秦云松，張吉軍，王小林，戴 勝

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司天然氣分公司，北京100120;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北武漢430074;3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究中心，湖北武漢 430074)

一、引言

能源是一個(gè)地區(qū)和一個(gè)國(guó)家發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源數(shù)量短缺或消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理都將嚴(yán)重影響地區(qū)和國(guó)家的安全與發(fā)展［1］1280-1285。國(guó)際能源署(IEA)2010年報(bào)告對(duì)中國(guó)天然氣市場(chǎng)進(jìn)行了全面評(píng)估，報(bào)告顯示，2010年中國(guó)天然氣消費(fèi)量為1 070×108m3，比2009年增長(zhǎng)18.2%，已成為世界第四大天然氣消費(fèi)國(guó)，并預(yù)計(jì)2015年消費(fèi)量將達(dá)到2 600×108m3左右，占一次能源消耗量的7%，2020年約為3500×108m3。［2］目前中國(guó)天然氣市場(chǎng)定價(jià)主要采用成本加成法，其市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)低于替代能源價(jià)格(如煤、LPG等)，雖然極大推動(dòng)了市場(chǎng)消費(fèi)與擴(kuò)張，但導(dǎo)致了天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較單一，結(jié)構(gòu)不合理，其市場(chǎng)價(jià)值沒有得到充分體現(xiàn)，天然氣資源在市場(chǎng)中沒有得到合理配置［3-4］。中國(guó)天然氣消費(fèi)模式正逐步由供應(yīng)驅(qū)動(dòng)消費(fèi)向需求拉動(dòng)消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變，天然氣市場(chǎng)結(jié)構(gòu)如何變化直接關(guān)系到能源消費(fèi)安全，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中國(guó)天然氣利用形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻［5］。故研究天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律和演變趨勢(shì)有利于國(guó)家天然氣能源政策和產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整、天然氣市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、市場(chǎng)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)和天然氣資源的合理配置。

天然氣市場(chǎng)具有較強(qiáng)的區(qū)域消費(fèi)特征，目前中國(guó)形成了西南、環(huán)渤海灣、西北等8大不同類型區(qū)域性消費(fèi)市場(chǎng)。大華北市場(chǎng)涵蓋陜西、山西、內(nèi)蒙古、山東、河南、北京等省市區(qū)，整個(gè)地區(qū)天然氣管網(wǎng)密布，四通八達(dá)。該區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需求主體多樣，經(jīng)濟(jì)水平差異較大，既有東部的發(fā)達(dá)地區(qū)山東、北京，又有中西部的欠發(fā)達(dá)地區(qū)山西、內(nèi)蒙古、河南。該地區(qū)資源稟賦差異大:山西富產(chǎn)煤炭;陜北和內(nèi)蒙古交界的鄂爾多斯氣田和長(zhǎng)慶氣田為兩省提供了可靠的供氣保障;山東屬于沿海LNG輻射地區(qū)，除接收管道氣、海上氣外，還接收進(jìn)口氣，用氣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。整個(gè)大華北地區(qū)天然氣需求主體主要以城市燃?xì)狻⒐I(yè)和發(fā)電為主，其市場(chǎng)需求量大且價(jià)格承受能力較強(qiáng)。由于中石油、中石化、中海油及內(nèi)蒙古煤制天然氣多個(gè)供氣主體的并存，大華北地區(qū)氣源結(jié)構(gòu)也日趨多樣化。該區(qū)現(xiàn)有管道氣、海上氣、煤制氣、LNG等多種天然氣能源，種類豐富。內(nèi)蒙古、寧夏天然氣汽車試點(diǎn)的推行，使得LNG、CNG項(xiàng)目在大華北地區(qū)迅速開展，中石油、中海油和中石化積極布局LNG項(xiàng)目搶占天然氣市場(chǎng)。由此可見，大華北地區(qū)具有鮮明的區(qū)域特征，對(duì)該地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變研究將為中國(guó)天然氣的區(qū)域配置、下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置以及天然氣市場(chǎng)化提供必要的參考價(jià)值。

