我国天然气需求实证分析

韩 征，熊国平

(1.国土资源部油气资源战略研究中心，北京 100034； 2.国家能源局，北京100824)

天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源资源，在我国一次能源消费中占有越来越重要的地位。本文通过回归分析，研究天然气需求与GDP、人口、产业、行业等变量之间的数量变动关系，分析变量间存在什么样的关系，建立这些变量之间的回归方程，判断哪些变量的影响是显著的，哪些变量是不显著的，并对回归方程的可信度进行统计检验；同时利用回归方程，根据一个或几个变量的值，预测天然气未来的需求量，提出促进天然气改革发展的建议。

1 天然气消费量与GDP、人口相关性的实证分析

1.1 实证分析相关说明

本文采用美国计算机资源中心(Computer Resource Center)研制的计量软件Stata 13.0版本做回归模型[1]。数据来源为《中国统计年鉴2017》[2]，其统计了我国天然气消费量与GDP、人口和城镇常住人口的数据(图1和图2)。Stata 13.0是一套提供使用者数据分析、数据管理，以及绘制专业图表的完整及整合性统计软件，通过建立变量之间的回归方程，判断不同参数影响的显著性。统计分析表明，GDP对天然气消费的影响有滞后性，限于本文篇幅不做详述，本次研究主要采用了我国天然气消费量与当年人口数量和前一年的GDP数据。本文分别建立了天然气消费量与GDP、人口的模型和天然气消费量与GDP、城市常住人口的回归模型。

图1 1996～2016年我国天然气消费量、GDP、人口统计图(数据来源：文献[2])

图2 1996～2016年我国天然气消费量、GDP、城镇常住人口统计图(资料来源：文献[2])

1.2 天然气消费量与GDP、人口的模型分析

用计量软件Stata 13.0版本将我国天然气消费量与GDP、人口的数据进行了回归模型分析(表1)，得到了相关回归方程，见式(1)。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(1)

式中：NG为天然气消费量，亿m3；Lgdp为计算年前一年的GDP数量，亿元；pop为人口数量，万人。

1.3 天然气消费量与GDP、城市常住人口的模型分析

用计量软件Stata 13.0版本将我国天然气消费量与GDP、城镇常住人口的数据进行了回归模型分析(表2)，得到了如式(2)所示的相关回归方程。

NG=0.0030561×Lgdp+

0.0041821×pop-562.0293

(2)

式中：NG为天然气消费量，亿m3；Lgdp为计算年前一年的GDP数量，亿元；pop为人口数量，万人。

表1 我国天然气消费量与GDP、人口的回归模型分析表

注：*p<0.10；**p<0.05；***p<0.01； _cons为常数；N为样本数量。

表2 我国天然气消费量与GDP、城镇常住人口的 回归模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01； _cons为常数；N为样本数量。

1.4 解释模型结论

由表1和表2可以看出，当年天然气消费量与前一年的GDP正相关，与人口和城镇常住人口正相关，但不显著。其中表1中GDP每上升1亿元，带动天然气消费总量上升0.0030561亿m3；人口每上升1万人，带动天然气消费总量上升0.0041821亿m3。表2中GDP每上升1亿元，带动天然气消费量上升0.00301亿m3；城镇常住人口每上升1万人，带动天然气消费量上升0.00221亿m3。这说明目前，经济增长是天然气消费量上升的主要驱动因素。

2 天然气消费量与三大产业增加值相关性的实证分析

2.1 实证分析相关说明

我国产业划分为三大类：第一产业、第二产业和第三产业。三大产业用气数据统计分析[2-3]表明，我国第二产业用气量最大，第三产业用气量次之，第一产业用气量最低(图3)。本文以图3数据为基础，用美国计量软件Stata 13.0版本做回归模型，分别建立了三种分析模型：天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值的计量模型；天然气消费量增速与第一产业增加值增速、第二产业增加值增速、第三产业增加值增速的计量模型；天然气消费增长率与第一产业用气增长率、第二产业用气增长率、第三产业用气增长率的计量模型。

图3 我国天然气消费量与第一产业用气量、第二产业用气量、第三产业用气量统计(资料来源：文献[2]～[3])

2.2 天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值的计量模型

用计量软件Stata 13.0版本进行天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值的回归模型分析(表3)，得到如式(3)所示的回归方程。

