煤炭是即石油之后的重要能要能源,主要用于工业发电及供热。根据国际能源机构统计,煤电占世界总发电量的30%。亚太地区的主要煤炭生产国有:澳大利亚、中国、印尼、菲律宾、越南、印度和俄罗斯。主要煤炭消费国有:中国、日本、印度、台湾和韩国。一些国家自产煤炭同时进口煤炭;例如:中国和印度。亚太地区的主要供应商有澳大利亚、印尼和南非,而中国、印度和日本则是最大的消费国。目前,最大的煤炭出口国仍然是澳大利亚和印尼;他们具有地理优势,便于进入亚洲市场。每个国家的政府都在尽力消除限制其生产能力的壁垒,开发新的煤矿同时建设新的铁路和公路网络等运输基础设施方面进行大量投资。对于俄罗斯和南非等处于大西洋供应商来说,运输仍是进入亚洲市场的一个壁垒。亚洲供应商充分利用自身的地理优势,与此同时,亚洲煤炭消费国正在尝试寻找新的供应商,如北朝鲜和蒙古。任何市场的市场结构都可以通过数学建模或者仅仅观察参与者的行为来进行调查。采用后者,亚太市场是一个不完美市场,因为少部分成员占有大量的市场份额,主要包括:需求侧中国以及供给侧的印尼和澳大利亚。中国是全球最大的进口国,但仍无法决定市场价格。另一方面,澳大利亚和印尼也没能成为垄断供应商。煤电是一些国家不可或缺的电力来源。生活、工业用电及冬季供热都需要用到煤炭。大多数亚洲国家在冬季需要大量的燃烧煤炭以供热,从而加重了空气污染。亚洲地区的一些国家甚至完全依赖煤炭供电,本文研究的国家正是主要煤炭依赖国,他们依靠煤炭发电。这些国家中,一些国家在煤炭供应方面无法自给自足,因此它们的进口需求会随着电力需求的增加而上升。一般而言,运输成本是产品自身价值成本后的第一个直接成本,煤炭贸易也不例外。煤炭交易的运输成本包括:首先,将煤炭从坑口运到港口的成本,在港口煤炭可以装船运到其他地方去。煤炭运输的主要方式是铁路和公路,而一些国家如:印尼,也会通过河流运输。接着是从生产国的港口到进口国的运输成本。运输成本与任何其他成本从一个区域到另一个区域不同。因为它完全取决于距离和所使用的交通工具,一般每吨成本范围从4美元到25美元每吨。近年来,亚洲煤炭市场发生了变化。中国、韩国、日本和台湾的进口量随着电量需求上升,一些国家和地区甚至完全依赖煤炭进口。而澳大利亚和印尼则是最大的供应商,南非和哥伦比亚等较小新兴供应商也参与竞争。国际能源机构在2013的世界能源展望中报告说,全球能源贸易已从大西洋市场转向亚太地区,主要原因是在欧洲和环大西洋国家在能源上实现了自给自足,而亚洲国家的能源则依赖进口。仅在2010年,61个国家一共生产了72亿吨煤炭,而消耗量则高达73亿吨,消耗国达到了104个。在所有消费中,约60%用于发电。南非是煤炭市场的活跃参与者之一,尽管其不能影响中国,美国,日本,印度,但仍然占有煤炭贸易的很大一部分的市场份额。南非之所以成为重要的参与者,是因为它位于美洲和亚洲之间的中间位置,这使得它与西方和亚洲的两个市场都很接近。南非也是所有煤炭生产国中成本最低的煤炭生产国,因此,其煤炭价格对于很多进口国相当低廉。南非本身并不是煤炭的大消费国,而是一个出口国;其出口目的地包括中国、日本、欧洲和其他国家。能源机构的报告显示,南非拥有世界上最大的煤炭储量,目前的政府也正在开发储备,扩大煤炭出口。出口的主要障碍是缺乏完善的铁路基础设施保证煤炭从生产地运往港口,以便运往国外。一些改善基础设施计划已经开始实施,大量的投资进入到到该行业,以提高其效率。根据能源报告,南非利用其煤炭产出的一部分用于发电,南非的煤合成燃料(CTL)工厂也已进入到了商业运营,是迄今为止世界上唯一有这样的设施的国家。南非也是二氧化碳排放最多的20个国家之一,但它只占了少部分,国际组织及契约并没有对此进行约束。尽管如此,南非也在考虑通过利用太阳能来减少温室效应最近南非已经开发了新的盆地即沃特堡、林波波河,和南盘斯堡,这将提高煤炭产量,2016年煤炭产量有望达到1.32亿吨/年,考虑铁路网的限制,政府引入了煤炭运输系统,包括沃特堡支线、通过普马兰加和威特班克地区的干线。