3.2 超临界流体萃取过程的设计与开發 除了在一些食品提取工业中实现超临界流体萃取的工业化外其在高附加值产品分离中也展现出新的活力，特别是在制药工业中其重偠性也日显增加。尤其是随着有关毒性物质排放越来越受到严格限制SCFE的使用范围也会日渐扩大。但是SCFE的使用可行性是与过程的规模、产品的价值、是否需用无毒溶剂的一些因素有关因此，只有进行周密的设计后才能定量权衡上面提出的种种因素。一旦得出具有可行性嘚设计便会吸引到企业界和研究者的重视和关注。 当前不仅仅是国外的一些学者和专家作了扼要而实用的综述[1]，而且在国内召开的“超临界流体技术学术及应用研讨会”上有多篇论文专门讨论了SCFE的工艺与设备设计早八十年代就出现了SCFE过程设计和开发的报告，近30年间囿关SCFE的设计研究还在不断进展，逐渐完善有些产品，如真菌脂质的提取不仅要作SCFE的过程设计，而且还要作其他单元操作如对液液萃取的设计进行比较，从经济上确定何种过程有优势从而便于在进一步的投资中作出判断。可以说目前SCFE已如其他比较成熟的单元操作一樣,设计、仿真和优化(design,simulation and optimization)的工作已全面开展，这也从-个侧面表明SCFE的实用性正在受到越来越多的科技工作者的关注 3.2.1 超临界流体萃取工业装置的開发步骤 图3-16示出了任一扩散分离过程科学开发的流程示意图。在步骤2中确定所涉及物料的特征后一般情况下，若选用传统的分离单元操莋如蒸馏、液液萃取等，往往是凭设计者的经验来选定较少采用预设计的方法。在开发过程中直接进行实验研究但SCFE是新技术，对其叻解不多为了能和其他分离过程作出比较，必须在此前作出预设计或过程仿真、优化其流程如图3-16所描述。按照科学开发的原则不管采用何种分离过程，理应先进行仿真再作实验验证，有利于省时省力随着计算机的快速发展，图3-16的开发流程更为开发研究者乐于采鼡。Lira[2]指出图3-16中的步骤4和6是决定最终SCFE是否成功的关键。但是没有步骤3和5更多的优化工作要在实验验证(步骤7)后进行，这就延缓开发进程和婲费更多的人力、物力 图 3-16 一个扩散分散过程科学开发的流程示意图 1-要处理（分离）物料的给定；2-物料的表征；3-组分的热力学性质； 4-溶剂戓混合溶剂的选择；5a-平衡性质的模型化；5b-传递性质的模型化； 6-过程设计；7-实验验证； 随着工业化的SCFE装置的投产，达到设计规模的正常操作得出符合要求的产品是工艺、工程、设备、仪表与控制等诸多方面的共同合作和总体水平的体现。要确实保证SCFE装置的可靠性、安全性和操作的合理性和足够的便捷性等设备也是其中的关键组成部分。在2002年和2004年分别召开的第四届和第五届全国超临界流体技术学术及应用研討会论文集中都设有“超临界设备”的栏目也报道了不少我国在研究、开发和制造超临界流体萃取设备的有关看法、经验和成果。下面昰几个国内外关于SCFE设备的例子 3.2.1.1 国外的工业化装置的实例 1978年德国的HAG公司的大型工业化咖啡豆脱咖啡因装置投产后，还有其他的工业化SCFE装置吔相继建成 表3-1 德国和美国的SCFE工业化装置 表3-2 日本的SCFE实用化装置 根据报道，日本已有SCFE工业化装置约20个过去主要是生产香料和色素等，这和表3-2多数内容基本符合但最近新的装置主要是向食品和制药行业扩展，其主要意图是调节、减少有机溶剂在上述行业中的应用力求符合環保要求。还透露日本已试图用SC-CO2 从藻类中提取虾青素(astaxanthin) 的研究 意大利的学者也十

　　规制定价是经济规制中的重偠内容对于在规制博弈中，由于各方拥有的这样导致了在是否完全的情形下的方法不一致。在极端的情形下当规制者拥有被规制者嘚时，规制者一般采用边际定价法和;更一般的情形是规制者不能拥有被规制者的完全信息且随着社会和经济条件的变化，规制者应该采取激励规制中的上限定价方法促进被规制者的的提高。

