西安市天然气阶梯价格城市家庭门槛消费量的估计

赵　媛，李国平，游伟键，何晓萍

(1.西安交通大学 a.经济与金融学院，b.金禾经济研究中心,陕西 西安 710061；2.厦门大学 经济学院,福建 厦门 361005)



西安市天然气阶梯价格城市家庭门槛消费量的估计

赵媛1a，李国平1a，游伟键1b，何晓萍2

(1.西安交通大学 a.经济与金融学院，b.金禾经济研究中心,陕西 西安 710061；2.厦门大学 经济学院,福建 厦门 361005)

摘要：以西安市为例，通过分层随机抽样获取样本，对家庭天然气阶梯定价初始档的消费量及决定因素进行分析。通过调研发现，在燃气灶、燃气热水器和壁挂锅炉三个主要用能终端中，壁挂锅炉家庭和非壁挂锅炉家庭的消费特征显著不同。运用He和Reiner的能源消费门槛值(Threshold)模型，对这两类家庭样本进行估计，得到壁挂锅炉和非壁挂锅炉家庭天然气阶梯价格门槛值消费量分别为898.07立方米/年和182.74立方米/年，证实西安市实施中的天然气阶梯价格划定的门槛值(一档线)过高，不能实现高收入家庭交叉补贴低收入家庭的收入再分配效果。

关键词：阶梯价格；一档门槛值消费量；家庭天然气消费量

一、引言

2014年3月21日，国家发改委发布了《关于建立健全居民生活用气阶梯价格制度的指导意见》(以下简称为《指导意见》)，要求在2015年底之前对已经开通管道天然气的城市建立居民生活用气阶梯价格制度，将居民用气量分为三档：第一档和第二档分别按照覆盖区域内 80%的家庭和 95%的家庭的月均用气量确定；第三档为超出第二档的用气部分，不同档次的气价实行超额累进加价；第一档、第二档和第三档气价原则上按照1∶1.2∶1.5的比价确定。阶梯气价的目的在于实现居民生活用气经济效率的优化，并使富裕家庭交叉补贴低收入家庭，实现收入向低收入群体的转移。要实现阶梯气价的政策目标，核心问题是门槛值的确定，即第一档用气量数值的确定。因此，研究家庭天然气阶梯定价初始档的消费量及决定因素具有重要的现实意义。

Feldstein提出阶梯价格能否实现对低收入者的有效补贴，关键在于门槛值的设置，门槛值(第一档)消费量必须很低，才能把补贴限于特定目标群体，解决边际外的补贴递减，减小效率损失，而第一档以满足家庭“生命线消费量”为目标而划定[1]。Boland等认为，即便存在高收入家庭向低收入家庭的收入转移，其数量却很小，因为交叉补贴的数量是超边际累退的[2]。

由于中国阶梯气价实施时间短，学术界关于阶梯价格的研究主要集中在阶梯电价方面，对阶梯价格理论[3]、居民阶梯电价优化设计[4]、阶梯电价的居民消费支出、福利影响及其效率成本[5-7]等问题展开了一系列讨论。张粒子等讨论了中国两档阶梯电价的制定原则，指出第一档电价是维持基本生活电力消费水平为主要目的的“生命线电价”，应以现行居民生活用电价格水平为基础，通常低于单位居民生活用电量的实际供电成本，其具体标准要在调研家庭电器等信息基础上确定[8]。梁慧芳等基于2007—2011年《中国统计年鉴》、国家发改委公布的人均可支配收入、家用电器保有量、人均住房面积、家庭人口数等加总数据，应用物理量方法(Physical Quantity Approach)，估计了中国初始档消费电量，按每5 000元为一组的原则，将人均可支配收入从低到高分为6组，每个收入组分别统计各类家用电器和灯具的平均耗电量，通过加总核算将可支配收入第一组(可支配收入前10%的家庭)的用电量划为第一档用电量，为每户50千瓦时/月[9]。这一研究为中国阶梯电价一档消费量的划分提供了参考，但是基于加总数据的估计由于缺乏家庭电力消费特征相关信息可能产生较大偏误。

