基于缺能經(jīng)濟損失的上海市天然氣儲備量分析

奚興悅　馬憲國

摘要：

天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢，在上海能源供應(yīng)比例快速增長，已在能源供應(yīng)中起到了舉足輕重的作用.通過天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析以及天然氣缺能經(jīng)濟損失的計算，提出了上海市天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)的分析方法，并以2011年為例進(jìn)行了定量計算.分析結(jié)果顯示，上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定，但用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.

關(guān)鍵詞：

天然氣； 可靠性； 最優(yōu)； 儲備天數(shù)

中圖分類號： TE 01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

上海市自“十一五”以來，天然氣供應(yīng)量快速增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷深化，已成為城市燃?xì)獾闹鲗?dǎo)氣源.城市燃?xì)夤?yīng)是否安全、穩(wěn)定和可靠直接關(guān)系到經(jīng)濟發(fā)展和人們生活，因而城市燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的可靠性及戰(zhàn)略儲備應(yīng)得到高度重視.

1天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析

天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性可定義為：系統(tǒng)在一定的外部條件下，在一定的時間間隔內(nèi)可安全、足量地滿足用戶需求的能力[1].計算系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵在于如何獲得供應(yīng)短缺量O（t）.O（t）主要來自三個方面，即事故缺氣量Oa（t）、負(fù)荷缺氣量Ob（t）和配送缺氣量Ot（t）.

時段t內(nèi)系統(tǒng)的可靠性為

式中：R（t）為天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性；Y（t）為天然氣的實際供應(yīng)量；X（t）為天然氣的實際需求量.

從式（1）不難看出，城市天然氣的應(yīng)急儲備對天然氣供應(yīng)可靠性的影響非常大.當(dāng)天然氣儲備量不足時會降低系統(tǒng)的可靠性，造成經(jīng)濟損失.就對外來能源依賴程度很高的上海市而言，經(jīng)濟損失可能會進(jìn)一步放大.天然氣儲備不足帶來的經(jīng)濟損失可由缺能經(jīng)濟損失計算得出.

2上海市天然氣供應(yīng)的缺能經(jīng)濟損失計算

在生產(chǎn)函數(shù)基礎(chǔ)上引入能源要素，可建立上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型[2-3]，即

式中：G為經(jīng)濟產(chǎn)出；A為效率參數(shù)；K為資本投入；L為勞動力投入；E為能源投入；α為產(chǎn)出對資本的偏彈性系數(shù)；β為產(chǎn)出對勞動力的偏彈性系數(shù)；γ為產(chǎn)出對能源的彈性系數(shù).

根據(jù)2001—2011年上海市歷年生產(chǎn)要素投入數(shù)據(jù)，利用計量經(jīng)濟學(xué)EVIEWS軟件進(jìn)行回歸計算和檢驗，可得到2001—2011年上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型為

各類能源品種的價格在一定程度上能反映其價值量的大小.通過比較天然氣從2001—2011年的平均價格可確定其品質(zhì)系數(shù)，得到天然氣的無量綱品質(zhì)系數(shù)為2.47[4].由此可計算天然氣的缺能經(jīng)濟損失率，結(jié)果如表1所示.

從表1可看出，因天然氣供應(yīng)中斷而產(chǎn)生的經(jīng)濟損失不僅巨大，而且逐年增加，因此天然氣的儲備是必須的.但如果儲備規(guī)模過大，雖然會提高供應(yīng)的安全保障程度，卻使得社會負(fù)擔(dān)的成本增大；如果儲備規(guī)模過小則難以應(yīng)對各種天然氣供應(yīng)風(fēng)險.因此，最佳的天然氣儲備量必須考慮儲備成本和經(jīng)濟效益，并且使儲備的收益大于風(fēng)險成本.

3上海市2011年天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)分析

根據(jù)上海的地質(zhì)條件和實際情況，選擇液化天然氣（LNG）方式儲備天然氣是比較合理的.上海燃?xì)饧瘓F2009年在上海市浦東五號溝建成的2×5萬m3LNG 調(diào)峰儲存及配套氣化設(shè)施，對上海市天然氣的儲備和調(diào)峰起到了重要作用.

