减排约束下中国天然气供需安全评价：2006—2014年

田家华，田时中，赵鹏大

（1.中国地质大学（武汉）　公共管理学院，武汉 430074；2.安徽大学　经济学院，合肥 230601；3.中国地质大学（武汉）　经管学院，武汉 430074）

减排约束下中国天然气供需安全评价：2006—2014年

田家华1，田时中2，赵鹏大3

（1.中国地质大学（武汉）公共管理学院，武汉 430074；2.安徽大学经济学院，合肥 230601；3.中国地质大学（武汉）经管学院，武汉 430074）

为准确把握中国天然气供需安全状态，以2006—2014年的数据为样本，在模糊隶属度函数量化指标值的基础上，运用层次分析法（AHP）和熵值法确定指标权重，基于线性加权和函数计算均方根进行综合评价。结果表明: （1）中国天然气供需安全指数呈现“N形”波动，2006—2007年天然气供需安全指数上升。2007—2013年天然气供需安全指数年均下降1.797 9。2013年以来天然气供需安全指数开始回升，天然气供需安全压力有所缓解。（2）天然气供应安全指数从2006年的17.591 4下降到2013年的0.155 6，峰谷差17.435 9。天然气需求安全指数呈现“W形”波动。天然气市场安全指数相对稳定，2013年以来略有上升，天然气市场风险逐年下降。（3）天然气供需安全很大程度上取决于天然气供应是否安全。因此，建议从确保天然气稳定供应、提高天然气使用效率和降低市场风险方面采取措施，维护天然气供需安全。

减排约束；天然气供需安全；评价指标；熵值法；层次分析法 （AHP）；均方根 （RMS）

当前，中国经济进入平稳缓慢增长的新常态，传统行业对能源的需求量下降，2014年中国煤炭消费总量同比下降了2.9%，15年来首次出现负增长。与此同时，受国家减排约束政策的影响，天然气等清洁能源的消费量快速上升。张珺和黄艳（2015）［1］指出，2014年天然气等清洁能源消费占比提高到17%，其中，天然气表观消费量1 786亿立方米，同比增长5.6%，今后天然气消费量仍然会大幅增长。据国际能源机构测算，今后5年中国天然气需求增量将占世界需求增量的25%，并且，天然气消费量世界排名前5位的国家美国、中国、俄罗斯、伊朗和加拿大，只有中国需要大量进口（BP世界能源统计年鉴，2015）［2］。在国家节能减排和能源消费总量控制的政策背景下，天然气具有极大的发展潜力，同时，由于天然气低污染的优点，使其长期需求的可能性大大增加，天然气消费量的快速增长给中国天然气供应带来极大挑战，天然气安全问题成为讨论的热点。国外重视对天然气供应安全措施的探讨（Hang L M等，2007；Yuan C Q等，2010）［3-4］，国内对天然气安全的研究主要集中在对评价指标体系、评价方法和实证研究方面。张淑英和万大中（2007）［5］，胡奥林和王小明（2008）［6］，杨蕾、林田等（2010）［7］从天然气供应和风险管理角度探讨了天然气安全实质，张秀梅（2011）［8］、肖艳玲和胡南南（2011）［9］对中国天然气安全现状、问题及对策进行了探讨，王晓宇（2015）［10］采用主成分分析方法对天然气安全进行评价，实证研究方面主要采用时间序列数据进行综合评价（沈鑫等，2012）［11］。整体上说，上述成果为本文的研究提供了理论参考。不过，目前中国还没有建立权威的天然气安全评价指标体系，综合评价主要以定性分析为主，实证分析还有待深入挖掘，使得有必要加深如下问题的研究:一是天然气的消费变动、市场风险等也对天然气安全带来影响，建立天然气供需安全评价指标体系需要综合供给、消费、市场风险等因素。二是技术经济的评价方法在天然气安全评价中运用较少，对研究方法的突破也是进一步完善天然气安全评价的内容之一。三是需要扩大研究范围，对过去一段时间中国的天然气供需状况的分析和评价，能够为后续政策决策提供参考。基于此，本文从天然气供给、需求和市场风险3个维度优选天然气供需安全评价指标，采用模糊隶属度函数进行数据标准化处理，并运用层次分析法（Analytic HierarchyProcess，AHP）-熵值法计算组合权重，在此基础上，计算均方根以综合评价2006—2014年中国天然气供需安全走势，以准确把握中国天然气供需安全状态，为宏观经济政策决策提供数据参考。

