中国城市天然气消费驱动因素分析

高 建 董秀成

中国石油大学（北京）工商管理学院

近年来，受益于我国环境保护力度的不断加大和城镇化发展的客观需求，天然气已成为我国推进能源革命、实现主体能源绿色低碳更替的重要选择[1]。根据《中长期油气管网规划》，到2025年，全国50万人口以上的城市将基本接入天然气管道，全国城镇天然气人口从2016年的3亿人增长到2025年的5.5亿人。为实现这一目标，有必要进一步研究我国天然气消费量的发展趋势，探寻影响我国天然气消费量的驱动因素，因地制宜消除制约天然气发展的地区瓶颈，为天然气产业规划和政策制定提供决策依据。

1 中国城市天然气消费特征

随着我国城镇化水平逐步提高，城市天然气消费总量迅速增长，2005—2015年全国天然气消费量增长率达390.62%，年均复合增长率达17.23%（表1）。目前，我国天然气实现了地级以上城市90%覆盖，燃气普及率为95.30%，有656个城市大部分已采用天然气作为城市清洁能源，天然气的供应和服务也逐步向县城乡镇延伸[2]。

从区域来看，我国城市天然气消费主要集中在华北和华东地区。2015年，两地区城市天然气消费量占全国城市的比例达53.43%，其中华东地区为29.93%，华北地区为23.50%。从地区增长速度来看，得益于国家长距离干线管道和LNG项目的建设，2005—2015年华南和华中地区的城市天然气消费量快速增长，而西南地区发展速度则较为缓慢[3]。天然气消费对管网设施的依赖特性，决定了我国天然气在产业发展初期管网体系不完善的情况下“就近消费”的特征，2005年川渝地区和西北地区天然气消费量占全国总量的49.90%。随着我国天然气“西气东输、北气南下、海气登陆、液化点供”供应体系的建立和完善，中国天然气市场的消费中心逐渐向经济发达的华北、华东和华南地区转移。

表1 2005—2015年中国各地区城市天然气消费量表

2 中国城市天然气消费量分解

2.1 城市天然气消费量分解模型

由于迪氏对数指标分解法具有分解无残差等优点[4-5]，笔者运用此方法对全国各省区市2005—2015年城市天然气消费量进行了研究，并将城市天然气消费量的影响效应分解为空间扩张效应、管网密度效应、人口密度效应、人口城镇化效应、居民天然气气化率、能源消费弹性效应、天然气替代效应、经济增长效应和管道规模效应等9个分效应。

在建立模型时，进行了3个理论假设：①不考虑我国城市天然气用户消费结构，以2014年为例，我国城市民用天然气消费量为710×108m3，占当年全国城市天然气消费量的73.65%，占全国天然气消费总量的38.8%，为了便于分解计算，笔者不考虑城市天然气用户的消费结构；②城市天然气价格统一采用民用天然气价格，2010年以前，天然气应用较少的贵州、云南、新疆和山西等省区市不存在工业天然气价格；③城市天然气消费替代能源效应近似为替代能源价格与天然气价格的比值。假定天然气和其他能源属于完全替代的两种能源商品，当满足边际替代率等于价格之比，消费者收益达到最大化，天然气能源替代率近似为天然气与替代能源价格比，即

城市天然气消费量结构分解为：

运用迪氏对数指标分解法得出省市天然气消费变化量的分解效应为：

其中

2.2 数据来源与处理

笔者数据来源自2005—2015年的《中国统计年鉴》[6]《中国能源统计年鉴》[2]《中国城市统计年鉴》[3]和《中国国土资源统计年鉴》[7]，其中：①城市天然气消费量采用历年《中国能源统计年鉴》中各省区市城市天然气供应情况的数据；②天然气价格采用历年省会城市居民天然气价格，采用热卡填充法插入缺失值；③替代能源价格采用各省历年水电燃料类居民消费价格指数[8]；④城镇人口采用各省区市常住人口数据，用气人口来源于历年《中国能源统计年鉴》。计算得出2005—2015年中国各省区市天然气消费量分效应相关系数（图1）。

2005—2015年城市天然气消费量增长幅度最大的分别是江西、贵州、云南和广西，而增速最慢的分别为四川、福建、青海和重庆。2005—2015年城市管网密度增长幅度最大的分别是贵州、广西、山西和广东，而增速最慢的分别为重庆、青海、福建和天津。人口城镇化变化率方面，2005—2015年增速最快的是贵州、河南、云南和陕西，而增速最慢的分别为上海、北京、吉林和天津[9]。