能源消費(fèi)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的耗散系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)在外部擾動(dòng)和內(nèi)部漲落影響下不斷演變，表現(xiàn)出自發(fā)的、不可逆的演化特征。信息熵(Information entropy)從信息源系統(tǒng)角度出發(fā)，利用概率測(cè)度和統(tǒng)計(jì)方法度量耗散系統(tǒng)無(wú)序狀態(tài)，揭示系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變過程［6-7］。耿海青等考慮到能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的區(qū)域差異性，利用信息熵分析了區(qū)域市場(chǎng)內(nèi)居民能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)(電力、煤炭、LPG和煤氣等)的演變，認(rèn)為電力和天然氣將成為城市居民主要的消費(fèi)能源［8］。田志勇等分析了中國(guó)2001—2006年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的煤炭、石油和天然氣的信息熵特征指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，認(rèn)為資源稟賦及煤炭、石油和天然氣的儲(chǔ)量影響能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化［9］。揣小偉等從信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度等指標(biāo)對(duì)中國(guó)1991—2006年煤炭、石油、天然氣和電力等能源消費(fèi)數(shù)量和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，并深入研究了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響［1］1280-1285。目前信息熵理論用于天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變的研究還不多見，天然氣能源系統(tǒng)作為整個(gè)能源系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變既與其他能源有關(guān)(尤其是替代能源，如煤炭)，又在工業(yè)、商業(yè)、民用等消費(fèi)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出自身演變的特點(diǎn)，為此，本文將采用信息熵、均衡度、優(yōu)勢(shì)度等方法分析研究區(qū)域市場(chǎng)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)時(shí)空演變過程和規(guī)律，以及影響天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變差異性的因素，以便更加清晰地認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)確把握中國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的差異性，為中國(guó)天然氣政策制定和調(diào)整提供依據(jù)，促進(jìn)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。

二、研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

(一)研究方法

假設(shè)一個(gè)地區(qū)的天然氣消費(fèi)總量為Q，該地區(qū)利用天然氣的行業(yè)有m種，每種行業(yè)的天然氣使用量為qi(i=1，2，…，m)，則各行業(yè)天然氣的消費(fèi)量占該地區(qū)天然氣消費(fèi)量總和的比例為pi=qi/Q，∑pi=1。

據(jù)此，根據(jù)信息論的原理，同時(shí)參照申農(nóng)公式［9］，可以定義天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的信息熵為

式(1)可以用來(lái)描述某一地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的有序度或復(fù)雜程度，揭示其動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。

一般來(lái)說，當(dāng)一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平很低時(shí)，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較單一，可能只有一兩個(gè)行業(yè)使用量較大。假設(shè)處于極端狀態(tài)，整個(gè)地區(qū)只有一個(gè)行業(yè)使用天然氣，此時(shí)Hmin=0;相反，若該地區(qū)所有行業(yè)天然氣使用量的比例相等，即p1=p2=…=pm=1/m，則此時(shí)Hmax=lnm。事實(shí)上，這兩種情況均不會(huì)出現(xiàn)，信息熵一般會(huì)介于兩者之間，其值的大小反映該地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，而均衡度和優(yōu)勢(shì)度則描述各行業(yè)天然氣利用的差別和結(jié)構(gòu)格局［10-11］。一個(gè)系統(tǒng)越是有序，信息熵就越低;反之，一個(gè)系統(tǒng)越是混亂，信息熵越高。在這里，定義天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)均衡度的表達(dá)式為

即均衡度是信息熵和最大熵之間的比值，取值范圍為J∈［0，1］，其值越大，各行業(yè)天然氣使用量的比例差別就越小;當(dāng)J=0時(shí)，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度最低。優(yōu)勢(shì)度的表達(dá)式為

反映了一種或幾種行業(yè)支配天然氣消費(fèi)的程度。

(二)數(shù)據(jù)來(lái)源

根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2011)、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2011)、《中國(guó)國(guó)土資源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2011)，整理選取出2000—2010大華北地區(qū)的北京、山東、內(nèi)蒙古、山西、河北、陜西、寧夏以及河南等地各行業(yè)使用天然氣的消費(fèi)量數(shù)據(jù)作為本文研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

