規模經濟與傳統自然壟斷理論
自然壟斷
自然壟斷理論而一般意義上的自然壟斷則與 規模經濟緊密相連。格林沃爾德在其主編的《現代經濟辭典》中指出，自然壟斷是一種自然條件，它恰好使市場只能容納一個有最 適度規模的公司。自然壟斷能否存在的決定性判斷標準是，市場需求必須小得只要有一家成本不斷降低的公司就能滿足。克拉克森和米勒（Clarkson & Miller，1982）認為自然壟斷的基本特徵是，在一定的產出範圍內， 生產函式呈 規模報酬遞增（成本遞減）狀態。即生產規模越大，單位產品的成本就越小。由一個企業大規模生產，要比由幾家較小規模企業同時生產更有效率。
由於規模經濟的存在，單一企業的 平均成本會隨著產量的增加而持續下降，產量越大成本越低，單個企業進行生產會導致成本最低。如果任由多個企業同時生產，由於產量較低，每家企業的平均成本會居高不下。這時就應該由政府出面對市場的進入進行干預，讓一家企業獨家壟斷。規模經濟之所以導致自然壟斷，還因為在邊際成本遞減條件
自然壟斷理論同時由於企業處於自然壟斷的地位，如果政府對價格放手不管，壟斷企業必然會把價格定在邊際成本與邊際收入交點上，獲得 壟斷利潤。根據福利經濟學的基本理論，只有當價格等於邊際成本時社會總福利才最大。而如果按 邊際成本定價，企業必然虧損。因為平均成本的不斷下降，說明邊際成本必然小於平均成本，邊際成本定價必然使總成本大於總收入，這就是自然壟斷理論中的定價矛盾。這一矛盾使社會陷入社會福利與企業利益之間進行取捨的兩難狀態，使得對自然壟斷的治理成為必要。
傳統的這種自然壟斷認識和看法建立在單一產品基礎之上，與規模經濟緊密相連。認為在規模經濟條件下自由競爭會導致低效率，政府必須對進入與價格等事務進行干預。
成本劣加性與多產品自然壟斷
夏基（Sharkey，1982）和鮑莫爾、潘札與威利格（Baumol，Panzar & Willig，1982）認為，自然壟斷的定義或者最顯著的特徵應該是其成本的劣加性（Subadditivity）。成本劣加性關注的是，由一家企業提供整個產業的產量成本較低還是這家企業與另外的企業共同提供相同產量的成本較低。根據最新定義，自然壟斷的特點在於代表性廠商的 成本函式的劣加性。如果由一個廠商生產整個行業產出的總成本比由兩個或兩個以上的廠商生產這個產出的總成本低，則這個行業就是 自然壟斷行業。沃特森（Waterson，1988）在其專著《企業規制與自然壟斷》中對自然壟斷這樣分析到：自然壟斷指的是這樣一種產業，它的成本函式是，幾個企業的聯合生產不及一個單一供給者提供相同產量時便宜，即單個企業能比兩家或兩家以上的企業更有效率地向市場提供同樣數量的產品。這與夏基、鮑莫爾等人對自然壟斷特徵的認識是一致的。成本劣加性是定義自然壟斷的關鍵特徵。一個單一產品企業的生產具有 規模經濟效應時，則其必然具有成本劣加性。反之，當這個企業的產量超出其 規模經濟點時，即出現 規模不經濟時，只要其成本比兩個或更多企業來提供這些產量時的成本低，也就是具有成本劣加性，這時仍然具有自然壟斷特徵。從社會的角度看，在這一區間內仍需由單個企業進行生產。維斯庫茲、維納和哈瑞頓（Viscusi，Vernon & Harrington，1995）在《規制和反托拉斯經濟學》一書中再次提醒到：成本劣加性是定義自然壟斷的最好方法，規模經濟（下降的 平均成本）對於單一產品的自然壟斷來說不是必要的（儘管是充分的）。
