自然垄断(又称自然独占)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。在现代这种情况引起的垄断已不多见。而传统意义上的自然垄断则与规模经济紧密相连，指一个企业能以低于两个或者更多的企业的成本为整个市场供给一种物品或者劳务，如果相关产量范围存在规模经济时自然垄断就产生了。
但到上个世纪80年代，西方经济学对自然垄断的认识发生了重大的变化。1982年，威廉·杰克·鲍莫尔(William Jack Baumol)、潘泽和威利格用部分可加性重新定义了自然垄断。假设在某个行业中有X种不同产品，Y个生产厂商，其中任何一个企业可以生产任何一种或者多种产品。如果单一企业生产所有各种产品的成本小于多个企业分别生产这些产品的成本之和，该行业的成本就是部分可加的。如果在所有有关的产量上企业的成本都是部分可加的，该行业就是自然垄断的。换言之，即使平均成本上升，只要单一企业生产所有产品的成本小于多个企业分别生产这些产品的成本之和，由单一企业垄断市场的社会成本依然最小，该行业就是自然垄断行业。平均成本下降是自然垄断的充分条件，但不是必要条件。 新定义扩大了自然垄断的范围，它不仅包括传统的自然垄断即强自然垄断，还包括了所谓的弱自然垄断。
现代法学一般认为：自然垄断是指由于市场的自然条件而产生的垄断，经营这些部门如果进行竞争，则可能导致社会资源的浪费或者市场秩序的混乱。 法学上的自然垄断概念不仅涵摄了经济学上自然垄断的内容，还突出了现代竞争法的精髓。这是社会进步的客观反映。
自然垄断的理论基础
经济学理论基础。西方自然垄断理论从产生到发展大概经历了规模经济、范围经济和成本次可加性三个阶段，它们各自解释了自然垄断出现和存在的原因。从总体上推进了社会对自然垄断的认识。
1、规模经济
任何企业进行社会生产时，它总会面临生产成本问题。如果企业的单位生产成本相对过高，则其必然会处于竞争的劣势地位；如果企业的单位生产成本相对较低，则它就处于竞争的优势地位。但是，企业的生产成本并不是固定不变的，除了技术等因素的作用即使在相同的条件下，企业的单位生产成本也可以随着生产总产量的增加而趋于下降，原因在于当企业的总产品不断扩大时，原先的固定成本被逐渐摊薄。这在固定成本投资较大的企业表现的尤为明显。当长期平均总成本随着产量的增加而降低时，规模经济就出现了。当社会对某些行业的长期平均成本的降低速度与幅度提出要求时，这个行业往往就是自然垄断。规模经济很好地解释了产品单一领域行业的自然垄断。
2、范围经济
在现实生活中，企业并不仅仅生产或提供单一的商品和服务，往往是多元化经营。如果由一个企业生产多种产品的成本低于几个企业分别生产它们的成本，就表明存在着范围经济。这是因为这个企业进行多元化经营的系列行业可以共享相关资源（例如市场情报，库存厂房，交通设备都会达到高频率，或更高效率的使用），使得平均成本平摊下来比单一企业的要低，因此获得竞争优势。由于单独生产某一产品的企业的单位产品定价高于联合生产的企业的相应单位产品定价，因此单独生产的企业就会亏损，这些企业或者退出该生产领域或被兼并，这也会形成垄断的局面。因此美国著名经济学家萨缪尔森与诺德豪斯指出，有着范围经济的产业也可产生自然垄断。对此，我国的大部分学者是持相同的观点。从理论上来讲，范围经济很好地解释了产品具有综合性领域存在的自然垄断。
但注意：范围经济并不一定等于自然垄断，它可以适用于任何行业的垄断。
3、成本次可加性
这是产生自然垄断新的基础。1982年，美国著名经济学家夏基、鲍莫尔、潘泽与威利格等人认为，即使规模经济不存在，或即使平均成本上升，但只要单一企业供应整个市场的成本小于多个企业分别生产的成本之和，由单个企业垄断市场的社会成本最小，该行业就仍然是自然垄断行业。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。换句话讲，就是平均成本下降是自然垄断的充分条件，而不是必要条件。平均成本下降一定造成自然垄断，但自然垄断不一定就是平均成本下降。只要存在成本弱增性，就必然存在自然垄断。成本的次可加性理论的提出，掀起了上个世纪八十年代的自然垄断理论的变革，从理论上进一步解释了自然垄断存在的根源。我国的学者对之基本持赞同和认可的态度。
自然垄断的特征
1、效率主导性
从自然垄断的经济学理论基础来看，无论是规模经济还是范围经济或者是成本的次可加性，自然垄断主导取决于经济效率而不是其它因素。规模经济意味着生产更多产品时固定成本被逐渐摊薄越来越小，范围经济意味着在追加生产相关新产品和服务时进行联合生产要比单独生产的成本低，成本次可加性则意味着独家垄断经营的总成本小于多家分散经营的成本之和。自然垄断主导建立在效率目的基础上并且保障效率的实现。
2、呈现网络经济特征
