自然垄断理论是现代产业经济学（Industrial Economics）理论中发展较为迅速的一个组成部分。自然垄断理论的发展演进导致了20世纪70年代以来西方发达国家对自然垄断产业的放松规制（Deregulation），许多过去被认为必须加以规制的产业部门都取消或放松了规制。在这一规制改革的背后，实质上隐含着自然垄断理论的革新与进步。

规模经济与传统自然垄断理论

成本劣加性与多产品自然垄断

可维持性与自然垄断多样性

自然垄断治理：趋于多样化

自然垄断的变迁：永久与暂时

规模经济与传统自然垄断理论

自然垄断是经济学中一个传统概念。早期的自然垄断概念与资源条件的集中有关，主要是指由于资源条件的分布集中而无法竞争或不适宜竞争所形成的垄断，现代这种情况引起的垄断已不多见。经济学文献中著名的例子就是古诺矿泉水垄断的例子。

而一般意义上的自然垄断则与规模经济紧密相连。格林沃尔德在其主编的《现代经济辞典》中指出，自然垄断是一种自然条件，它恰好使市场只能容纳一个有最适度规模的公司。自然垄断能否存在的决定性判断标准是，市场需求必须小得只要有一家成本不断降低的公司就能满足。克拉克森和米勒（Clarkson & Miller，1982）认为自然垄断的基本特征是，在一定的产出范围内，生产函数呈规模报酬递增（成本递减）状态。即生产规模越大，单位产品的成本就越小。由一个企业大规模生产，要比由几家较小规模企业同时生产更有效率。

由于规模经济的存在，单一企业的平均成本会随着产量的增加而持续下降，产量越大成本越低，单个企业进行生产会导致成本最低。如果任由多个企业同时生产，由于产量较低，每家企业的平均成本会居高不下。这时就应该由政府出面对市场的进入进行干预，让一家企业独家垄断。规模经济之所以导致自然垄断，还因为在边际成本递减条件下，一方面，原先进入该产业部门的企业，生产规模越大，边际成本持续下降，因而必然把生产规模扩大到独占市场的程度；另一方面，在垄断企业已经存在的情况下，即使政府不干预，任何新企业试图进入该产业，其初始成本必然很高，无法与垄断者展开竞争，即规模经济成为其他企业进入该产业的壁垒。乔治·施蒂格勒（1989）对“规模经济成为新企业进入的壁垒”不以为然。他认为，自然垄断的产生是因为在既定的产业需求条件下，只能存在一家厂商。如果按照“规模经济是进入壁垒，能解释为什么没有更多的厂商进入”的逻辑，同样可以说需求不足是进入障碍。

同时由于企业处于自然垄断的地位，如果政府对价格放手不管，垄断企业必然会把价格定在边际成本与边际收入交点上，获得垄断利润。根据福利经济学的基本理论，只有当价格等于边际成本时社会总福利才最大。而如果按边际成本定价，企业必然亏损。因为平均成本的不断下降，说明边际成本必然小于平均成本，边际成本定价必然使总成本大于总收入，这就是自然垄断理论中的定价矛盾。这一矛盾使社会陷入社会福利与企业利益之间进行取舍的两难状态，使得对自然垄断的治理成为必要。

传统的这种自然垄断认识和看法建立在单一产品基础之上，与规模经济紧密相连。认为在规模经济条件下自由竞争会导致低效率，政府必须对进入与价格等事务进行干预。

成本劣加性与多产品自然垄断

夏基（Sharkey，1982）和鲍莫尔、潘札与威利格（Baumol，Panzar & Willig，1982）认为，自然垄断的定义或者最显著的特征应该是其成本的劣加性（Subadditivity）。成本劣加性关注的是，由一家企业提供整个产业的产量成本较低还是这家企业与另外的企业共同提供相同产量的成本较低。根据最新定义，自然垄断的特点在于代表性厂商的成本函数的劣加性。如果由一个厂商生产整个行业产出的总成本比由两个或两个以上的厂商生产这个产出的总成本低，则这个行业就是自然垄断行业。沃特森（Waterson，1988）在其专著《企业规制与自然垄断》中对自然垄断这样分析到：自然垄断指的是这样一种产业，它的成本函数是，几个企业的联合生产不及一个单一供给者提供相同产量时便宜，即单个企业能比两家或两家以上的企业更有效率地向市场提供同样数量的产品。这与夏基、鲍莫尔等人对自然垄断特征的认识是一致的。