在現實世界裡，單一產品生產者是非常鮮見的。電力行業提供高、低電壓，較高和較低的能量，電話公司提供本地和遠程服務，鐵路運輸用相同的路線運輸旅客和貨物，等等。顯然，多產品自然壟斷更符合現實。並且成本劣加性套用於多產品情況時，還會產生在單一產品假設下不存在的重要理論要點。
在多產品自然壟斷時，成本劣加性與規模經濟之間的區別更為顯著。在多產品生產中，規模經濟對於成本劣加性來說既不必要也不充分。其原因在於在多產品生產中，產品間的相互依賴性非常重要。衡量這種相互依賴性的方法就是 範圍經濟（Economies of Scope）概念。範圍經濟是指在單一企業內生產不同產品較之幾個特定企業分別生產不同產品來說是廉價的，即聯合生產比單獨生產節約費用。如果將高峰期電力和低峰期電力視為不同的產品，由一個電廠提供兩種產品時範圍經濟效應體現得比較清楚。
夏基（1982）舉了一個對所有非負產出都具有規模經濟效應但卻不具劣加性的例子。其成本函式為 ，對於這種函式，存在“範圍不經濟”。而對於許多成本函式，可以證明，規模經濟和範圍經濟同時成立是成本劣加性的充分條件。但這一般說來是不切實際的，因為從一個簡單的反例就可以看清這一點。夏基還認為，成本劣加性一般是難以直接檢驗的，因而確定在某些情況下易於證明的充分條件是有意義的。最有用的充分條件是所謂的“成本互補性”，當成本函式的二階偏導數處處非正時，這種“成本互補性”存在。大致說來，如果存在“遞增的 規模收益和範圍收益”，成本互補性就會出現。
總之，多產品自然壟斷的定義為成本函式的劣加性。成本函式的劣加性意味著單一企業對產品組合的生產花費最低的成本，這一般取決於規模經濟和範圍經濟。如果二者同時成立，那么劣加性就可能得到。但規模經濟的重要性不如範圍經濟，儘管在單一產品生產中，規模經濟就意味著自然壟斷，但對於多產品生產來說並不成立。
可維持性與自然壟斷多樣性
自然壟斷的新定義並不一定要求 規模經濟，只要單一企業的總成本小於多企業的成本之和即可。這樣單一企業的成本曲線可能上升，也可能下降。根據 邊際成本定價原則，邊際成本與 需求曲線相交點決定產量水平，從而決定成本水平。根據需求水平的不同， 平均成本可能處於下降階段。這時邊際成本小於平均成本，邊際成本定價會導致企業虧損；可能處於平均成本曲線最低點，此時邊際成本與平均成本相等，邊際成本定價恰使企業 盈虧相抵；也可能處於平均成本上升階段，這時邊際成本大於平均成本，邊際成本定價導致企業盈利。在後兩種情形中，邊際成本定價原則既保證了企業不虧損，實現了社會福利最大化，自然壟斷中邊際成本定價矛盾不復存在，被稱為弱自然壟斷。在第一種情形中，邊際成本定價矛盾依然存在，被稱為強自然壟斷。當自然 壟斷企業盈利，即邊際成本大於平均成本時，引出了自然壟斷企業的“可維持性”（Sustainability）問題。可維持性指的是自然壟斷企業如何防止潛在的競爭者滲入市場分享利潤，保持壟斷地位的問題。夏基（1982）將可維持價格定義為真正能夠阻止擁有同等（或低級）技術的競爭對手進入市場的價格，潘札與威利格（1977）把可維持價格定義為使新進入者的利潤水平為負，壟斷者的利潤水平為非負的一組價格。 市場需求與平均成本相交於平均成本上升過程中，此時邊際成本大於平均成本，如果由單個企業提供價格等於平均成本時需求的全部產量，即企業剛好能夠補償其所有成本，此時的自然壟斷可稱為是不可維持的。也就是說，在既定前提下，潛在競爭者會受到激勵從而進入市場，並生產出一定份額的總產品，儘管這樣會增加整個行業產品的生產成本。這種前提是競爭者希望目前的企業能在它加入後的一段時期內保持價格的穩定，並能提供剩餘的產品。在這些前提下，競爭者會發現從高於最低平均成本點但略低於當前壟斷企業的定價的某個價格出售產品將可獲利潤。一般而言，需要政府對進入進行規制。反之，市場需求與平均成本相交於平均成本最低點的左方時，自然壟斷是可維持的。在這種情況下，競爭者無法搶走當前企業的生意，不存在進入激勵因素，不需要政府對進入進行規制。可見，可維持性概念與規制者決定是否允許進入多產品自然壟斷市場息息相關。