综观世界各国的自然垄断存在的行业和产业，如供水、电力、煤气、热力供应、电信、铁路、航空等。我们不难发现采取自然垄断经营的产业一般具有网络经济的特征即依赖一定的产业网络为市场提供商品和服务。如果离开这些产业网络，企业所生产或者提供的商品和服务是无法流转到社会消费领域。衡量这些产业网络作用的最佳指标是网络上的流量（交通、电力、通讯信号等），而网络上的流量将随网络节点的几何级数增加。网络节点数量越多，边际投资收益越大。
3、资产具有沉淀性与专用性
由于自然垄断依赖于网络经济为整个市场提供产品和服务，因此企业在经营自然垄断行业时，将要投入大量的资金进行基础产业网络的建设。这些产业网络形成了大规模的固定资本，它们折旧时间长，变现能力差，从而导致了整个垄断产业大量的资本沉淀。另外，由于基础产业网络占有的资产往往具有相应产业或者行业的专用性，所以资金一旦投入也就很难收回,所形成的企业资产也难以改为其他用途。
4、产品的日常性
供水、电力、煤气、热力供应、电信、铁路、航空等垄断行业，他们所提供的产品都是人们的日常生活必须品，具有日常性与必须性的特征。自然垄断行业通过它们的网络触角将这些日常生活必须资料转流到千家万户去以保持社会生活的稳定与有序。
自然垄断与行政性垄断的区别
1、产生的原因不同
自然垄断的产生原因主要在于经济效率或者效益，而行政性垄断则是行政机关或者其授权的组织滥用行政权力所造成的；
2、法律性质不同
自然垄断由于它存在相当的积极性，大多数国家在立法上给予其豁免肯定它的合法地位。行政性垄断是我国经济体制转轨时期的特殊产物，其本质是借行政权力行市场行为，它违背了依法行政原则，因此是非法的；
3、影响不同
自然垄断往往带来效率经济增加社会总体福利，而行政性垄断则不仅容易导致行政腐败的出现，更会造成市场竞争机制的扭曲。
自然垄断的认定标准与范围
“那些行业是自然垄断？”与“那些行业实行自然垄断？”是两个不同的问题。前者是关系到自然垄断的判断标准问题，它不仅具有对现实市场结构的实然判断功能，更具有对自然垄断范围的应然判断功能；后者则是自然垄断存在的范围问题，通常是应然的探讨与分析。通过前面对自然垄断的概念、理论基础与特征的分析，我们对自然垄断的判断标准和产业范围基本应该有了一定的认识与把握。
对于自然垄断的判断标准:
第一，该行业现成的市场结构为只有一个或者几个提供相似或相同产品的卖者。换句话讲，就是该行业的现行市场为垄断或者寡头的不完全竞争市场。
第二，形成上述市场结构的主要根源在于经济效率的优先考虑。
第三，一个国家的法律对之必须持肯定的态度，包括明示和默示的肯定。
通过与上述所例的标准对照，我们不难看出目前我国的自然垄断行业主要集中在公共基础设施领域，如供水、供电、煤气、热力供应、电信、交通运输（包括铁路、城市交通、海港、水运和机场）、环境卫生设施和排污系统、固体废弃物的收集和处理系统等。
自然垄断的法律规制制度
无论自然垄断行业如何改革，他们都将受到法律的规制。这不仅是由自然垄断行业的特殊地位所决定的，同时也是法治的必然要求。通过对世界各国对自然垄断行业的立法内容的考察，我们应建立含盖以下基本内容的法律制度来规制自然垄断行业，使其进入良性的运转与发展状态，促进我国国民经济持续快速健康发展与社会稳定。
1、管理主体的法律制度
由于自然垄断行业涉及领域的广泛性和利益的多方面性，因此对自然垄断行业依法进行管理的主体就不可能单一化。从维护和保证自然垄断行业健康发展所需要的资源的角度来看，自然垄断行业的管理主体主要涉及到反垄断主管机关、产业主管者、，其他的有关政府职能部门如反不正当竞争机关、价格部门等则在各自的权限范围依法履行相应的管理职责，配合前面主要的自然垄断产业主管者做好对自然垄断行业的管理工作。
2、管理方式的法律制度
由于自然垄断行业对日常生活具有举足轻重的影响，因此在较早时期,各国对自然垄断行业多采取国有化的办法并将其置于政府的严格管制之下。管制方式主要是进入管制和价格管制。由于政府管制措施的失灵以及技术发展等因素地作用，自上个世纪70年代中期以来，西方国家开始了一场声势浩大的自然垄断产业改革，逐步趋于放松管制并适当的引进竞争。单一化的投资格局被打破，自然垄断行业经营呈现多元化格局。与此相适应，自然垄断行业管制方式也发生了巨大的变化。管制手段趋于多元化与更为科学化。
3、监督法律制度
监督是社会管理系统的重要环节，对社会的发展变化起着控制的作用。自然垄断行业历来是多事之秋的领域，如果没有健全法律监督制度对其加以监督管理，难以避免出现很多问题。对自然垄断行业的监督管理主要包含三个方面：
一是法定的管理机关对自然垄断行业经营者；
二是社会对自然垄断行业经营者的监督；
三是社会对法定管理机关的监督。
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