欧盟天然气市场发展

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英文标题：
《European Union gas market development》
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作者：
Tobias Baltensperger, Rudolf M. F\\\"uchslin, Pius Kr\\\"utli, and John
  Lygeros
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最新提交年份：
2015
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英文摘要：
  The recently announced Energy Union by the European Commission is the most recent step in a series of developments aiming at integrating the EU\'s gas markets to increase social welfare (SW) and security of gas supply. Based on a spatial partial equilibrium model, we analyze the changes in consumption, prices, and SW up to 2022 induced by the infrastructure expansions planned for this period. We find that wholesale prices decrease slightly and converge at Western European levels, the potential of suppliers to exert market power decreases significantly, and consumer surplus increases by 15.9% in the EU. Our results allow us to distinguish three categories of projects: (i) New gas sources developed and brought to the EU markets. These projects decrease prices and increase SW in a large number of countries. The only project in this category is the Trans-Anatolian Gas Pipeline; (ii) Existing gas sources made available to additional countries. This leads to an increase of SW in the newly connected countries, and a decrease everywhere else. These projects mainly involve pipeline and regasification terminal capacity enhancements; (iii) Projects with a marginal effect on the (fully functioning) market. Most storage expansion projects fall into this category, plus the recently announced Turkish Stream. Our results indicate that if all proposed infrastructure projects are realized, the EU\'s single market will become a reality in 2019. However, we also find that SW can only be increased significantly for the EU as a whole if new gas sources become accessible. Consequently, we suggest that the EU should emphasize on measures to increase the available volumes, in particular once the integration of the market is completed. At the same time, efficiency gains, albeit decreasing SW, help to improve the situation of consumers and decrease the dependency of the EU as a whole on external suppliers.
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中文摘要：
欧盟委员会最近宣布的能源联盟是一系列旨在整合欧盟天然气市场以提高社会福利（SW）和天然气供应安全的发展中的最新一步。基于空间部分均衡模型，我们分析了2022年之前由这一时期计划的基础设施扩建引起的消费、价格和软件的变化。我们发现，在欧盟，批发价格略有下降并趋同于西欧水平，供应商发挥市场力量的潜力显著下降，消费者剩余增加15.9%。我们的结果使我们能够区分三类项目：（i）开发并引入欧盟市场的新气源。这些项目在许多国家降低了价格，增加了软件。这类项目中唯一的项目是横贯安纳托利亚的天然气管道；（ii）向其他国家提供的现有天然气来源。这导致新连接国家的软件数量增加，其他地方的软件数量减少。这些项目主要涉及管道和再气化终端容量提升；（iii）对（充分运作的）市场产生边际影响的项目。大多数存储扩展项目都属于这一类，加上最近宣布的土耳其流。我们的结果表明，如果所有拟议的基础设施项目都实现，欧盟的单一市场将在2019年成为现实。然而，我们也发现，只有在获得新的天然气来源的情况下，整个欧盟的SW才能显著增加。因此，我们建议欧盟应强调增加可用容量的措施，尤其是一旦市场整合完成。与此同时，效率的提高，尽管软件的数量在减少，但有助于改善消费者的状况，并减少欧盟作为一个整体对外部供应商的依赖。
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分类信息：

一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：Economics        经济学
分类描述：q-fin.EC is an alias for econ.GN. Economics, including micro and macro economics, international economics, theory of the firm, labor economics, and other economic topics outside finance
q-fin.ec是econ.gn的别名。经济学，包括微观和宏观经济学、国际经济学、企业理论、劳动经济学和其他金融以外的经济专题
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一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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2022-5-13 11:25:05 上传

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关键词：天然气市场 天然气 Quantitative Applications Developments

