陳正惠,樊慧,魏繁,宋明國(guó)
( 1.中國(guó)石油天然氣銷售南方公司;2.中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司咨詢中心)
隨著國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱國(guó)家管網(wǎng)公司)正式成立,“X+1+X”的中國(guó)天然氣行業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸建立,天然氣產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化程度日益加深,上游供氣商、下游用戶日趨多元,多氣源多用戶的市場(chǎng)特征愈加顯著。在新的市場(chǎng)環(huán)境下,如何基于已有氣源和潛在氣源,考慮管輸成本,優(yōu)化天然氣銷售區(qū)域結(jié)構(gòu)與用戶結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)盈利能力和經(jīng)濟(jì)效益最大化,是所有供氣商面臨的共同問題。本研究通過建立符合中國(guó)天然氣市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)狀況的供氣商天然氣銷售優(yōu)化模型,從理論層面給出供氣商銷售優(yōu)化問題的解答,并從現(xiàn)實(shí)角度解釋其經(jīng)濟(jì)含義。
全球范圍內(nèi),天然氣是最具有發(fā)展前景的化石能源。2018年,天然氣占全球一次能源消費(fèi)的比例為23.9%。據(jù)BP公司發(fā)布的能源展望數(shù)據(jù),到2040年,全球天然氣消費(fèi)將保持年均1.7%的增速,而同期石油、煤炭的年均消費(fèi)增速分別為0.3%、-0.1%[1]。2019年,中國(guó)天然氣消費(fèi)量為3045億立方米,在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比約為8.3%,未來(lái)仍有很大潛力。2017年,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《加快推進(jìn)天然氣利用的意見》明確提出,到2030年,天然氣在中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比力爭(zhēng)提高到15%;國(guó)內(nèi)外主要機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),中國(guó)中長(zhǎng)期天然氣需求有望超過6000億立方米/年。
2019年底,國(guó)家管網(wǎng)公司成立,標(biāo)志著中國(guó)天然氣管網(wǎng)體制改革邁出關(guān)鍵性步伐,天然氣市場(chǎng)向著“管住中間、放開兩頭”“多供氣主體+國(guó)家管網(wǎng)公司+多下游用戶”(業(yè)界稱為“X+1+X”)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)加快重構(gòu)。在此背景下,以三大石油公司為代表的傳統(tǒng)上游供氣商的天然氣業(yè)務(wù)價(jià)值鏈發(fā)生重大變化。此前,三大石油公司屬于上中下游一體化運(yùn)營(yíng)模式,供氣、管輸、銷售三個(gè)環(huán)節(jié)共同構(gòu)成自身公司天然氣產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)杖爰袄麧?rùn)。管網(wǎng)體制改革后,對(duì)傳統(tǒng)供氣商而言,管輸環(huán)節(jié)的收入轉(zhuǎn)為成本,下游銷售成為其天然氣業(yè)務(wù)鏈利潤(rùn)的關(guān)鍵優(yōu)化環(huán)節(jié)。對(duì)于新奧公司、廣匯公司、九豐公司以及未來(lái)眾多的新興天然氣供應(yīng)商而言,管道輸送的制約瓶頸減弱,下游銷售的空間及范圍大大擴(kuò)展,可以開展更大規(guī)模、更大范圍的天然氣銷售業(yè)務(wù),但同樣面臨如何優(yōu)化天然氣銷售的現(xiàn)實(shí)問題。
