我国煤炭定价模型研究与决策支持系统设计

张冬阳

(国家安全生产监督管理总局信息研究院，北京市朝阳区，100029)

1 煤炭定价研究背景与现存问题

随着煤炭交易的市场化和信息化程度不断提高，煤炭价格对国家宏观调控政策、上下游行业景气程度等因素的敏感性不断增强。与此同时，国际政治经济环境的变化、国际市场煤炭及其替代品价格的变化等也在越来越深刻地影响着我国煤炭的价格走势。因而在当前形势下，如何恰到好处地把握定价策略，制定科学合理的定价机制，既能统筹兼顾国际国内煤炭市场变化，稳定煤炭价格，确保动力煤、炼焦煤等相关煤种的有效供应，又能实现煤炭企业社会效益和经济效益最优化，是我国煤炭行业所必须研究的问题。

我国煤炭价格经历了政府计划价格、双轨制价格和有管理的市场化价格3个阶段。市场化改革以来，煤炭企业因缺乏市场化定价经验，尝试和探索了多种不同的定价方法，无论是定价周期、定价主体还是具体的定价方法上都出现了多种不同形式。但由于缺乏深入探索，这些定价方法缺乏科学的定价机制，甚至导致了煤炭企业间的恶性竞争，加剧了煤价的波动。面对当前复杂变化的国际国内煤炭市场环境，应及时调整思路，建立以竞争和用户为导向的新型动态定价方式，增强对市场变化的适应能力，提升煤炭企业科学决策水平、经济效益及市场竞争力，促进煤炭产业健康可持续发展。

2 我国煤炭价格的影响因素分析

2.1 供给因素

(1)原煤产量。煤炭供需是决定煤炭价格的关键因素，而原煤产量则是决定市场煤炭供给的关键因素。煤炭产量过剩时，煤炭价格下降，行业利润降低。当产量较少时，煤炭市场供不应求，煤炭价格上涨，行业利润提升。

(2)煤炭储量。煤炭储量是原煤开采的有力保障，是稳定煤炭生产的重要条件，丰富的煤炭资源也有利于维持煤炭价格的平稳。与此同时，煤炭待释放储量间接通过影响煤炭供给对煤炭价格产生影响，例如待释放储量不足会引起需求面恐慌，易出现煤炭囤积热潮，从而加速煤炭价格上涨。

(3)煤炭成本。煤炭成本是煤炭市场价格的重要组成部分，煤炭成本包括内部成本和外部成本。煤炭内部成本体现在生产成本费用和管理费用上，是煤炭价格的决定性因素。煤炭外部成本主要体现在运输费用、特别是铁路运输费用上。以西北地区为例，该地区原煤开采成本相对较低，但距离我国煤炭主消费区较远，煤炭运输费用相对较高，在煤炭成本中占据更大的比重。

(4)铁路运力。我国的铁路运力是煤炭产量的一个主要制约因素，因此对煤炭价格存在着长期的影响。例如蒙西地区外调煤炭主要运往京津冀及东南沿海地区，外运铁路运力长期处于紧缺状态，间接削弱了该地区的煤炭供应能力。

(5)公路运力。公路运输一方面承担着煤炭短途运输，另一方面由于煤炭运输量的逐年增加以及铁路供应能力紧张，公路运输作为铁路运输的重要补充，在煤炭运输中也发挥了越来越重要的作用。

(6)煤炭库存。煤炭库存是煤炭市场的蓄水池，对煤炭的供需具有一定的缓冲作用，能够平抑煤炭价格的不必要波动。煤炭库存包括终端用户库存和港口库存，一般而言，煤炭库存与国内经济规模呈正向趋势和煤炭价格相互影响。

2.2 需求因素

(1)下游行业的煤炭需求。下游行业的煤炭需求是我国煤炭市场需求的主体，主要包括电力、冶金、建材等行业。电力行业是煤炭市场需求的龙头，长期以来电煤消费量占我国煤炭消费总量的50%左右。2013年之前我国电力消费量的不断增加，使得电力行业对煤炭需求量增加，拉动了煤炭需求。2013年以后电力消费量仍保持增长，但电力行业煤炭需求量开始逐年减少，一方面是由于技术进步，发电效率提升，减少火电厂煤耗，另一方面是由于发电结构的改变。水电、核电等清洁能源的快速发展以及环境污染、温室气体排放等问题带来的压力，使得人们将目光更多的转向其他能源。火电在电力供应中所占比例逐年降低，电力行业的煤炭需求量也有所减少。电力需求和电力煤炭需求对比分析如图1所示，2006年和2015年发电结构对比分析如图2所示。

