(中國石油大學(華東) 山東 青島 266500)

一、引言

20014世界能源統(tǒng)計年鑒中顯示，在我國一次能源消費中石油的比重持續(xù)下降，天然氣消費所占一次能源消費的比重由3.7%上升到4.6%，消費量相較于2013年增加了15.23億噸立方米，相較于2010年增加了27.98億噸立方米。這一數(shù)據也表明天然氣在我國能源戰(zhàn)略規(guī)劃中越來越受重視。在十二五期間，國家提出要加強天然氣消費市場的運輸系統(tǒng)建設，為保障十三五期間進一步開發(fā)天然氣。新的政策背景對能源提出了新的需求指標，科學規(guī)范地對我國天然氣需求進行預測，總體上看能為我國十三五期間有效及時地落實新的能源規(guī)劃戰(zhàn)略提供針對性的政策意見，細分來看不僅有利于減緩我國天然氣供應與需求之間的矛盾，也能有利于國家在控制天然氣市場大局時節(jié)約投入資金。

二、相關研究

目前有關能源供需預測的研究相對較多，有關天然氣需求預測的研究大致可以分為兩類，分別是短期預測和中長期預測。短期預測法常見的有指數(shù)平滑法、時間序列法和ARMA法等。有關短期預測，Reinhard[1]等人作為較早的研究者，利用隨機創(chuàng)新擴散模型，通過測算1973年到1997年的數(shù)據，對未來三年的天然氣消費量進行預測。焦文玲[2]通過建立城市天然氣平穩(wěn)的時間序列模型，并結合最小二乘法進行實例預測了天然氣的需求量。劉能鑄[3]等建立二階指數(shù)平滑模型，對2008年重慶市天然氣消耗量進行預測，為天然氣氣源的儲備提供參考。中長期預測常見的方法有系統(tǒng)動力學、彈性系數(shù)法和灰色系統(tǒng)法等。有關中長期預測，Najibi[4]通過運用兩階段的人工神經網絡方法，對美國公用事業(yè)的天然氣用量進行預測。毛文晉[5]通過改進傳統(tǒng)GM(1,1)模型建立新的預測模型，統(tǒng)計四川省2000-2007年天然氣消費數(shù)據對未來天然氣消費量進行科學預測。李君臣[6]等通過拓展了天然氣消費的影響因素，建立了我國天然氣消費的系統(tǒng)動力學模型，進行更高效的消費量預測。有些學者也會通過組合預測的方式來對天然氣預測進行研究，張明濤[7]綜合運用灰色系統(tǒng)和人工神經網絡法，對我國天然氣的供需進行預測。王文儉[8]為保證天然氣需求預測的精度，通過結合灰色預測和線性回歸預測模型對天然氣進行科學預測。

本文采用的適用于中長期預測的系統(tǒng)動力學理論。由于天然氣預測系統(tǒng)是一個復雜龐大的系統(tǒng)，而系統(tǒng)動力學的主要研究對象是非平衡的、非線性的、復雜且動態(tài)的社會經濟系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)動力學適合用來解決非線性的天然氣預需求測模型。

三、構建系統(tǒng)模型

天然氣的需求系統(tǒng)涉及到經濟、環(huán)境、人口、天然氣生產消費、天然氣進出口等眾多因素影響，是一個龐雜的系統(tǒng)。本文研究的是天然氣需求，天然氣作為一種重要的能源需要持續(xù)的投入，因此天然氣需求必然與我國經濟水平息息相關。天然氣的供應主要方向是我國三大產業(yè)，隨著我國科技不斷進步，三大產業(yè)的結構也會發(fā)生變革，在十三五期間天然氣的需求也會改變，天然氣消費產生的產生的二氧化碳會造成一定的環(huán)境污染。天然氣的產出與天然氣的儲存量和開采技術等有關，當天然氣產量不能滿足需求時，天然氣的對外依存度就會提高。因此天然氣的需求受到多方面的牽制。

本文綜合考慮環(huán)境、人口、經濟、社會等因素，構建符合十三五時期我國綠色且可持續(xù)發(fā)展的天然氣需求模型，本文的研究將納入產業(yè)結構、人口、GDP、天然氣產量、天然氣消費強度的影響因素。本文建立四個子系統(tǒng)，天然氣消費子系統(tǒng)、天然氣需求子系統(tǒng)、人口子系統(tǒng)和經濟子系統(tǒng)。根據各變量之間的關系，繪制天然氣需求系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學流圖，如下圖1所示。

圖1 天然氣需求預測系統(tǒng)流圖

四、天然氣需求預測與情景分析

(一)模型有效性檢驗

在運用系統(tǒng)學構建的天然氣需求系統(tǒng)模型進行預測時，首先應該保證預測模型的準確性。模型中天然氣需求彈性、技術進步率、人口自然增長率和天然氣生產彈性系數(shù)作為常數(shù)變量數(shù)值是一定的。GDP、三大產業(yè)產值、天然氣消費量等數(shù)據取自《中國統(tǒng)計年鑒2014》和《中國能源統(tǒng)計年鑒2014》。其次，天然氣需求預測時需檢驗模型有效性，運用vensim軟件進行仿真時初始年份設置為2005年，通過對2005-2014年系統(tǒng)變量的仿真得到的數(shù)值，與歷史真實數(shù)據進行可靠性對比，得到比較表如下表1所示。