基于此，本文以天然气供给、需求和市场风险3个维度优选天然气供需安全评价指标，采用模糊隶属度函数进行标准化处理，并运用AHP-熵值法计算组合权重，在此基础上，计算均方根以综合评价2006—2014年中国天然气供需安全走势，以准确把握中国天然气供需安全状态，为宏观经济政策决策提供数据参考。

一、评价指标及数据

（一）指标体系

在文献研究的基础上（郑言，2013；蔡流，2014；胡南南，2012；林伯强和牟敦国，2009）［12-15］，对影响天然气供需状态的因素进行筛选，结果显示，天然气供需状态受如下因素影响:

供给方面影响因素包括 “天然气探明储量、年产量、供需比、储采比、国内储量占世界总储量的比重、储量替换率和国内年产量占世界总年产量的比重”。消费方面影响因素包括“天然气消费强度、产量增长率、人均消费量、天然气消费占能源消费的比重、天然气消费增长率、天然气管线长度和CO2排放量”。市场方面影响因素包括 “国际天然气价格、天然气进口集中度、天然气进口份额、天然气对外依存度、液化天然气 （Liquefied Natural Gas，LNG）进口价格和地缘政治风险等。此外，还存在天然气资源勘探和开发基础比较薄弱、天然气储备能力不够、运输管线建设滞后、进口国数量偏少等问题［1］125-128。对上述因素进行归类分析，依据系统性、科学性、可操作性和动态性原则（耿江波，2014）［16］，结合指标出现频次，优选最能体现天然气供需安全状态的因素构建评价指标体系，该指标体系准则层包括天然气供给安全、需求安全和市场安全3个维度，具体指标层由12个指标构成，共同反映中国天然气供需安全状态。如表1所示。

（二）数据来源

由于2005年以前中国天然气消费主要依赖国内生产，进口为负值。国家能源战略调整后，中国天然气进口量自2006年开始增加，因此，选择2006—2014年的数据进行综合评价。全部数据来源于《BP世界能源统计 （2007—2014年）》《中国能源统计年鉴 （2007—2014）》《中国统计年鉴（2007—2014）》，2014年的部分指标数据根据2006—2013年指标值推算得来，评价指标原始数值整理后如表2所示。

表1　天然气供需安全评价指标体系

表2　中国天然气供需安全评价指标值（2006—2014年）

二、评价方法与过程

（一）数据标准化函数

选用模糊隶属度函数对评价指标值进行无量纲处理（文传军、詹永照和柯佳，2012）［17］，确定各指标的优劣上下限。对于正向指标，采用半升梯形模糊隶属度函数量化；对于逆向指标，采用半降梯形模糊隶属度函数量化；对于适度指标，采用半升半降梯形模糊隶属度函数量化。如式（1）、式（2）和式（3）所示

其中，A（cij）表示评价指标实际值的隶属度值，即通常所说的量化值；Cij是指标评价年的实际值。指标值标准化处理时，将实际值代入相应的模糊隶属度函数，即可求出评价指标的标准化后的量化值，评价指标量化值界于0～1之间。

（二）确定指标权重

1.运用AHP法（娄伟和李萌，2010）［18］计算4个判断矩阵特征根和综合权重的步骤如下

计算判断矩阵每一行元素的乘积

计算Mi的n次方根，并对结果进行归一化处理

则W=［W1，W2，…，Wn］T即为所求的特征向量，同理即可求出各层次指标的特征向量，在此基础上求出评价指标的总权重

运用一致性检验公式对计算结果进行一致性检验

当CR≤0.10时，即认为判断矩阵具有满意的一致性。

2.用熵值法确定评价指标的权重值（薛静静、沈镭和刘立涛等，2014）［19］，步骤如下:

计算第i项指标下第j个方案占该指标的比重

计算第i项指标的熵值

其中，k＞0；ln为自然对数；ei≥0。式中常数k与样本数m有关，一般令k=1/lnm，则0≤e≤1。

计算第i项指标的差异系数

对于第i项指标，指标值Cij的差异越大，对方案评价的作用越大，熵值就越小则gi越大指标越重要，于是即可求权数

3.计算组合权重

AHP法和熵值法是用来确定指标权重的两种方法，从使用特点上来说，AHP法主要用来解决定性指标的赋权问题，而熵值法用来解决客观指标的赋权问题。两个方法各有优点和缺点，AHP法能够最大限度地体现指标本身的重要性，熵值法是依据数据本身的信息确定指标重要性，在现实中可能出现这样的情况:即指标数据过小，对评价结果的影响较小，但指标本身对评价对象尤为重要，为了获得客观公正的评价结果，可以发挥AHP法和熵值法的优点，尝试将两种方法结合使用，依据评价者的判断，对指标权重结果进行二次加权，以此得到最后的指标权重。准则层和指标层权重计算公式为

其中，α和β依据评价值的偏好而定，α、β满足α+β＝1，且α，β∈［0，1］，本文取α=β=0.5。

（三）计算均方根

为了全面评价中国天然气供需安全状况，在线性加权和函数的基础上，采用均方根法计算中国天然气供需安全综合指数和各个子系统安全指数。如式（13）、式（14）、式（15）、式（16）所示，总指数公式为

其中，Xij=A（cij）×wi，i=1，2，…，12，j=2006，2007，…，2014；A（cij）是标准化后的指标量化值；wi为指标权重。子系统（准则层）指数为

其中，FA为中国天然气供需安全总目标指数；A（cij）为第i个指标的标准量化值；Wi为第i个指标的权重；FB1、FB2和FB3分别为天然气供应安全指数、天然气需求安全指数和天然气市场安全指数。综合指数值和子系统安全指数值在0～1之间波动，考虑到人们百分制评价习惯，将指数结果扩大100倍。

三、天然气供需安全评价

（一）确定指标值

运用SPSS19.0对评价指标值进行描述统计，求出极大值、极小值和均方差，通过模糊隶属度函数式，求出2006—2014年间12个评价指标的标准量化值A（cij），具体计算由Excel和SPSS19.0完成，过程省略。

（二）确定权重

运用AHP法求出准则层和指标层权重，由于运用熵值法计算权数时，指标值不能为0，因此，在求熵权过程中，将具体指标指为0的赋值为0.000 1，求出具体指标的权重和准则层权重后，运用公式（10）即可求出准则层和具体指标层的组合权重和对计算结果进行归一化处理，即可得出组合权重，各层次指标权重计算结果如表3所示。

可以看出，对天然气供需安全影响较大的前五大因素为:天然气储量替换率、进口依存度、储采比、地缘政治风险、可采储量；其次是LNG进口价格、弹性系数、消费增长率、消费占比、市场集中度；最后两大因素为供需比和消费强度。

表3　评价指标权重

（三）评价结果

通过均方根法4个计算公式，即可计算出中国天然气供需安全评价指标得分、综合指数和子系统安全指数。如表4、表5和图1所示。

表4　中国天然气供需安全评价指标得分和综合指数

表5　中国天然气供需安全评价结果

四、评价结果分析

在建立天然气供需安全评价指标体系的基础上，运用AHP-熵值法-模糊隶属度函数-均方根法，测算了2006—2014年中国天然气供需安全指数，对评价结果做如下分析:

（一）综合指数分析

中国天然气供需安全状态取决于“天然气供应系统、天然气需求系统和天然气市场系统”的综合作用。从表5和图1可以看出，中国天然气供需安全状态划分为三个阶段，第一阶段，2006—2007年天然气供需状态比较稳定，安全指数上升，2007年安全指数最高，为22.772 6。这一阶段中国天然气消费量大幅度上升，供需基本平衡，进口依存度较低，市场风险较小，天然气供需安全指数较高。第二阶段，2007—2013年天然气供需安全指数快速下滑，2013年安全指数最低，为14.387 6，天然气安全指数年均下降1.197 9。这一阶段，天然气供需失衡，天然气消费占比不断增加，天然气需求量超过供给水平，消费增速大于供给增速，造成天然气对外依存度和进口集中度增加，加剧了天然气供应的不确定性。第三阶段，2013年以来，天然气供需安全指数稳步提升，2014年达到21.866 2，接近2007年的最佳指数水平。这一阶段天然气供需安全指数开始上升，原因在于2014年新增天然气可采储量增加，天然气储量替换率提高，与天然气进口国保持良好的外交关系，天然气市场风险较小，使得天然气供需安全指数得以提高。

（二）子系统指数分析

1.天然气供应安全取决于天然气可采储量、储量替换率、储采比和供需比的共同作用，4个指标的权重值分别为0.096 5、0.219 5、0.134 2和0.024 0。从表5和图1可以看出，供应安全指数逐年下降，2006年供应安全指数最高，为17.591 4，2013年供应安全指数最低，为0.155 6，峰谷差17.435 9，天然气供应压力越来越大，天然气供应形势比较严峻。天然气供应安全指数下降是天然气可采储量下降、储量替换率降低、储采比缩小和供需比下降等因素导致的。

2.天然气需求安全取决于天然气消费增长率、消费占比、消费强度和弹性系数的共同作用，4个指标的权重值分别为0.038 7、0.036 8、0.014 5和0.051 7。从表5和图1可以看出，需求安全指数呈现W型特征，2014年其安全指数最高，为3.542 5，2010年安全指数最低，为0.486 7，峰谷差3.055 8，但天然气需求安全指数波动较小，这是受国家减排约束政策的影响，天然气等清洁能源消费比重逐年上升，煤炭消费受总量控制。并且，2014年中国天然气探明可采储量和储采比都有一定程度的提高，这是天然气需求安全的保障。

3.天然气市场安全取决于天然气市场集中度、进口依存度、LNG进口价格和地缘政治风险的共同作用，4个指标的权重值分别为0.025 6、0.165 2、0.077 4和0.115 9。从表5和图1可以看出，市场安全指数较为稳定，其中，2006—2013年波动较小，2013年以来市场安全指数快速上升。2014年其安全指数最高，达到9.273 3，2006年安全指数最低，为3.624 0，表明中国天然气市场风险逐年下降，天然气市场集中度、进口依存度、LNG进口价格比较稳定，地缘政治风险较小，国家从能源安全战略出发，同天然气进口国如中亚国家和俄罗斯搞好外交关系，2014 年5月，《中俄东线供气购销合同》的签订，给中国日益增长的天然气需求增加了一个稳定气源，是中国天然气市场安全的有效保障。

（三）子系统指数和综合指数比较

从表5和图1可以看出，2013年天然气供应安全指数最低，为0.155 6，而2006—2014年中国天然气供需安全综合指数也是 2013年最低，为14.387 6。2006年天然气供应安全指数最高，为17.591 4，而2006—2014年中国天然气供需安全综合指数最大值出现在2007年，为22.772 6。表明2006年以来中国天然气供应安全指数和天然气供需安全综合指数逐年下降，中国天然气供应压力较大，天然气供需安全很大程度上取决于天然气供应是否安全。

五、结论与政策建议

（一）研究结论

本文的研究得出了如下的结论:

1.中国天然气供需安全指数呈现“N形”特征，2006—2007年，天然气供需安全指数上升，天然气供需安全压力较小。峰谷年为2007年和2013年，峰谷值分别为22.772 6和14.387 6，峰谷差8.385，天然气供需安全压力较大。2013年以来天然气供需安全指数开始回升，天然气供需安全压力有所缓解。