图1 2005—2015年城市天然气消费量与各效应相关关系图

从城市天然气消费量与各分效应的相关系数（表2）中可以看出，管网密度效应、能源消费弹性效应、居民天然气气化率、管道规模效应、人口密度效应线形相关明显。其中能源消费弹性效应与消费量明显负相关，而人口城镇化效应、天然气替代效应、经济增长效应和空间扩张效应线形相关不明显。空间扩张效应、管网密度效应、人口城镇化效应、居民天然气气化率、经济增长效应和管道规模效应对消费量正相关，会有效推动城市天然气消费量的增长。能源消费弹性有效降低了能源消费总需求量，从而直接降低了天然气消费量，天然气替代效应和人口密度效应也对消费量整体呈负相关[10]。

3 中国城市天然气消费贡献率分解

3.1 城市天然气消费贡献率分解

运用中国各省区市2005—2015年城市天然气消费量和各个分效应数据，计算得出各分效应在城市天然气消费量中的贡献率（图2）：①能源消费弹性效应普遍为负，即随着能源利用效率的提升，能源消费弹性系数降低了各省能源整体消费需求量，从而最终有效降低了天然气的需求量；②管道规模效应和管道密度效应分别从管道建设的总规模和完善程度两个角度来看，对城市天然气消费量起到了重大的推动作用，两者合计占到总效应的40%～60%，其中山西和江西都则达到了总效应的70%，而福建和青海仅为20%；③经济增长效应一方面通过影响居民个人天然气消费能力和收入水平，另一方面也体现出地方整体经济发展水平，通过居民天然气消费能力和天然气管道设施投资能力两个路径，促进城市天然气消费量变化；④居民天然气气化率方面，除了早期气化率已较高的北京、天津、上海和川渝地区效应不明显外，在多数省份的贡献率都接近20%，天然气新兴省份比例可达到30%～40%；⑤相对于人口城镇化效应[11]，空间扩张效应更能推动天然气消费量的变化，即从空间建筑面积的城镇化扩张相比户籍人口城镇化有更直接的关联关系；⑥天然气替代效应在天然气市场较为完善的北京、天津、上海和川渝地区效应明显，而在云南、江西和福建等地区替代能源效应为负，体现出经济发展水平高和天然气市场完善地区的天然气价格与替代能源价格存在竞争优势，并且用户可以承受较高的天然气消费价格，而在天然气市场不完善或经济不发达的省份，用户得价格承受能力明显较差，天然气价格与替代能源价格相比不存在优势[12]。

3.2 城市天然气消费驱动因素

目前，华北、华东、华南和川渝地区管网建设相对发达，在居民天然气气化率、消费量、管道网络建设等方面都位居全国前列；东北、中部和西部等区域的管网布局空间还很大，天然气普及率则相对较低。管道密度效应和管网规模效应、经济增长效应、居民天然气气化率效应、空间扩张效应、能源消费弹性效应能显著推动城市天然气消费量的增长，但人口密度效应、人口城镇化效应的提高对城市天然气消费量影响并不显著（表3）。

3.3 城市天然气消费驱动类型

长期以来，在我国天然气产业政策制定和企业经营实践环节进行产业分析时，一般按照东部、中部、西部3类地区划分，或者分为华北、东北、华东、中南、西南和西北区域，近年来珠三角、长三角和环渤海（京津冀）等城市经济圈概念也逐渐引入研究范畴。按照上述几种划分方法进行区域天然气政策研究，存在经济、地理、行政等因素与天然气产业错位的现象，同一类型区域内天然气市场差异较大，例如北京、天津与河北的差异，四川、重庆和云南、贵州的差异，所以在进行产业分析和行业政策制定方面存在一定的困难和障碍。为此，笔者根据城市天然气消费量各分效应贡献率大小和天然气市场特征，将我国城市天然气市场分为成熟型、培育型、经济发展型和资源约束型等4种类型。

表2 2005—2015年城市天然气消费量分效应相关系数表

图2 2005—2015年各省区市城市天然气消费量贡献率分解图

3.3.1 成熟型

该类型包括北京、上海、天津、江苏和浙江这5个经济发达省市，以及四川、重庆2个资源省市。该类型特征主要体现为管道建设起步早，网络已较为完善，居民天然气气化率处于较高的水平。这类区域的城市天然气需求量驱动核心因素包括：管道密度效应和管网规模效应（北京、上海、天津、江苏、浙江）、经济增长效应（北京、上海、天津、江苏）、居民天然气气化率（天津、江苏、浙江）、空间扩张效应（天津、重庆）和天然气替代效应（北京、上海、天津、四川、重庆）。北京、上海和天津一方面经济发展水平高、居民天然气消费能力强，另一方面替代能源价格远远高于终端消费价格，并且地方政府环境治理力度和环保意识增强，大力推动“煤改气”，在经济增长效应显现的同时，城市天然气消费量随着能源需求量快速提升，即使天然气价格上涨，消费量依然刚性增长。而四川和重庆作为我国天然气集中产区，管道密度效应和管网规模效应已不显现，2012—2015年两地管道民用气价格分别为1.89元/m3和1.72元/m3，远低于我国发达地区2～3元/m3的水平，长期以来完善的天然气管网和低水平的天然气利用价格并存，导致天然气替代效应刚性增长。

