我國(guó)天然氣需求實(shí)證分析

韓 征，熊國(guó)平

(1.國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034； 2.國(guó)家能源局，北京100824)

天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的低碳能源資源，在我國(guó)一次能源消費(fèi)中占有越來越重要的地位。本文通過回歸分析，研究天然氣需求與GDP、人口、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等變量之間的數(shù)量變動(dòng)關(guān)系，分析變量間存在什么樣的關(guān)系，建立這些變量之間的回歸方程，判斷哪些變量的影響是顯著的，哪些變量是不顯著的，并對(duì)回歸方程的可信度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；同時(shí)利用回歸方程，根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)變量的值，預(yù)測(cè)天然氣未來的需求量，提出促進(jìn)天然氣改革發(fā)展的建議。

1 天然氣消費(fèi)量與GDP、人口相關(guān)性的實(shí)證分析

1.1 實(shí)證分析相關(guān)說明

本文采用美國(guó)計(jì)算機(jī)資源中心(Computer Resource Center)研制的計(jì)量軟件Stata 13.0版本做回歸模型[1]。數(shù)據(jù)來源為《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2017》[2]，其統(tǒng)計(jì)了我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口和城鎮(zhèn)常住人口的數(shù)據(jù)(圖1和圖2)。Stata 13.0是一套提供使用者數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理，以及繪制專業(yè)圖表的完整及整合性統(tǒng)計(jì)軟件，通過建立變量之間的回歸方程，判斷不同參數(shù)影響的顯著性。統(tǒng)計(jì)分析表明，GDP對(duì)天然氣消費(fèi)的影響有滯后性，限于本文篇幅不做詳述，本次研究主要采用了我國(guó)天然氣消費(fèi)量與當(dāng)年人口數(shù)量和前一年的GDP數(shù)據(jù)。本文分別建立了天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的模型和天然氣消費(fèi)量與GDP、城市常住人口的回歸模型。

圖1 1996～2016年我國(guó)天然氣消費(fèi)量、GDP、人口統(tǒng)計(jì)圖(數(shù)據(jù)來源：文獻(xiàn)[2])

圖2 1996～2016年我國(guó)天然氣消費(fèi)量、GDP、城鎮(zhèn)常住人口統(tǒng)計(jì)圖(資料來源：文獻(xiàn)[2])

1.2 天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的模型分析

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本將我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸模型分析(表1)，得到了相關(guān)回歸方程，見式(1)。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(1)

式中：NG為天然氣消費(fèi)量，億m3；Lgdp為計(jì)算年前一年的GDP數(shù)量，億元；pop為人口數(shù)量，萬人。

1.3 天然氣消費(fèi)量與GDP、城市常住人口的模型分析

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本將我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、城鎮(zhèn)常住人口的數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸模型分析(表2)，得到了如式(2)所示的相關(guān)回歸方程。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(2)

式中：NG為天然氣消費(fèi)量，億m3；Lgdp為計(jì)算年前一年的GDP數(shù)量，億元；pop為人口數(shù)量，萬人。

表1 我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的回歸模型分析表

注：*p<0.10；**p<0.05；***p<0.01； _cons為常數(shù)；N為樣本數(shù)量。

表2 我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、城鎮(zhèn)常住人口的 回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01； _cons為常數(shù)；N為樣本數(shù)量。

1.4 解釋模型結(jié)論

由表1和表2可以看出，當(dāng)年天然氣消費(fèi)量與前一年的GDP正相關(guān)，與人口和城鎮(zhèn)常住人口正相關(guān)，但不顯著。其中表1中GDP每上升1億元，帶動(dòng)天然氣消費(fèi)總量上升0.0030561億m3；人口每上升1萬人，帶動(dòng)天然氣消費(fèi)總量上升0.0041821億m3。表2中GDP每上升1億元，帶動(dòng)天然氣消費(fèi)量上升0.00301億m3；城鎮(zhèn)常住人口每上升1萬人，帶動(dòng)天然氣消費(fèi)量上升0.00221億m3。這說明目前，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是天然氣消費(fèi)量上升的主要驅(qū)動(dòng)因素。