當(dāng)前,中國(guó)天然氣供應(yīng)商正面臨越來(lái)越復(fù)雜的營(yíng)銷環(huán)境。上游氣源方面,氣源多元化趨勢(shì)顯著,國(guó)產(chǎn)天然氣、進(jìn)口管道天然氣、進(jìn)口液化天然氣(LNG)等各類氣源成本存在顯著差異,進(jìn)口氣源成本隨著國(guó)際油氣價(jià)格波動(dòng)而波動(dòng)較大,供應(yīng)商面臨如何優(yōu)化氣源配置的問題。下游市場(chǎng)方面,隨著中國(guó)氣化區(qū)域的不斷拓展,天然氣用戶數(shù)量不斷增多,用氣地域、用氣行業(yè)的覆蓋面越來(lái)越大。此外,天然氣價(jià)格市場(chǎng)化程度大幅提升,供氣商在銷售定價(jià)方面有了更多的自主決策權(quán)。
總之,在新的市場(chǎng)環(huán)境下,如何統(tǒng)籌配置上游資源、優(yōu)化銷售區(qū)域和銷售用戶、提升天然氣銷售業(yè)務(wù)鏈整體價(jià)值、在承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化,都是所有供氣商面臨的現(xiàn)實(shí)問題。
當(dāng)前,中國(guó)天然氣供氣商以中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)海油為主,這三家公司2019年供氣量占全國(guó)市場(chǎng)總供氣量的比例超過95%。以陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司、廣匯能源股份有限公司、新奧能源控股有限公司、廣東九豐能源集團(tuán)有限公司等為代表的民營(yíng)能源企業(yè)也加入了供氣商的行列,部分城市燃?xì)夤荆ɡ?,北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司、深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司)也已開展LNG進(jìn)口業(yè)務(wù)。隨著國(guó)家管網(wǎng)公司的正式運(yùn)營(yíng),國(guó)家開放油氣上游業(yè)務(wù)的政策效應(yīng)逐步顯現(xiàn),“X+1+X”的市場(chǎng)格局將愈加顯著,供氣領(lǐng)域?qū)⒂咳敫嗟墓?yīng)主體。
中國(guó)已形成以國(guó)產(chǎn)天然氣為主,同時(shí)與進(jìn)口天然氣相輔相成的供應(yīng)結(jié)構(gòu)。2019年,中國(guó)天然氣總體供應(yīng)量約為3105億立方米,其中,國(guó)產(chǎn)天然氣約占56%,主要來(lái)自新疆、青海、川渝和鄂爾多斯等地的氣田。國(guó)產(chǎn)氣以常規(guī)天然氣為主體,占86%,頁(yè)巖氣、煤層氣、煤制氣為補(bǔ)充。進(jìn)口天然氣已形成西北(中亞)、西南(中緬)、東北(中俄)、海上LNG四大進(jìn)口戰(zhàn)略通道,天然氣進(jìn)口量快速上升,2019年進(jìn)口量約為1364億立方米,對(duì)外依存度為44%(見圖1)。從地域分布上看,國(guó)產(chǎn)天然氣主要集中于西北、西南地區(qū),中俄東線及東部沿海進(jìn)口LNG極大豐富了東部氣源,國(guó)內(nèi)形成“四面來(lái)氣”的供氣格局。