欧盟天然气市场发展托拜厄斯·巴尔滕斯佩格拉，b，*, Rudolf M.F¨uchslic，Pius Kr¨utlia，John Lygerosbainute for Environmental Decisions（IED），ETH Z¨urich，8092 Z¨urich，瑞士自动控制实验室（IFA），ETH Z¨urich，8092 Z¨urich，瑞士应用数学和物理研究所（IAMP），ZHAW Z¨urich应用科学大学，8401温特图尔，瑞士天然气战略欧盟委员会最近宣布的能源联盟是一系列旨在整合欧盟天然气市场以提高社会福利和天然气供应安全的发展中最新的一步。基于空间部分均衡模型的模拟，我们分析了截至2022年的消费、价格和社会福利的变化，这些变化是由这一时期计划的基础设施扩建引起的。我们发现，批发商价格略有下降，并趋同于西欧水平，供应商发挥市场力量的潜力显著下降，尤其是在波罗的海国家和芬兰，它们是当今最受影响的国家，而欧盟的消费者剩余增加了15.9%。我们的结果使我们能够区分三类项目：（i）开发并引入欧盟市场的新气源。这些项目在许多国家降低了价格，增加了社会福利。这一类的唯一项目是将阿塞拜疆天然气输送至欧盟的跨安纳托利亚天然气管道（TANAP）；（ii）向其他国家提供的现有天然气来源。这导致新连接国家的社会福利增加，而其他地方的社会福利则略有下降。这些项目主要涉及管道和再气化终端容量提升；（iii）对市场有边际影响的项目，前提是该项目完全发挥作用。

大多数存储扩展项目都属于这一类，加上最近宣布的土耳其流。我们的研究结果表明，如果所有拟议的基础设施项目都得以实现，欧盟的单一市场将在2019年成为现实，届时芬兰将与欧洲市场互联。然而，我们也发现，如果新的天然气来源变得可行，整个欧盟的社会福利才能显著增加。因此，我们建议欧盟应强调采取措施增加可利用量，尤其是在市场整合完成后。与此同时，效率的提高，尽管降低了社会福利，但有助于改善消费者的状况，减少欧盟作为一个整体对外部供应商的依赖。*通讯作者。电话：+4144632473；电邮地址：t。baltensperger@usys.ethz.ch（Tobias Baltensperger）2015年12月18日提交给能源经济学的预印本关键字：天然气、计算市场均衡、欧洲市场展望、社会福利分析、线性互补计划、市场力量1。在天然气供应安全方面，欧盟（EU）处于独特的地位。与除日本和韩国以外的世界其他地区相比，中国对外国供应商的依赖程度非常高；2011年，欧盟63%的天然气消费来自进口，而美国为7%，中国为22%，日本为97%。根据国际能源机构（IEA）[22]，随着需求的增长和贫困生产的减少，这种依赖性预计会增加。此外，六个欧盟成员国保加利亚、爱沙尼亚、芬兰、立陶宛、拉脱维亚和斯洛伐克专门从俄罗斯进口天然气，这使它们面临供应商谈判和干扰[7]。

此外，由于历史原因，东欧和西欧市场之间的关联性很弱。这些物理限制限制了日常业务中的交易，并使危机期间的支持变得复杂，甚至受阻。表1.1：缩写。缩写描述能源监管机构CEF连接欧洲设施欧洲委员会SO-G欧洲输气系统网络运营商欧盟欧盟HHI Her FINDAHL Hirschman IndexIEA国际能源机构液化天然气跨安纳托利亚天然气管道TAP跨亚得里亚海管道NDP十年网络开发表1.1列出了具有共同利益的PlanPCI项目。2006年，俄罗斯国家控制的俄罗斯天然气工业股份公司（Gazprom）是最大的非欧盟供应商，由于与乌克兰国家在合同问题上存在争议，该公司停止了通过乌克兰（斯特恩[29]）向欧盟的交货。这导致欧盟天然气供应出现了前所未有的重大中断，暴露了欧盟天然气市场的脆弱性，并阻碍了欧盟内部供应安全共同方法的发展。

这一过程最终导致欧盟委员会（EC）制定能源战略并宣布能源协议[7,11]。拟议的能源战略从三个方面解决了ga供应的困难：（i）短期措施，如在供应中断时改善应急机制和成员国之间的协调；（ii）加强内部市场的长期措施，例如升级和扩大天然气基础设施，加强监管框架。随着2009年欧洲天然气传输系统运营商网络（ENTSO-G）和2011年能源监管机构（ACER）的建立，现代天然气市场的两个关键组成部分已被引入欧盟层面。此外，连通欧洲设施（CEF）通过确定和共同资助其他无法满足共同利益的项目（PCI）（EC[10]），激励市场力量提高天然气供应的安全性；以及（iii）改善欧盟相对于外部伙伴地位的长期措施。这包括促进欧盟的天然气生产和能源效率措施，以最大限度地减少对外部供应商的总体依赖，使外部来源多样化，并开发相关基础设施，支持成员国与外部供应商的合同谈判，以充分利用欧盟天然气市场固有的获取能力。尽管这些措施是紧急情况下制定的，但它们在不受干扰时也会影响市场。由于大多数这些措施将在未来几年实施，欧盟天然气市场即将发生重大转变。在本文中，我们详细研究了这一转变，尤其是在正常运行的情况下，基础设施扩建对市场的影响。