图1 电力需求和电力煤炭需求对比分析

图2 2006年和2015年发电结构对比分析

其次，随着冶金行业特别是钢铁行业的发展，近年来冶金用煤呈现小幅持续增长趋势。我国2015年钢材产量达到112349.6万t，近10年平均增速达到10%。建材是煤炭行业的另一大下游行业，约占煤炭消费量的12%，主要是水泥及玻璃的生产，该行业主要受下游房地产投资和基建投资的影响。我国2015年水泥产量达到235918.83万t，平板玻璃产量达到78651.63万重量箱，建筑用煤近10年来增长了1倍左右。

(2)国民经济发展状况。国民经济发展对能源需求巨大，经济快速增长必然会带动能源消费的快速增长。煤炭作为我国主要的一次能源，其需求量必然受到国民经济发展的影响。长期以来，工业消费一直是煤炭消费的主体，国民经济发展能够同时带动煤炭下游行业的发展，进而促进煤炭需求的增长，从而间接影响煤炭价格。同时，第二产业的增长速度将会影响煤炭需求的增长速度，进而影响煤炭价格的上涨幅度和增速。此外国民经济发展对汇率、通货膨胀等产生影响，从而影响煤炭价格。

2.3 综合因素

(1)政策因素。政策因素在诸多煤炭价格影响因素中占有举足轻重的地位，总量及结构性产能退出、减量化生产、产能置换、煤炭运力调配、煤炭产业结构调整、国家能源发展规划乃至于大气污染治理等环境保护政策、煤炭进出口政策、煤炭行业相关税费的调节等均会对煤炭供给和需求产生影响。

(2)上下游产品价格。煤炭资源上下游产品的价格与煤炭价格的变化具有同步性，是影响煤炭价格波动的一个直接因素。其中，煤炭上游产品价格的影响作用更具有显著性。上游产品主要为煤炭企业生产活动所需原材料，其价格变动会导致煤炭生产成本的变动，从而影响煤炭价格。而下游产品价格的上升使生产者扩大生产，带动该行业对煤炭需求的增长，从而影响煤炭价格。

(3)煤炭替代品的价格。在我国能源结构中，石油与煤炭的关系最为紧密，石油产品的需求与煤炭需求呈反向关系，石油产品的价格与煤炭价格呈正向关系。此外，天然气等其他资源也具有与石油资源类似的替代机制，进而对煤炭价格产生影响。除化石燃料外，可再生能源在我国能源系统中的比例逐渐加重。作为一种清洁能源，可再生能源的发展得到了政府的大力扶持，其对煤炭的替代作用在未来有望进一步加强。

(4)国际煤炭市场价格。由于我国煤炭的国际贸易量较大，约占国际煤炭贸易总量的20%以上，因此通过煤炭进出口，国际煤炭市场对我国煤炭价格产生一定影响。我国煤炭进口省区主要位于东南沿海，相对于从我国煤炭主产地将煤炭运送到东南地区，进口煤炭价格更有竞争力。

3 定价模型分析及选取

我国煤炭市场比较复杂，影响因素较多，且各影响因素之间往往具有较强的相关性，这使得煤炭的定价问题更加的复杂。传统的定价方法偏重某一影响因素，无法对影响煤炭市场价格的各方面因素进行全面考虑，因而需要寻找一种更加科学、合理的煤炭定价机制。目前可以用来决定煤炭定价的综合模型主要有以下几种：

(1)最优利润函数模型。以利润最大化为目标建立的定价模型称为最优利润函数模型。郭鹏根据利润最大化的原则建立了煤炭企业短期的定价理论模型以及一般情况下的价格分析模型。模型虽然考虑了成本和需求两方面的因素，但是没有考虑到市场竞争，缺乏对市场因素的考虑可能会导致煤炭价格在市场竞争中处于弱势地位。

(2)多元回归模型。多元回归模型主要通过分析影响煤炭价格的各种因素，采用计量经济学的方法定量分析影响因素与煤炭价格之间的关系。这种方法能够直观的反映各影响因素对煤炭价格影响程度，并根据各因素的当前水平确定煤炭价格。该模型影响因素的选取往往因人而异，且不能反应因素之间的相互作用。而影响煤炭价格的因素较为复杂，且往往会相互影响，采用多元回归模型很难做到准确的煤炭定价。

(3)动态定价模型。动态定价是指煤炭企业根据市场需求和企业自身供应能力，以不同的价格将同一产品适时地销售给不同的顾客或者不同细分市场，以实现收益最大化的策略。谷明冲从库存限制和最惠顾客保证机制两个角度研究了对应的策略性消费者定价策略。该模型具有一定的灵活性，能够针对不同客户进行定价决策，但该方法对因素的考虑不够全面，模型对市场及消费者类型的基础假设，使得影响因素发生变化时模型很难做出相应的调整。