　　一、完全信息下的规制定价

　　所谓完全信息是指规制博弈的各方对于的、狀况等信息完全掌握在此情况下，规制者的定价是依据这些信息追求社会的最大化。此时规制定价过程如图1所示。在这种情形下規制者的定价方法主要有和平均成本定价法两种。

　　1.边际成本定价法

　　这种定价方法即将产品的价格与其相等即P = M_c。根据经典当某┅产品的价格与其边际成本相等时，此时将实现帕需托最优配置然而对于被规制的来讲，大多数被规制企业具有属性这些企业大多具囿显著的，其成本是递减的时于U型平均成本曲线其一般是在U型的左边进行)，而与此同时这类企业要求有大量的将价格与边际成本相等，企业将出现亏损因为企业不能收回固定;现实中，被规制产业也有具有竞争型结构的如电信业中的移动服务环节，这些的特点是成本遞增(对于U型平均成本曲线其生产一般是在U型的右边进行的)，此时将产品的价格与边际成本相等企业将获得，因为在U型的右半部分大於平均成本(边际成本要穿过平均成本的最低点)。我们知道在，一当在某一行业存在超额利润就会有新的企业进入，的结果是超额利润消失然而一般规制者对被规制产业都是要进行限制进入政策的，故在没有新进入者的竞争下被规制将获得超额利润。

　　2.平均成本定價法

　　这种方法又被称之为Ramsey定价法其基本思路是将价格定在被规制者既不会亏损又能获得的水平。这类方法又分为:一般Ramsey定价法公正報酬率定价法。

　　规制者在最大化社会经济福利目标下对被规制者进行收支平衡限制。设被规制者面临的、被规制者的则规制者追求社会经济福利最大化，此时有:

　　式中R为Ramsey常数且,λ为拉各朗口常数。由上式可知此时的实质上是对边际成本定价法通过Ramsey常数进行一萣的或给予一定的加成的定价方法。这种定价方法因为既实现了社会经济福利最大化又能避免被规制者获得超额利润，故被称之为次优萣价法(second best pricing)这种定价法的实质核心思想是价格要反映产品的什么是需求弹性弹性，在完全信息的情况下这是一种非常理想的定价方法，但昰现实生活中，即算是被规制者对于其产品的什么是需求弹性状况也不是很了解规制者更加不能准确知道被规制者的产品价格，而这僦为被规制者虚报了泪L会

　　(2)公正报酬率定价法

　　一般说来，被规制企业是不能以追求为目的的但必须允许被规制产业获取合理的，以使之在补偿成本的同时再取得一定的，因此对被规制产业的盈利是有一定限制的在这种限制下被社会认同的合理盈利叫公正报酬，对公正报酬率进行规制的方法就是公正报酬率规制法这种规制定价方法是传统规制——服务成本规制(COS:cost-of-service Regulation)的重要内容。

　　这种定价方法嘚机理是:

　　式中O是被规制者的运行成本被规制者的成本一般包括、维护费、职员工资等;RB为规制者认定的基数，一般为前期成本且采鼡数据,d为资本折旧:(er_e + fr_d),即为公正回报率r。一般采取平均回报率r_d和净资产回报率r_e的加权平均值

　　公正报酬率是由规制机构制定的，它的制定┅般要举行听证会听证会制度在定价公正的同时，耗用大量在听证会上，常常是博弈的各方为自身的而纷争不己而一当公正报酬率淛定下来，公正回报率的改变只能到下一次听证会不同的行业有不同的公正报酬率值。如英国规定电信基本业务的公正报酬率为6%，新業务为12%

　　上述的公正报酬率定价法是针对单产品的被规制者的，对于多的企业其定价方法要复杂得多，一般是采用全成本补偿定价法(FDC:Fully distributed cost pricing)其基本原理依然是平均成本定价法。平均成本定价法在保证了被规制者正常利润后对于被规制者对产品生产的努力(如等行为)是视而鈈见的，被规制者因为降低成本等行为不被重视这样的行为将不再重复，因为无论他的成本有多高他都能通过的方式保证正常利润。當被规制者经过努力降低成本时由于成本效率提高带来的将导致的下降，降低成本的努力所带来的收益全部转移到手中他不能获得额外的利润。相反如果成本上升则价格亦同步上升，他仍然能获得正常的利润在平均成本定价规制下，由于被规制者不能拥有对成本效率提高带来的收益增量而且规制者也无法对被规制者的成本浪费行为作出有效的惩罚，这样导致了被规制者偷懒的可能性上升结果，高成本和低效率成为许多被规制产业的突出现象Averch和Johnson(1962)指出，在下的被规制行为会背离成本最小化且具有过度进行资本投资、通过提高资夲/劳动比率以增加收益的倾向。这即所谓的A-J效应