2 天然氣消費(fèi)量與三大產(chǎn)業(yè)增加值相關(guān)性的實(shí)證分析

2.1 實(shí)證分析相關(guān)說明

我國(guó)產(chǎn)業(yè)劃分為三大類：第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。三大產(chǎn)業(yè)用氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析[2-3]表明，我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)用氣量最大，第三產(chǎn)業(yè)用氣量次之，第一產(chǎn)業(yè)用氣量最低(圖3)。本文以圖3數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用美國(guó)計(jì)量軟件Stata 13.0版本做回歸模型，分別建立了三種分析模型：天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值的計(jì)量模型；天然氣消費(fèi)量增速與第一產(chǎn)業(yè)增加值增速、第二產(chǎn)業(yè)增加值增速、第三產(chǎn)業(yè)增加值增速的計(jì)量模型；天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)率與第一產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率、第二產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率、第三產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率的計(jì)量模型。

圖3 我國(guó)天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)用氣量、第二產(chǎn)業(yè)用氣量、第三產(chǎn)業(yè)用氣量統(tǒng)計(jì)(資料來源：文獻(xiàn)[2]～[3])

2.2 天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值的計(jì)量模型

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本進(jìn)行天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值的回歸模型分析(表3)，得到如式(3)所示的回歸方程。

NG=0.0236×gdp1+0.00000258×gdp2+

0.00206×gdp3- 201.7

(3)

式中：NG為天然氣消費(fèi)量，億m3；gdp1為一產(chǎn)增加值，億元；gdp2為二產(chǎn)增加值，億元；gdp3為三產(chǎn)增加值，億元。

2.3 天然氣消費(fèi)量增速與第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)增加值增速的計(jì)量模型

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本進(jìn)行天然氣消費(fèi)量增速與第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)增加值增速的回歸模型分析(表4)，得到如式(4)所示的回歸方程。

NG_r=0.0206×gdp1_r+0.692×gdp2_r+

0.466×gdp3_r-0.0174

(4)

式中：NG_r為天然氣消費(fèi)量增速；gdp1_r為第一產(chǎn)業(yè)增加值增速；gdp2_r為第二產(chǎn)業(yè)增加值增速；gdp3_r為第三產(chǎn)業(yè)增加值增速。

表3 我國(guó)天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值的 回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons為常數(shù)；N為樣本數(shù)量。

2.4 天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率與第一產(chǎn)業(yè)用氣量、第二產(chǎn)業(yè)用氣量、第三產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率的計(jì)量模型分析

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本將天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率與第一產(chǎn)業(yè)用氣量、第二產(chǎn)業(yè)用氣量、三產(chǎn)用氣量增長(zhǎng)率數(shù)據(jù)進(jìn)行OLS回歸模型分析(表5)，得到如式(5)所示的回歸方程。

GG=-0.000749+0.736583GSI

(5)

式中：GG為天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率；GPI為第一產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率；GSI為第二產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率；GTI為第三產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率。

表4 我國(guó)天然氣消費(fèi)量增速與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè) 增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值增速的回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons為常數(shù)；N為樣本數(shù)量。

表5 我國(guó)天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率與第一產(chǎn)業(yè)用氣量、第二 產(chǎn)業(yè)用氣量、第三產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率的回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；N為樣本數(shù)量。

2.5 解釋模型結(jié)論

前面分別建立了天然氣消費(fèi)量與三大產(chǎn)業(yè)增加值相關(guān)性的回歸模型。從表3中可以看出， 1996～2016年，我國(guó)天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值和第三產(chǎn)業(yè)增加值都是正相關(guān)，并且與第一產(chǎn)業(yè)增加值和第三產(chǎn)業(yè)增加值顯著性最強(qiáng)。這與實(shí)際不符，說明模型建立不合理。從表4中可以看出，1997～2016年，我國(guó)天然氣消費(fèi)量增速與第二產(chǎn)業(yè)增加值增速顯著正相關(guān)，三產(chǎn)增加值增速相關(guān)性次之。從表5可以看出，第二產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率對(duì)天然氣消費(fèi)增速的影響最大，第一產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率和三產(chǎn)用氣增長(zhǎng)率對(duì)天然氣消費(fèi)量增速的影響不顯著。通過上述分析，可以得到我國(guó)天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)率與第二產(chǎn)業(yè)用氣量增長(zhǎng)率高度正相關(guān)的認(rèn)識(shí)。

3 天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)狻⒐I(yè)燃?xì)?、發(fā)電用氣、化工燃?xì)庀M(fèi)量相關(guān)性的實(shí)證分析