從用氣區(qū)域看,隨著中國(guó)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展,31個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)均已接通供應(yīng)天然氣,337個(gè)地級(jí)及以上城市中超過90%已接通供應(yīng)天然氣,氣化覆蓋范圍快速延伸。其中,長(zhǎng)三角、京津、珠三角、川渝等地區(qū)消費(fèi)量相對(duì)較高。從行業(yè)用戶看,中國(guó)天然氣下游用戶大致可分為城市燃?xì)?、工業(yè)燃料、發(fā)電、化工四大領(lǐng)域(見圖2)[2]。其中,城市燃?xì)夤居?000多家,規(guī)模、級(jí)別差異較大,主要向其特許經(jīng)營(yíng)范圍內(nèi)的居民、采暖、工業(yè)、交通、商業(yè)、公服等用戶供氣,一般上游供氣商在批發(fā)環(huán)節(jié)將天然氣銷售給城市燃?xì)夤?,由后者進(jìn)行零售。工業(yè)燃料用氣在中國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比約為35%,上游供氣商對(duì)工業(yè)用戶實(shí)行批發(fā)直供,多數(shù)由城市燃?xì)夤玖闶?。發(fā)電、化工用戶總計(jì)上百家,其單項(xiàng)目用氣量較大,多數(shù)由上游供氣商批發(fā)直供。
目前,天然氣批發(fā)銷售環(huán)節(jié)可分為管制氣與非管制氣兩大類。根據(jù)中國(guó)歷次天然氣價(jià)格調(diào)整政策及《中央定價(jià)目錄》(2020年版)規(guī)定,海上氣、頁(yè)巖氣、煤層氣、煤制氣、LNG、直供用戶用氣、儲(chǔ)氣設(shè)施購(gòu)銷氣、交易平臺(tái)公開交易氣,2015年以后投產(chǎn)的進(jìn)口管道天然氣價(jià)格,以及具備競(jìng)爭(zhēng)條件省份天然氣的門站價(jià)格,這些價(jià)格均由市場(chǎng)形成,即實(shí)施非管制。不符合上述條件的天然氣批發(fā)價(jià)格執(zhí)行“政府指導(dǎo)價(jià)”,由上游供氣方與下游買方以國(guó)家發(fā)改委規(guī)定的基準(zhǔn)門站價(jià)格為基礎(chǔ),在規(guī)定的浮動(dòng)幅度范圍內(nèi)通過合同約定具體交易價(jià)格[1]。
圖1 2019年中國(guó)天然氣供應(yīng)結(jié)構(gòu)
圖2 2019年中國(guó)分行業(yè)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)
近幾年,隨著中國(guó)天然氣管網(wǎng)的快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化的管網(wǎng)輸送模式基本形成。截至2019年底,中國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道總里程近7.7萬(wàn)千米,建成了以西氣東輸、陜京系統(tǒng)、川氣東送、中緬等天然氣管道為主的骨干管網(wǎng),形成了“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸”的輸氣格局,實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)天然氣、進(jìn)口管道天然氣、進(jìn)口LNG資源和用氣市場(chǎng)之間的聯(lián)通[2]。截至2020年3月,中國(guó)已建成LNG接收站22座,總接卸能力達(dá)到7615萬(wàn)噸/年,沿海LNG接收能力快速提升,部分天然氣不通過管網(wǎng)而是采用“液來(lái)液走”的方式直接銷售。為適應(yīng)管網(wǎng)第三方公平開放及管網(wǎng)化的運(yùn)輸模式,自2017年9月開始,國(guó)家按照“準(zhǔn)許成本加合理收益”的原則制定天然氣管輸價(jià)格,實(shí)施“一企一價(jià)”,每3年進(jìn)行校核調(diào)整。