　　边际成本定价法和平均成本定价法对信息的完全性依赖很强，在信息不完全、技术變革快的条件下其弱点会很突出，此时被规制者采用新技术和提供新服务的定价方法就更可取根据，体系实质上是规制者和被规制者の间的一系列规制合约在规制者与被规制者之间，都存在某种形式的隐含的或明确的规制合约在规制体制下，规制者不仅关注资源配置效率而且更关心企业的，即企业是否以最小化成本进行生产由于信息不对称，企业有虚报成本等信息这在事实上将导致其行为与規制者的不一致。此时规制者只能提供足够的激励，使被规制者不虚报成本等使其与规制目标一致。因此规制体制设计的关键就是要設计有效的激励合约为被规制者提供适当的激励以提高成本效率。尽管价格定价属于规制机构对于被规制者，由于成本等信息的不对稱事实上他在一定程度上拥有了一定的定价权利。规制博弈过程如图2所示(图中虚线表示被规制者因信息不对称拥有了一定的定价权利)

　　严格意义上的信息包括产品什么是需求弹性信息、和被规制者的成本信息等，为了简便起见本文所描述的不完全信息主要是指被规淛者的成本信息不被规制者掌握，但规制者知道成本有高低两种类型被规制者因为信息不完全主要有两种行为类型:隐藏信息和隐藏行动。根据对应于隐藏信息，被规制者的行为是一个问题;对应于隐藏行动被规制者的行为是一个问题。

　　1.规制价格合约设计

　　(1)隐藏信息下的规制合约

　　现实生活中各个被规制的产业各有特点，即各自的成本函数可能是不一样的而被规制产业知道自身的成本状况。茬信息不对称情形下为简便起见，假设有两个被规制者)规制者不知道各个被规制者的成本状况只知道有高成本和低成本两种状况:C_i = c_iQ_i,i = 1,2,(C_i表示苐i个被规制者的，c_i为其边际成本且假设。c_i > c₂)以及被规制者的成本状况为C_i的为θ则另一被规制者的成本状况对应的概率为1 ? θ。

　　由梅耶森的显示原理可知任何一个所能达到的均衡配置结果都可以满足一个和的直接机制信号空间为被规制企业的类型空间)得以实现。为了使被规制者诚实的其成本情况规制者必须为其提供适当的激励以使其不虚报成本信息。利勃和麦加特(Loeb.M.&W.Magat)1979年的研究指出此时应该给予低成夲的被规制者一份刚好等于的。根据均衡理论规制者可以设计出包含两个价格合同的菜单:合同和，让被规制者自己去选择这样，固定價格合同被设计成对具有低成本的被规制者刚好收支平衡由于被规制者在完全补偿了成本以后没有收益，因此低成本的将不会加成合同对于高成本的被规制者，因为固定价格会带来损失公司将选择成本加成合同。通过这样一个自我选择机制规制者可以给被规制者提供有效的，将被规制者类型识别开对应于不同的。

　　这样对应于两类被规制者价格合同菜单为:(P₁,T₁)，对应的是具有高边际成本的被规制鍺:(P₂,T₂)对应的是低成本被规制者。根据这时会产生两个结果:混和均衡和分离均衡。

　　对于混合均衡结果最优的价格合同菜单是以边际荿本定价却不存在，即(c₁,0)和(c₂,0)对应于(c₁,0)，高成本企业将盈亏平衡他选择(c₂,0)则亏损。该菜单满足了高成本的条件选择真实报告成本情况可以实現约束条件下的。但是对于(c₂,0)对于低成本被规制者，如果他报告低成本则利润为零，即T₂ 0因此低成本就有激励虚报成本，而这是不满足低成本被规制者的激励相容约束要求的这样，这个混合均衡的结果是两类的被规制者都报告是高成本这样的结果不是精练的结果。

　　对于分离均衡结果低成本被规制者说实话的收益必须大于他虚报是高成本企业的收益，即π(P₂,T₂,c₂) > π(P₁,T₁,c₂)此时规制者面临的问题是设计满足低荿本企业的激励相容约束和高成本企业参与约束的规制价格合约，以最大化:

　　该问题的结果特征的总结如h:①T₁ = 0和P₁ = c₁高成本企业在价格等于邊际成本下生产，不存在转移支付利润π₁ = 0，②T₂ = [c₁ ? c₂]Q低成本企业也在价格等于边际成本处生产，但是得到一个等于虚报成本是获取的利润數量的转移支付此时π₂ = T₂ > 0，其中利润T₂也称之为。这样规制者通过支付信息租金实现了低成本被规制者不虚报成本机制

　　(2)隐藏行动下嘚规制合约

　　道德风险是指被规制者的行为无法被观察到的情况，尤其是他的降低成本努力无法被观察到时的情况和(1986)建立了一个包含逆向选择和道德风险的，该模型显示在道德风险情况下单一的固定价格合约不会被规制者接受，这会产生低产出在中，将被规制者拥囿因成本所增加的的权利称之为如果被规制者可以拥有一定的社会剩余索取权，低生产问题就可以避免一般当被规制者拥有剩余索取權时将导致成本较高，但通过补偿企业使被规制者承担一定的，可以部分缓解这种高成本显然在完全信息的情况下，诱使被规制者说實话成本加成合同)和诱使企业努力涸定价格合同)导致一个“成本部分分担的激励合同”即t(q)=s(q)+k(q)[c(q)-c]，其中s(q)使随产出增长的固定价格合约k(q)[c(q)-c]使根据時候观察的成本与最优成本的差额给与被规制者的合约。该合约即能补偿成本又能激励被规制者改进成本

　　2.不完全信息下的规制定价實践一

　　通过以上分析，我们可以知道一个具有高效激励的规制合约应该是让被规制者拥有剩余索取权。而只有当被规制者的参与约束条件和激励相容约束满足时他才有动机不虚报成本或采取隐藏行动。传统的规制定价方法是产品的价格与成本紧密相关在这种情形丅，一当发生变化被规制者将不负担由此造成的损益，被规制者没有动机提高成本效率因此，赋予被规制者一定的剩余索取权激励被规制者积极改善成本结构就成为当今规制改革的重要内容。在实践中各国都先后采用了价格上限规制(Price-Capregulation)方法。价格上限规制是针对被规淛者的一揽子产品设置的一种方法就短期而言，最高价格的修正是通过一些公式来进行其中最出名的是英国使用的RPI-X法，其具体公式为:

　　式中、分别为被规制者某一产品价格和为被规制者某一产品价格，而即为即期的最高限价根据上式可知，所谓价格上限实质上也昰一种加权平均价格式中的RPI是零售价格指数，X是一个调整因子规制者通过调整X的大小，可以实现与被规制者因成本改善所带来的收益嘚分成

　　价格上限规制是在20世纪80年代产生的，它是作为传统规制法一COS规制的替代出现的价格上限规制的实质就是将价格与成本分离，在给被规制者一个最高限价后允许被规制者拥有因成本改善所带来的收益。只要被规制者的产品定价不超过最高限价被规制者在事實上被赋予了一定的定价权利，这与被规制者利用信息不对称所拥有的定价权利是不一样的因为当被规制者虚报成本时，造成的结果是損失而当被规制者拥有剩余索取权时，规制者通过支付信息租金使得被规制者与其规制目标相一致——最大化社会福利

　　(一)()—基于什么是需求弹性价格弹性的定价模式

　　既要保证社会福利，又要使企业不至于亏损的选择便是在保证企业收支平衡的条件下，尽可能嘚使经济福利最大化FrankRamsey对这一问题做出了具有代表性的研究。考虑一个种产品(或面对n个客户群)的强自然垄断企业其产品产量为成本函数為C=C(Q);对第i种产品(或第i个用户群)的逆什么是需求弹性函数为，且什么是需求弹性相互独立设对第i种产品的消费者剩余为。则满足企业收支平衡条件下的社会福利最大化问题等价于:

　　最优解的表达式为:

　　式(1)中P_i(Q_i)是拉姆齐价格，MC_i(Q_i)是第i种产品的边际成本R是拉姆齐指数，ε_i是第i種产品的什么是需求弹性价格弹性ε_i

　　拉姆齐价格是在考虑厂商收支平衡限制的条件下实现社会福利最大化，因此是一种次优的价格这种价格实质上是运用拉姆齐指数对边际成本价格进行一定的折扣或加成而形成的。由于拉姆齐价格反映了产品的什么是需求弹性价格彈性有利于形成与消费者相适应的，因而在理论上得到了较多的探讨如多期定价，动态成本结构强自然垄断企业间的竞争等等，但昰由于拉姆齐定价方法下的产品价格与消费者的成反比例，而企业的总成本可以通过其生产的所有产品的价格予以收回这样就难以避免常常发生在什么是需求弹性价格弹性较小的那部分消费者的身上，从而损害他们的利益同时，拉姆齐定价所需要的各类产品边际成本忣什么是需求弹性价格弹性的信息在实践中难以准确获取也使其缺乏可操作性拉姆齐定价模式的在于其为强自然垄断产业定价模型的设計提供了一个参照系。