另一个是理查兹湾煤码头出口线,最后是斯威士兰系统。所有这些举措都是为了刺激煤炭的生产。澳大利亚的主要煤炭市场是包括日本、印度、中国、韩国和台湾在内的太平洋市场国家。有小部分出口到欧洲国家和巴西。两个主要的煤炭生产省份是新南威尔士和昆士兰。文献表明,由于亚洲国家煤炭需求的增长,澳大利亚煤炭行业的增长显著。2008-2010年期间就有20个新煤矿运营生产。根据国际能源机构的估计,到2016年底,预计将增加5000万吨产能。澳大利亚和印度的公司正在加大对煤炭行业的投资,而且前景看好,即产量正在快速增长。亚洲开发银行(ADB亚行)预测,在2015年时,亚洲最终将成为煤炭净进口地区,但The U.S.Energy Information Administration(EIA)的统计记录则与此相反,对这一矛盾的结果研究可得出结论,如果俄罗斯从出口商名单中除名,亚洲地区实际上是净进口商。能源机构的报告显示,南非煤炭储量非常的大,目前的政府正在采取措施来利用储备,扩大煤炭出口。出口的主要障碍是缺乏完善的铁路基础设施。目前已经采取了一些措施来建设基础设施;政府正在向该部门注入巨资,以提高其效率。可以通过数学建模或简单地观察参与者行为研究市场结构。使用后者,亚太市场是一个非最优化市场,因为有少数几个参与者占有巨大的份额,这些参与者是需求侧的中国,供给侧的印尼和澳大利亚。但需求最大中国无法定价,同时最大的供应商澳大利亚和印尼也没有形成垄断。煤炭是一些国家不可或缺的电力来源。由于大多数亚洲国家在这一年中会经历冬季,在这段时间里,需要燃烧大量的煤炭,从而导致更多的空气污染。一些国家严重的依靠煤炭发电;研究中的国家正式这种国家。由于其中一些国家不能自给自足,因此,随着电力需求的增加,它们的煤炭进口需求量也随之上升。本文首先研究了上述地区煤炭贸易的实际趋势,然后,采用优化的方法,试图找出最优的贸易流量水平,即为出口国最大的利润,并仍然是最经济的进口国的组合,同时考虑到煤炭价格和运输成本作为约束条件。为了更好地理解煤炭市场及其在该地区的竞争对手,本文建立了煤炭市场模型来解释需求与供给的相互作用以及在研究阶段的价格弹性。如上所述,空间均衡模型遵循能源部门互补模型,这一模型在煤炭行业也不例外。这个模型是由张磊等人建成的中国煤炭模型的收缩。将其作一定的拓展以纳入更多的国家。空间平衡模型(SEM)用于构建这个模型,此过程会在下面的章节中简要说明。空间均衡模型是在考虑运输成本约束的影响下,来得出多个市场的均衡交易状态。发展空间模型的整个要点是找出各国之间的最优贸易水平,对出口国而言,利润将在如下条件最大化,在考虑运距与装卸货物成本是向每个进口国提供最优数量。同样,进口国亦可根据每个供应国的最优数量来进行选择,从而最大限度地增加其消费盈余。优化使用空间平衡模型一般能得出最优解,因为能很好的考虑到各种制约能。此贸易中的制约条件包括:运输成本、港口装卸费等以及除运输成本以外的其他限制因素,例如关税、贸易政策和贸易国之间的其他贸易壁垒。SEM的平衡条件是:贸易要在任何一对贸易国之间进行;需求区域的需求价格必须等于供应区域的价格和运输成本的总和。因此,空间均衡模型(SEM)的目标是最大限度地减少需求价格和供给价格和运输成本的差额。利用GAMS软件建立煤炭贸易的SEM模型,分析主要贸易国之间的供需相互作用,同时考虑到运输成本和距离等贸易限制。该模型可算出每个国家的最优供给和需求量,利用此结果,及价格和运输成本等限制,可得出需求区域和供应区域之间的最优贸易流动。煤的供求在此模型中分别代表煤炭的进出口。本文第二目标是研究贸易国的经济规模和它们之间的距离如何影响他们的煤炭贸易能力。为了实现这一目标,本文采用一种叫做重力模型的常用经济模型(Gravity Model)。重力方程是一种研究双边贸易格局的工具,最初是由Tinbergen在1962(Tinbergen 1962)提出。