量。静态储藏指数：当前储量同当前消费的比例。（该指标容易低估资源的使用年限）(2)把整个资源的储藏量当作特定价格下的潜在储藏量。（容易造成价格不能无限上涨）5、可耗竭资源的供给过程(1)勘探--确定资源储藏量和资源地质特征(2)开发--为采集准备场所和设备(3)采集--从地下取出资源每一阶段的成本，不仅影响本阶段的决策，而且影响到其它阶段的决策。整个供给决策过程有很强不确定性，受信息不完全、政府政策、市场结构影响。石油地质勘探海洋石油的开采天然气的采集6、资源的配置问题配置可耗竭资源的主要问题：如何在各个阶段合理分配储藏的资源量以及满足最终向可再生资源的转换。配置可再生资源的主要问题：如何保持其有效的流动性。第二节霍特林法则哈罗德·霍特林（HaroldHotelling,1895—1973）:统计学界、经济学界、数学界公认大师。1931年霍特林发表了《可耗尽资源的经济学》。这被认为是资源经济学产生的标志。霍特林对可耗竭矿产资源消费问题做了探讨，主要贡献：3、垄断将推迟可耗竭资源枯竭期。2、在完全竞争市场下，政府无需保护资源，但可干预。1、开采成本忽略不记的前提下，资源品价格的上涨率应该等于利率。简单优化模型基本理论2.1霍特林法则的推导可耗竭资源分配原则及条件霍特林法则的推导（1）简单优化模型基本理论总边际开采成本＝边际开采成本（MCt）＋资源的边际使用者成本(MU)最优开采规模与总边际开采成本和资源价格关系密切。边际使用成本含义：在边际上失去的机会成本的现值。（1）简单优化模型基本理论假设资源市场是完全竞争市场（企业对资源价格无任何影响力），并且价格Pt一定的情况下，Y0为企业考虑使用者成本时的最优开采规模，Ye为企业不考虑使用者成本时的最优开采规模。PtMCtMCt+MUy0ye开采数量成本价格（1）简单优化模型基本理论在边际开采成本和边际使用者成本不变的情况下，现时资源价格上升将会加速资源的开发。如果资源预期价格上涨（现时开采的使用者成本提高），或者预期未来的技术进步将降低开采成本，资源所有者将可能减少现有开采规模或推迟开采。时间开采量时间成本边际开采成本在边际开采成本不变的情况下，非再生自然资源将被完全耗尽。在边际开采成本增长的情况下，成本提高到一定程度，一部分资源可能没有被开采，资源存量也未被耗尽。技术进步因素将降低开采成本，加速资源开采。但是，新资源的发现或者存量扩大，将减缓向寻求替代资源的转换。可耗竭资源的开发必须遵循代际公平（Inter-generationalEquality）原则和代内公平(Intra-generationalEquality)原则。这也是环境资源保护与利用问题必须遵循的一个基本原则。矿产资源的开采，都是先富矿后贫矿，即边际开采成本随着开采时间而不断提高，边际使用者成本却下降。开采原则1、假设社会的目标是使这些资源产生的净利润现值最大化。2、目标是通过最大化使用这些资源得到的净收益现值来平衡现在和将来对这些资源的使用。（2）可耗竭资源分配原则及条件分配原则可耗竭资源分配原则及条件资源的动态有效配置需要满足的条件：第一时期边际净效益的现值等于第二时期边际净效益的现值。满足条件3、贴现率的大小影响资源在不同时期之间的配置。1、在一个追求效率的市场中，不仅要考虑边际开采成本还要考虑边际使用成本，边际使用成本主要受贴现率的影响。贴现率的引入2、贴现率的大小反映了人们对边际使用成本的评价。贴现率越大，边际使用成本就越小。假设某非再生资源的需求函数是线性的，且不随时间变化，用下式表示Pt为t年价格，qt为t年开采的数量,MC为资源边际成本，在完全竞争市场中，企业得到利润为：ttttqqPMCttbqaP（3）霍特林法则的推导企业在下述约束条件下（为了取得贴现后利润最大化）：qqTtt0问题转化为贴现后利润最大化：tTtttt)r()Cqqp(Max10Mqq)r)(Cqqp(LTtttTtttt001M建立拉格朗日表达式：边际资源价值，即再增加一单位资源能带来利润的增加值。对上式微分得：ttt)r)(Cp(qL1Mttt)r(Cp1M改写为：结论：t时期的价格必定等于边际开采成本+边际使用成本边际使用成本含义：在边际上失去的机会成本的现值。由于现在使用而放弃将来使用的边际机会成本（净现值）。CRttMPt假设Rt：资源的净价格（资源补偿费），可推出：霍特林法则（HotellingRule）：有效的开采项目要求资源净价格的增长率始终为市场利率。（资源净价格=资源影子价格=利率）rRRRRRttttt1t假设资源净价格的增长率大于贴现率，则开采企业就会尽量将资源保留在地下。