通過計算LNG平均價格和LNG儲備基建成本，可分析得到上海市天然氣的儲備成本.2011年，上海市LNG的平均價格為3.61元·m-3，浦東五號溝LNG儲備庫建設(shè)的平均基建成本為16.67元·m-3，因此每m3 LNG的靜態(tài)儲備成本為20.28元·m-3，總儲備成本為

式中：F（S）為天然氣儲備經(jīng)濟效益；P（S）為天然氣缺能經(jīng)濟損失；D為天然氣供應(yīng)中斷當(dāng)量天數(shù)，由天然氣氣井和長輸管線風(fēng)險估計、調(diào)峰需求風(fēng)險估計與LNG供應(yīng)風(fēng)險估計根據(jù)不同的安全性概率疊加得出[4].

為了得到天然氣最優(yōu)儲備量，必須使儲備的收益大于風(fēng)險成本，即

在不同天然氣供應(yīng)安全要求的水平下，應(yīng)建立的天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)也不同.由于儲備天數(shù)與安全性概率呈線性關(guān)系，當(dāng)安全性概率為99%時，上海天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為23.3 d.當(dāng)安全性概率為80%時，天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為18.6 d.與上海“十一五”規(guī)劃[5]中提出的天然氣儲備完成15 d儲備量相比，上海地區(qū)的天然氣的應(yīng)急儲備仍顯不足.

4結(jié)論與建議

通過上海市2001—2011年天然氣缺能經(jīng)濟損失分析可發(fā)現(xiàn)：缺能經(jīng)濟損失波動不大，但一直在上升，說明上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定.同時用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.因此，建議應(yīng)繼續(xù)加強能源儲備工作，以彌補能源自給不足，以便在能源供應(yīng)緊張和供應(yīng)危機時可實現(xiàn)自控和調(diào)節(jié)功能，將可能的經(jīng)濟損失降到最低.

參考文獻(xiàn)：

[1]唐子燁，馬憲國.城市天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性分析模型研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，28（3）：241-245.

[2]DICKINSONM J P.Some comments on the combination of forecasts[J].Operations Research Quarterly，1975，26（1）：205-210.

[3]唐子燁，馬憲國.生產(chǎn)函數(shù)與缺能損失分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，30（1）：58-61.

[4]夏浩文.上海低碳經(jīng)濟發(fā)展中能源供應(yīng)安全與地區(qū)儲備研究 [D].上海：上海理工大學(xué)，2013.

[5]上海市人民政府.上海市能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃[R].上海：上海市人民政府，2006.

摘要：

天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢，在上海能源供應(yīng)比例快速增長，已在能源供應(yīng)中起到了舉足輕重的作用.通過天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析以及天然氣缺能經(jīng)濟損失的計算，提出了上海市天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)的分析方法，并以2011年為例進(jìn)行了定量計算.分析結(jié)果顯示，上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定，但用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.

關(guān)鍵詞：

天然氣； 可靠性； 最優(yōu)； 儲備天數(shù)

中圖分類號： TE 01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

上海市自“十一五”以來，天然氣供應(yīng)量快速增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷深化，已成為城市燃?xì)獾闹鲗?dǎo)氣源.城市燃?xì)夤?yīng)是否安全、穩(wěn)定和可靠直接關(guān)系到經(jīng)濟發(fā)展和人們生活，因而城市燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的可靠性及戰(zhàn)略儲備應(yīng)得到高度重視.

1天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析

天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性可定義為：系統(tǒng)在一定的外部條件下，在一定的時間間隔內(nèi)可安全、足量地滿足用戶需求的能力[1].計算系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵在于如何獲得供應(yīng)短缺量O（t）.O（t）主要來自三個方面，即事故缺氣量Oa（t）、負(fù)荷缺氣量Ob（t）和配送缺氣量Ot（t）.

時段t內(nèi)系統(tǒng)的可靠性為

式中：R（t）為天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性；Y（t）為天然氣的實際供應(yīng)量；X（t）為天然氣的實際需求量.