3.1 實(shí)證分析基本說明

前已分析得知，第二產(chǎn)業(yè)用氣量對(duì)我國(guó)天然氣消費(fèi)量影響較大，主要行業(yè)包括城市燃?xì)?、工業(yè)燃料、發(fā)電、化工原料等領(lǐng)域。從消費(fèi)規(guī)?？矗饕袠I(yè)年天然氣消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)，由2001年的276億m3增長(zhǎng)到2017年的2 162億m3。從消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，隨著時(shí)間的推移也有顯著的變化，2000年以前，天然氣消費(fèi)以化工用氣和工業(yè)燃料用氣為主，城市燃?xì)夂桶l(fā)電用氣僅占較少部分；2000年以后，天然氣利用領(lǐng)域由以化工為主的單一結(jié)構(gòu)向多元化均衡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。其中，燃料用氣消費(fèi)量快速增長(zhǎng)，2001～2017年，城市燃?xì)夂吞烊粴獍l(fā)電成為天然氣消費(fèi)量快速增長(zhǎng)領(lǐng)域，分別由17.6%和4.1%，提升至33.3%和18.2%；化工用氣消費(fèi)量下降較快，由37.2%下降至12.1%；工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量則略有下降，由41.0%下降至36.3%(圖4和圖5)。

圖4 2001～2017年我國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)柱狀圖(資料來源：文獻(xiàn)[2])

圖5 2000年與2017年天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)比圖(資料來源：文獻(xiàn)[2])

3.2 天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)?、工業(yè)燃?xì)?、發(fā)電用氣、化工燃?xì)庀M(fèi)量的計(jì)量過程和結(jié)果

用計(jì)量軟件Stata 13.0版本將天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)狻⒐I(yè)燃?xì)?、發(fā)電用氣、化工燃?xì)庀M(fèi)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行了OLS回歸模型分析(表6)，得到如式(6)所示的回歸方程。

SIG=20.9741+0.378874UG+0.877317IG+

0.735856EG+0.662843CG

(6)

式中：SIG為第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)量，億m3；UG為城鎮(zhèn)燃?xì)庀M(fèi)量，億m3；IG為工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量，億m3；EG為發(fā)電用氣消費(fèi)量，億m3；CG為化工燃?xì)庀M(fèi)量，億m3。

3.3 解釋模型結(jié)論

從第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)量來看，工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量對(duì)其的邊際影響較大，工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量每增加一個(gè)單位，第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)增加0.877。城鎮(zhèn)燃?xì)狻l(fā)電用氣和化工燃?xì)庀M(fèi)量的顯著性也比較強(qiáng)，每增加一個(gè)單位，第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)量分別增加

表6 我國(guó)天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)?、工業(yè)燃?xì)?、發(fā)電用氣、化工燃?xì)庀M(fèi)量的回歸模型分析表

注：*p< 0.10;**p< 0.05;***p< 0.01；N為樣本數(shù)量。

0.378874、0.735856和0.662843。也就是說，2000～2016年，我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)庀M(fèi)量、工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量、發(fā)電用氣消費(fèi)量和化工燃?xì)庀M(fèi)量都是高度相關(guān)。

4 我國(guó)天然氣消費(fèi)預(yù)測(cè)

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)天然氣消費(fèi)需求方面利用不同方法開展過研究[4-5]。本文通過前面對(duì)我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等變量之間相關(guān)性的系統(tǒng)實(shí)證分析，得到了當(dāng)年天然氣消費(fèi)與前一年的GDP正相關(guān)的認(rèn)識(shí)。本文在兩個(gè)模型的基礎(chǔ)上，分別計(jì)算2025年、2030年全國(guó)天然氣消費(fèi)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

4.1 利用天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的模型進(jìn)行消費(fèi)預(yù)測(cè)

分別以GDP年均增長(zhǎng)5%、人口年均增長(zhǎng)6‰，將相關(guān)參數(shù)帶入式(1)，得2025年數(shù)據(jù)和2030年數(shù)據(jù)。

2025年：NG=0.0030561×743586×(1+5%)(2025-2016-1)+0.0041821×138271×(1+6‰)(2025-2016)-562.0293=0.0030561×1098615.184+0.0041821×145919.3647-562.0293=3405.697938(億m3)

2030年：NG=0.0030561×743586×(1+5%)(2030-2016-1)+0.0041821×138271×(1+6‰)(2030-2016)-562.0293=0.0030561×1402142.303+0.0041821×150349.7928-562.0293=4351.835661(億m3)

4.2 利用天然氣消費(fèi)量與GDP、城鎮(zhèn)常住人口的模型進(jìn)行消費(fèi)預(yù)測(cè)

以GDP年均增長(zhǎng)5%、常住人口城鎮(zhèn)化率年均提高1個(gè)百分點(diǎn)計(jì)算，將相關(guān)參數(shù)帶入式(2)，得2025年數(shù)據(jù)和2030年數(shù)據(jù)。