新自然壟斷理論擴大了自然壟斷領域的範圍，但並不認為都需要政府進行治理，需要根據自然壟斷的強弱、進入市場有無障礙和企業是否具有可維持性等因素綜合決定，分別採取不同的治理措施。伯格和車赫特（Berg & Tschirhart，1988）在其專著《自然壟斷規制》描述了不同情況下對自然壟斷的治理對策。基本思想是：競爭者進入有障礙時，需要政府對自然壟斷企業進行治理；進入無障礙時，可根據企業是否具有可維持性來相應處理，企業可維持時，不需要政府治理，但為了防止自然壟斷企業制定 壟斷價格，可採取用潛在進入者的競爭壓力來約束。鮑莫爾、潘札與威利格於1982年提出的 進退無障礙理論，又譯為可競爭性市場理論（Theory of Contestable Markets）可說明這問題。根據該理論，潛在的進入是強有力的約束壟斷壓力，尤其是進入交叉領域，採取“打了就跑”（Hit-and-Run）的進入可使市場近似於完全可競爭市場。尤其在實際上容易進入的條件下，自然壟斷會被迫成為有效率的壟斷，這時政府治理是不必要的；如果 市場力量不夠強，則對自然壟斷的治理仍然需要。進退無障礙理論開拓了自然壟斷治理的新思路，修正了傳統對自然壟斷治理的看法。
然而事實上，許多 自然壟斷產業並不容易進入。即使被允許進入，進入和退出也會發生大量費用，弱化了 競爭企業進入的積極性， 交易費用經濟學對此有較多論述。一種觀點還認為，即使現有壟斷企業總體講沒有效率，進入也不會很有吸引力，只要它擁有忠實的消費者和穩定供給的必需來源。
自然壟斷治理：趨於多樣化
自然壟斷的治理通常是採取公企業和規制方式。然而在現實生活中，從經濟上可接受的治理自然壟斷的解決方法不容易找到，更不用說在政治上也被接受。各種不同的實踐，如市政社會主義，報酬率規制和國有化也曾嘗試過。事實證明，所有的實踐經驗在某種程度上都需要，對自然壟斷的治理應採取多種方式。福斯特（Foster，1992）認為，意識到對自然壟斷治理的這種歷史複雜性很重要。有時確實是某種方式起主導，目前對自然壟斷的治理方式趨向於 私有化，次要的趨勢是 放鬆規制，如同經濟學家所說的“政府控制的所有者（公企業）正廣泛被引入私有因素”。但由此趨勢會導致一種錯誤觀念，以為“有一種全球通用的治理自然壟斷的萬能靈藥”，這注定要失望。克魯和克林多佛爾（Crew & Kleindorfer，1986）將自然壟斷治理拓展為規制、激勵性規制、公企業、特許投標、放鬆規制等形式，這些形式還可被細分為更多的治理方式。
規製作為對自然壟斷治理的一種傳統方式，尤其是報酬率規制，涉及到某種形式的 價格控制。至少在美國，這種控制是由獨立的規制委員會來施加的。委員會將價格固定，並允許被規制企業出示證據來支持其變動價格的要求。聽證會過程採用雙方辯論的形式，公司提出其理由，一個或更多的反對者提出相反的理由。傳統的規制產生許多問題，比如報酬率規制所產生的“A—J”效應，導致自然 壟斷企業過度資本化，激勵機制削弱等。為改進這種狀況，經濟學家已提出了從 配置效率或X效率觀點看比報酬率規制效果更好的建議。