從式（1）不難看出，城市天然氣的應(yīng)急儲備對天然氣供應(yīng)可靠性的影響非常大.當(dāng)天然氣儲備量不足時會降低系統(tǒng)的可靠性，造成經(jīng)濟損失.就對外來能源依賴程度很高的上海市而言，經(jīng)濟損失可能會進(jìn)一步放大.天然氣儲備不足帶來的經(jīng)濟損失可由缺能經(jīng)濟損失計算得出.

2上海市天然氣供應(yīng)的缺能經(jīng)濟損失計算

在生產(chǎn)函數(shù)基礎(chǔ)上引入能源要素，可建立上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型[2-3]，即

式中：G為經(jīng)濟產(chǎn)出；A為效率參數(shù)；K為資本投入；L為勞動力投入；E為能源投入；α為產(chǎn)出對資本的偏彈性系數(shù)；β為產(chǎn)出對勞動力的偏彈性系數(shù)；γ為產(chǎn)出對能源的彈性系數(shù).

根據(jù)2001—2011年上海市歷年生產(chǎn)要素投入數(shù)據(jù)，利用計量經(jīng)濟學(xué)EVIEWS軟件進(jìn)行回歸計算和檢驗，可得到2001—2011年上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型為

各類能源品種的價格在一定程度上能反映其價值量的大小.通過比較天然氣從2001—2011年的平均價格可確定其品質(zhì)系數(shù)，得到天然氣的無量綱品質(zhì)系數(shù)為2.47[4].由此可計算天然氣的缺能經(jīng)濟損失率，結(jié)果如表1所示.

從表1可看出，因天然氣供應(yīng)中斷而產(chǎn)生的經(jīng)濟損失不僅巨大，而且逐年增加，因此天然氣的儲備是必須的.但如果儲備規(guī)模過大，雖然會提高供應(yīng)的安全保障程度，卻使得社會負(fù)擔(dān)的成本增大；如果儲備規(guī)模過小則難以應(yīng)對各種天然氣供應(yīng)風(fēng)險.因此，最佳的天然氣儲備量必須考慮儲備成本和經(jīng)濟效益，并且使儲備的收益大于風(fēng)險成本.

3上海市2011年天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)分析

根據(jù)上海的地質(zhì)條件和實際情況，選擇液化天然氣（LNG）方式儲備天然氣是比較合理的.上海燃?xì)饧瘓F2009年在上海市浦東五號溝建成的2×5萬m3LNG 調(diào)峰儲存及配套氣化設(shè)施，對上海市天然氣的儲備和調(diào)峰起到了重要作用.

通過計算LNG平均價格和LNG儲備基建成本，可分析得到上海市天然氣的儲備成本.2011年，上海市LNG的平均價格為3.61元·m-3，浦東五號溝LNG儲備庫建設(shè)的平均基建成本為16.67元·m-3，因此每m3 LNG的靜態(tài)儲備成本為20.28元·m-3，總儲備成本為

式中：F（S）為天然氣儲備經(jīng)濟效益；P（S）為天然氣缺能經(jīng)濟損失；D為天然氣供應(yīng)中斷當(dāng)量天數(shù)，由天然氣氣井和長輸管線風(fēng)險估計、調(diào)峰需求風(fēng)險估計與LNG供應(yīng)風(fēng)險估計根據(jù)不同的安全性概率疊加得出[4].

為了得到天然氣最優(yōu)儲備量，必須使儲備的收益大于風(fēng)險成本，即

在不同天然氣供應(yīng)安全要求的水平下，應(yīng)建立的天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)也不同.由于儲備天數(shù)與安全性概率呈線性關(guān)系，當(dāng)安全性概率為99%時，上海天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為23.3 d.當(dāng)安全性概率為80%時，天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為18.6 d.與上海“十一五”規(guī)劃[5]中提出的天然氣儲備完成15 d儲備量相比，上海地區(qū)的天然氣的應(yīng)急儲備仍顯不足.