He等基于北京大学“中国家庭追踪调查”(CFPS)提供的2009年1 748个中国家庭基本数据，估计了中国家庭每月基本电力需求量，并分析了影响家庭电力消费的因素[10]。其研究应用Khandker等人和Barnes等人提出的基于需求的估计方法(Demand-based Approach)[11-12]，数据包含每个家庭的月用电量以及家庭规模、收入等人口、社会经济信息。研究结果表明，阶梯电价全国第一档消费量城市人均47.7千瓦时/月，农村人均22.8千瓦时/月，将全国第一档基本电力需求量与各地阶梯电价方案进行对比，指出部分城市的第一档阶梯电价设定过高，不利于经济效率和收入再分配。

已有阶梯电价的研究文献为天然气阶梯价格的研究提供了理论参照和实证经验，天然气消费门槛值的确定是一个基于实施地区微观家庭层面数据进行实证研究的课题。天然气阶梯价格初始消费量的确定与所在地区内家庭规模、人口结构、年龄等特征相关，具有异质性[2]。本文以中国天然气消费典型城市——西安市为例，估计该市阶梯气价第一档消费量及影响因素。

西安市作为中国十大天然气消费城市之一，天然气“气化”普及率超过80%，2016年年初开始实施阶梯气价，按照壁挂锅炉家庭和非壁挂锅炉家庭分别制定其年用气量，执行的阶梯气价第一档标准为：壁挂和非壁挂家庭天然气消费量为2 000立方米/年和480立方米/年。一档以内消费按照原有天然气价格计算。该标准按照国家覆盖区域内80%家庭的原则制定，但因西安市家庭天然气购气实施预付卡制，无法准确掌握家庭天然气年消费数据，现行西安市一档天然气消费量是否合理，能否实现这一新制度的政策目标，需要进行实证研究。

二、调研方法和基本数据统计信息

(一)理论假说和实证模型

Barnes等提出了基于需求的能源最低基本消费分析框架[12]。对收入和家庭主要能源消费之间的关系图，Barnes等认为家庭能源消费存在一个阈值(门槛消费量)，在阈值以内的电、天然气等家庭能源消费是维持生存的基本能源需求量，其消费水平不受家庭收入变动的影响；超过这一阈值，能源消费会受到收入、能源的可获得性、价格、家庭特征等各种因素的影响。家庭能源消费与家庭收入的关系用图1说明。E0、E1、E2为消费量，(E1- E0) <(E2- E1)。在一个既定的低收入水平(I0以下)，家庭电力、天然气等能源消费对家庭收入变动反应不敏感(或几乎没反应)，因为这是家庭维持生存等基本需求所必需的消费量，如做饭。超过基本消费量，收入需求弹性递增，到了一定的收入水平(I2)，可能会出现能源饱和(Energy Saturation)，收入需求弹性可能会下降[13-14]。这一假说被许多实证研究所证实[10-12]。这一阈值(最小基本能源消费量)即为阶梯定价初始档消费量[10]。

图1　家庭能源消费和收入变动的关系图

在实证上，可以用能源需求函数来估计这一阈值(即能源基本需求量)，以下为实证模型：

(1)

其中，Ei为家庭i的人均能源需求量或消费量(电力、天然气等)；Ydecile为哑元变量，表示不同人均收入组；家庭天然气消费受到家庭特征等因素的影响，用Xl表示；εi是随机变量；β0、βl、αk为系数。能源需求取对数，对收入组的哑元变量回归，根据Barnes等人的假说，随着家庭人均收入从低到高，收入变量开始不显著，随着家庭人均收入继续增长，到一定阶段会从不显著变为显著，这一点所对应的能源需求量为阈值(即该能源最小基本需求量)[12]。式(1)中，家庭能源需求取决于能源终端、家庭收入、教育水平、能源价格等一系列因素，这些数据可以通过调研获得。