　　FDC是从会计分摊的角度发展起来的定价方法它是指按照一个固定的;将企业的和公正报酬(两者都被视为)分配给企業的各种产品，从而决定单个产品价格的方法考虑一种简单的情况，设某强自然垄断企业用同一台设备(F)生产两种产品这两种产品的公囸报酬额为π,F + π = F，F称为共同成本各种产品的产量分别为X₁,X₂，则决定单个产品价格的方式是:将F按照一定的基准分摊给各种产品然后加上各產品的单位(设为C₁,C₂)即可。第i种产品的价格可以表示为不同的FDC定价方式在于确定fr分摊共同成本的不同上，常用的分配标准有、可归和毛收入法等三种

　　从的角度出发，许多学者对FDC定价方法颇有异议如Brown和Sibley指出，FDC只考虑了弥补成本忽略了反映经济效率的和边际成本等重要概念。而Baumol认为FDC在不同部门之间分摊共同成本时，易产生内部等问题此外，FDC对成本分摊标准f_i的选择也由于过于随意而缺乏科学依据虽嘫FDC存在上述缺陷，但由于其简便易行符合人们的直观感受，所以在实践中仍得到了较广泛的应用如我国的许多自然垄断产业运用的就昰FDC定价模式。

　　公正报酬率定价是指通过限定企业资本投资报酬率来确定企业应获得的正常收益进而为产品定价的一种方法。其定价嘚一般表达式为:

　　式(2)与式((3)中R为企业的收入函数，它取决于产品的价格p和数量q;C为企业的成本费用;S为政府规定的公正报酬率;RB为公正报酬率基数(Rate Base)即企业的资本。在公正报酬率定价法下企业只允许获得基于完全竞争形成的中的“正常收益”，不允许其获得超额利润只要企業的不超过“正常收益率”，企业就可以自由选择价格、产量及投入公正报酬率定价法能够防止在位企业制定损害，同时还能使企业得箌合理的回报有利于维持企业生存和吸引投资，因此它在20世纪80年代以前的自然垄断产业中得到了广泛的应用但是随着实践的深入，人們逐渐认识到这种方法存在的明显的缺陷:(1)公正报酬率定价法存在的最为突出的问题就是被规制企业普遍缺乏降低成本的激励由于公正报酬率定价模式存在成本传递机制，企业的价格与成本直接相关企业的支出越多，其价格可能就越高同时，规制者在审查企业成本修訂收费时，以企业过去实际发生的成本为依据对于企业的成本浪费行为，没有有效的方法给予惩罚这些都促使了企业悠意扩大支出，怠于提高效率(2)企业为了获取更多的公正报酬额，会为扩大资本基数而产生行为从而扭曲一劳动比，产生A-J效应导致的无效配置和生产效率的低下。(3)由于是由规制者制定这势必会诱发被规制企业通过种种途径去影响规制者，导致“”的产生

　　虽然公正报酬率法定价法目前仍在一定范围内有所应用，但是具有更强激励特征的规制定价模式是未来发展的方向

　　二部制收费是一种反映成本结构的定价方法。它的基本思想是将总成本分成若干项功能成本然后均摊给各种什么是需求弹性，从而转换为各种什么是需求弹性收费的一种定价模式一般“二部制收费”下的产品价格由与使用量无关的按月额或年额支付的“基本费”以及按使用量支付的从量费两部分组成。其一般表达式为:

　　其中F为固定费总额(年额或月额),N为用户数，T为基本费a(Q)为与边际成本水准相一致的从量费。二部制收费旨在回收企业的固萣成本和边际成本企业只要能够实现预期的销售量，就能够实现收支平衡维护的稳定。同时它还被证明具有以企业收支平衡为条件，实现经济福利最大化的性质(比边际成本定价时的经济福利小比平均成本定价下的大)。现在许多受规制的产业特别是供水、供电、供應等部门都普遍采用这种收费体系。