三、大華北地區(qū)天然氣市場(chǎng)發(fā)展特征

(一)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大

2010年，中國(guó)天然氣消費(fèi)量達(dá)到1070×108m3，比2009年增長(zhǎng)了18.2%，是2000年的4.4倍。大華北地區(qū)各省市區(qū)2010年天然氣消費(fèi)總量為335.28×108m3，遠(yuǎn)高于2000年46.88×108m3的消費(fèi)總量(見圖1)。由于大華北地區(qū)天然氣需求主體以城市燃?xì)?、工業(yè)和發(fā)電為主，價(jià)格承受能力較強(qiáng)，其天然氣利用前景較為廣闊。根據(jù)大華北地區(qū)各省市區(qū)“十二五”天然氣利用規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2015年，大華北地區(qū)天然氣需求總量將達(dá)到1 014×108m3，占全國(guó)天然氣需求預(yù)測(cè)總量(2 600×108m3)的39%，大華北地區(qū)天然氣市場(chǎng)規(guī)模將快速擴(kuò)大。

圖1 2000—2010年大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)量

(二)供氣主體由單一趨于多樣

2005年之前，大華北地區(qū)天然氣主要由中石油供給，近年來(lái)隨著中石化和中海油對(duì)大華北地區(qū)資源投放量的不斷增加，該地區(qū)已經(jīng)形成了多元的供氣主體、多樣化的氣源結(jié)構(gòu)，大大推動(dòng)了大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)量的迅速增加。預(yù)計(jì)到2015年，大華北地區(qū)天然氣供應(yīng)總量約為937×108m3，其中中石油的供氣量約為546×108m3，占總供氣量的58.3%;中石化供氣量約為243×108m3，占總供氣量的26%;中海油供氣量約為73×108m3，占總供氣量的7.7%;內(nèi)蒙古煤制天然氣量約為75×108m3，占總供氣量的8%。同一市場(chǎng)多元化的供氣格局的出現(xiàn)，“競(jìng)爭(zhēng)中合作，共贏中發(fā)展”的模式將日趨完善，這將有利于實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)、儲(chǔ)氣庫(kù)等資源的優(yōu)化配置和合理利用，避免重復(fù)建設(shè)，提高輸氣效益。

(三)輸氣管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化

目前整個(gè)大華北地區(qū)已經(jīng)形成了橫跨東西、縱貫?zāi)媳钡奶烊粴夤芫W(wǎng)布局。截至2010年底，山東省境內(nèi)長(zhǎng)輸天然氣管道近4700km，主要有榆濟(jì)管線、泰威線以及多條支線、青島—威海干線及其支線。河南境內(nèi)的主要管網(wǎng)通道有:陜京二線安平站—山東管網(wǎng)—河南;陜京二線石家莊站—河北省管網(wǎng)—河南;陜京二線安平站—冀寧聯(lián)絡(luò)線—中滄線—河南。陜西省現(xiàn)已建成靖西線、咸寶線、西渭線、靖西復(fù)線等4條長(zhǎng)輸管道。山西省境內(nèi)主干管道包括陜京線、陜京二線、西氣東輸管線等主要管道以及規(guī)劃的陜京三線，還有榆濟(jì)管線。2008年末，內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)已建成7條長(zhǎng)距離輸氣管道，以化工用戶為主，城市燃?xì)庥脩舸沃?/p>

四、大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變研究

(一)大華北地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變

從2001—2010年大華北地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化來(lái)看，該地區(qū)以煤炭消費(fèi)為主，占整個(gè)能源消費(fèi)的90%左右，而石油、天然氣和電力等能源消費(fèi)僅占10%(見圖2)。該地區(qū)能源信息熵值變化在2003年之前逐年下降，而2003年后熵值不斷增加，這表明盡管大華北地區(qū)能源消費(fèi)以煤炭為主，但天然氣、電力在整個(gè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例正逐年上升，且天然氣消費(fèi)量從2001年的50×108m3增加到2010年的350×108m3左右(見圖1)，這表明大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)量的增加推動(dòng)了能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步改善。

圖2 大華北地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵與消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)趨勢(shì)