2025年：NG=0.0030127×743586×(1+5%)(2025-2016-1)+0.0022135×138271×(1+1%)(2025-2016)-131.4727=0.0030127×1098615.184+0.0022135×86727.05475-131.4727=3370.295599(億m3)

2030年：NG=0.0030127×743586×(1+5%)(2030-2016-1)+0.0022135×138271×(1+1%)(2030-2016)-131.4727= 0.0030127×1402142.303+0.0022135×91151.00616-131.4727=4294.524169(億m3)

4.3 天然氣需求預(yù)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口的模型得到2025年和2030年我國(guó)天然氣的消費(fèi)量分別是3 406億m3和4 352億m3。這個(gè)結(jié)果與根據(jù)天然氣消費(fèi)量與GDP、城鎮(zhèn)常住人口模型得到的消費(fèi)預(yù)測(cè)結(jié)果3 370億m3(2025年)和4 295億m3(2030年)基本接近，說明預(yù)測(cè)結(jié)果具有可靠性。與我國(guó)2016年消費(fèi)天然氣量2 078億m3相比，2025年和2030年天然氣消費(fèi)量分別增加63.91%和118%，將對(duì)我國(guó)天然氣供給能力提出挑戰(zhàn)。

5 結(jié) 論

1) 天然氣消費(fèi)量與GDP、人口和城鎮(zhèn)常住人口等相關(guān)性的實(shí)證分析表明，當(dāng)年天然氣消費(fèi)與前一年的GDP正相關(guān)，與人口和城鎮(zhèn)常住人口正相關(guān),但不顯著,說明當(dāng)前經(jīng)濟(jì)規(guī)模是影響天然氣消費(fèi)量的主要驅(qū)動(dòng)因素。

2) 天然氣消費(fèi)量與三大產(chǎn)業(yè)增加值相關(guān)性的實(shí)證分析表明，1997～2016年，我國(guó)天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)率與第二產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率高度正相關(guān)，第一產(chǎn)業(yè)用氣增長(zhǎng)率相關(guān)性次之。而天然氣消費(fèi)量與第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值和第三產(chǎn)業(yè)增加值模型不合理。

3) 我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)用氣主要包括城市燃?xì)?、工業(yè)燃料、發(fā)電、化工原料等行業(yè)。統(tǒng)計(jì)表明，2001～2017年，主要行業(yè)天然氣消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)，由276億m3增長(zhǎng)到2 162億m3；消費(fèi)結(jié)構(gòu)也有顯著的變化，城市燃?xì)夂吞烊粴獍l(fā)電用氣消費(fèi)量快速增長(zhǎng)，化工用氣消費(fèi)量下降較快，工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量則略有下降。我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)天然氣消費(fèi)量與城鎮(zhèn)燃?xì)庀M(fèi)量、工業(yè)燃?xì)庀M(fèi)量、發(fā)電用氣消費(fèi)量和化工燃?xì)庀M(fèi)量都是高度相關(guān)。

4) 通過我國(guó)天然氣消費(fèi)量與GDP、人口、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等變量之間相關(guān)性的系統(tǒng)實(shí)證分析，得到了當(dāng)年天然氣消費(fèi)與前一年的GDP高度正相關(guān)的認(rèn)識(shí)。本文運(yùn)用兩個(gè)模型得到的回歸方程，分別計(jì)算2025年、2030年全國(guó)天然氣消費(fèi)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)：2025年我國(guó)天然氣的消費(fèi)量是3 406億m3和3 370億m3；2030年我國(guó)天然氣的消費(fèi)量是4 352億m3和4 295億m3。盡管預(yù)測(cè)有差別，但均可說明未來我國(guó)天然氣供需缺口較大。

5) 建議多措并舉，保障我國(guó)天然氣供給安全。一是統(tǒng)籌天然氣生產(chǎn)消費(fèi)改革，推動(dòng)建立合理的天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系，加快國(guó)內(nèi)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)，全力推進(jìn)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通，完善天然氣儲(chǔ)備調(diào)峰體系，從政府—企業(yè)—市場(chǎng)三個(gè)層次進(jìn)一步深化天然氣體制機(jī)制改革。二是采用與我國(guó)國(guó)情相適應(yīng)的能源發(fā)展戰(zhàn)略，大力提升煤炭清潔高效發(fā)電水平，穩(wěn)步提高風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等清潔能源發(fā)電能力，采用電能替代的舉措，促使能源終端盡可能多地消費(fèi)電能，盡可能確保天然氣消費(fèi)“合理、協(xié)調(diào)、平穩(wěn)”增長(zhǎng)。