4結(jié)論與建議

通過上海市2001—2011年天然氣缺能經(jīng)濟損失分析可發(fā)現(xiàn)：缺能經(jīng)濟損失波動不大，但一直在上升，說明上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定.同時用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.因此，建議應(yīng)繼續(xù)加強能源儲備工作，以彌補能源自給不足，以便在能源供應(yīng)緊張和供應(yīng)危機時可實現(xiàn)自控和調(diào)節(jié)功能，將可能的經(jīng)濟損失降到最低.

參考文獻(xiàn)：

[1]唐子燁，馬憲國.城市天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性分析模型研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，28（3）：241-245.

[2]DICKINSONM J P.Some comments on the combination of forecasts[J].Operations Research Quarterly，1975，26（1）：205-210.

[3]唐子燁，馬憲國.生產(chǎn)函數(shù)與缺能損失分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，30（1）：58-61.

[4]夏浩文.上海低碳經(jīng)濟發(fā)展中能源供應(yīng)安全與地區(qū)儲備研究 [D].上海：上海理工大學(xué)，2013.

[5]上海市人民政府.上海市能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃[R].上海：上海市人民政府，2006.

摘要：

天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢，在上海能源供應(yīng)比例快速增長，已在能源供應(yīng)中起到了舉足輕重的作用.通過天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析以及天然氣缺能經(jīng)濟損失的計算，提出了上海市天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)的分析方法，并以2011年為例進(jìn)行了定量計算.分析結(jié)果顯示，上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定，但用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.

關(guān)鍵詞：

天然氣； 可靠性； 最優(yōu)； 儲備天數(shù)

中圖分類號： TE 01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

上海市自“十一五”以來，天然氣供應(yīng)量快速增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷深化，已成為城市燃?xì)獾闹鲗?dǎo)氣源.城市燃?xì)夤?yīng)是否安全、穩(wěn)定和可靠直接關(guān)系到經(jīng)濟發(fā)展和人們生活，因而城市燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的可靠性及戰(zhàn)略儲備應(yīng)得到高度重視.

1天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性分析

天然氣供應(yīng)系統(tǒng)可靠性可定義為：系統(tǒng)在一定的外部條件下，在一定的時間間隔內(nèi)可安全、足量地滿足用戶需求的能力[1].計算系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵在于如何獲得供應(yīng)短缺量O（t）.O（t）主要來自三個方面，即事故缺氣量Oa（t）、負(fù)荷缺氣量Ob（t）和配送缺氣量Ot（t）.

時段t內(nèi)系統(tǒng)的可靠性為

式中：R（t）為天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性；Y（t）為天然氣的實際供應(yīng)量；X（t）為天然氣的實際需求量.

從式（1）不難看出，城市天然氣的應(yīng)急儲備對天然氣供應(yīng)可靠性的影響非常大.當(dāng)天然氣儲備量不足時會降低系統(tǒng)的可靠性，造成經(jīng)濟損失.就對外來能源依賴程度很高的上海市而言，經(jīng)濟損失可能會進(jìn)一步放大.天然氣儲備不足帶來的經(jīng)濟損失可由缺能經(jīng)濟損失計算得出.

2上海市天然氣供應(yīng)的缺能經(jīng)濟損失計算

在生產(chǎn)函數(shù)基礎(chǔ)上引入能源要素，可建立上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型[2-3]，即

式中：G為經(jīng)濟產(chǎn)出；A為效率參數(shù)；K為資本投入；L為勞動力投入；E為能源投入；α為產(chǎn)出對資本的偏彈性系數(shù)；β為產(chǎn)出對勞動力的偏彈性系數(shù)；γ為產(chǎn)出對能源的彈性系數(shù).

根據(jù)2001—2011年上海市歷年生產(chǎn)要素投入數(shù)據(jù)，利用計量經(jīng)濟學(xué)EVIEWS軟件進(jìn)行回歸計算和檢驗，可得到2001—2011年上海市三要素生產(chǎn)函數(shù)模型為

各類能源品種的價格在一定程度上能反映其價值量的大小.通過比較天然氣從2001—2011年的平均價格可確定其品質(zhì)系數(shù)，得到天然氣的無量綱品質(zhì)系數(shù)為2.47[4].由此可計算天然氣的缺能經(jīng)濟損失率，結(jié)果如表1所示.