如洛伯和馬蓋特(Loeb & Magat,1979)，福格桑和凡辛格（Vogelsang & Finsinger，1979）克魯，克林多佛爾和薩迪特（Crew，Kleindorfer & Sudit，1979）等人所提出的激勵性規制方案，相對於報酬率規制來說效果很好。但報酬率規制是一個完整的規制體系，而這幾種激勵性規制建議則不是。實際上，任何一項激勵規制的實施都與報酬率規制類似需要召開聽證會。激勵性規制將報酬率規制的基本管理契約框架視為給定的，因此聽證會的焦點從確定報酬率轉移到確定所研究的激勵性規制機制所涉及參數的設定與監督。在這前提下，所有以激勵為基礎的規制在傳統 效率標準下得分都很高，但在 交易費用指標上得分卻很差。
公企業也是解決自然壟斷問題所廣泛採用的一種方式。其基本的思想很簡單，是政府而不是私人企業擁有和管理 自然壟斷行業。從形式上看，公企業具有幾種優勢。從自然壟斷所產生的成本節約自動由社會整體獲得，而不是由壟斷者所有。即使公企業收取純 壟斷價格， 壟斷利潤也是由政府獲得，公企業只不過是另一個收稅者。公企業一般被構想為具有最大化福利的潛力。但是事實並非總是如此。在英國等國家，公企業是自然壟斷的主要組織形式，而在美國，規制則占支配地位。眼下美國主要關注的是如何放鬆規制並改善報酬率規制，而英國等國關注的是公企業“私有化”，在私有化過程中建立起新型規制。
特許投標作為治理自然壟斷的一種方式是由德姆塞茨（Demsetz，1968）提出的。其基本思想是周期性的、公開拍賣 特許經營自然壟斷企業的權利。要求投標者規定，如五年期間，其所收取的 自然壟斷產品的價格。如果某個投標者出價所帶來的剩餘大於目前在位的特許經營企業，在位的企業就要將特許的所有權轉移給獲勝的出價者。獲勝者應補償在位者的專用性固定資產的價值。威廉姆森（Williamson，1976）則反駁認為：這種投標訂契約的過程存在著巨大的 交易成本，要求每個潛在出價者要指定其現在或未來準備提供服務的價格，甚至指定未來如果環境變化，所需做的價格變化，制定、談判及執行完全契約幾乎是不可能的。替代完全契約的方法是不完全契約，但這會引起機會主義行為。
放鬆規製作為治理自然壟斷問題的最後一種替代方式。支持放鬆規制主要依據在於：從 規模經濟與 價格規制所獲得的收益相對於規制的無效率而言是很小的。對放鬆規制最有力的說明來自於波斯納（Posner，1969)，他評價到，公用事業部門規制的邏輯與經驗基礎很不牢固，無法支持規制的進一步擴展，這種不可擴展性為最終取消規制提供了充分的理由與前景，因為在長期， 自然壟斷產業很少，也可能沒有，這是由 消費者需求與技術變化的步伐所決定的。放鬆規制主要有幾種方式：不受規制的壟斷、自我規制與“偽競爭”，最主要是不受規制的壟斷，這涉及到取消現存的價格規制措施。在公用事業部門，這會涉及到取消規制任務，儘管一些安全規制、服務標準與環境要求仍要繼續。同時也要取消行業的特許經營權，不存在法律上的進入障礙。阻止兩個或更多的公用事業部門為同一地區提供服務就是非法。
