陕西天然气消费结构、季节特征与影响因素研究

王 言 李志学

(西安石油大学 油气资源经济管理研究中心，陕西 西安 710065)

0 引 言

天然气作为一种清洁、高效的能源，在低碳经济与改善雾霾天气的大环境下越来越受到青睐。我国《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》指出：我国应坚持“节约、清洁、安全”的能源战略方针，着力优化能源结构，逐步降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重，到2020年，天然气比重达到10%以上。[1]加大天然气的消费量也有利于缓解煤炭、石油等化石能源资源的耗竭期限。[2]30-36陕西蕴藏着丰富的天然气资源，研究陕西天然气消费结构、季节特征及其影响因素，对陕西天然气工业和国民经济的发展具有重要的意义。

1 陕西天然气消费状况与利用效率分析

1.1 天然气消费的地区结构与利用效率差异

1.1.1 陕西天然气消费的地区结构

本文使用陕西省天然气股份有限公司2002—2015年的销售数据分析了陕西各地级市的天然气消费状况。通过对其分类归整，发现陕西天然气消费的地区结构有以下几个特点：

第一，以西安、咸阳为主的关中地区，供气较早，且是天然气主要的消费城市。2002—2007年西安与咸阳天然气的消费量占陕西省天然气消费量的90%左右，随后逐年下降，至2014年，该比重仍高达70%左右。汉中、商洛、安康和榆林正式售气较晚，因而其天然气消费量较少。自2002年起，铜川与渭南的消费量呈稳定发展状态，2015年铜川和渭南的天然气消费量占陕西省的4.6%。

第二，从各地区天然气消费量占陕西总消费量的比重来看，自2010年以来，西安、咸阳与宝鸡逐年下降，铜川与渭南基本稳定，其它城市则呈现缓慢增长趋势。西安、咸阳与宝鸡天然气消费量占陕西天然气总消费量的比重，分别从2010年的52.52%、31.77%与3.92%变为2014年的46.16%、24.68%与6.54%。2015年，榆林天然气消费量较多，高达37.37%，铜川与渭南分别占2.11%与2.49%，汉中占0.9%，安康、商洛只占0.4%左右。

第三，近几年，陕西平均每天的天然气消费量略高于全国水平，但陕西各城市家庭用气比重却逐年小幅下降。根据陕西省统计年鉴数据及国家统计局数据整理得到2009—2012年陕西平均每天的天然气消费量(单位：亿立方米)分别为2.53、3.03、3.69、4.13，略高于全国同年水平(2.5、2.9、3.6、4.0)。2009—2012年，城市家庭用气比重除榆林市之外，其他城市小幅下降。2012年，西安、咸阳、延安与汉中的天然气消费量比重分别为18.32%、26.66%、36.05%与29.81%。

1.1.2 陕西天然气利用效率差异

陕西虽然作为我国能源大省，天然气产量很高，但是依然要重视天然气的利用效率。本文选取每亿元GDP用气量、每万人用气量、每单位工业总产值用气量三个指标来测算陕西及其各市(榆林数据缺失)的天然气利用效率，2011—2013年陕西各市天然气利用效率详见表1。

表1 2011—2013年陕西各市天然气利用效率

数据来源：根据相关资料整理。

由表1可知，2011—2013年，从每亿元GDP用气量来看，延安、汉中与商洛呈连续上升状态，其利用效率不断下降，而咸阳利用效率则逐步上升，其他城市较为稳定。从每万人用气量来看，陕西省各地区均呈上升趋势，表明陕西天然气供给能力在逐年提高。从每亿元工业生产总值用气量来看，铜川与咸阳在逐年下降，表明其利用效率逐年改善。相反，延安、汉中与商洛在逐年下降，渭南与宝鸡基本稳定。综上所述，2011—2013年，咸阳与铜川天然气利用效率在逐年提高，而延安、汉中与商洛在逐年降低，渭南与宝鸡基本稳定。西安与咸阳每万人用气量显著高于全国水平，但是每亿元工业生产总值用气量却远高于全国水平，说明陕西天然气利用效率较低，有较大的提升空间。

1.2 天然气消费的行业结构与利用效率差异

众所周知，天然气的消费因行业不同而有较大的差异，本文以西安市天然气消费的行业结构反映陕西天然气的消费情况。2010—2014年西安市与全国规模以上工业企业按行业排序的天然气累计消费量见表2。