從大華北地區(qū)各省市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)熵值變化來(lái)看，總體上各省市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)熵值不斷增大，天然氣消費(fèi)比例不斷上升，但熵值變化與波動(dòng)呈現(xiàn)出較為明顯的聚類特征，見圖3、圖4。因而，可依據(jù)熵值變化范圍將大華北地區(qū)劃分為4個(gè)能源消費(fèi)次區(qū)域:北京為次區(qū)域一;陜西為次區(qū)域二;寧夏、山東、河南、河北和內(nèi)蒙古為次區(qū)域三;山西為次區(qū)域四。北京地區(qū)能源消費(fèi)信息熵值不斷增加，且天然氣消費(fèi)比例急劇上升，主要是北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)清潔能源需求旺盛;同時(shí)中石油陜京一、二線投產(chǎn)運(yùn)行，推動(dòng)了北京市天然氣消費(fèi)量的迅速增長(zhǎng)(見圖3)，極大地改善和調(diào)整了北京市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。陜西、內(nèi)蒙古、河南和山東等地區(qū)能源消費(fèi)熵值總體增大，消費(fèi)比例增長(zhǎng)也保持同樣的趨勢(shì)，但增長(zhǎng)緩慢(見圖4)，而中石油、中石化和中海油三大公司積極培育該區(qū)域的天然氣市場(chǎng)、逐步加大對(duì)這些地區(qū)天然氣資源的投放量，客觀上改善了這些省市區(qū)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。而山西作為中國(guó)的煤炭供給基地，盡管天然氣比例增加和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所改善，但豐富的煤炭資源和價(jià)格優(yōu)勢(shì)制約了作為清潔能源的天然氣在該地區(qū)的消費(fèi)。

總體上來(lái)說，盡管大華北地區(qū)仍以煤炭為主要消費(fèi)能源，但該地區(qū)天然氣管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、供應(yīng)主體多元化和市場(chǎng)中工業(yè)及燃?xì)庥脩魧?duì)清潔能源天然氣的旺盛需求，推動(dòng)了整個(gè)大華北地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的改善。同時(shí)由于各省市區(qū)資源稟賦和天然氣市場(chǎng)發(fā)育程度不同，使得能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征。

(二)大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)時(shí)間變化

本文根據(jù)中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒公布的2000—2010年大華北地區(qū)工業(yè)、居民生活、公共服務(wù)和商業(yè)等天然氣消費(fèi)量數(shù)據(jù)，并依此計(jì)算這11年該地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)、信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度(見圖5、圖6)，其中公共服務(wù)和商業(yè)消費(fèi)包括建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、餐飲和批發(fā)零售業(yè)。從信息熵和均衡度變化來(lái)看，熵值在0.5～0.7之間波動(dòng)，均衡度在0.4以下，即表明該地區(qū)消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化較大，且單一。從消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化來(lái)看，該地區(qū)以工業(yè)用氣為主，消費(fèi)比例占50%左右，其波動(dòng)變化直接影響整個(gè)區(qū)域熵值變化，同時(shí)居民生活用氣、公共服務(wù)和商業(yè)用氣比例逐漸趨于穩(wěn)定，在20%左右小幅度波動(dòng)。

2001—2010年大華北地區(qū)天然氣市場(chǎng)是從初步開發(fā)到快速發(fā)展的階段，依據(jù)信息熵變化過程，可將該地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化按照時(shí)間劃分為3個(gè)階段，具體如下:

2003年之前市場(chǎng)處于初始開發(fā)階段。該地區(qū)主干管網(wǎng)沒有形成，天然氣主要消費(fèi)市場(chǎng)集中在油氣田周邊，中原油田和勝利油田通過氣田集輸管網(wǎng)向附近城市的工業(yè)、居民生活供氣，僅長(zhǎng)慶蘇里格氣田通過陜京一、二線跨區(qū)域向北京供氣。由于天然氣價(jià)格由政府規(guī)制，化肥、工業(yè)原料和居民用氣出廠價(jià)分別為0.69元/m3，1.27元/m3和0.92元/m3左右，過低的氣價(jià)極大地刺激了市場(chǎng)消費(fèi)，使得天然氣消費(fèi)在氣田周邊局部市場(chǎng)形成了短期有序結(jié)構(gòu)(熵值接近1.3)。