为此，我们估计了2013年至2022年期间的天然气价格和消费量，同时考虑了需求、产能和基础设施的预计变化。此外，我们还评估了每个欧盟成员国和瑞士供应商的多样性，供应商发挥市场力量的潜力，以及消费者和生产者的剩余。最后，我们确定了对预期市场整合贡献最大的基础设施项目，并对其进行了详细分析。我们的研究基于Eur op e及其主要供应商天然气市场的空间部分均衡模型。据我们所知，这是第一项分析2013年至2022年整个欧洲所述方面的研究。我们理解这项工作是对以下数字的补充。在谈到欧盟及其成员国时，我们将含蓄地包括瑞士。强调欧洲天然气市场特定方面或地区的研究。例如，Egging等人[14]估计了俄罗斯或阿尔及利亚供应中断对欧洲消费者地区的影响，Lochner&Dieckh¨oner[25]评估了北非内乱的后果，Chyong&Hobbs[5]分析了（同时被取消的）South Stream项目的经济，或Cobanli[6]调查了中亚天然气生产商之间的动态，俄罗斯，以及欧洲和中国的大型消费市场。与这些研究相反，我们的目标是对欧盟市场的发展有一个整体的看法。这篇文章的结构如下。在下一节中，我们将介绍本研究的模型、数据来源和假设，并概述校准程序。在第3节中，我们描述了为评估我们的研究问题而进行的模拟运行。在第4节中，我们预先发送了我们的结果，并讨论了它们对欧盟天然气市场的影响。

我们以第五部分结束本文，并对未来可能的研究课题进行了展望。2.模式2。1.一般设置Baltensperger等人[3]引入的spa-tial部分平衡模型在整个研究中使用。附录A中显示了模型方程和带有两个互连节点的示例模型。该模型允许oneto模拟一年内的天然气市场，并区分夏季和冬季。我们基本上采用了ENTSO-G[15]的十年网络发展计划（TYNDP）所基于的地理和时间设置，因为该来源提供了影响欧盟天然气市场的未来基础设施项目、需求和供应的详细数据。我们的模拟包括向欧盟供应天然气的主要生产商，以及除塞浦路斯和马耳他之外的所有欧盟成员国（表2.1）。每个国家都被建模为阳极，模型弧代表了每对节点之间管道和液化天然气（LNG）运输的总容量。结果模型由43个节点和247个弧组成，由9432个互补条件表示。在下文中，我们总结了建模过程中使用的数据源和主要假设。我们参考附录A.3了解符号概述，并参考ENTSO-G[15]和Baltensperge r等人[3]了解其他背景信息。2.2. 消费和价格建模每个国家的天然气消费量和批发市场价格λCnt和时间段t是模型的变量，并通过反向需求函数∧nt（sCnt）=INTnt+SLPnt·sCnt耦合，其中λCnt=∧nt（sCnt）不平衡（参见方程（A.1k））。截距和斜率定义为：INTnt:=（1-ηC0nt）·λC0nt，（2.1）表2.1：建模消费者和供应商。我们将消费国分为“西欧”和“东欧”，如下所述。

