我國天然氣需求實證分析

韓 征，熊國平

(1.國土資源部油氣資源戰略研究中心，北京 100034； 2.國家能源局，北京100824)

天然氣是一種優質、高效、清潔的低碳能源資源，在我國一次能源消費中占有越來越重要的地位。本文通過回歸分析，研究天然氣需求與GDP、人口、產業、行業等變量之間的數量變動關系，分析變量間存在什么樣的關系，建立這些變量之間的回歸方程，判斷哪些變量的影響是顯著的，哪些變量是不顯著的，并對回歸方程的可信度進行統計檢驗；同時利用回歸方程，根據一個或幾個變量的值，預測天然氣未來的需求量，提出促進天然氣改革發展的建議。

1 天然氣消費量與GDP、人口相關性的實證分析

1.1 實證分析相關說明

本文采用美國計算機資源中心(Computer Resource Center)研制的計量軟件Stata 13.0版本做回歸模型[1]。數據來源為《中國統計年鑒2017》[2]，其統計了我國天然氣消費量與GDP、人口和城鎮常住人口的數據(圖1和圖2)。Stata 13.0是一套提供使用者數據分析、數據管理，以及繪制專業圖表的完整及整合性統計軟件，通過建立變量之間的回歸方程，判斷不同參數影響的顯著性。統計分析表明，GDP對天然氣消費的影響有滯后性，限于本文篇幅不做詳述，本次研究主要采用了我國天然氣消費量與當年人口數量和前一年的GDP數據。本文分別建立了天然氣消費量與GDP、人口的模型和天然氣消費量與GDP、城市常住人口的回歸模型。

圖1 1996～2016年我國天然氣消費量、GDP、人口統計圖(數據來源：文獻[2])

圖2 1996～2016年我國天然氣消費量、GDP、城鎮常住人口統計圖(資料來源：文獻[2])

1.2 天然氣消費量與GDP、人口的模型分析

用計量軟件Stata 13.0版本將我國天然氣消費量與GDP、人口的數據進行了回歸模型分析(表1)，得到了相關回歸方程，見式(1)。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(1)

式中：NG為天然氣消費量，億m3；Lgdp為計算年前一年的GDP數量，億元；pop為人口數量，萬人。

1.3 天然氣消費量與GDP、城市常住人口的模型分析

用計量軟件Stata 13.0版本將我國天然氣消費量與GDP、城鎮常住人口的數據進行了回歸模型分析(表2)，得到了如式(2)所示的相關回歸方程。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(2)

式中：NG為天然氣消費量，億m3；Lgdp為計算年前一年的GDP數量，億元；pop為人口數量，萬人。

表1 我國天然氣消費量與GDP、人口的回歸模型分析表

注：*p<0.10；**p<0.05；***p<0.01； _cons為常數；N為樣本數量。

表2 我國天然氣消費量與GDP、城鎮常住人口的 回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01； _cons為常數；N為樣本數量。

1.4 解釋模型結論

由表1和表2可以看出，當年天然氣消費量與前一年的GDP正相關，與人口和城鎮常住人口正相關，但不顯著。其中表1中GDP每上升1億元，帶動天然氣消費總量上升0.0030561億m3；人口每上升1萬人，帶動天然氣消費總量上升0.0041821億m3。表2中GDP每上升1億元，帶動天然氣消費量上升0.00301億m3；城鎮常住人口每上升1萬人，帶動天然氣消費量上升0.00221億m3。這說明目前，經濟增長是天然氣消費量上升的主要驅動因素。

2 天然氣消費量與三大產業增加值相關性的實證分析

2.1 實證分析相關說明

我國產業劃分為三大類：第一產業、第二產業和第三產業。三大產業用氣數據統計分析[2-3]表明，我國第二產業用氣量最大，第三產業用氣量次之，第一產業用氣量最低(圖3)。本文以圖3數據為基礎，用美國計量軟件Stata 13.0版本做回歸模型，分別建立了三種分析模型：天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值、第三產業增加值的計量模型；天然氣消費量增速與第一產業增加值增速、第二產業增加值增速、第三產業增加值增速的計量模型；天然氣消費增長率與第一產業用氣增長率、第二產業用氣增長率、第三產業用氣增長率的計量模型。

圖3 我國天然氣消費量與第一產業用氣量、第二產業用氣量、第三產業用氣量統計(資料來源：文獻[2]～[3])

2.2 天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值、第三產業增加值的計量模型

用計量軟件Stata 13.0版本進行天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值、第三產業增加值的回歸模型分析(表3)，得到如式(3)所示的回歸方程。

NG=0.0236×gdp1+0.00000258×gdp2+

0.00206×gdp3- 201.7

(3)