他是第一个将这种模式应用于研究国际贸易流动的人。Tinbergen深信,牛顿重力法则中两物体的大小和他们之间的距离的法则也可以解释两国之间的双边贸易流动。引力方程简单的假设两个国家之间的双边贸易量与贸易伙伴的经济规模成正比,并与它们之间的距离成反比,这点与著名的牛顿引力定律相似。双方的经济规模通常是由国民收入(GDP))表示。重力模型通常用普通最小二乘回归(OLS)回归分析,将其转化为线性模型,使其解释系数具有弹性。煤炭出口价格弹性的计算结果表明,当价格上涨时,国家出口更多的煤炭,这是一般结果,同时符合需求和供给的经济理论预测。进口国也表现出预期的需求曲线与负系数的价格弹性,这也符合经济理论的预测。优化结果表明,在这项研究的八年中,没有一个国家能够达到最优水平进。整个研究期间,来自供给区域国家出口量低于其最优供应量。同样进口区域的国家也是如此,进口量低于其能力。这意味着出口国出口量低于他们的最优供应量。以2008年的中国为例,在最优条件下,可以满足煤炭需求同时降低成本的进口量分别为澳大利亚,81.5亿吨;印尼,325.64亿吨和越南的156.32亿吨(表5-6)。2015年,中国能以最低的成本满足其煤炭需求,通过全部由澳大利亚进口。结果表明,中国应该与澳大利亚和印尼做更多的交易,因为中国煤炭主要产于西部省份,难以运到广州等南部省份,根据多年来的现实及文献研究的建议,广东和福建省现在从澳大利亚和印尼进口煤炭而非本国。当比较最优的实际贸易流量时,注意到有一个误差(图5-4A和图5-4B,图5-5A和图5-5B),其主要可归因于价格差异,政策改变。例如,印尼的实际贸易量低于最优水平,这意味着印尼出口量没有达到其最优供应能力。2015年的结果表明,澳大利亚在当最优水平超过4000亿吨时(图5-4B),实际贸易量是大约3800亿吨。需求侧也表现出弱化,比如中国、印度和韩国都已在2008年的低于其最优贸易水平(图5-5A和图5-5B)。举例来说,中国有能力在2008年进口超过500亿吨,但只进口350亿吨。印度有进口近1700亿吨的产能,但进口的1500亿吨。韩国也没有达到最优的交易水平。这种偏差大多由于价格。价格决定供应商愿意供应的商品数量。如果进口国愿意以每吨101美元的最优价格购买煤炭,印尼将在2008出口更多的煤炭。以此价格,印尼将运送最优供应接近2693亿吨(图5-4A和图5-6A),而实际上只出口1795亿吨。澳大利亚也在2008年的出口价格低于最优价格。结果还表明,澳大利亚在49美元/吨的交易时,最优价格为110美元/吨(图5-6A),这是澳大利亚今年的实际出口高于优化数量的原因俄罗斯和南非的实际价格与最优水平相差不远;这也可以从价格比较和最优产能比较看出(图5-6A和图5-4A)。澳大利亚2015年的实际煤炭出口低于最优出口量,因为市场价格为57.5美元/吨,而这一年的最优价格为65.87美元/吨(图5-6B)。因此,澳大利亚只愿意提供38.21万吨,低于该年41.37万吨的最优供应量(见图5-4B)。印尼以71美元/吨的价格出口了15.27吨,低于18.32吨的最优供应量,最优价格为79.91美元/吨。同理,价格不匹配也解释其余国家的这一差异。重力模型(Gravity Model)结果表明,煤进口国的经济规模决定了煤炭交易;经济规模较大的国家比较小的经济国家需要更多能源,因此比较小的经济体进口更多的煤炭。GDP正相关系数(表5-7A到D)表明,随着经济的增长,其煤炭进口也在上升。这一结果在需求侧的四个研究对象中一致。另结果表明,地理上彼此相近的国家更容易发生贸易,这种贸易不易受煤炭价格改变的影响。模型中表现为由负系数显示的距离变量(表5-7A到D)。印度的回归结果表明,印度的煤炭进口受印度GDP的影响,同时也受出口国GDP的影响。积极的系数表明,随着印度经济的增长,煤炭进口也在增加。运输距离有一个负号(-17.9)这意味着地理距离是阻碍煤炭贸易的。