綜合來(lái)看,中國(guó)天然氣市場(chǎng)已經(jīng)形成多供氣主體、多氣源、下游用戶數(shù)量巨大且遍布全國(guó)、天然氣跨區(qū)輸送、管網(wǎng)互聯(lián)互通顯著提高的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。本研究建立的供氣商銷售優(yōu)化模型基于這樣的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
中國(guó)天然氣市場(chǎng)地域分布廣,各類用戶的用氣特征差別較大。當(dāng)前,供氣商面臨的現(xiàn)實(shí)問題是:在天然氣價(jià)格市場(chǎng)化程度越來(lái)越高的情況下,如何統(tǒng)籌自身的氣源、管輸成本等因素,通過優(yōu)化不同地域、不同類型用戶的銷售規(guī)模,實(shí)現(xiàn)天然氣銷售業(yè)務(wù)利潤(rùn)最大化。
以中國(guó)石油為例,目前每年銷售氣量近2000億立方米,銷售區(qū)域覆蓋全國(guó)29個(gè)省區(qū),涵蓋所有用戶類型,各地各用戶銷售價(jià)格、管輸成本差異極大,銷售到不同區(qū)域和不同類型的下游用戶所產(chǎn)生的收益顯著不同。優(yōu)化銷售流向與銷售結(jié)構(gòu),已成為供氣商提升天然氣銷售業(yè)務(wù)盈利能力的關(guān)鍵所在。綜合考慮,可歸納為存量氣與增量氣的銷售問題,以下分兩種情景展開分析。
供氣商已落實(shí)的天然氣資源包括下屬油氣田自產(chǎn)天然氣、已簽在履約的進(jìn)口天然氣合同的“照付不議”氣量等剛性天然氣資源。這部分天然氣資源既使銷售整體虧損,也必須銷售出清。優(yōu)化銷售決策,就是要實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商收益最大化,把虧損降到最低?;谶@一框架,本研究建立了供氣商銷售優(yōu)化模型。
3.1.1 基本限定條件
1)氣源按已落實(shí)且全部銷售出清設(shè)定。已落實(shí)氣源主要為國(guó)產(chǎn)氣和進(jìn)口長(zhǎng)期合同天然氣,國(guó)產(chǎn)氣量基本全產(chǎn)全銷,進(jìn)口長(zhǎng)期合同氣有“照付不議”氣量約束,上下浮動(dòng)空間有限。模型假設(shè)已落實(shí)氣源的數(shù)量、采購(gòu)價(jià)基本確定。
2)區(qū)域銷售市場(chǎng)按省市區(qū)劃分。銷售市場(chǎng)根據(jù)不同用氣層級(jí)、不同用氣地域進(jìn)行劃分,本模型將省級(jí)銷售市場(chǎng)作為區(qū)域銷售市場(chǎng)進(jìn)行分析。
3)下游用戶類型按有關(guān)規(guī)定劃分。參照《天然氣利用政策》[3]及現(xiàn)實(shí)情況,本模型將用戶類型劃分為城市燃?xì)狻⒐I(yè)用戶、發(fā)電用戶、化工用戶四類。
4)承運(yùn)能力滿足銷售要求。國(guó)內(nèi)主要承運(yùn)商有國(guó)家管網(wǎng)及地方管網(wǎng)等公司,本模型假設(shè)天然氣承運(yùn)商管輸能力足夠,即供氣商可以通過天然氣承運(yùn)商將天然氣順利運(yùn)輸至下游用戶,不存在運(yùn)輸瓶頸。
5)管輸費(fèi)采用國(guó)際通行的定價(jià)方法。本模型假設(shè)天然氣管輸費(fèi)用采用兩部制價(jià)格,即“容量費(fèi)+使用費(fèi)”,其中,容量費(fèi)在所有天然氣用戶間進(jìn)行分?jǐn)?,使用費(fèi)與管輸距離有關(guān)。
6)天然氣交接點(diǎn)在管輸末端。本模型假設(shè)供氣商與下游用戶的天然氣交接發(fā)生地在用戶的接氣端,天然氣銷售價(jià)格為“送到價(jià)”,即城市門站銷售價(jià)格或工廠門站銷售價(jià)格,中游管輸費(fèi)由供氣商支付給天然氣承運(yùn)商。