从表2可知，2010—2014年，西安市天然气累计消费量排名第一的行业是汽车制造业，为16 679万立方米，电气机械和器材制造业次之，为10 433万立方米。从全国来看，这两个行业的年消费量分别排名第四、第八，前三名分别为：化学原料及化学制品制造业(1 296.8亿方)、黑色金属冶炼和压延加工业(163.9亿方)、有色金属冶炼及压延加工业(126.0亿方)，可以看出我国天然气消费量主要集中在工业部门。

通过计算西安各行业天然气消费量逐年增长率的平均值，发现西安市的发展状况如下：燃气生产和供应业、橡胶和塑料制品业、非金属矿物制品业呈现大幅增长态势，平均年增长率在280%以上，其原因主要是由于2013年与2014年的增长幅度很大。而食品制造业、汽车制造业与专用设备制造业等行业的消费量只有小幅增长。电气机械和器材制造业与水的生产和供应业平均增长率不到1%，而开采辅助业与仪器仪表制造业增长率出现负值。

表2 西安市与全国规模以上工业企业分行业天然气消费量排名 单位：万立方米

数据来源：根据西安统计局能源数据整理而得，单位：万立方米。

为了进一步了解西安市天然气消费的行业特征，本文按照陕西统计年鉴大类行业划分方法，将西安市行业划分为采掘业，电力、燃气及水的生产和供应业，制造业，运输邮电业四个大类行业，从统计数据看，2010—2014年西安市天然气累计消费量最多的制造业为69 039万立方米。电力、燃气及水的生产和供应业次之，为10 670万立方米。最少的采掘业为1 928万立方米。

1.3 陕西天然气消费存在的问题分析

近年来，随着天然气产业的迅速发展，我国天然气产业在发展中暴露出一些问题，陕西也不例外。通过分析，陕西天然气消费主要存在以下三个问题：

1.3.1 天然气消费结构欠合理，化工行业的消费量偏高

我国天然气消费结构中化工用气比例仍过高，[3]58陕西也不例外。以西安市为例，2010—2015年天然气累计消费量排名第六的化工行业天然气用气量依然较高，重要原因是陕西天然气产量较大，距离产地较近，气价相对较低，因此，陕西发展天然气化工的积极性很高，有些地方甚至盲目发展附加值低、产业链短的甲醇、化肥项目。从国家发改委2012年《天然气利用政策》可以看出，天然气化工行业属于限制发展行业，陕西相关部门也应对其严格审批、监督，积极引导，并应在一定程度上限制工业用气，控制新建天然气化工项目。[4]75-76

1.3.2 陕西各地区天然气价格承受能力存在明显差异

目前陕西各地区居民用气的价格存在差异，西安、咸阳、宝鸡与铜川的价格为1.98元/立方米，延安为1.73元/立方米左右，汉中、安康与商洛分别为2.3、2.5与2.2元/立方米左右，陕南地区的居民用气价偏高，而该地区也是经济较落后的地区，2015年汉中、安康、商洛三市的人均可支配收入分别为2.46万元、2.50万元、2.47万元，远低于陕西其他地区，较高的天然气入户费，更加重了部分居民的负担。

1.3.3 天然气供给保障能力不足

2004年西气东输一期工程全线贯通，诸多省市进入使用天然气时代。但在2004年冬天，国内先期使用天然气的局部地区首次出现“气荒”现象。2009年11月，由于我国过早进冬，并出现全国大范围降雪，致使天然气使用趋于紧张，部分城市天然气出现供给不足的现象。黄赫认为2009年冬季出现的“气荒”(天然气短缺现象)的关键原因是价格因素。[5]109-115董秀成、李君臣认为，此次气荒的深层原因是因为天然气供需矛盾，天然气产业链不均衡发展。[6]116-118气荒一旦发生，陕西难免要受到影响。因此，陕西省应该长远规划，通过多途径提高天然气的供给能力。

2 陕西天然气消费规模与季节特征分析

2.1 陕西天然气消费规模及其趋势

根据陕西省天然气股份有限公司2002—2015年的销售数据，可以看出陕西天然气消费量逐年上升，2015年达48.16亿Nm3。2002—2015年陕西天然气年消费量趋势见图1。