(4)博弈模型。市场定价时，不同煤炭企业的定价将会相互影响，并且对市场供需格局产生影响，因此可以将市场定价看作一个博弈问题。Stackelberg博弈模型是常用于研究市场定价的博弈模型之一。聂光华建立了基于Stackelberg博弈的我国天然气定价的系统分析模型，模型涵盖未来天然气行业上、中、下游定价机制的不同改革思路的比较和分析。博弈模型更多的关注市场上各决策主体的决策及其所产生的影响，充分考虑了市场竞争因素，但相对的在企业供给等方面的考虑较为薄弱，尤其针对煤炭定价缺乏对其复杂影响因素的考量。

(5)系统动力学模型。利用系统动力学的方法进行系统仿真是解决定价问题的另一个有效方法。刘晓松基于系统动力学研究了单个企业垄断及双寡头市场的高科技产业新产品定价问题；孙家庆运用系统动力学方法建立了由供需系统及价格系统组成的天然气定价机制模型，从供需、经济效果、替代能源价格的影响及政府调控方面进行了分析与评价。采用系统动力学进行系统模拟的一大优点是，系统动力学模型能够处理高阶次、非线性、多重反馈的复杂时变系统的问题。考虑到煤炭定价问题的多种影响因素及影响因素之间的相互作用，复杂的系统分析方法对于解决煤炭定价问题更加准确有效。

4 煤炭定价决策支持系统设计

4.1 系统建设目标

煤炭定价决策支持系统设计的目标是为煤炭定价提供一套科学合理的决策支持方案，实现定价决策的信息化、自动化和科学化。为煤炭企业的煤炭产品价格制定提供科学的分析和决策依据，通过合理定价提高煤炭企业的经济效益，提高煤炭企业在市场上的竞争力，促进煤炭行业良性竞争，从而实现煤炭行业科学有序发展。

4.2 煤炭定价模型建立

在对多种模型综合分析后，选取系统动力学模型作为煤炭定价综合模型依据。根据系统动力学原理，利用系统动力学建模软件Vensim建立的煤炭定价系统因果关系图如图3所示。

图3 煤炭定价系统因果关系图

通过对图1的分析，可以进一步确定煤炭定价模型中状态变量、速率变量、辅助变量的相关关系，确定变量方程，研究建立的dynamo变量方程为：煤炭定价=f(煤炭成本，国内市场价格，煤炭供应量)。

(1)煤炭成本：煤炭成本(t)=运输成本+煤炭成本(t-1)+开采成本变化率(t)×DT。开采成本变化率=预期变化率+吨煤上游产品价差×上游产品影响因子；吨煤上游产品价差=吨煤上游产品实际价格-吨煤预期上游产品价格；吨煤预期上游产品价格(t)=吨煤预期上游产品价格(t-1)×价格变化率(t)×DT。

(2)国内市场价格：国内市场价格=f(煤炭供求比，政策因素)；煤炭供求比=国内煤炭供应量/国内煤炭需求量；国内煤炭需求量=f(下游产品价格，替代能源价格，国际煤炭价格) ；国内煤炭供应量(t)=国内煤炭供应量(t-1)×煤炭供给变化率(t)×DT。

(3)煤炭供应量：煤炭供应量=f(煤炭运力，煤炭库存)。

在以上变量中，煤炭成本(t)表示t期的煤炭成本，开采成本变化率(t)表示t期的成本变化率，DT表示t-1期到t期的时间间隔；吨煤预期上游产品价格(t)表示t期的吨煤预期上游产品价格，价格变化率(t)表示t期的价格变化率；国内煤炭供应量(t)表示t期的国内煤炭供应量，煤炭供给变化率(t)表示t期的煤炭供给变化率。

在构建的dynamo变量方程基础上，建立煤炭定价系统动力学模型，进行煤炭定价决策支持系统的研发。系统可根据市场情景确定模型参数值，并通过已建立的模型进行系统仿真，确定煤炭定价。同时模型也可以设置不同情景，在某一个或多个参数取值不确定的情况下进行多种假设，对模型进行多次仿真计算。不同情景下模型的运转结果给出了多种可能的情景下相应的煤炭定价策略，从而为决策者提供决策依据。值得注意的是，在针对模型不同影响因素进行量化的过程中，选取的指标不同会对煤炭定价产生不同的影响。如考虑到不同煤质的煤炭产品，市场煤炭价格的选取为该特定产品的市场价格。下游行业影响也应选取该煤炭产品所适用的行业，如对炼焦煤进行定价决策时，下游行业应主要考虑钢铁行业的相关影响。