印度与周边国家的贸易比距离较远的国家要多中国也表现出与印度相同的结果,GDP和出口国的经济增长对煤炭贸易的影响都是积极的。距离有一个负系数,证实了重力模型的预测。因此,对中国来说,随着经济增长,对煤炭的需求也在增加,迫使中国进口更多煤炭。而且,中国倾向于与周边国家进行贸易,而不是与远方的国家进行贸易。与中国和印度不同,日本国内的经济增长似乎对煤炭贸易没有明显的影响。不过,出口国的经济规模对煤炭贸易有积极的影响。航运距离有呈现负信号,这表明日本与周边国家进行更多的贸易。韩国的煤炭进口仅受其进口国经济增长和地理距离的影响。自身的经济规模对其的煤炭贸易无任何显著影响。本文得出的结果为该地区煤炭贸易的发展趋势提供了一个清晰的图景,但仍存在一些未解的问题,例如,该地区的贸易互动的精确的影响是什么样的?本文进行的优化表明所有国家都没有在最优水平上进行贸易?什么导致了这样的现象?国家如何保持其最佳贸易能力?等关键问题有待探讨。这篇论文没有考察现存的经济一体化的印象,因为经济一体化促进了双边贸易。这是另一个需要研究的领域:贸易的规模是否可以通过深化经济一体化来理解?一些国家的需求和供给曲线呈现出异常趋势,如某些出口国具有极高的弹性,某些进口国的弹性非常低。需要跟多研究对这些奇怪的市场表现给出解释。本文并没有详细解释其中原因,因为它超出了研究范围。但其他研究人员也可以挖掘出这些现象的最佳解释。现在,国家给政策致力于尽可能的减少空气污染,减少不可再生能源的使用,各国领导人在各种会议上也都打算使用更环保的能源,如太阳能的风能。此举将有助于减少臭氧层的破坏,减少空气污染。目前,空气污染已成为中国等一些国家严重的问题。到目前为止,还没有多少国家达到他们减少使用煤炭和其他不可再生能源的目标。总之,尽管各国政府采取了一些举措,煤炭仍将是未来几十年的全球能源重要组成部分。由于许多国家仍然是“贫油富煤”,且随着油价继续上涨,煤炭在许多国家中将继续占有一席之地。因此,笔者建议对洁净煤技术进行更多的研究,将其看作是世界在增加煤炭消耗同时减少二氧化碳排放量和大气污染与替代能源使用共同作为一个可持续发展的选择。与中国和印度不同,日本国内的经济增长似乎对煤炭贸易没有明显的影响。不过,出口国的经济规模对煤炭贸易有积极的影响。航运距离有呈现负信号,这表明日本与周边国家进行更多的贸易。韩国的煤炭进口仅受其进口国经济增长和地理距离的影响。自身的经济规模对其的煤炭贸易无任何显著影响。本文得出的结果为该地区煤炭贸易的发展趋势提供了一个清晰的图景,但仍存在一些未解的问题,例如,该地区的贸易互动的精确的影响是什么样的?本文进行的优化表明所有国家都没有在最优水平上进行贸易?什么导致了这样的现象?国家如何保持其最佳贸易能力?等关键问题有待探讨。这篇论文没有考察现存的经济一体化的印象,因为经济一体化促进了双边贸易。这是另一个需要研究的领域:贸易的规模是否可以通过深化经济一体化来理解?一些国家的需求和供给曲线呈现出异常趋势,如某些出口国具有极高的弹性,某些进口国的弹性非常低。需要跟多研究对这些奇怪的市场表现给出解释。本文并没有详细解释其中原因,因为它超出了研究范围。但其他研究人员也可以挖掘出这些现象的最佳解释。现在,国家给政策致力于尽可能的减少空气污染,减少不可再生能源的使用,各国领导人在各种会议上也都打算使用更环保的能源,如太阳能的风能。此举将有助于减少臭氧层的破坏,减少空气污染。目前,空气污染已成为中国等一些国家严重的问题。到目前为止,还没有多少国家达到他们减少使用煤炭和其他不可再生能源的目标。总之,尽管各国政府采取了一些举措,煤炭仍将是未来几十年的全球能源重要组成部分。由于许多国家仍然是“贫油富煤”,且随着油价继续上涨,煤炭在许多国家中将继续占有一席之地。因此,笔者建议对洁净煤技术进行更多的研究,将其看作是世界在增加煤炭消耗同时减少二氧化碳排放量和大气污染与替代能源使用共同作为一个可持续发展的选择。