这些术语的使用取决于一个国家的地理位置，与欧洲历史上的政治分裂并不一致。大多数欧盟成员国都生产一些天然气，但与国内消费量相比，天然气的产量通常较低，这就是为什么我们不让它们参与国际贸易。国际供应商的标志是，如果他们连接到ENTSO-G网络vi a管道，如果他们通过液化天然气向欧盟市场输送天然气。西欧欧洲共同体澳大利亚、比利时、丹麦、法国、德国、联合王国、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士欧洲共同体保加利亚、克罗地亚、捷克共和国、爱沙尼亚、芬兰、希腊、匈牙利、拉脱维亚、立陶宛、波兰、罗马尼亚、斯洛伐克、斯洛文尼亚等欧盟供应商，卡塔尔、俄罗斯、特立尼达和多巴哥和耶门尔斯林特：=λC0ntsC0nt·ηC0nt，（2.2），其中参数sC0nt、λC0nt和ηC0nt分别指需求、支付意愿和需求价格弹性。参数值基于历史数据和未来消费量sC、datant、价格λC、datant、价格弹性ηC、datant的估计值，以及在时间段t内批发市场n上个别供应商f出售的数量qC、DATAFNTS。实际值在校准过程中确定，如第2.7节所述。在本节中，我们将介绍sC、datant、λC、datant、ηC、datant和qC、datafnt的数据源。对于sC，datant，我们采用了ENTSO-G[15]中的预计年平均需求，并将其乘以季节性因素，该因素是根据EC[12]和theIEA[19,21]报告的2008-2012年的月度消费量计算得出的。2013年第一季度和第二季度，几乎所有欧盟国家的批发价格λC、Datantal均可从欧洲经济共同体[8,9]获得。

我们采用了2013年这些价格的平均值，并利用国际天然气联盟（IGU）[23]的信息完成了缺失的价格，或采用了邻国的价格。2014-2022年，只有一般趋势可用。因此，我们使用了2013年的价格，并采用了IEA[22]在新政策情景下估计的欧洲平均价格变化率，即每年0.23%。之所以选择新政策情景的价格发展作为参考，是因为塞纳里奥的需求预测与TYNDP[15]中假设的需求预测非常相似，剩余的大部分参数值都基于该预测。对于价格弹性ηC，datantwe遵循了Lise e t al[24]，他区分了工业、家庭和商业以及电力生产这三个部门。部门价格弹性由企业部门的历史份额加权，并求和。这些股份是从TYNDP[15]和联合国（UN）[33]获得的。qC，数据FNTAR仅适用于校准年，我们的情况是2013年。大多数欧盟国家的数据可从欧共体[12]获得。请注意，批发市场仅在欧盟成员国建模，因为我们的研究集中在这些国家。对于所有其他国家，我们不会对市场进行建模，因此不会获取有关消费和价格的信息。2.3. 生产建模欧盟以外的每个生产商都由一个单独的节点进行建模，其生产量与E NTSO-G[15]报告的2013年欧洲市场可用量相当。这与TYNDP不同，在TYNDP中，所有液化天然气出口都集中在一个连接到所有进口国的节点中。我们将2013年所有液化天然气贸易商报告的液化天然气可用量按其在欧盟市场的液化天然气份额的比例进行拆分，从而生成了缺失的数据。这些股份是从英国石油公司获得的[4]。

请注意，通过应用该规则，我们将潜在的未来供应商（如美国）排除在我们的计算之外，而是假设当前液化天然气供应商的最大最大产量在模拟范围内成比例变化。至于欧盟生产国，只有荷兰、英国和丹麦被模拟为国际贸易商，而所有其他欧盟成员国都被限制在国内进行贸易，因为这些国家的生产量远低于消费量。我们假设生产成本是生产量的二次函数，我们的参数基于Egging等人[14]和IEA[20]。运输模型长距离运输天然气的两种主要方式是高压管道运输和液态船舶运输。在每一对节点之间，我们将所有的运输能力汇总在一起，而在一个节点内，我们假设气体流量是不受限制的，部分原因是并非所有必要的数据都可以在次国家一级获得。对于除法国以外的所有欧盟成员国来说，这一假设都非常接近现实，因为法国在其北部和南部地区之间有一个瓶颈。这种情况在2019年之前不会改变，在解释结果时可能是相关的。管道容量是从TYNDP[15]中获得的，适用于整个模拟层。我们根据EC[13]更新了计划项目的假定竣工日期。因此，Nabucco和SouthStream都不包括在我们的数据集中，因为这些项目同时被取消。相反，我们加入了最近宣布的土耳其天然气管道。该项目的目标是安装四条线路，每条线路的年容量为157.5亿立方米（bcm/y）。根据Stern等人[30]的说法，第一条管道将供应土耳其消费者，而其他管道则计划供应欧盟消费者。