4.3 系统功能模块设计

煤炭定价决策支持系统的系统功能模块分为五大部分，包括系统管理、数据输入、数据分析、结果输出以及辅助功能。煤炭定价决策支持系统功能模块图如图4所示。

图4 煤炭定价决策支持系统功能模块图

(1)系统管理模块。该模块实现系统设置和账户管理两个功能。系统在运行之初对系统进行了初始化的默认设置，管理员可以通过系统设置对系统的基本参数、账户信息以及系统界面进行设置。账户管理功能允许管理员新建或删除二级账户并对账户权限进行管理，监控每个账号的登录情况和操作情况，并给使用后台系统的不同角色人员发送通知。

(2)数据输入模块。该模块实现因素选取、数据抓取和数据输入3个功能。因素选取功能使决策者能够根据实际情况选取煤炭定价决策所需要考虑的因素。在确定影响因素后，数据抓取功能通过对互联网或数据库中的相关数据进行抓取，更新所选影响因素的取值。数据输入功能允许用户通过人工输入直接确定影响因素的取值。

(3)数据分析模块。该模块实现因素分析和价格模拟两个功能。因素分析功能能够根据市场分析人员与决策者选定的煤炭价格影响因素进行分析，确定各个因素与价格的关系以及对价格趋势所产生的影响。在因素分析功能中，决策者也可以选择相关的价格影响因素对某一或多个因素进行赋值，对可能情况下的煤炭定价进行决策分析。价格模拟功能通过内置的定价模型对煤炭定价进行模拟，该功能可根据历史情况进行学习，并以此为依据做出当前背景下的定价决策。

(4)结果输出模块。该模块支持数值输出和统计分析等多种方式进行结果输出。决策者可以通过选定结果变量直接输出数值结果，也可以通过统计分析功能对模拟结果进行图表化处理，选择相应的图表类型直接输出图表化的结果。同时系统内置涨跌预警模块，通过煤炭定价模型对市场煤炭价格涨跌情况进行分析，为用户提供煤价涨跌预警信息。

(5)辅助功能模块。该模块主要辅助用户对煤炭定价的趋势进行把握，了解煤炭市场行情，包括每日行情、价格走势和比价搜索3个功能。每日行情功能可以展示当日从互联网抓取到的全国各地不同煤种的煤炭价格。价格走势功能则以曲线形式展示市场煤炭价格波动情况。比价搜索功能允许决策者搜索特定煤炭产品在全国或不同省份的价格信息，方便决策者进行价格对比。

4.4 系统逻辑架构与拓扑结构设计

(1)逻辑架构设计。数据库-模型库双库结构是决策支持系统的常见形式，该结构简单明确，对各个部分的作用定义清晰准确，在系统编译时具有较为明显的优势。采用数据库-模型库双库结构的煤炭定价决策支持系统主要包括人机交互模块、数据管理模块、模型管理模块三大部分，具体逻辑架构如图5所示。

人机交互模块为系统提供人机交互窗口，支持互联网数据采集和人工导入数据，并根据具体情况调入相应的模型和数据进行运算，显示运算结果；数据管理模块主要针对煤炭供给/需求量、国际煤炭市场价格、煤炭进出口量、政策环境变化、上下游产业等相关因素数据库完成基础数据的各项操作以及模型间运算数据的输入输出等；模型管理模块主要完成模型管理操作以及模型的编译与调用，同时也完成与数据管理模块之间的数据传递，对各种类型数据进行运算并得出结果，为用户提供决策辅助服务。

(2)拓扑结构设计。随着IT技术的不断发展，信息系统结构目前已由B/S发展成为B/S/S结构，该体系结构能够使信息系统更好地运行于不同厂家的网络产品、硬件产品以及网络协议异构环境下的应用软件比较平滑的运行于不同平台上。本系统采用B/S/S架构，所有用户均可以使用网络浏览器远程登录访问系统，无需安装客户端，方便快捷地完成所有的操作。系统配置有硬件防火墙，并通过单独配置Web服务器和数据服务器的方式进一步提升系统安全性。

5 应用效果展望

利用系统动力学模型建立的煤炭定价决策支持系统在应用后能够取得以下有益效果：

(1)该系统能够帮助煤炭企业全面、准确、及时把握市场变化。

(2)在复杂的市场环境下，该系统能够为决策者提供科学、系统的决策支持，实现煤炭定价决策的信息化、系统化和自动化。

(3)该系统能够科学合理地制定煤炭价格策略，有效提高煤炭企业产品竞争优势，提升煤炭企业利润空间，从而帮助煤炭企业在多变的市场环境下实现利润最大化。

(4)该系统能够帮助煤炭企业实现较优的量价组合，避免盲目定价及恶性竞争，提升煤炭企业科学决策水平及经济效益，促进煤炭企业长久稳定发展。

(5)该系统能够带动煤炭行业定价管理水平的提升，实现煤炭行业的整体受益，促进煤炭产业的健康可持续发展。