成本劣加性是定义自然垄断的关键特征。一个单一产品企业的生产具有规模经济效应时，则其必然具有成本劣加性。反之，当这个企业的产量超出其规模经济点时，即出现规模不经济时，只要其成本比两个或更多企业来提供这些产量时的成本低，也就是具有成本劣加性，这时仍然具有自然垄断特征。从社会的角度看，在这一区间内仍需由单个企业进行生产。维斯库兹、维纳和哈瑞顿（Viscusi，Vernon & Harrington，1995）在《规制和反托拉斯经济学》一书中再次提醒到：成本劣加性是定义自然垄断的最好方法，规模经济（下降的平均成本）对于单一产品的自然垄断来说不是必要的（尽管是充分的）。

在现实世界里，单一产品生产者是非常鲜见的。电力行业提供高、低电压，较高和较低的能量，电话公司提供本地和远程服务，铁路运输用相同的路线运输旅客和货物，等等。显然，多产品自然垄断更符合现实。并且成本劣加性应用于多产品情况时，还会产生在单一产品假设下不存在的重要理论要点。

在多产品自然垄断时，成本劣加性与规模经济之间的区别更为显著。在多产品生产中，规模经济对于成本劣加性来说既不必要也不充分。其原因在于在多产品生产中，产品间的相互依赖性非常重要。衡量这种相互依赖性的方法就是范围经济（Economies of Scope）概念。范围经济是指在单一企业内生产不同产品较之几个特定企业分别生产不同产品来说是廉价的，即联合生产比单独生产节约费用。如果将高峰期电力和低峰期电力视为不同的产品，由一个电厂提供两种产品时范围经济效应体现得比较清楚。

夏基（1982）举了一个对所有非负产出都具有规模经济效应但却不具劣加性的例子。其成本函数为 ，对于这种函数，存在“范围不经济”。而对于许多成本函数，可以证明，规模经济和范围经济同时成立是成本劣加性的充分条件。但这一般说来是不切实际的，因为从一个简单的反例就可以看清这一点。夏基还认为，成本劣加性一般是难以直接检验的，因而确定在某些情况下易于证明的充分条件是有意义的。最有用的充分条件是所谓的“成本互补性”，当成本函数的二阶偏导数处处非正时，这种“成本互补性”存在。大致说来，如果存在“递增的规模收益和范围收益”，成本互补性就会出现。

总之，多产品自然垄断的定义为成本函数的劣加性。成本函数的劣加性意味着单一企业对产品组合的生产花费最低的成本，这一般取决于规模经济和范围经济。如果二者同时成立，那么劣加性就可能得到。但规模经济的重要性不如范围经济，尽管在单一产品生产中，规模经济就意味着自然垄断，但对于多产品生产来说并不成立。

可维持性与自然垄断多样性

自然垄断的新定义并不一定要求规模经济，只要单一企业的总成本小于多企业的成本之和即可。这样单一企业的成本曲线可能上升，也可能下降。根据边际成本定价原则，边际成本与需求曲线相交点决定产量水平，从而决定成本水平。根据需求水平的不同，平均成本可能处于下降阶段。这时边际成本小于平均成本，边际成本定价会导致企业亏损；可能处于平均成本曲线最低点，此时边际成本与平均成本相等，边际成本定价恰使企业盈亏相抵；也可能处于平均成本上升阶段，这时边际成本大于平均成本，边际成本定价导致企业盈利。在后两种情形中，边际成本定价原则既保证了企业不亏损，实现了社会福利最大化，自然垄断中边际成本定价矛盾不复存在，被称为弱自然垄断。在第一种情形中，边际成本定价矛盾依然存在，被称为强自然垄断。