表1 天然氣消費量系統(tǒng)動力學模擬值與真實值對比

從表1中看出，天然氣消費量相對誤差均小于10%，平均誤差為4.22%，也小于5%，因此可以認為系統(tǒng)擬合度和準確性較好，可以進行預測分析。

(二)情景預測結果分析

通過對系統(tǒng)的模擬仿真，預測了我國十三五期間天然氣的生產量、供應量、消費量以及生活消費和工業(yè)消費量。如下表2所示。

表2 我國天然氣消費量、生產量和供應量預測

從表中可以看出，隨著十三五時期的到來，我國天然氣消費量將快速增長，而生產量不能滿足我國天然氣的消費需求，因此我國依靠進口的天氣量也將增長。從2005年供需差值為203億立方米到2020年的363億立方米可知，我國在十三五時期要加大天然氣的進口量才能滿足我國天然氣消費需求。其中占比較大是工業(yè)消費，生活消費其次。

天然氣需求模型是社會經濟模型，在對此模型進行靈敏度分析時，發(fā)現(xiàn)GDP、第二產業(yè)比重和科技投入率等是較敏感的變量，其中GDP的變化量對天然氣量的變化影響最大，因此，在進行情景設置時考慮在不同GDP變化下我國天然氣消費需求變化情況，這符合我國一直堅持重視經濟發(fā)展的要求。

根據《中國統(tǒng)計年鑒2015》可知，我國2005-2015年GDP的平均增速為10.16%，設置未來五年GDP增長速度與這一平均增速保持不變的情景為基本情景，即經濟發(fā)展保持相對穩(wěn)定的情景。設定GDP增長速度略高于基本情景的情境為高速情景，將GDP增速設定為12.5%，設定GDP增速略低于基本情景為低速情景，將GDP增速設定為8.5%。在天然氣需求預測模型中按照三個情境中的值調節(jié)GDP增速，得到在三種不同GDP情境下我國十三五時期我國天然氣消費需求量，如下圖2所示。

圖2 三種情境下我國天然氣消費需求量

在模型中，三種不同GDP增長率的情境下，我國天然氣需求消費的變化量是不同的，都呈現(xiàn)增長的趨勢，其中高速GDP增長的情境下天然氣需求量的逐年增長較快。因此，我國天然氣的消費需求量與經濟發(fā)展是呈正相關的。從消費需求量上看，在高速GDP增長情景下，我國天然氣消費需求量是最大的，在2020年時將達到3907.2億立方米，比低速情景在2020年時的需求量多出1502億立方米，比基本情景多出794億立方米。整個十三五期間，無論那種情景每年天然氣的需求量都是線性增長的。

從上圖的結論中，可以得出我國天然氣的消費需求是隨著我國經濟發(fā)展的速度增長而逐漸遞增的。由于我國現(xiàn)有的天然氣存量是有限的，在保證經濟發(fā)展的同時，不能肆意開采有限的天然氣資源，要確保能源利用與經濟發(fā)展相協(xié)調，因此為了確保我國十三五時期的規(guī)劃完美落地，關于天然氣需求的政策建議也必不可少。

五、結論與建議

本文綜合考慮了經濟、人口，天然氣需求和消費，建立了能有效預測十三五時期我國天然氣需求的系統(tǒng)模型，并結合三種情景進行需求預測。根據模擬預測的結果，發(fā)現(xiàn)我國天然氣需求仍然供大于求，我國天然氣的對外依存度會逐年增加。2020年時，我國天然氣需求量將會達到3112.13億立方米，而依靠進口的比例將達到41%，這將會影響我國天然氣的供需安全。為了應對十三五時期天然氣需求的發(fā)展，本文提出以下三點建議：

(1)推進我國天然氣勘探力度，開發(fā)非常規(guī)天然氣能源

我國的天然氣供需不平衡的源頭就是供應不足，由于我國天然氣的勘探技術起步較晚，而我國天然氣資源相對豐富，因此未來還有相當大的發(fā)展空間。截至2014年我國天然氣的生產量為129億立方米，在我國已知的天然氣儲量的占比不足24%，開發(fā)的力度較弱，未來可以加強在開發(fā)勘探上的力度。但是天然氣資源是有限的，開發(fā)也不是無限的，所以未來我國可以加強非常規(guī)天然氣的開發(fā)。頁巖氣、煤層氣和致密氣等作為非常規(guī)能源，分布地區(qū)較廣且儲存量也較豐富，是未來開發(fā)勘探的可能。

(2)加強技術進步，提高天然氣使用效率

我國一直提倡綠色可持續(xù)發(fā)展，這對我國能源消費提出的要求就是提高能源效率，減少污染排放。由于技術的不成熟我國能源在消費過程中存在著一定浪費，因此要提高天然氣使用效率需依靠科學技術的創(chuàng)新和進步。除了提高我國開采的技術以外，我國還應該升級天然氣的生產技術，并且要保證在運輸過程中將損耗將為最低，這能保證天然氣最大程度的達到利用端口。在使用端口上，通過結合我國的實際情況，加強我國天然氣市場的基礎設施建設和改善我國能源消費的結構，保證天然氣市場的高效合理。

(3)拓寬天然氣進口渠道，建立天然氣儲備戰(zhàn)略

從上述預測結論我國對外依存度在2020年將高達46.7%，我國天然氣的對外依存度將逐年增加，這對我國天然氣的進口來源提出了新的要求，我國未來將不局限于現(xiàn)有的進口資源，會加強天然氣進口渠道多元化發(fā)展。隨著我國經濟發(fā)展，我國天然氣的儲氣量也不能滿足天然氣消費高峰的需求，我國應該趁早做好天然氣戰(zhàn)略儲備，保證我國天然氣市場的供需安全，也為我國可持續(xù)發(fā)展建立穩(wěn)固的基礎。

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