(二)调研设计和数据采集

基于以上分析，为估计西安市阶梯气价初始档消费量，需要通过入户调研获取家庭天然气消费、家庭收入以及社会经济等其它影响家庭天然气消费的相关数据。家庭天然气消费主要包含三个用气终端：燃气灶、燃气热水器和壁挂锅炉，分别提供做饭、热水和冬季采暖三种需求。西安市大多数家庭由城市热电厂提供集中供暖，在热电厂网路没有覆盖的区域，有的家庭会选择天然气壁挂锅炉独立采暖，采暖季从11月15日至来年3月15日。拥有壁挂锅炉的家庭，其天然气消费特征明显不同于非壁挂锅炉家庭，区别壁挂锅炉家庭和非壁挂锅炉家庭分别估计第一档消费量具有合理性。本研究按这两类家庭分别进行调研和统计分析。

影响天然气消费的因素包含住宅的建筑特性、天然气等用能设备及使用行为、收入、人口等社会经济变量[15-17]，本文将这些变量归纳为建筑信息、用能设备、用能行为、用能态度、人口和社会经济信息等方面进行问卷设计，获取家庭天然气消费的相关数据。

由于天然气采用预付卡计费和收费方式，为获取样本家庭月天然气消费数据，我们在天然气管网覆盖区域，根据西安市统计信息，按照区、街道和社区数据，结合人口比例，采用分层随机抽样和地图法抽样相结合的方法，选取800户样本家庭进行入户调研。家庭内选择18岁以上、有应答能力、了解用能基本情况的对象进行面对面调研，问卷平均问询时间为30分钟。面对面入户调研于2015年初开展，得到有效样本787份。为获取家庭户天然气消费月数据，随后一年中对样本家庭跟踪抄表，在抄表过程中，由于搬家、拒访等原因，最终获得样本连续的每月完整数据654户。

(三)基本统计信息

如上所述，问卷包含建筑信息、用能设备、用能行为、用能态度、人口和社会经济信息等方面，主要统计信息汇总如表1。

表1　主要统计变量描述

在家庭人口信息方面，家庭平均常住人口数为2.84人，与《西安统计年鉴》家庭平均人口数2.86人基本吻合。11%的家庭有3 岁以下儿童， 49%的家庭有退休人员，9%的家庭有学生，7%的家庭有大学生，15%的家庭有主妇，15%的家庭有无职人员。平均每户有 0.93 人接受过大学以上教育。户主属性标志着一个家庭在社会中的地位，在受访家庭中，34%的户主为女性，21%的户主有本科及本科以上教育程度。根据《西安统计年鉴》，将家庭月收入从低到高分为9段进行调查，其中在2 500元以下的家庭占14.6%，2 500～5 000元的家庭占40.4%，5 000～10 000元的家庭占31.6%，10 000元以上的家庭占13.4%。家庭小汽车平均拥有量为0.37台。

在建筑特性方面，家庭平均建筑面积为82.6平方米，略低于《西安统计年鉴》公布的家庭平均建筑面积(91.7平方米)。有10.2%的住宅建造时间为20世纪70年代及以前，15.4%为80年代，30.2%为90年代，44.1%为2000年及以后。租住户占21%，常住户占97%。

天然气用能设备基本限于三项：燃气灶、燃气热水器和燃气壁挂锅炉，用于做饭、热水和取暖三项基本功能。燃气灶有很高的普及率，98%的家庭拥有燃气灶；43%的家庭拥有燃气热水器；18%的家庭拥有独立的壁挂锅炉。63%的家庭由市政等集中供暖，集中供暖仍然以煤炭为主。

在用能行为和习惯方面，54.8%的家庭每天使用燃气灶在宅做饭三次及以上，25.8%的家庭为两次，19.4%的家庭为一次及以下；在洗澡方面，家庭夏季家庭平均每周洗澡人次为12.60人次，冬季为3.56人次；对壁挂锅炉用户，52%的家庭无人在宅时依然开着壁挂锅炉以保持基础室温，80%的家庭有辅助的取暖措施，壁挂锅炉家庭由单位等提供的平均取暖补贴为每个采暖季502元，一个供暖季供气不足的平均次数为2.49次，61%的壁挂锅炉家庭在采暖期间经常性开窗。