图1 2002—2015年陕西天然气年消费量趋势

2.2 陕西天然气消费季节特征及其预测

2.2.1 陕西天然气消费季节性特征

季节变动指的是受自然界的季节变化、政治、经济等影响而形成的有规律的、周期性的数据变动。季节变动是一种各年变化大体相同、且每年重现的有规律的变动。城市商业和居民用气量季节变化很大，特别受城市冬季取暖用气的影响，造成冬、夏季的用气量变化尤其明显。天然气的消费具有季节性。2011—2015年陕西夏季与冬季天然气消费量见表3。

由表3可知，2011—2015年陕西天然气消费量季节性存在明显差异，冬季消费量是夏季消费量的2.3倍。

2.2.2 基于季节系数法的陕西2015年天然气消费量预测

李志学、孙丹根据天然气产量的季节性、周期性特点进行分析，结果表明季节系数法时间序列的预测能够对带有季节特征的历史数据进行有效预测。[7]24-30本文以陕西省天然气股份有限公司2002—2014年各月的销售量为样本，运用季节系数法和加权移动平均法对陕西2015年天然气消费量进行预测，得到陕西2015年天然气消费量约为314 920.13万Nm3。详见表4。

表3 2011—2015年陕西夏季与冬季天然气消费量比较

数据来源：根据陕西省天然气股份有限公司各市销售数据整理而得。

表4 陕西2015年天然气消费量季节系数法预测结果

续表4：

月份合计/万Nm3同月份平均值/万Nm3月份系数预测值/万Nm311293 287.1620 949.081.230 638 893.799 5412426 841.7330 488.701.791 056 604.922 84合计2 859 896.092 859 896.09-378 993.257 40

数据来源：根据陕西省天然气股份有限公司各市销售数据整理。

由表4可以看出，陕西2002—2014年天然气消费量呈明显增长趋势，运用二次指数平滑法预测2015年消费量为360 176.81万Nm3。

2.3 陕西天然气供给的可靠性分析

沈鑫、陈进殿等从资源供应、输配能力、市场地位、责任能力和应急管理五大方面，构建了城市天然气供应保障指标体系，以评价城市供气的可靠性。[8]103-106本文借鉴其思路，对陕西天然气供给的可靠性进行分析：

第一，陕西天然气产量丰富，且产量占全国比远高于消费量占全国比。根据陕西省能源局统计资料，榆林、延安两市的天然气预测资源量11.7万亿方，累计探明地质储量1.2万亿方，居全国第三位。2015年1月，陕西天然气产量达21.18亿方，环比增长11.77%，同比增长9.34%。根据国家统计局资料显示，2009—2013年陕西天然气消费量占全国天然气消费量的5%左右，而产量却占到全国26%左右，2013年达31.93%。加上以“西气东输”为主的西北地区天然气产量为后续保障，陕西天然气资源总量丰富。

第二，陕西各城市天然气管道总长度不断增长，2014年已达到10 526.83千米，近年来陕西省委省政府的“气化陕西”战略工程不断推进，依据陕西天然气产业发展规划，未来将建成“东西南北中”多气源供给格局，形成七纵、两横、一环、两枢纽，以七座CNG市场组团辐射周边的天然气供应系统。构建以应急储备调峰、运行调度、应急抢修为一体的天然气运营保障系统。因此，陕西天然气的输配能力、应急管理以及责任能力方面有充分保障。

第三，当前我国天然气对外依存度日趋提高，急需将我国天然气战略储备建设问题纳入现代能源市场体系建设，并进行统筹思考。[9]44-48在此形势下，国内首个以应急储备调峰为目的的LNG工厂于2015年11月在陕西杨凌地区建成投产。该项目设计规模为原料气处理能力200万Nm3/天、汽化处理能力300万Nm3/天、储存能力达6万m3，在陕西管网供气缺口达200万方/天的情况下，可满足陕西省连续20天的应急调峰需求，具备冬季高峰1～2天的应急储备量。天然气的储备制度可以调节季节性影响，保证用气高峰时段的平稳供气，使陕西天然气供给的可靠性增强。