式中：NG為天然氣消費量，億m3；gdp1為一產增加值，億元；gdp2為二產增加值，億元；gdp3為三產增加值，億元。

2.3 天然氣消費量增速與第一產業、第二產業、第三產業增加值增速的計量模型

用計量軟件Stata 13.0版本進行天然氣消費量增速與第一產業、第二產業、第三產業增加值增速的回歸模型分析(表4)，得到如式(4)所示的回歸方程。

NG_r=0.0206×gdp1_r+0.692×gdp2_r+

0.466×gdp3_r-0.0174

(4)

式中：NG_r為天然氣消費量增速；gdp1_r為第一產業增加值增速；gdp2_r為第二產業增加值增速；gdp3_r為第三產業增加值增速。

表3 我國天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值、第三產業增加值的 回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons為常數；N為樣本數量。

2.4 天然氣消費量增長率與第一產業用氣量、第二產業用氣量、第三產業用氣量增長率的計量模型分析

用計量軟件Stata 13.0版本將天然氣消費量增長率與第一產業用氣量、第二產業用氣量、三產用氣量增長率數據進行OLS回歸模型分析(表5)，得到如式(5)所示的回歸方程。

GG=-0.000749+0.736583GSI

(5)

式中：GG為天然氣消費量增長率；GPI為第一產業用氣量增長率；GSI為第二產業用氣量增長率；GTI為第三產業用氣量增長率。

表4 我國天然氣消費量增速與第一產業增加值、第二產業 增加值、第三產業增加值增速的回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons為常數；N為樣本數量。

表5 我國天然氣消費量增長率與第一產業用氣量、第二 產業用氣量、第三產業用氣量增長率的回歸模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；N為樣本數量。

2.5 解釋模型結論

前面分別建立了天然氣消費量與三大產業增加值相關性的回歸模型。從表3中可以看出， 1996～2016年，我國天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值和第三產業增加值都是正相關，并且與第一產業增加值和第三產業增加值顯著性最強。這與實際不符，說明模型建立不合理。從表4中可以看出，1997～2016年，我國天然氣消費量增速與第二產業增加值增速顯著正相關，三產增加值增速相關性次之。從表5可以看出，第二產業用氣增長率對天然氣消費增速的影響最大，第一產業用氣增長率和三產用氣增長率對天然氣消費量增速的影響不顯著。通過上述分析，可以得到我國天然氣消費增長率與第二產業用氣量增長率高度正相關的認識。

3 天然氣消費量與城鎮燃氣、工業燃氣、發電用氣、化工燃氣消費量相關性的實證分析

3.1 實證分析基本說明

前已分析得知，第二產業用氣量對我國天然氣消費量影響較大，主要行業包括城市燃氣、工業燃料、發電、化工原料等領域。從消費規模看，主要行業年天然氣消費量持續增長，由2001年的276億m3增長到2017年的2 162億m3。從消費結構看，隨著時間的推移也有顯著的變化，2000年以前，天然氣消費以化工用氣和工業燃料用氣為主，城市燃氣和發電用氣僅占較少部分；2000年以后，天然氣利用領域由以化工為主的單一結構向多元化均衡結構轉變。其中，燃料用氣消費量快速增長，2001～2017年，城市燃氣和天然氣發電成為天然氣消費量快速增長領域，分別由17.6%和4.1%，提升至33.3%和18.2%；化工用氣消費量下降較快，由37.2%下降至12.1%；工業燃氣消費量則略有下降，由41.0%下降至36.3%(圖4和圖5)。

圖4 2001～2017年我國天然氣消費結構柱狀圖(資料來源：文獻[2])

圖5 2000年與2017年天然氣消費結構對比圖(資料來源：文獻[2])

3.2 天然氣消費量與城鎮燃氣、工業燃氣、發電用氣、化工燃氣消費量的計量過程和結果

用計量軟件Stata 13.0版本將天然氣消費量與城鎮燃氣、工業燃氣、發電用氣、化工燃氣消費量的數據進行了OLS回歸模型分析(表6)，得到如式(6)所示的回歸方程。

SIG=20.9741+0.378874UG+0.877317IG+

0.735856EG+0.662843CG

(6)

式中：SIG為第二產業天然氣消費量，億m3；UG為城鎮燃氣消費量，億m3；IG為工業燃氣消費量，億m3；EG為發電用氣消費量，億m3；CG為化工燃氣消費量，億m3。

3.3 解釋模型結論

從第二產業天然氣消費量來看，工業燃氣消費量對其的邊際影響較大，工業燃氣消費量每增加一個單位，第二產業天然氣消費增加0.877。城鎮燃氣、發電用氣和化工燃氣消費量的顯著性也比較強，每增加一個單位，第二產業天然氣消費量分別增加

表6 我國天然氣消費量與城鎮燃氣、工業燃氣、發電用氣、化工燃氣消費量的回歸模型分析表

注：*p< 0.10;**p< 0.05;***p< 0.01；N為樣本數量。

0.378874、0.735856和0.662843。也就是說，2000～2016年，我國第二產業天然氣消費量與城鎮燃氣消費量、工業燃氣消費量、發電用氣消費量和化工燃氣消費量都是高度相關。