因为保留这些资源实际代表对其他领域投入更多的资金而获得更多的利润。假设资源净价格的增长率小于贴现率，则开采企业就会尽快开采和销售全部资源储量，并将资金投资到另外的领域以取得市场利率。霍特林法则的解读因此，资源净价格的增长率等于贴现率。利率的变动市场需求假设：完全竞争市场中，已知资源储量一定且属同一类型，边际开采成本固定不变时，决定一段时期内产量轨迹和市场价格轨迹的主要因素是：税收2.2资源最佳开采路径影响因素开采成本资源储存量利率的变动资源可以看做是一种资产，它可以在一段时间内产生服务供人们消费。利率是衡量资源在不同时间提供服务的价值的经济指标，它的变动会影响开发在时间上的变动。对决定一段时期价格轨迹有重要作用。人们在作出是否保持一种资源的决策时，实际上是把资源看做是持有其他形式的资本的一种替代方式。价格、成本时间OMCT1’T0r0K0r1T1利率下降时的资源价格与开采期利率的变动利率变动对资源价格的影响（假设r0〉r1）初始价格新价格利率的变动（对上图的说明）图中在初始利率下价格随时间的变动，资源在时间T0开采完，同时达到最高价格K0。现在利率下降到r1，较低的利率意味着资源不像以前那样急迫，资源的边际使用成本提高了，推高了资源的市场价格。利率的变动（续）因此，最佳开采路线的价格必须高于初始价格，但未来在资源被耗尽时达到最高价格，后期价格必须低于初始价格。这样新价格线与原价格线交叉，开采期延长，达到开采期T1。如果在实线r0下面的虚线价格下开采的话，由于价格低，需求量大，资源在得到最高价格之前K0，在T1’就耗尽。开采成本开采资源的总边际开采成本至少包括两部分：边际开采成本（MCt）和资源的边际使用者成本(MU)影响资源边际开采成本变化的因素有：（1）技术进步：会降低能源开采成本，使能源产品价格有所下降。（2）资源条件（包括禀赋条件和质量品位条件）：资源条件总的趋势是逐渐恶化，从而引发边际生产成本的上升。边际开采成本变化的情形开采成本、资源价格的关系图的说明在边际开采成本和边际使用者成本不变的情况下，现时资源价格上升将会加速资源的开发。如果资源预期价格上涨（现时开采的使用者成本提高），或者预期未来的技术进步将降低开采成本，资源所有者将可能减少现有开采规模或推迟开采。市场需求的变动需求增加对价格线和开采期的影响需求增加对资源开采和价格路径的影响依需求增加的方式不同而不同。税收无论是“从量征税”，还是“从价征税”，都会导致开采成本增加，企业为了保证一定的收益，提高初期资源价格，因而会减少初期阶段的需求量而增加以后的需求量，从而减缓了资源耗竭速度。资源储存量资源储藏量的增加，会使得矿产使用费下降，最终结果是其价格轨迹必然处于原来价格轨迹的之下，在每一时点将会使用更多的资源，但资源耗尽时间仍然会延后。第三节霍特林法则的扩展上一节是在边际开采成本固定不变的假设下分析了最佳资源开采路径。但实际开采的矿产资源一般存在边际开采成本不同的五种情形。（1）拥有相同品质矿产资源的开发。（2）可耗竭资源间的替代。（3）可耗竭资源向可再生资源的转移替代。（4）边际开采成本不断增加。（5）垄断性企业的资源开发。（1）拥有相同品质矿产资源的开发在完全竞争市场的条件下，首先被开采的是低成本矿产资源，而后才是高成本的矿产资源。开采原则不同成本资源开发轨迹（2）可耗竭资源间的替代可耗竭资源间的替代是假设有两种可替代的可耗竭资源（如煤炭和石油），它们有各自不变的边际开采成本，在一定条件下，边际开采成本低的可耗竭资源（资源1）可以被边际开采成本高的可耗竭资源（资源2）替代。开采量时间资源1资源2oT*边际成本时间边际开采成本1边际开采成本2总边际成本2T*从一种非再生资源向另一种非再生资源的转变向另一种非再生资源的转变（假设两种资源边际开采成本不变）总边际成本1E向另一种非再生资源的转变（续）开始时，第二种非再生资源的总边际成本较高，但在一段时间以后，第二种资源的总边际成本的增长率较低。第一种资源的总边际成本随时间上升，直到它等于第二种资源的总边际成本。在这一点发生转移。在转折点前后，都只有最便宜的资源被使用。向另一种非再生资源的转变（续）总边际成本曲线的特点:1、转换大体上是平稳的2、至少在转变开始后一段时间，总边际成本的增长率减缓向另一种非再生资源的转变（续）如果两种资源是完全可替代的，需求曲线的形状完全相同，那么资源的开发量的转换大体上也是平稳的(特点1的解释)。资源2的边际开采成本高于资源1，并且由于二者边际使用者成本增长率相同，资源2的总边际成本的增长速度下降(特点2的解释)。总边际成本曲线的特点的解释:向另一种非再生资源的转变（续）假设边际开