2.天然气供应安全指数逐年下降，2006年天然气供应安全指数最高，为17.591 4，2013年供应安全指数最低，为0.155 6，峰谷差17.435 9，天然气供应安全压力较大。天然气需求安全指数呈现“W形”波动，2014年天然气需求安全指数最高，为3.542 5，2010年需求安全指数最低，为0.486 7，峰谷差3.055 8，天然气需求安全指数波动较小。天然气市场安全指数相对稳定，2013年以来略有上升，2014年天然气市场安全指数最高，达到9.273 3，2006年市场安全指数最低，为3.624 0，天然气市场风险逐年下降。

3.中国天然气供应压力较大，天然气供需安全很大程度上取决于天然气供应是否安全。

（二）政策建议

天然气是21世纪最有发展潜力的清洁能源，在能源安全战略中占有重要的地位。在推进新型城镇化战略和全面建成小康社会的进程中，天然气的需求仍将保持较快的增长，天然气供需安全对新常态下中国宏观经济持续、稳定、健康发展具有重要的意义。评价显示中国天然气供需安全指数呈现“N形”特征，天然气供应呈现“W形”特征，而整体上看，2006—2014年中国天然气供需安全指数呈现下降的趋势，为了维护中国天然气供需安全，提出如下的建议:

1.确保天然气稳定供应。一是要设立专项资金，加大天然气勘探投入，推动天然气勘探开发技术革命，提高天然气探明储量和可开采储量，确保天然气产量稳步提高。二是要在非常规天然气领域实现突破，尤其是要加强页岩气资源的勘探开发工作（万玺，2008）［20］，中国与美国页岩气储量相当，但中国页岩气勘探开发比较落后，需要进一步加快技术攻关，实现页岩气的产业化发展，保证天然气供应稳定。

2.提高天然气使用效率。中国能源消费效率低于国际水平，天然气使用效率也有待提高。在今后相当长一段时间内，天然气消费占能源消费的比例将快速增长，而天然气消费强度远高于世界平均水平，有必要更新技术，降低天然气消费强度，提高天然气单位产值水平。同时，需要加强天然气需求管理，履行减排约束，坚持节约优先。抑制低效率消费，提高天然气商品率和使用效率，推进天然气消费结构优化调整，降低天然气供应安全风险（何春蕾、周国栋和姜子昂等，2010）［21］。

3.实施进口多元化降低市场风险。按照国际经验，天然气对外依存度和进口集中度需要稳定在一个合理的水平，才能确保天然气供应安全，即当天然气进口国在5个以上，天然气供应安全才有一定的保障。最近几年，中国的天然气进口集中度波动较为明显，虽然进口渠道增加，但管道气的进口渠道依然较为单一，主要为中亚国家，存在较大的进口风险（杨蕾，2010）［22］。需要进一步要推动能源外交，实施天然气进口多元化战略，与天然气进口国搞好外交关系，从不同国家进口境外管道气和LNG，利用国际LNG现货市场采购现货LNG，增加天然气进口价格的话语权，降低LNG价格波动带来安全风险。

［1］张珺，黄艳.中国天然气供应安全指数构建与建议［J］.天然气工业，2015（3）:125-128.

［2］British Petroleum（BP）.Energy outlook 2030［DB/OL］.［2015-01-09］.http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energyeconomics/energy-outlook.html.

［3］HANG L M，TU M Z.The impacts of energy prices on energy intensity:evidence from China［J］.Energy Policy，2007，35（5）:2978-2988.

［4］YUAN C Q，LIU S F，WU J L.The relationship among energy prices and energy consumption in China［J］.Energy Policy，2010，38 （1）:197-207.

［5］张淑英，万大中.影响中国天然气供应安全的因素及对策探讨［J］.中国能源，2007（11）:30-34.