在消费态度和行为方面，73%的受访者认为现行气价可接受。根据“是否随手关灯”、“购买燃气器具时是否关注能效等级”等问题综合评估用户的节能习惯，被访家庭节能行为评分平均为8.21分，评分较高。

三、家庭基本天然气需求量的估计

Feldstein指出，阶梯价格能否实现对低收入者的有效补贴，促进社会福利，关键在于初始档的设置[1]。第一档应该以满足家庭必需能源需求为目标而划定，也是门槛消费水平(阈值)。根据上文所述Barnes等提出的理论假说和实证模型，当家庭天然气消费达到阈值之后，消费量会随着收入增加而增长，收入变量会影响天然气消费；在阈值以下，天然气消费独立于家庭收入，对收入变动几乎不作反应[10-12]。通过收入变量从不显著到显著的变化，可以捕捉必须需求量的临界值[10]。

根据式(1)，本文建立家庭天然气需求函数：

(2)

其中，Gi为家庭i的人均天然气消费量，单位是立方米。将家庭收入组根据样本分布划分为五组：第一档为0～2 500元/月，第二档为2 500～5 000元/月，第三档为5 000元～10 000元/月，第四档为10 000～15 000元/月，第五档为15 000元/月以上，用哑元变量分别表示。家庭天然气消费受到家庭人口、住宅、行为等特征的影响，用Xl表示；εi是随机变量；β0、βl、αk为系数。

如上文所述，壁挂锅炉家庭和非壁挂锅炉家庭天然气消费总量及特征不同，需要分别进行估计。根据式(2)，得到各变量的回归系数、t值、P值以及通过1%、5%和10%显著性水平检验的主要变量，汇总如表2和表3所示。

表2　壁挂锅炉家庭估计结果

注：*为通过10%显著性水平检验；**为通过5%显著性水平检验；***为通过1%显著性水平检验。下表中含义相同。

表3　非壁挂锅炉家庭估计结果

从表2可知，对于壁挂锅炉家庭，租住户倾向消费更多的天然气，租住户和房主之间的委托代理关系，往往不利于租住户更新更节能的设备；家庭人口信息中，仅大学生一项变量显著，有大学生的家庭天然气消费量小于没有大学生的家庭，如果一个家庭有大学生，受家庭预算约束，会显著减少采暖等天然气使用量；做饭次数显著正向影响天然气消费量；在采暖季喜欢开窗家庭的天然气消费量显著小于不喜欢开窗家庭。节能意识与家庭天然气消费负相关，表明具有较好节能意识的家庭，天然气消费量更少。

表3汇总了非壁挂锅炉家庭的估计结果。影响非壁挂锅炉家庭天然气消费的变量和壁挂锅炉家庭显著不同。有无职人员家庭的天然气消费量较大，无职人员在宅时间长，对家庭能源依赖程度较高；有燃气热水器的家庭天然气消费量显著增多；做饭次数和洗澡次数都显著且都为正，说明这两项用能行为强度越大，一个家庭的天然气消费量越大。在节能意识方面，其系数显著且为负(在1%的显著性水平下)，说明节能意识越高，天然气消费量越少。

观察表2和表3下半部分的五档家庭收入的变动，可以看出：

1.壁挂锅炉家庭各收入组系数呈递增趋势，非壁挂锅炉家庭各收入组系数大致呈递增趋势。根据能源饱和理论，当经济发展到一定程度后，能源需求的收入弹性会递减[13-14]。本文的估计结果均没有明显递减的趋势，说明该市家庭天然气消费还未达到饱和点。

2.最高收入组家庭的收入弹性大于最低收入组家庭，说明最高收入家庭天然气消费对收入的变动比最低收入组家庭更为敏感，这个结果与He等对中国家庭电力基本需求的研究结论相似[10]。