2004—2008年為市場(chǎng)培育與發(fā)展階段。2004年以后，中石油西氣東輸一、二線管線貫通，而各省級(jí)支線管網(wǎng)與主干管網(wǎng)對(duì)接，極大地推動(dòng)了沿線市場(chǎng)天然氣消費(fèi);中石化鄂爾多斯大牛地氣田勘探開發(fā)取得突破，并利用陜京一、二線代輸?shù)缴綎|、河南、北京等市場(chǎng)。由此，大華北地區(qū)初步形成了較為完善的網(wǎng)絡(luò)，中石油和中石化加大了該地區(qū)資源投放量，利用上述管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域供氣，積極進(jìn)行市場(chǎng)培育。而大華北地區(qū)以工業(yè)用戶居多，因此整個(gè)用氣結(jié)構(gòu)逐漸以工業(yè)為主，雖然商業(yè)和公共服務(wù)用氣比例、居民生活用氣比例有所下降，但用氣絕對(duì)量明顯增加(見圖1、圖5)。然而，由于天然氣價(jià)格采用成本加成法，且化工原料用氣受到政府規(guī)制，其價(jià)格低于工業(yè)燃料價(jià)格，導(dǎo)致化工用氣從2004年的43%上升到2008年的55%，而工業(yè)燃料用氣比例則從57%下降到45%。由此可見，在此階段，大華北地區(qū)管網(wǎng)逐步完善推動(dòng)了市場(chǎng)需求，而上游氣田采取的低價(jià)銷售策略，既刺激了消費(fèi)進(jìn)一步增加，也客觀上造成了消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理(熵值從1.3降到1.0)，天然氣資源未能在市場(chǎng)中得到合理配置。

2008年以后為市場(chǎng)快速發(fā)展和市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整階段。2008年金融危機(jī)對(duì)大華北地區(qū)的工業(yè)影響較大，特別是對(duì)化工企業(yè)形成較大沖擊，工業(yè)用氣量相對(duì)下降，而居民、商業(yè)和公共服務(wù)用氣穩(wěn)定增長(zhǎng)，同時(shí)，國(guó)家上調(diào)天然氣價(jià)格，限制化工原料等低附加值行業(yè)天然氣消費(fèi)，鼓勵(lì)工業(yè)燃料、發(fā)電和商業(yè)等高附加值的行業(yè)用氣。根據(jù)等熱值法計(jì)算的天然氣市場(chǎng)價(jià)值可以看出，出租車、公共汽車、工業(yè)燃料以及制氫等行業(yè)天然氣市場(chǎng)價(jià)值較高，而尿素、甲醛和發(fā)電等領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低(見表1)。因此，2008年后，整個(gè)大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步改善(熵值上升到1.3，均衡度上升到0.7)，天然氣資源逐步流向附加值較高和價(jià)格承受力較強(qiáng)的行業(yè)。特別是2010年后，國(guó)家發(fā)改委制定的天然氣利用政策突出強(qiáng)調(diào)了要節(jié)約、高效使用天然氣，大量消耗天然氣的化工項(xiàng)目、部分發(fā)電項(xiàng)目和甲醇項(xiàng)目被列為禁止范圍，而居民炊事、生活熱水等用氣、天然氣分布式能源項(xiàng)目等被列為優(yōu)先用氣類。因此，國(guó)家對(duì)天然氣利用政策的出臺(tái)將進(jìn)一步引導(dǎo)大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

表1 等熱值法天然氣市場(chǎng)價(jià)值

(三)大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)空間差異

2010年大華北地區(qū)8個(gè)省市區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵的空間差異性較為顯著(見表2)，地理空間上由東部向西部逐漸降低，即北京最大(1.46)，其次是山東(1.26)，內(nèi)蒙古最小 (1.02)。如果從各省人均GDP來(lái)看，則可發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市區(qū)的天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)也較為多樣化(如北京);而GDP低的省，其信息熵則較小，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)較為單一(如寧夏、陜西)。由此可見，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)天然氣消費(fèi)承受能力較高，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)多樣性顯著，反之則消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨于單一。