3.3.2 培育型

该类型包括山西、江西、广东、福建、内蒙古、河北、山东、安徽和陕西等9个省区。主要特征体现为管网发展迅速、居民天然气气化率快速增长，天然气相比替代能源具有价格优势。城市天然气需求量驱动的核心因素包括：管道密度效应和管网规模效应（除福建外）、居民天然气气化率、经济增长效应（江西、福建、内蒙古、河北、山东、安徽、陕西）和天然气替代效应（河北、山东、安徽）。此类型市场2005—2015年天然气消费量增长迅速，借助于国内外天然气资源和国家干线管道，积极发展配套城市管网，管道密度效应和管网规模效应合计约70%，高于我国大部分地区，与之相对应居民天然气气化率效应明显，市场培育特征明显。福建省2016年以前由于缺乏管道气，气源主要是进口LNG，较高的天然气价格和欠发达省份的特点，决定了其主要驱动因素是经济增长效应和居民天然气气化率，2016年西气东输管道接入福建后，管网的推动作用也开始逐步体现，但由于西气东输长距离管输成本较高，管道气没有有效降低本地区天然气整体价格水平。

表3 中国30个省区市城市天然气消费量核心驱动效应分析表

3.3.3 经济发展型

该类型包括吉林、辽宁、黑龙江、青海、宁夏、海南、河南、湖北、湖南、甘肃和新疆，其特征是地区经济发展推动，具备一定天然气资源基础，管网发展速度较快但整体不够完善，居民天然气气化率有待提高，城市建筑空间扩张稳步发展，能源替代效应明显。此类区域城市天然气需求量驱动核心因素包括：管道密度效应（除青海外）和管网规模效应、经济增长效应、居民天然气气化率、空间扩张效应（辽宁、青海、宁夏、海南、河南、新疆）和天然气替代效应。这些省区市天然气市场发展较晚，天然气市场完善程度较低，终端市场拓展空间大，目前地级市和县级行政区气化率约40%。经济增长效应成为影响城市天然气消费量的关键因素，特别是辽宁、青海、宁夏、海南、河南和新疆等地建筑规模的城镇化快速发展，推动了当地的城市天然气消费量增长。但区域内天然气用户价格承受能力差，经济发展水平制约了天然气产业的利用规模。新疆天然气资源较为丰富，甘肃河西走廊地区是干线管网集中过境地区，天然气运输距离短、成本低，相比替代能源存在价格竞争优势。

3.3.4 资源约束型

该类型市场包括云南、广西和贵州。该类型市场区域的主要特征体现为天然气利用程度低，长距离管网建设不够完善，配套管网建设严重匮乏，经济水平影响天然气需求量规模，天然气气化率很低，存在巨大的发展空间。该区域城市天然气需求量驱动核心因素包括：管道密度效应、管网规模效应和居民天然气气化率。受限于地区天然气资源匮乏和前期缺乏国家干线管网，该区域天然气市场发展时间短，城镇天然气使用人口数量少，城市天然气价格可承受能力差，替代能源价格优势明显。虽然接入该区域内的中缅天然气管道已经投产，但地区配套管网的不足严重制约天然气发展规模，目前中缅管道运行负荷率不足50%，随着配套管网的不断完善，相信该地区天然气消费量规模会出现大幅增加。

4 中国城市天然气产业发展政策建议

4.1 配气管网规划先行，统筹加快配套管网建设

优化完善天然气管网设施体系是天然气产业发展和消费利用的最核心因素。互联互通的地区配套管网是欧美国家天然气产业成熟的标志，2015年美国天然气配气管网达200×104km，与国家干线管道55×104km的比值达到了3.6︰1；俄罗斯2015年配气管网达65.44×104km，与国家干线管网17×104km的比值为3.84︰1。我国天然气基础设施主体框架已经基本形成，天然气管网总长达6.8×104km，已覆盖除西藏以外的几乎所有省区市。根据《天然气发展“十三五”规划》的前期研究，到2020年，我国长输管网总规模将达15×104km左右(含支线)，输气能力达4 800×108m3。随着天然气长输干线管道网络的不断完善，未来我国天然气管网建设的重点，将转为区域管网和支线管道，逐步实现管网的体系完善和互联互通，为天然气产业发展和能源消费结构升级创造必要的基础条件。