3.对于非壁挂锅炉用户第四档和第五档收入的系数显著，而壁挂锅炉用户从第五档收入显著，即非壁挂锅炉第四档、壁挂锅炉第五档所对应的消费量为基本需求消费量。根据本研究数据计算估计，壁挂锅炉和非壁挂锅炉家庭天然气消费基本需求量分别为每个家庭898.07立方米/年和182.74立方米/年。按照国家的《指导意见》，对样本家庭消费量覆盖80%与95%进行划分，有壁挂锅炉的家庭天然气基本需求量第一档线应为每个家庭1 113立方米/年，非壁挂锅炉用户为231立方米/年，而现在西安市执行的阶梯气价门槛值为：壁挂和非壁挂第一档线为2 000立方米/年和480立方米/年，超出本文的估计值一倍以上。

四、结论

根据本文的估计结果(壁挂锅炉家庭898.07立方米/年和非壁挂锅炉家庭182.74立方米/年)，西安市23%的壁挂锅炉家庭和37%的非壁挂锅炉家庭在一档线以内。西安市执行的一档线和国家《指导意见》的一档线标准均高于本文的估计结果，按照西安市现在执行的一档线标准(壁挂和非壁挂为2 000立方米/年和480立方米/年)，大约95%以上的壁挂锅炉和非壁挂锅炉家庭都落在一档线以内。一档线设定过高，不利于阶梯气价机制对能源消费的节约，不能有效锁定能源消费在“生命线能源”徘徊的目标人群，也不能实现交叉补贴，以保护处于“生命线能源”需求的家庭能源消费。

西安市实施中的一档线过高与国家《指导意见》的规定相关，鉴于各地家庭天然气消费受到收入、气候、地理、文化、人口等因素的影响具有异质性，而合理确定阶梯价格各档标准，需要各地结合自身特点进行核算。国家的《指导意见》可作为测算的上限参照，同时需要开展全国范围的家庭天然气消费情况调研，对全国家庭天然气阶梯价格的门槛消费量进行估计，为各地家庭天然气阶梯价格的一档消费量标准的划定提供数量化的参考值，通过逐步完善中国家庭天然气阶梯价格门槛消费量的修订工作，来实现中国家庭天然气阶梯价格的兼顾效率和公平的政策效应。

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(责任编辑：崔国平)

收稿日期：2016-03-29

基金项目：国家自然科学基金面上项目《居民家庭绿色低碳行为研究》(71573217)；陕西省软科学研究计划项目《智能电网条件下西安市居民家庭用户分终端电力需求侧管理的成本收益研究》(2015KRM143)

作者简介：赵媛，女，陕西西安人，博士生，研究方向：能源经济学；

中图分类号：F206

文献标志码：A

文章编号：1007-3116(2016)07-0089-06

Estimating Initial Threshold Residential Gas Consumption of Increasing-Block Pricing Tariff in Xi'an City of China

ZHAO Yuan1a，LI Guo-ping1a，YOU Wei-jian1b，HE Xiao-ping2

(a. School of Economics and Finance，b. Jinhe Center for Economic Research，1.Xi'an Jiaotong University，Xi'an 710061, China; 2. School of Economics， Xiamen University， Xiamen 361005， China)

Abstract:Based on data obtained by the random stratified sampling method in Xi'an City of China, this paper estimates the initial block consumption of residential increasing-block pricing tariff(IBT)and its influential factors. The findings indicate that the end users of gas consumption include gas cooker, gas water heater and wall-mounted gas boiler. There are significant differences of gas consumption between households with wall-mounted gas boilers and without wall-mounted gas boilers. The demand-based energy threshold model is applied and the results show that the threshold for basic needs level of households with wall-mounted gas boilers is annually 898.07 m3, and for households without wall-mounted gas boilers is annually 182.74 m3. The existing initial block of IBT is set too high, and cannot realize good income redistribution effects.

Key words:increasing-block pricing；initial threshold block consumption；residential gas consumption

李国平，女，四川宜宾人，教授，博生生导师，研究方向：区域可持续发展。

【统计应用研究】