表2 2010年大華北地區(qū)各省市區(qū)信息熵、均衡度、優(yōu)勢(shì)度和人均GDP

如上所述，大華北地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯4個(gè)區(qū)域特征，故本文對(duì)這4個(gè)次區(qū)域天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例和信息熵變化過程進(jìn)一步分析，可以發(fā)現(xiàn)這4個(gè)次區(qū)域的天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)并且在空間上呈現(xiàn)出不同的演變規(guī)律(見圖7)。

次區(qū)域一:北京市天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵從2001年的1.3上升到2010年的1.4，用氣結(jié)構(gòu)逐步多樣化，主要以非工業(yè)用氣為主(見圖7a)。2005年以來(lái)中石油通過陜京線加大了對(duì)北京市的天然氣供應(yīng)，其供氣氣源逐漸豐富，天然氣消費(fèi)量在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例從2007年急劇增加后有穩(wěn)定的趨勢(shì)。由于北京市人均GDP較高(71938元)，價(jià)格承受能力較強(qiáng)，第三產(chǎn)業(yè)比例大(2010年比例為75%)，同時(shí)考慮到北京市碳減排壓力，可以預(yù)見未來(lái)北京市天然氣消費(fèi)在交通運(yùn)輸、公共服務(wù)和商業(yè)等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的第三產(chǎn)業(yè)的天然氣消費(fèi)比例會(huì)進(jìn)一步提高。

次區(qū)域二:陜西省天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵從2001年的1.3下降到2010年的1.2左右，用氣結(jié)構(gòu)較為單一，主要以工業(yè)為主，居民生活、公共服務(wù)、商業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)次之(見圖7b)。主要原因是陜西省第二產(chǎn)業(yè)比重過大(約占53.8%)，而第三產(chǎn)業(yè)較小(約為36.4%)。目前陜西省已基本形成“四縱兩橫一樞紐”的天然氣管網(wǎng)體系，“十二五”期間隨著“氣化陜西”工程的推進(jìn)，靖西三線、榆林—西安等管線將在“十二五”后期陸續(xù)建成，最終形成“六縱兩橫一環(huán)”的管網(wǎng)體系。同時(shí)，該地區(qū)毗鄰長(zhǎng)慶氣田和大牛地氣田，以及西氣東輸一線、二線管道，能就近獲取價(jià)格較低的天然氣?？深A(yù)見，在“十二五”期間，陜西地區(qū)居民生活用氣和交通運(yùn)輸業(yè)用氣將大幅增長(zhǎng)，工業(yè)用氣比例將有所降低，天然氣消費(fèi)將轉(zhuǎn)向價(jià)格承受力較高的第三產(chǎn)業(yè)，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐漸趨于合理。

圖7 大華北地區(qū)分區(qū)域天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵差異

次區(qū)域三:寧夏、內(nèi)蒙古和山東等5省區(qū)天然氣消費(fèi)信息熵值較小，該地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一，仍然以工業(yè)為主，居民消費(fèi)較為穩(wěn)定(見圖7c)。主要原因是該地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)比重過大(約占53%)，第三產(chǎn)業(yè)較小(約為37%)，同時(shí)，除山東和內(nèi)蒙古以外，其他各省區(qū)人均GDP不到30000元(見表2)，總體上制約了該地區(qū)居民用氣和第三產(chǎn)業(yè)用氣的消費(fèi)能力。可以預(yù)見，在“十二五”期間該區(qū)域天然氣消費(fèi)仍以工業(yè)為主，第三產(chǎn)業(yè)中的交通運(yùn)輸、公共服務(wù)和商業(yè)用氣有提升空間。