3 陕西天然气消费的影响因素分析

3.1 天然气消费影响因素的理论分析

赵晓琴、康正坤等认为，天然气消费的主要影响因素有国民经济、人口、天然气管道的建设、产业结构、能源消费结构，并认为人均GDP对天然气消费的关联性最高，得出天然气消费的主要影响因素有人均GDP、第二产业产值和人口。[10]5-6Wood V认为经济发展速度、城市人口、能源结构影响着天然气的供给与消费。叶倩,陈晓慧等研究认为，从直接作用看，地区生产总值、年底总户数和天然气产量对天然气消费量均为正效应。Cem和Sik以国民经济增长率为自变量研究其对天然气消费量的影响。[11]441-456刘广生、郭祥凤等通过对我国天然气消费和GDP、能源效率、能源消费结构之间的协整关系以及Granger因果关系检验，得出我国天然气消费与GDP之间存在长期协整关系。[12]144-148综上所述，学者认为影响天然气消费量的因素主要有GDP、人口、能源消费结构等，但较少将人均可支配收入纳入影响因素中。

3.2 天然气消费影响因素的实证分析

3.2.1 指标选取与数据来源

本文利用2002—2014年数据，选取西安及其他9个地级市的4个变量：天然气消费量(Trqxfl)、国民生产总值(GDP)、人口(Popu)、人均可支配收入(Incom)为研究样本。数据来源于陕西省天然气股份有限公司及国家统计局。

根据陕西省经济发展状况、管线及地理位置，本文将10个城市划分为5个地区，即西安地区、咸阳地区、宝渭铜地区(宝鸡、渭南、铜川)、陕北地区(榆林、延安)和陕南地区(汉中、安康、商洛)。实证分析采用Eviews8.0软件。当面板数据的截面成员较少但时期较多时，一般都是侧重进行时间分析，可以通过Eviews中的面板工作文件(Pool)对这种，“窄而长”数据进行处理和建模。因此本文采用面板工作文件进行数据分析。

3.2.2 面板数据的单位根检验

面板数据的单位根检验方法可分为两大类：相同根情形下的单位根检验与不同根情形下的单位根检验。前者包括LLC检验、Breitung检验和Hadri检验。后者包括Im,Pesaran和Shin W-stat检验、Fisher-ADF检验和Fisher-PP检验。为避免单一检验方法存在的缺陷，本文选择LLC和Im,Pesaran and Shin W-stat与Fisher-PP三种检验方法进行单位根检验。详见表5。

表5 面板数据单位根检验结果

注：滞后阶数由SIC准则确定；***、**、分别表T在1%，5%,的显著水平下显著。

从表5可以看出，西安、咸阳、陕北、宝渭铜地区与陕南的4个变量基本都存在水平值下没有单位根的情况，即在水平状态下同阶单整，各变量是平稳的，有存在协整关系的可能，在此基础上建立相应的面板模型并进行分析。

3.2.3 面板数据的协整检验

表6 面板数据协整检验结果

注：滞后阶数由SIC准则确定，***、*分别表示T在1%，10%的显著水平下显著。

从表6可以看出，Kao检验全部通过，Pedroni检验部分通过，Johansen Fisher检验全部通过，说明4个变量存在协整关系，可构建稳定的面板数据模型。

3.2.4 模型估计

对模型的估计，首先确定原假设为：建立随机效应模型，通过Hausman检验验证此假设，得到统计量Chi-Sq.Statistic值为0.777 672，但P值为0.854 8，大于0.05，所以接受原假设，要建立的模型应设定为随机效应模型。然后进行F检验，在三种模型中来选择最佳的模型，得出回归分析结果。F检验的两个原假设如下，判定规则：如果接受假设H2，则为不变参数模型(模型三)，则检验结束。如果拒绝假设H2，则检验假设H1，如接受H1，则模型为变截距模型(模型二)，若拒绝H1，则模型为变参数模型(模型一)。

H1：β1=β2=…=βN

H2：α1=α2=…=αN

β1=β2=…=βN

模型形式的F检验详见表7。

表7 确定模型形式的F检验结果

F统计量的计算公式详见(1)式、(2)式：

(1)

(2)

(1)、(2)式中，N=5，k=3,T=14。由表7可得，F(12,50)=2.03，F(16,50)=1.89，@qfdist(0.95,12,50)值为1.951 5，@qfdist(0.95,16,50)值为1.850 3，所以拒绝H1，拒绝H2，得出最优模型为模型一，应建立变系数模型(yi=αi+xiβi+ui)进行回归分析，得到西安、咸阳、陕北、宝渭铜地区与陕南5个地区的回归方程详见(3)式至(7)式：