NG=0.0236×gdp1+0.00000258×gdp2+

0.00206×gdp3- 201.7

(3)

式中：NG为天然气消费量，亿m3；gdp1为一产增加值，亿元；gdp2为二产增加值，亿元；gdp3为三产增加值，亿元。

2.3 天然气消费量增速与第一产业、第二产业、第三产业增加值增速的计量模型

用计量软件Stata 13.0版本进行天然气消费量增速与第一产业、第二产业、第三产业增加值增速的回归模型分析(表4)，得到如式(4)所示的回归方程。

NG_r=0.0206×gdp1_r+0.692×gdp2_r+

0.466×gdp3_r-0.0174

(4)

式中：NG_r为天然气消费量增速；gdp1_r为第一产业增加值增速；gdp2_r为第二产业增加值增速；gdp3_r为第三产业增加值增速。

表3 我国天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值的 回归模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons为常数；N为样本数量。

2.4 天然气消费量增长率与第一产业用气量、第二产业用气量、第三产业用气量增长率的计量模型分析

用计量软件Stata 13.0版本将天然气消费量增长率与第一产业用气量、第二产业用气量、三产用气量增长率数据进行OLS回归模型分析(表5)，得到如式(5)所示的回归方程。

GG=-0.000749+0.736583GSI

(5)

式中：GG为天然气消费量增长率；GPI为第一产业用气量增长率；GSI为第二产业用气量增长率；GTI为第三产业用气量增长率。

表4 我国天然气消费量增速与第一产业增加值、第二产业 增加值、第三产业增加值增速的回归模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；_cons为常数；N为样本数量。

表5 我国天然气消费量增长率与第一产业用气量、第二 产业用气量、第三产业用气量增长率的回归模型分析表

注：*p<0.10;**p<0.05;***p<0.01；N为样本数量。

2.5 解释模型结论

前面分别建立了天然气消费量与三大产业增加值相关性的回归模型。从表3中可以看出， 1996～2016年，我国天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值和第三产业增加值都是正相关，并且与第一产业增加值和第三产业增加值显著性最强。这与实际不符，说明模型建立不合理。从表4中可以看出，1997～2016年，我国天然气消费量增速与第二产业增加值增速显著正相关，三产增加值增速相关性次之。从表5可以看出，第二产业用气增长率对天然气消费增速的影响最大，第一产业用气增长率和三产用气增长率对天然气消费量增速的影响不显著。通过上述分析，可以得到我国天然气消费增长率与第二产业用气量增长率高度正相关的认识。

3 天然气消费量与城镇燃气、工业燃气、发电用气、化工燃气消费量相关性的实证分析

3.1 实证分析基本说明

前已分析得知，第二产业用气量对我国天然气消费量影响较大，主要行业包括城市燃气、工业燃料、发电、化工原料等领域。从消费规模看，主要行业年天然气消费量持续增长，由2001年的276亿m3增长到2017年的2 162亿m3。从消费结构看，随着时间的推移也有显著的变化，2000年以前，天然气消费以化工用气和工业燃料用气为主，城市燃气和发电用气仅占较少部分；2000年以后，天然气利用领域由以化工为主的单一结构向多元化均衡结构转变。其中，燃料用气消费量快速增长，2001～2017年，城市燃气和天然气发电成为天然气消费量快速增长领域，分别由17.6%和4.1%，提升至33.3%和18.2%；化工用气消费量下降较快，由37.2%下降至12.1%；工业燃气消费量则略有下降，由41.0%下降至36.3%(图4和图5)。

图4 2001～2017年我国天然气消费结构柱状图(资料来源：文献[2])

图5 2000年与2017年天然气消费结构对比图(资料来源：文献[2])

3.2 天然气消费量与城镇燃气、工业燃气、发电用气、化工燃气消费量的计量过程和结果

用计量软件Stata 13.0版本将天然气消费量与城镇燃气、工业燃气、发电用气、化工燃气消费量的数据进行了OLS回归模型分析(表6)，得到如式(6)所示的回归方程。

SIG=20.9741+0.378874UG+0.877317IG+

0.735856EG+0.662843CG

(6)

式中：SIG为第二产业天然气消费量，亿m3；UG为城镇燃气消费量，亿m3；IG为工业燃气消费量，亿m3；EG为发电用气消费量，亿m3；CG为化工燃气消费量，亿m3。