7)最低供應(yīng)量按供應(yīng)商已供的民生類用戶等剛性需求量考慮。天然氣供應(yīng)必須滿足銷售區(qū)域內(nèi)民生保障、公共服務(wù)設(shè)施運(yùn)行、大氣污染治理目標(biāo)等剛性需求。本模型假設(shè)供氣商在每個(gè)地區(qū)都有最低銷售氣量的約束限制,這部分最低供應(yīng)量由供應(yīng)商與有關(guān)政府主管部門和用戶共同商定。
3.1.2 建立模型
某供氣商A共有n1種氣源,n2個(gè)區(qū)域銷售市場(chǎng)(可理解為省級(jí)銷售市場(chǎng)),每個(gè)省級(jí)銷售市場(chǎng)中有n3種用戶類型(可理解為城市燃?xì)?、直供工業(yè)、電廠、化工用戶等)(見圖3)。
3.1.3 主要參數(shù)
上述已知變量中,部分變量的取值是既定的,部分變量的取值是不斷變化的,供氣商在實(shí)際工作中應(yīng)注重對(duì)這些變量的分析預(yù)測(cè),用于供氣商對(duì)明確的資源進(jìn)行銷售優(yōu)化決策。確定這些變量的大小是對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置的前提條件,直接影響優(yōu)化配置的結(jié)果。
3.1.4 管輸費(fèi)參數(shù)
圖3 供氣企業(yè)多氣源多用戶銷售示意
目前國(guó)家管輸費(fèi)政策仍處于國(guó)家管網(wǎng)公司成立后的過渡階段,管輸費(fèi)率仍沿用上游供氣商供氣、管輸一體化時(shí)的政策。鑒于新的管輸價(jià)格政策還未出臺(tái),本研究假設(shè):管輸價(jià)格按照國(guó)家管網(wǎng)公司“準(zhǔn)許成本+合理收益”(即年度總成本)的原則制定,國(guó)家管網(wǎng)公司為供氣商A供氣,付出的年度總成本可劃分為固定成本F與可變成本B,其中,固定成本F主要包括制造費(fèi)用、人員工資,可變成本B主要包括主要材料、燃料、動(dòng)力和損耗。
總成本由全部管輸氣量分?jǐn)偂?/p>
B 為全網(wǎng)平均單位周轉(zhuǎn)量可變管輸成本,單位是“元/(千立方米·千米)”,即b=
供氣商A將第m種氣源銷售至i省j類用戶產(chǎn)生的收益
供氣商A銷售天然氣所產(chǎn)生的全部收益
要在滿足各省天然氣供應(yīng)量最低值、各氣源氣量全部銷售的情況下,實(shí)現(xiàn)供氣商A的收益最大化,構(gòu)建線性規(guī)劃模型如下:
約束條件:
3.1.5 模型解析
1)供氣商在優(yōu)化已落實(shí)氣源的地域用戶、行業(yè)用戶的銷售結(jié)構(gòu)和流向時(shí),與已落實(shí)氣源的購(gòu)氣總成本、購(gòu)氣價(jià)格、購(gòu)氣量均無(wú)關(guān),即C總為既定常數(shù)。其經(jīng)濟(jì)含義為:任何氣源只要已發(fā)生采購(gòu)決策,在優(yōu)化銷售流向時(shí)就無(wú)需再考慮其成本問題。
2)供氣商在優(yōu)化已落實(shí)氣源的地域用戶、行業(yè)用戶的銷售流向時(shí),最重要的決策參數(shù)是即下游用戶的銷售價(jià)格與運(yùn)輸?shù)皆撚脩羲l(fā)生的可變管輸成本的差值,供氣商應(yīng)優(yōu)先將氣源供應(yīng)給最高的地域用戶、行業(yè)用戶。其經(jīng)濟(jì)含義為:對(duì)于供氣商而言,將某種已采購(gòu)氣源銷售至某地區(qū)的某類用戶的邊際價(jià)值只取決于兩個(gè)參數(shù),一是即銷售給該用戶的銷售價(jià)格;二是即將m氣源供應(yīng)至i省j類型用戶發(fā)生的可變管輸成本。終端銷售價(jià)格減去可變管輸成本,差值越大的終端用戶,供氣商越要優(yōu)先供應(yīng)。