次區(qū)域四:山西省天然氣消費(fèi)信息熵值在上升，工業(yè)比重在下降，交通運(yùn)輸業(yè)和生活消費(fèi)比重上升(見圖7d)。工業(yè)用氣分布在太原、忻州、陽(yáng)泉、運(yùn)城等城市，用氣行業(yè)以鋼鐵、陶瓷和鎂業(yè)為主，而居民天然氣消費(fèi)主要以液化氣為主。該省擁有豐富的煤層氣(資源量約10×108m3)，隨著2010年山西省“氣化山西”戰(zhàn)略的提出，可以預(yù)見，在“十二五”期間居民用氣、運(yùn)輸業(yè)用氣比例將增加。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文利用信息熵對(duì)天然氣區(qū)域消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行研究，以大華北地區(qū)的北京、山東、山西以及內(nèi)蒙古等8個(gè)省市區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化為例，分析與研究了該地區(qū)2000—2010年天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵變化過程，得出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

第一，大華北地區(qū)天然氣管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、供應(yīng)主體多元化推動(dòng)了大華北地區(qū)天然氣需求的快速增長(zhǎng)和工業(yè)、民用、商業(yè)、交通運(yùn)輸、發(fā)電等領(lǐng)域的消費(fèi)，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵將進(jìn)一步增加。隨著城市化進(jìn)程加快和環(huán)境保護(hù)力度加大，大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐漸由化工和工業(yè)燃料轉(zhuǎn)向城市居民、公共服務(wù)、商業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，將形成多元化消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

第二，2008年以后天然氣市場(chǎng)進(jìn)入快速發(fā)展和市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整階段，大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步改善，天然氣資源逐步流向附加值較高和價(jià)格承受力較強(qiáng)的出租車、公共汽車、工業(yè)燃料以及制氫等天然氣市場(chǎng)價(jià)值較高的行業(yè)。特別是2010年以后，國(guó)家發(fā)改委制定的天然氣利用政策突出強(qiáng)調(diào)要節(jié)約、高效使用天然氣，將進(jìn)一步引導(dǎo)大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

第三，大華北地區(qū)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)空間差異性較為顯著，天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)信息熵由東部向西部逐漸降低。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)天然氣消費(fèi)承受能力較高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)多樣性顯著，商業(yè)、公共服務(wù)和交通業(yè)等附加值較高的第三產(chǎn)業(yè)消費(fèi)比例將進(jìn)一步提高。而西部地區(qū)則由于天然氣消費(fèi)承受力較弱，消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨于單一，主要以工業(yè)燃料和化工原料為主，但隨著管網(wǎng)的完善和供氣氣源的豐富，城市燃?xì)庵械木用裣M(fèi)比例將進(jìn)一步提高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化。

［1］揣小偉，黃賢金，王倩倩，等.基于信息熵的中國(guó)能源消費(fèi)動(dòng)態(tài)及其影響因素分析［J］.資源科學(xué)，2009，31(8).

［2］ IEA.World Energy Outlook 2001［EB/OL］.(2011-11-09).http://www.iea.org/.

［3］劉道信.中國(guó)天然氣市場(chǎng)研究［J］.中國(guó)市場(chǎng)，2009(1):6-7.

［4］陳富良，廖鵬.中國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)規(guī)制的基本經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)［J］.經(jīng)濟(jì)與管理研究，2009(3):66-75.

［5］劉小麗.中國(guó)天然氣市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)［J］.天然氣工業(yè)，2010(7):1-6.

［6］王曉明.能源系統(tǒng)的復(fù)雜性分析及其應(yīng)用研究［D］.天津:天津大學(xué)，2002.

［7］齊梅，林秀梅，王燕，等.重慶市土地結(jié)構(gòu)利用信息熵時(shí)序變化及驅(qū)動(dòng)力研究［J］.國(guó)土資源科技管理，2009，26(3):64-68.

［8］耿海青，谷樹忠，國(guó)冬梅.基于信息熵的城市居民家庭能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變分析——以無(wú)錫市為例［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2004，19(2):257-262.

［9］田志勇，關(guān)忠良，王思強(qiáng).基于信息熵的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變分析［J］.交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2009，9(1):117-121.

［10］Kawachi T，Murayama T，Singh VP.Rainfall entropy for de-lineation of water resources zones in Japan［J］.Journal of Hydrology，2001(246):36-44.

［11］趙晶，徐建華，梅安新，等.上海市土地利用結(jié)構(gòu)和形態(tài)演變的信息熵與分維分析［J］.地理研究，2004，23(2):137-146.

［責(zé)任編輯:張巖林］