3.3 解释模型结论

从第二产业天然气消费量来看，工业燃气消费量对其的边际影响较大，工业燃气消费量每增加一个单位，第二产业天然气消费增加0.877。城镇燃气、发电用气和化工燃气消费量的显著性也比较强，每增加一个单位，第二产业天然气消费量分别增加

表6 我国天然气消费量与城镇燃气、工业燃气、发电用气、化工燃气消费量的回归模型分析表

注：*p< 0.10;**p< 0.05;***p< 0.01；N为样本数量。

0.378874、0.735856和0.662843。也就是说，2000～2016年，我国第二产业天然气消费量与城镇燃气消费量、工业燃气消费量、发电用气消费量和化工燃气消费量都是高度相关。

4 我国天然气消费预测

国内外许多学者对天然气消费需求方面利用不同方法开展过研究[4-5]。本文通过前面对我国天然气消费量与GDP、人口、产业、行业等变量之间相关性的系统实证分析，得到了当年天然气消费与前一年的GDP正相关的认识。本文在两个模型的基础上，分别计算2025年、2030年全国天然气消费量进行了预测。

4.1 利用天然气消费量与GDP、人口的模型进行消费预测

分别以GDP年均增长5%、人口年均增长6‰，将相关参数带入式(1)，得2025年数据和2030年数据。

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(亿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(亿m3)

4.2 利用天然气消费量与GDP、城镇常住人口的模型进行消费预测

以GDP年均增长5%、常住人口城镇化率年均提高1个百分点计算，将相关参数带入式(2)，得2025年数据和2030年数据。

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(亿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(亿m3)

4.3 天然气需求预测结果分析

根据天然气消费量与GDP、人口的模型得到2025年和2030年我国天然气的消费量分别是3 406亿m3和4 352亿m3。这个结果与根据天然气消费量与GDP、城镇常住人口模型得到的消费预测结果3 370亿m3(2025年)和4 295亿m3(2030年)基本接近，说明预测结果具有可靠性。与我国2016年消费天然气量2 078亿m3相比，2025年和2030年天然气消费量分别增加63.91%和118%，将对我国天然气供给能力提出挑战。

5 结 论

1) 天然气消费量与GDP、人口和城镇常住人口等相关性的实证分析表明，当年天然气消费与前一年的GDP正相关，与人口和城镇常住人口正相关,但不显著,说明当前经济规模是影响天然气消费量的主要驱动因素。

2) 天然气消费量与三大产业增加值相关性的实证分析表明，1997～2016年，我国天然气消费增长率与第二产业用气增长率高度正相关，第一产业用气增长率相关性次之。而天然气消费量与第一产业增加值、第二产业增加值和第三产业增加值模型不合理。

3) 我国第二产业用气主要包括城市燃气、工业燃料、发电、化工原料等行业。统计表明，2001～2017年，主要行业天然气消费量持续增长，由276亿m3增长到2 162亿m3；消费结构也有显著的变化，城市燃气和天然气发电用气消费量快速增长，化工用气消费量下降较快，工业燃气消费量则略有下降。我国第二产业天然气消费量与城镇燃气消费量、工业燃气消费量、发电用气消费量和化工燃气消费量都是高度相关。

4) 通过我国天然气消费量与GDP、人口、产业、行业等变量之间相关性的系统实证分析，得到了当年天然气消费与前一年的GDP高度正相关的认识。本文运用两个模型得到的回归方程，分别计算2025年、2030年全国天然气消费量进行了预测：2025年我国天然气的消费量是3 406亿m3和3 370亿m3；2030年我国天然气的消费量是4 352亿m3和4 295亿m3。尽管预测有差别，但均可说明未来我国天然气供需缺口较大。

5) 建议多措并举，保障我国天然气供给安全。一是统筹天然气生产消费改革，推动建立合理的天然气产供储销体系，加快国内天然气增储上产，全力推进天然气基础设施互联互通，完善天然气储备调峰体系，从政府—企业—市场三个层次进一步深化天然气体制机制改革。二是采用与我国国情相适应的能源发展战略，大力提升煤炭清洁高效发电水平，稳步提高风能、太阳能、水能等清洁能源发电能力，采用电能替代的举措，促使能源终端尽可能多地消费电能，尽可能确保天然气消费“合理、协调、平稳”增长。