3)供氣企業(yè)在優(yōu)化已落實(shí)氣源的地域用戶、行業(yè)用戶的銷售流向時(shí),與其支付給管道承運(yùn)商(國(guó)家管網(wǎng)公司)的固定管輸成本F無(wú)關(guān)。其經(jīng)濟(jì)含義為:固定管輸成本在管輸活動(dòng)發(fā)生前已形成,屬于沉沒成本,與供氣企業(yè)銷售優(yōu)化沒有直接關(guān)系,即F與的關(guān)聯(lián)度很低,在優(yōu)化時(shí),對(duì)F可不予考慮。
該模型及上述結(jié)論同樣適用于擁有管輸網(wǎng)絡(luò),通過自有管網(wǎng)進(jìn)行天然氣銷售的供氣商,模型中的管輸成本可視為供氣商的內(nèi)部管輸成本,在固定管輸成本已沉沒的情況下,優(yōu)化銷售用戶時(shí),應(yīng)重點(diǎn)參照銷售至下游用戶的天然氣價(jià)格與其可變管輸成本的差值,排除固定管輸成本對(duì)銷售決策的干擾。
現(xiàn)實(shí)情況下,增量氣源一般是增量進(jìn)口天然氣資源,包括長(zhǎng)期合同資源和現(xiàn)貨資源。情景二主要為供氣商在增量氣源采購(gòu)、優(yōu)化增量天然氣資源的銷售以獲得最大收益等問題的事前決策提供支撐。在已落實(shí)氣源的基礎(chǔ)上,供氣商引入新增氣源銷售帶來(lái)的增量利潤(rùn)必須大于零,使供氣商在情景一下的利潤(rùn)有所改善,實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)增加或者虧損減少。
為實(shí)現(xiàn)供氣商A在情景二的收益最大化,構(gòu)建線性規(guī)劃模型如下:
約束條件:
隨著國(guó)家管網(wǎng)公司的成立,在天然氣運(yùn)輸與天然氣銷售分離的運(yùn)營(yíng)模式下,傳統(tǒng)供氣商的盈利邏輯發(fā)生根本性變化,新興供氣商也可以在更大地域范圍內(nèi)開展更大規(guī)模的銷售活動(dòng)。不同區(qū)域、不同類型的用戶對(duì)天然氣價(jià)格的支付能力和需要供氣商提供的服務(wù)不一樣,同樣的天然氣資源銷售給不同的用戶,將付出不同的成本,產(chǎn)生不同的收益。供氣商需要優(yōu)化銷售結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)效益最大化,并決策在什么情況下應(yīng)新增氣源,以擴(kuò)大銷售規(guī)模。
本文提出的決策模型,結(jié)合中國(guó)供氣商面臨的實(shí)際問題,歸納為兩種情景展開分析。一種情景是對(duì)必須銷售出清的天然氣資源進(jìn)行銷售優(yōu)化,供應(yīng)商需要決策的是,如何實(shí)現(xiàn)收益最大化或最大程度地減少虧損。模型分析表明,要實(shí)現(xiàn)效益最大化,供氣商應(yīng)盡可能多地選擇“銷售價(jià)格與可變管輸成本之差”相對(duì)大的用氣區(qū)域和用戶,而與購(gòu)氣成本以及固定管輸成本無(wú)關(guān)。另一種情景是供氣商需要決策是否應(yīng)新增氣源,以及新增后如何優(yōu)化銷售的問題。模型結(jié)果顯示,在一定的假設(shè)條件下,只要新增氣源的銷售價(jià)格大于氣源購(gòu)買成本與可變管輸成本之和,就可引入這種氣源。要實(shí)現(xiàn)對(duì)新增氣源的優(yōu)化銷售,同樣需要優(yōu)先考慮那些產(chǎn)生邊際收益相對(duì)大的用氣區(qū)域和用戶。
需要說明的是,供氣商面臨的實(shí)際銷售問題比本文建立的模型更加復(fù)雜,本研究只是提供一種解決思路。建議供氣商根據(jù)自身的目標(biāo)市場(chǎng),依據(jù)銷售至用戶的價(jià)格差異以及需要考慮的前置條件,例如國(guó)家的有關(guān)天然氣利用政策、價(jià)格政策和一些特殊要求,劃分不同區(qū)域和不同類型的天然氣用戶,作為優(yōu)化配置的目標(biāo)單元市場(chǎng),確定約束條件,建立適合自身的天然氣銷售優(yōu)化模型,為天然氣銷售提供決策依據(jù),以實(shí)現(xiàn)天然氣銷售效益最大化。