当自然垄断企业盈利，即边际成本大于平均成本时，引出了自然垄断企业的“可维持性”（Sustainability）问题。可维持性指的是自然垄断企业如何防止潜在的竞争者渗入市场分享利润，保持垄断地位的问题。夏基（1982）将可维持价格定义为真正能够阻止拥有同等（或低级）技术的竞争对手进入市场的价格，潘札与威利格（1977）把可维持价格定义为使新进入者的利润水平为负，垄断者的利润水平为非负的一组价格。市场需求与平均成本相交于平均成本上升过程中，此时边际成本大于平均成本，如果由单个企业提供价格等于平均成本时需求的全部产量，即企业刚好能够补偿其所有成本，此时的自然垄断可称为是不可维持的。也就是说，在既定前提下，潜在竞争者会受到激励从而进入市场，并生产出一定份额的总产品，尽管这样会增加整个行业产品的生产成本。这种前提是竞争者希望目前的企业能在它加入后的一段时期内保持价格的稳定，并能提供剩余的产品。在这些前提下，竞争者会发现从高于最低平均成本点但略低于当前垄断企业的定价的某个价格出售产品将可获利润。一般而言，需要政府对进入进行规制。反之，市场需求与平均成本相交于平均成本最低点的左方时，自然垄断是可维持的。在这种情况下，竞争者无法抢走当前企业的生意，不存在进入激励因素，不需要政府对进入进行规制。可见，可维持性概念与规制者决定是否允许进入多产品自然垄断市场息息相关。

新自然垄断理论扩大了自然垄断领域的范围，但并不认为都需要政府进行治理，需要根据自然垄断的强弱、进入市场有无障碍和企业是否具有可维持性等因素综合决定，分别采取不同的治理措施。伯格和车赫特（Berg & Tschirhart，1988）在其专著《自然垄断规制》描述了不同情况下对自然垄断的治理对策。基本思想是：竞争者进入有障碍时，需要政府对自然垄断企业进行治理；进入无障碍时，可根据企业是否具有可维持性来相应处理，企业可维持时，不需要政府治理，但为了防止自然垄断企业制定垄断价格，可采取用潜在进入者的竞争压力来约束。鲍莫尔、潘札与威利格于1982年提出的进退无障碍理论，又译为可竞争性市场理论（Theory of Contestable Markets）可说明这问题。根据该理论，潜在的进入是强有力的约束垄断压力，尤其是进入交叉领域，采取“打了就跑”（Hit-and-Run）的进入可使市场近似于完全可竞争市场。尤其在实际上容易进入的条件下，自然垄断会被迫成为有效率的垄断，这时政府治理是不必要的；如果市场力量不够强，则对自然垄断的治理仍然需要。进退无障碍理论开拓了自然垄断治理的新思路，修正了传统对自然垄断治理的看法。

然而事实上，许多自然垄断产业并不容易进入。即使被允许进入，进入和退出也会发生大量费用，弱化了竞争企业进入的积极性，交易费用经济学对此有较多论述。一种观点还认为，即使现有垄断企业总体讲没有效率，进入也不会很有吸引力，只要它拥有忠实的消费者和稳定供给的必需来源。

自然垄断治理：趋于多样化

自然垄断的治理通常是采取公企业和规制方式。然而在现实生活中，从经济上可接受的治理自然垄断的解决方法不容易找到，更不用说在政治上也被接受。各种不同的实践，如市政社会主义，报酬率规制和国有化也曾尝试过。事实证明，所有的实践经验在某种程度上都需要，对自然垄断的治理应采取多种方式。福斯特（Foster，1992）认为，意识到对自然垄断治理的这种历史复杂性很重要。有时确实是某种方式起主导，目前对自然垄断的治理方式趋向于私有化，次要的趋势是放松规制，如同经济学家所说的“政府控制的所有者（公企业）正广泛被引入私有因素”。但由此趋势会导致一种错误观念，以为“有一种全球通用的治理自然垄断的万能灵药”，这注定要失望。

克鲁和克林多佛尔（Crew & Kleindorfer，1986）将自然垄断治理拓展为规制、激励性规制、公企业、特许投标、放松规制等形式，这些形式还可被细分为更多的治理方式。