4 我國天然氣消費預測

國內外許多學者對天然氣消費需求方面利用不同方法開展過研究[4-5]。本文通過前面對我國天然氣消費量與GDP、人口、產業、行業等變量之間相關性的系統實證分析，得到了當年天然氣消費與前一年的GDP正相關的認識。本文在兩個模型的基礎上，分別計算2025年、2030年全國天然氣消費量進行了預測。

4.1 利用天然氣消費量與GDP、人口的模型進行消費預測

分別以GDP年均增長5%、人口年均增長6‰，將相關參數帶入式(1)，得2025年數據和2030年數據。

2025年：NG=0.0030561×743586×(1+5%)(2025-2016-1)+0.0041821×138271×(1+6‰)(2025-2016)-562.0293=0.0030561×1098615.184+0.0041821×145919.3647-562.0293=3405.697938(億m3)

2030年：NG=0.0030561×743586×(1+5%)(2030-2016-1)+0.0041821×138271×(1+6‰)(2030-2016)-562.0293=0.0030561×1402142.303+0.0041821×150349.7928-562.0293=4351.835661(億m3)

4.2 利用天然氣消費量與GDP、城鎮常住人口的模型進行消費預測

以GDP年均增長5%、常住人口城鎮化率年均提高1個百分點計算，將相關參數帶入式(2)，得2025年數據和2030年數據。

2025年：NG=0.0030127×743586×(1+5%)(2025-2016-1)+0.0022135×138271×(1+1%)(2025-2016)-131.4727=0.0030127×1098615.184+0.0022135×86727.05475-131.4727=3370.295599(億m3)

2030年：NG=0.0030127×743586×(1+5%)(2030-2016-1)+0.0022135×138271×(1+1%)(2030-2016)-131.4727= 0.0030127×1402142.303+0.0022135×91151.00616-131.4727=4294.524169(億m3)

4.3 天然氣需求預測結果分析

根據天然氣消費量與GDP、人口的模型得到2025年和2030年我國天然氣的消費量分別是3 406億m3和4 352億m3。這個結果與根據天然氣消費量與GDP、城鎮常住人口模型得到的消費預測結果3 370億m3(2025年)和4 295億m3(2030年)基本接近，說明預測結果具有可靠性。與我國2016年消費天然氣量2 078億m3相比，2025年和2030年天然氣消費量分別增加63.91%和118%，將對我國天然氣供給能力提出挑戰。

5 結 論

1) 天然氣消費量與GDP、人口和城鎮常住人口等相關性的實證分析表明，當年天然氣消費與前一年的GDP正相關，與人口和城鎮常住人口正相關,但不顯著,說明當前經濟規模是影響天然氣消費量的主要驅動因素。

2) 天然氣消費量與三大產業增加值相關性的實證分析表明，1997～2016年，我國天然氣消費增長率與第二產業用氣增長率高度正相關，第一產業用氣增長率相關性次之。而天然氣消費量與第一產業增加值、第二產業增加值和第三產業增加值模型不合理。

3) 我國第二產業用氣主要包括城市燃氣、工業燃料、發電、化工原料等行業。統計表明，2001～2017年，主要行業天然氣消費量持續增長，由276億m3增長到2 162億m3；消費結構也有顯著的變化，城市燃氣和天然氣發電用氣消費量快速增長，化工用氣消費量下降較快，工業燃氣消費量則略有下降。我國第二產業天然氣消費量與城鎮燃氣消費量、工業燃氣消費量、發電用氣消費量和化工燃氣消費量都是高度相關。

4) 通過我國天然氣消費量與GDP、人口、產業、行業等變量之間相關性的系統實證分析，得到了當年天然氣消費與前一年的GDP高度正相關的認識。本文運用兩個模型得到的回歸方程，分別計算2025年、2030年全國天然氣消費量進行了預測：2025年我國天然氣的消費量是3 406億m3和3 370億m3；2030年我國天然氣的消費量是4 352億m3和4 295億m3。盡管預測有差別，但均可說明未來我國天然氣供需缺口較大。

5) 建議多措并舉，保障我國天然氣供給安全。一是統籌天然氣生產消費改革，推動建立合理的天然氣產供儲銷體系，加快國內天然氣增儲上產，全力推進天然氣基礎設施互聯互通，完善天然氣儲備調峰體系，從政府—企業—市場三個層次進一步深化天然氣體制機制改革。二是采用與我國國情相適應的能源發展戰略，大力提升煤炭清潔高效發電水平，穩步提高風能、太陽能、水能等清潔能源發電能力，采用電能替代的舉措，促使能源終端盡可能多地消費電能，盡可能確保天然氣消費“合理、協調、平穩”增長。