西安：Trqxflit=20.3+3.04Lggdpit-6.16Lgpopuit-1.86Lgincomit

(3)

咸阳：Trqxflit=-7.99+1.00Lggdpit+4.89Lgpopuit-0.83Lgincomit

(4)

陕北：Trqxflit=58.74+0.87Lggdpit-24.15Lgpopuit+2.06Lgincomit

(5)

宝渭铜：Trqxflit=6.62+1.80Lggdpit-1.91Lgpopuit-0.51Lgincomit

(6)

陕南：Trqxflit=37.77+0.14Lggdpit-21.97

Lgpopuit+6.22Lgincomit

(7)

上述方程中，常数代表平均自发天然气消费量。变量lggdpit、lgpopuit、lgincomit前的系数分别表示i地区t时期GDP、人口、人均可支配收入每增长一单位，天然气消费量相应的增长倍数。

陕南地区三个自变量与天然气消费量相关程度最大，说明其天然气消费量对GDP、人口与人均可支配收入较其他地区更为敏感，处于天然气消费扩张阶段，需求比较大。而宝渭铜地区则相反，敏感度较低。从天然气消费量对人口因素的敏感度来看，西安较咸阳更为敏感，相关程度也较大。

3.2.5 陕西天然气消费量预测模型对比

以2002—2014年陕西整体的各变量数据为基础，利用SPSS.22对陕西省整体回归得到：TRQXFL= 798 369.08-25.22gdp-258.90popu+42.15incom，该方程R2为99.0%，调整后的R2为98.1%，方程在1%的水平下显著。可以发现GDP、人口、人均可支配收入显著影响天然气消费量。2015年陕西天然气消费量预测误差比较详见表8。

表8 2015年陕西天然气消费量预测误差比较

由表8可知，基于面板数据的回归预测误差最小，应选取陕西省整体回归预测分析对陕西2016年天然气消费量进行预测，由陕西省统计局《2015年陕西省国民经济和社会发展统计公报》的数据可知：2015年陕西省GDP增长率为8%，人口自然增长率3.82‰，全年城镇居民人均可支配收入名义增长8.4%，预测2016年陕西天然气消费量为 561 274.45万Nm3。

4 总结与建议

通过对陕西天然气消费量及其影响因素进行分析可以得到以下结论：

(1)陕西天然气的消费量主要集中在以西安、咸阳为主的关中地区，但自2010年以来，关中地区的城市消费量占陕西天然气总消费量的比重逐年下降，而其它城市则缓慢增长。近几年，陕西天然气消费量稍高于全国水平，但各城市家庭用气所占比重逐年小幅下降。西安市与咸阳市每万人用气量显著高于全国水平，但是每亿元工业生产总值用气量却远高于全国水平，天然气利用效率较低，需要不断提高。

(2)2010—2014年西安市各行业天然气累计消费量排名前三名的行业分别是汽车制造业、电气机械和器材制造业与食品制造业。2010—2014年天燃气生产和供应业、橡胶和塑料制品业、非金属矿物制品业呈现大幅增长，而开采辅助业与仪器仪表制造业为负增长。

(3)从地区来看，咸阳与铜川天然利用效率在逐年提高，而延安、汉中与商洛天然气利用效率在逐年降低，渭南与宝鸡天然气利用效率基本稳定。陕西天然气消费存在的问题有：陕西天然气消费存在行业消费结构不合理、陕南地区气价承受能力差等问题。

(4)陕西天然气消费量具有明显的季节性，冬季消费量是夏季的2.3倍左右。

(5)GDP、人口、人均可支配收入显著影响天然气消费量。

当前，天然气在一次能源消费中的比例仅为3.6%。我国的天然气市场正在培育阶段，这也是天然气的相关法律法规尚不健全的原因之一。距离陕西省政府提出的“气化陕西”战略工程的目标还有很长的路要走，但我国《石油天然气法》至今尚未出台，存在法律缺位，法律体系不健全，不适应发展等问题。在新形势下，我国的天然气行业迫切需要建立一个完善的法律法规体系。此外，目前陕西天然气行业的监管仍然沿袭计划经济时代的机制，存在天然气行业政策制定与监管职能分开，也缺乏监管法律等问题。[13]84-85未来陕西天然气工业的健康发展，离不开健全的法律体系，相关部门应尽早进行规划促进陕西天然气行业健康发展。