规制作为对自然垄断治理的一种传统方式，尤其是报酬率规制，涉及到某种形式的价格控制。至少在美国，这种控制是由独立的规制委员会来施加的。委员会将价格固定，并允许被规制企业出示证据来支持其变动价格的要求。听证会过程采用双方辩论的形式，公司提出其理由，一个或更多的反对者提出相反的理由。传统的规制产生许多问题，比如报酬率规制所产生的“A—J”效应，导致自然垄断企业过度资本化，激励机制削弱等。为改进这种状况，经济学家已提出了从配置效率或X效率观点看比报酬率规制效果更好的建议。如洛伯和马盖特(Loeb & Magat,1979)，福格桑和凡辛格（Vogelsang & Finsinger，1979）克鲁，克林多佛尔和萨迪特（Crew，Kleindorfer & Sudit，1979）等人所提出的激励性规制方案，相对于报酬率规制来说效果很好。但报酬率规制是一个完整的规制体系，而这几种激励性规制建议则不是。实际上，任何一项激励规制的实施都与报酬率规制类似需要召开听证会。激励性规制将报酬率规制的基本管理合同框架视为给定的，因此听证会的焦点从确定报酬率转移到确定所研究的激励性规制机制所涉及参数的设置与监督。在这前提下，所有以激励为基础的规制在传统效率标准下得分都很高，但在交易费用指标上得分却很差。

公企业也是解决自然垄断问题所广泛采用的一种方式。其基本的思想很简单，是政府而不是私人企业拥有和管理自然垄断行业。从形式上看，公企业具有几种优势。从自然垄断所产生的成本节约自动由社会整体获得，而不是由垄断者所有。即使公企业收取纯垄断价格，垄断利润也是由政府获得，公企业只不过是另一个收税者。公企业一般被设想为具有最大化福利的潜力。但是事实并非总是如此。在英国等国家，公企业是自然垄断的主要组织形式，而在美国，规制则占支配地位。眼下美国主要关注的是如何放松规制并改善报酬率规制，而英国等国关注的是公企业“私有化”，在私有化过程中建立起新型规制。

特许投标作为治理自然垄断的一种方式是由德姆塞茨（Demsetz，1968）提出的。其基本思想是周期性的、公开拍卖特许经营自然垄断企业的权利。要求投标者规定，如五年期间，其所收取的自然垄断产品的价格。如果某个投标者出价所带来的剩余大于目前在位的特许经营企业，在位的企业就要将特许的所有权转移给获胜的出价者。获胜者应补偿在位者的专用性固定资产的价值。威廉姆森（Williamson，1976）则反驳认为：这种投标订契约的过程存在着巨大的交易成本，要求每个潜在出价者要指定其现在或未来准备提供服务的价格，甚至指定未来如果环境变化，所需做的价格变化，制定、谈判及执行完全合同几乎是不可能的。替代完全合同的方法是不完全合同，但这会引起机会主义行为。

放松规制作为治理自然垄断问题的最后一种替代方式。支持放松规制主要依据在于：从规模经济与价格规制所获得的收益相对于规制的无效率而言是很小的。对放松规制最有力的说明来自于波斯纳（Posner，1969)，他评价到，公用事业部门规制的逻辑与经验基础很不牢固，无法支持规制的进一步扩展，这种不可扩展性为最终取消规制提供了充分的理由与前景，因为在长期，自然垄断产业很少，也可能没有，这是由消费者需求与技术变化的步伐所决定的。放松规制主要有几种方式：不受规制的垄断、自我规制与“伪竞争”，最主要是不受规制的垄断，这涉及到取消现存的价格规制措施。在公用事业部门，这会涉及到取消规制任务，尽管一些安全规制、服务标准与环境要求仍要继续。同时也要取消行业的特许经营权，不存在法律上的进入障碍。阻止两个或更多的公用事业部门为同一地区提供服务就是非法。