維斯庫茲、維納和哈瑞頓（1995）考察了理論上以及實踐中的矯正自然壟斷無效性的各種治理方案。這些治理辦法主要包括“任其發展（Doing nothing）”、理想定價、招標爭取壟斷特許權、實行規制以及以郵政服務為典型的公企業。上述第一種替代方案“任其發展”在潛在壟斷力不強的情況下是適合的。例如，有線電視系統可被視為一種自然壟斷，但取得 超額利潤的能力非常有限，因為其 替代品與其非常接近，空中廣播即為其一。理想定價是指假定企業從公共利益出發運營， 有效價格最明顯的候選方案即為邊際成本。所有理想定價計畫都有問題，除了價格等於邊際成本時的兩部類價格並且消費者不被固定費用所驅逐，這激勵著經濟學家在如何能使規制能力為自然壟斷者提供更佳的激勵結構方面不斷研究。已被實際使用的治理方法有特許權拍賣、規制和公企業，最主要的是規制和公企業。在美國，典型的自然壟斷企業屬於私人企業，政府對此進行規制。過去規制者並未將提高 經濟效率視為 主要目標，然而最近，規制機構對能夠提高經濟效率的定價方案越來越感興趣。
自然壟斷的變遷：永久與暫時
沃特森（Waterson，1988）認為，一個 產業不僅僅可以通過技術基礎的改變，也可通過 需求改變而成為 自然壟斷產業。尤其是，如果需求不斷增長，一個產業可以從自然壟斷狀況脫離出來。一個產業是否為自然壟斷不是永遠不變的，技術和需求是最基本的影響因素。當它們改變時，最適宜的產業組織形式也會改變；曾經在自然壟斷名單中的產業也可能從中移開，新的產業也可以變成自然壟斷。沃特森舉了兩個例子，當英國周圍的低成本電力傳送在技術上變得可行，帶有自然壟斷特點的國家電力網概念就形成了，地區系統最終變成由國家控制。另一方面，如果兩個地區之間的航空服務 需求量大增，這類服務的提供就會從一個自然壟斷產業轉變出來（也許會轉變成 寡頭自然壟斷）。維斯庫茲、維納和哈瑞頓（1995）用單一產品的例子來詮釋自然壟斷的變遷特點。他們認為，永久的自然壟斷關鍵在於 長期平均成本隨產量的增加持續下降。不論市場需求有多大，單個企業都能以最低的成本生產出來。暫時的自然壟斷是指長期平均成本下降至產量某一點之後就變為常數。因此，隨著需求增加，自然壟斷就變成了完全競爭市場。
這種情況可用於描述城市間的電話服務。在電話使用量較少時，許多因素可導致單位成本的大量節省。如微波電話系統是由一些大約距離為20或40公里的，能夠轉換特殊頻率信號的站點組成，每個站點要有土地、建築、鐵塔以及電線、電子設備等等。這些投入並不都隨著線路數目成比例地增加。因此隨著使用量的增加，固定成本可以分攤至更多的電話上。但隨著使用量的增加，這種分攤效應越來越微弱。又如20世紀40年代紐約和費城間的長距離電話服務僅需800條線路。在這容量下，單位成本持續下降，形成了自然壟斷狀態。到了20世紀60年代後期，線路的數目增至79000（很大程度上起因於對電話的需求增加），在這一使用量下，單位成本基本持平，暫時的自然壟斷消失。
現實生活中這種情形並不少見。如鐵路運輸在19世紀具有相當的成本優勢，而到了20世紀20年代，這些優勢隨著卡車的使用而大量消失。這就說明，隨著 技術進步，在一段較長的時期內， 成本函式會因生產中新知識的引用而發生轉變，從而產生 自由競爭。長期看，永久的自然壟斷很可能越來越稀少。
綜上所述，自然壟斷及其理論的發展直接反映了經濟學界對政府與市場，壟斷與 競爭關係認識的進一步深化，是已開發國家對自然壟斷產業進行規制改革、推行 放鬆規制和競爭活動的基本理論依據之一。對我國來說，不僅僅是研究自然壟斷理論，更重要的是運用於改革實踐，與當前自然壟斷領域中的國企改革結合起來。我國傳統的自然壟斷治理方法是國有化，建立國有企業進行壟斷經營，導致效率低下，由此應進行治理方式的改革。只要自然壟斷的屬性未變，對自然壟斷的治理仍然需要。對於我國來說，必須拓展治理自然壟斷的方式，選擇多樣化思路，具體治理模式的選擇標準是其治理成本與收益的比較。