4.2 理顺产业上中下游成本，降低终端利用价格

当前我国推进资源型商品市场化价格改革，天然气价格改革总体思路是“管住中间，放开两头”。在气源和终端价格放开由市场形成的同时，严格监管管道运输和配气价格，构建天然气输配全环节价格监管体系。但我国天然气价格与替代能源挂钩联动的动态调整机制还没有健全，不能及时反映天然气市场供需的变化，存在供应环节重复加价、供气价格偏高等问题。因此，推动天然气产业快速健康发展，要理顺我国天然气上、中、下游各链条成本和价格体系，重点压缩不合理价格环节，放开竞争性环节价格，加强垄断性环节监管，压缩天然气价格传导层级和成本，运用价格手段推进天然气产业升级。

4.3 因地制宜制定节能环保政策，规范引导产业发展

适时出台资源环保政策，综合运用环境监管、税收政策和财政政策，鼓励、规范和引导天然气产业发展。从国家层面明确天然气发展的战略定位，推动各地区“煤改气”消费结构的升级，加快实施城镇燃气工程、天然气发电工程、工业燃料升级工程以及交通燃料升级工程等重点任务。鼓励引导企业投资完善城乡燃气供应设施，加快扩展取暖、交通、发电和分布式能源用气量规模。特别是针对我国环境治理压力大的环渤海和长三角地区，要借助环保节能政策，推动地区天然气利用范围和使用量规模，实现地级市和县级行政区的天然气管网覆盖。

4.4 多气源、多方式、多资源保障供气能力

统筹考虑管道气和LNG“两个市场”、国内和国际“两种资源”、管道和海运“两种方式”，多气源、多方式、多资源保障我国天然气的供应能力。按照我国天然气发展规划，预计2020年我国天然气需求量规模达3 600×108m3，到2030年天然气需求量规模则要达6 000×108m3。因此，要大力推进我国天然气进口量规模，借助“一带一路”发展机遇，与天然气资源国家加强合作；合理利用页岩气、煤制气、煤层气等非常规天然气资源；以跨国天然气管道建设为重点突破口，同时继续推进沿海地区LNG接收站建设，夯实我国四大进口战略通道的资源基础。

4.5 灵活运用LNG点供，弥补管网不足

灵活运用LNG点供等方式，弥补配气管网的不足。由于我国城市发展起步晚、地理环境差异等原因，短期内完善天然气配气管网存在困难，需要充分利用现有LNG加工厂和沿海终端接收站的供应能力，灵活运用点供等方式解决我国新兴城镇天然气的供应缺口。特别是环渤海地区、长三角、珠三角和东北地区可以充分利用LNG资源和设施，发挥LNG点供灵活供应和投资规模较小等优势，作为管道气的过渡供气和补充气源，解决能源结构升级、利用清洁化、低碳化发展的需求。

4.6 引导用户结构升级，拓展终端用户利用范围

我国天然气用户消费结构与欧美国家相比存在一定的差距，2015年我国天然气用户结构分别为城市燃气占比40%、发电占比16%、工业燃料占比30%、化工行业占比14%。而同期美国天然气用户消费结构中城市燃气、工业燃料、发电各占约30%，日本、俄罗斯发电则占比达60%。由于我国“多煤少气”资源条件和气价格缺乏竞争优势等原因，天然气发电消费量比例偏低，而按照国际经验，城市燃气消费和发电消费会成为天然气大规模使用的重要因素。此外，在我国建筑能源消费和交通能源消费领域，天然气利用还存在很大发展空间，拓展天然气利用范围、实现用户结构升级，将会成为我国天然气消费利用的重要推动力。

符 号 说 明

GSE表示天然气替代率；MRS表示商品边际替代率；PP表示天然气价格，元/m3；SEP表示替代能源价格，元/m3；i表示各省区市；j表示年度（2005—2015年）；TGUS表示城市天然气消费量，104m3；GP表示用气人口，万人；PGC表示人均天然气消费量，104m3；TUBA表示省区市建成面积，km2；TP表示省区市总人口，万人；TUP表示省区市城镇人口，万人；PGDP表示人均GDP，万元/人；PEC表示人均能源消费量，t/人；PL表示管道长度，km；PLUBA表示管道密度，km－1，PLUBA=PL/TUBA；DOP表示人口密度，人/km2；URR表示人口城镇化比例，URR=TUP/TP；GPUPA表示居民天然气气化率，GPUPA=GP/TUP；AUEC表示能源消费弹性，AUEC=PEC/PGDP，t/万元；BUTA表示城镇建筑面积比例，BUTA=TUBA/TA；TA表示省份总面积，km2；E(PLUBA)表示管网密度效应；E(URR)表示人口城镇化效应；E(BUTA)表示空间扩张效应；E(AUEC)表示能源消费弹性效应；E(GPUPA)表示居民天然气气化率；E(PGDP)表示经济增长效应；E(PL)表示管道规模效应；E(DOP)表示人口密度效应；E(GSE)表示天然气替代效应。

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