维斯库兹、维纳和哈瑞顿（1995）考察了理论上以及实践中的矫正自然垄断无效性的各种治理方案。这些治理办法主要包括“任其发展（Doing nothing）”、理想定价、招标争取垄断特许权、实行规制以及以邮政服务为典型的公企业。上述第一种替代方案“任其发展”在潜在垄断力不强的情况下是适合的。例如，有线电视系统可被视为一种自然垄断，但取得超额利润的能力非常有限，因为其替代品与其非常接近，空中广播即为其一。理想定价是指假定企业从公共利益出发运营，有效价格最明显的候选方案即为边际成本。所有理想定价计划都有问题，除了价格等于边际成本时的两部类价格并且消费者不被固定费用所驱逐，这激励着经济学家在如何能使规制能力为自然垄断者提供更佳的激励结构方面不断研究。已被实际使用的治理方法有特许权拍卖、规制和公企业，最主要的是规制和公企业。在美国，典型的自然垄断企业属于私人企业，政府对此进行规制。过去规制者并未将提高经济效率视为主要目标，然而最近，规制机构对能够提高经济效率的定价方案越来越感兴趣。

自然垄断的变迁：永久与暂时

沃特森（Waterson，1988）认为，一个产业不仅仅可以通过技术基础的改变，也可通过需求改变而成为自然垄断产业。尤其是，如果需求不断增长，一个产业可以从自然垄断状况脱离出来。一个产业是否为自然垄断不是永远不变的，技术和需求是最基本的影响因素。当它们改变时，最适宜的产业组织形式也会改变；曾经在自然垄断名单中的产业也可能从中移开，新的产业也可以变成自然垄断。沃特森举了两个例子，当英国周围的低成本电力传送在技术上变得可行，带有自然垄断特点的国家电力网概念就形成了，地区系统最终变成由国家控制。另一方面，如果两个地区之间的航空服务需求量大增，这类服务的提供就会从一个自然垄断产业转变出来（也许会转变成寡头自然垄断）。

维斯库兹、维纳和哈瑞顿（1995）用单一产品的例子来诠释自然垄断的变迁特点。他们认为，永久的自然垄断关键在于长期平均成本随产量的增加持续下降。不论市场需求有多大，单个企业都能以最低的成本生产出来。暂时的自然垄断是指长期平均成本下降至产量某一点之后就变为常数。因此，随着需求增加，自然垄断就变成了完全竞争市场。

这种情况可用于描述城市间的电话服务。在电话使用量较少时，许多因素可导致单位成本的大量节省。如微波电话系统是由一些大约距离为20或40公里的，能够转换特殊频率信号的站点组成，每个站点要有土地、建筑、铁塔以及电线、电子设备等等。这些投入并不都随着线路数目成比例地增加。因此随着使用量的增加，固定成本可以分摊至更多的电话上。但随着使用量的增加，这种分摊效应越来越微弱。又如20世纪40年代纽约和费城间的长距离电话服务仅需800条线路。在这容量下，单位成本持续下降，形成了自然垄断状态。到了20世纪60年代后期，线路的数目增至79000（很大程度上起因于对电话的需求增加），在这一使用量下，单位成本基本持平，暂时的自然垄断消失。

现实生活中这种情形并不少见。如铁路运输在19世纪具有相当的成本优势，而到了20世纪20年代，这些优势随着卡车的使用而大量消失。这就说明，随着技术进步，在一段较长的时期内，成本函数会因生产中新知识的引用而发生转变，从而产生自由竞争。长期看，永久的自然垄断很可能越来越稀少。

综上所述，自然垄断及其理论的发展直接反映了经济学界对政府与市场，垄断与竞争关系认识的进一步深化，是发达国家对自然垄断产业进行规制改革、推行放松规制和竞争活动的基本理论依据之一。对我国来说，不仅仅是研究自然垄断理论，更重要的是运用于改革实践，与当前自然垄断领域中的国企改革结合起来。我国传统的自然垄断治理方法是国有化，建立国有企业进行垄断经营，导致效率低下，由此应进行治理方式的改革。只要自然垄断的属性未变，对自然垄断的治理仍然需要。对于我国来说，必须拓展治理自然垄断的方式，选择多样化思路，具体治理模式的选择标准是其治理成本与收益的比较。