［6］胡奥林，王小明.天然气供应安全及其应对策略［J］.天然气工业，2008（10）:125-129+151-152.

［7］杨蕾，林田，杜旭昌，等.天然气供应安全与政府责任体系建设［J］.天然气技术，2010（3）:4-6+77.

［8］张秀梅.中国天然气供应安全评价及其应对研究［D］.成都:西南石油大学，2011.

［9］肖艳玲，胡南南.中国天然气供应安全存在的问题及解决对策［J］.大庆社会科学，2011（6）:80-82.

［10］王晓宇.中国天然气供应安全评价及对策［J］.中国石油大学学报（社会科学版），2015（1）:6-10.

［11］沈鑫，陈进殿，杨建红，等.单个城市天然气供应安全评价体系——以国内某城市为例［J］.天然气工业，2012，11:103-106+ 125.

［12］郑言.中国天然气安全评价与预警系统研究［D］.武汉:中国地质大学，2013.

［13］蔡流.中国天然气供需格局演变及影响因素分析［J］.地域研究与开发，2014（2）41-45.

［14］胡南南.城市天然气供应系统的风险评价及防范研究［D］.大庆:东北石油大学，2012.

［15］林伯强，牟敦国.高级能源经济学［M］.北京:中国财政经济出版社，2009.

［16］耿江波.国际天然气市场及中国液化天然气供应安全策略研究［D］.北京:中国科学技术大学，2014.

［17］文传军，詹永照，柯佳.广义均衡模糊C均值聚类算法［J］.系统工程理论与实践，2012（12）:2751-2755.

［18］娄伟，李萌.基于SEE-2R模型的可再生能源开发的可持续性评价［J］.中国人口·资源与环境，2010（6）:34-40.

［19］薛静静，沈镭，刘立涛，等.中国能源供给安全综合评价及障碍因素分析［J］.地理研究，2014（5）:842-852.

［20］万玺.中国天然气供应安全预警问题研究［J］.天然气技术，2008（3）:4-6+9，78.

［21］何春蕾，周国栋，姜子昂，等.全球环境下的中国天然气供应安全［J］.天然气工业，2010（1）:123-126+151.

［22］杨蕾.中国政府对天然气供应安全监督管理研究［D］.成都:电子科技大学，2010.

［责任编辑：孟青］

Evaluation of Natural Gas Supply and Demand Security under the Background of Emission Reduction Constraints in China:2006—2014

TIAN Jiahua1，TIAN Shizhong2，ZHAO Pengda3
（1.School of Public Administration，China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，China；2.Economics School，Anhui University，Hefei 230601，China；3.School of Economics and Management，China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，China）

In order to accurately grasp the natural gas supply and demand security status of China，we took the data sample from 2006 to 2014 to determine the basic weight and index quantization value based on analytic hierarchy process，entropy method and fuzzy membership function，and calculate RMS and evaluate the natural gas supply and demand security status using the linear weighted function.The results showed that:（1）The natural gas supply and demand security index exhibited“N-shaped”fluctuations in China，which rose from 2006 to 2007.The natural gas supply and demand security annual index declined 1.7979 from 2007 to 2013.The natural gas supply and demand security index began to rise since 2013，the stress of which thus decreased.（2）The natural gas supply security index had fallen from 17.5914 to 0.1556 with a peak of 17.4359 from 2006 to 2013.The natural gas demand security index showed“M-shaped”fluctuations.But the natural gas market security index was relatively stable，which witnessed a slight increase since 2013，and the risk of the natural gas market declined year by year.（3）The natural gas supply and demand security depended on supply.Therefore，we gave some advice from three aspects to improve the natural gas supply and demand security:take measures to ensure natural gas supply，improve use efficiency and reduce market risk.

emission reduction constraints；natural gas supply and demand security；evaluation index；entropy method；analytic hierarchy process（AHP）；root mean square（RMS）

F407.22

A

1009-3370（2016）02-0022-08

10.15918/j.jbitss1009-3370.2016.0205