從表1可看出，因天然氣供應(yīng)中斷而產(chǎn)生的經(jīng)濟損失不僅巨大，而且逐年增加，因此天然氣的儲備是必須的.但如果儲備規(guī)模過大，雖然會提高供應(yīng)的安全保障程度，卻使得社會負(fù)擔(dān)的成本增大；如果儲備規(guī)模過小則難以應(yīng)對各種天然氣供應(yīng)風(fēng)險.因此，最佳的天然氣儲備量必須考慮儲備成本和經(jīng)濟效益，并且使儲備的收益大于風(fēng)險成本.

3上海市2011年天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)分析

根據(jù)上海的地質(zhì)條件和實際情況，選擇液化天然氣（LNG）方式儲備天然氣是比較合理的.上海燃?xì)饧瘓F2009年在上海市浦東五號溝建成的2×5萬m3LNG 調(diào)峰儲存及配套氣化設(shè)施，對上海市天然氣的儲備和調(diào)峰起到了重要作用.

通過計算LNG平均價格和LNG儲備基建成本，可分析得到上海市天然氣的儲備成本.2011年，上海市LNG的平均價格為3.61元·m-3，浦東五號溝LNG儲備庫建設(shè)的平均基建成本為16.67元·m-3，因此每m3 LNG的靜態(tài)儲備成本為20.28元·m-3，總儲備成本為

式中：F（S）為天然氣儲備經(jīng)濟效益；P（S）為天然氣缺能經(jīng)濟損失；D為天然氣供應(yīng)中斷當(dāng)量天數(shù)，由天然氣氣井和長輸管線風(fēng)險估計、調(diào)峰需求風(fēng)險估計與LNG供應(yīng)風(fēng)險估計根據(jù)不同的安全性概率疊加得出[4].

為了得到天然氣最優(yōu)儲備量，必須使儲備的收益大于風(fēng)險成本，即

在不同天然氣供應(yīng)安全要求的水平下，應(yīng)建立的天然氣最優(yōu)儲備天數(shù)也不同.由于儲備天數(shù)與安全性概率呈線性關(guān)系，當(dāng)安全性概率為99%時，上海天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為23.3 d.當(dāng)安全性概率為80%時，天然氣的最優(yōu)儲備天數(shù)應(yīng)為18.6 d.與上海“十一五”規(guī)劃[5]中提出的天然氣儲備完成15 d儲備量相比，上海地區(qū)的天然氣的應(yīng)急儲備仍顯不足.

4結(jié)論與建議

通過上海市2001—2011年天然氣缺能經(jīng)濟損失分析可發(fā)現(xiàn)：缺能經(jīng)濟損失波動不大，但一直在上升，說明上海市天然氣供應(yīng)中斷對經(jīng)濟損失影響較為穩(wěn)定.同時用來防止供應(yīng)中斷的天然氣應(yīng)急儲備仍顯不足.因此，建議應(yīng)繼續(xù)加強能源儲備工作，以彌補能源自給不足，以便在能源供應(yīng)緊張和供應(yīng)危機時可實現(xiàn)自控和調(diào)節(jié)功能，將可能的經(jīng)濟損失降到最低.

參考文獻(xiàn)：

[1]唐子燁，馬憲國.城市天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性分析模型研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，28（3）：241-245.

[2]DICKINSONM J P.Some comments on the combination of forecasts[J].Operations Research Quarterly，1975，26（1）：205-210.

[3]唐子燁，馬憲國.生產(chǎn)函數(shù)與缺能損失分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，30（1）：58-61.

[4]夏浩文.上海低碳經(jīng)濟發(fā)展中能源供應(yīng)安全與地區(qū)儲備研究 [D].上海：上海理工大學(xué)，2013.

[5]上海市人民政府.上海市能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃[R].上海：上海市人民政府，2006.