中国天然气消费潜力测算及影响因素研究

马 远，骆 佩

(新疆财经大学 经济学院，乌鲁木齐 830012)

一、引言

能源作为人们赖以生存的物质基础，对促进国家经济发展和经济安全有着至关重要的作用。2016年出台的《能源发展“十三五”规划》中指出，我国能源消费在“十二五”时期发展迅速，“十三五”时期把质量和效益作为中心点，优化能源系统。目前，我国能源发展面临新的转型起点，在提高消费总量的基础上，注重能源消费结构调整，提升天然气消费比重，强调消费质量提升，合理构建消费市场。

《天然气发展“十三五”规划》指出，在绿色能源发展的基础上，我国天然气产业面临新的发展机遇，仍需提升天然气实际消费总量以发挥天然气消费潜力，具体原因包括三方面：(1)我国人口基数庞大，天然气作为世界成熟的清洁能源之一，具有安全、实惠、储量丰富等特点，“煤改气”等政策的推动，促使天然气消费市场潜力有待开发。(2)中国现处于高质量发展阶段，2018年中国天然气消费相比于2017年增长了18.1%，与发达国家相比，中国人均天然气消费的排名相对偏后，我国天然气消费潜力具有较大的发展空间。(3)在能源结构转型的过程中，天然气占有很重要的发展地位，但发挥天然气消费潜力难度较大。2018年，天然气等清洁能源占能源消费总量比重相比于2017年提高约1.3个百分点。《中国天然气发展报告》指出，我国仍需天然气进口来满足消费，环境问题对天然气发展不断提出新的要求。我国要加强构建绿色低碳、高效安全的能源体系，发挥天然气消费潜力，为天然气消费市场构建一个安全、稳定的发展空间。

我国天然气面临供需不稳定以及开采难度大等原因，使我国天然气消费市场面临巨大的挑战。测算我国天然气消费潜力值，研究影响天然气消费潜力的主要因素，有利于促进能源结构转型，满足人们对天然气消费的需求，为应对未来供需缺口提前做准备，并发挥天然气消费潜力，促进绿色经济发展。

二、文献综述

通过梳理国内外能源消费的研究脉络，发现学者们主要先从不同角度对能源消费与经济增长之间的关系进行研究，表明经济增长与能源消费之间的相互作用。一些学者基于两者的关系进行分析研究，1963年Willtamh Peterson等开始研究能源消费与经济增长间的相互关系[1]；杨嵘等运用PSTR模型研究天然气消费与经济增长之间的非线性影响[2]；姜安印、李影、马千里等运用不同模型并且基于面板数据对能源消费与经济增长之间的动态关系进行研究[3-5]。也有学者从不同角度研究能源消费与经济之间的关系，梁坤丽、赵康杰从绿色经济的角度构建误差修正模型研究能源消费对经济增长的带动作用[6]；陈振环等从金融的角度利用ARDL-ECM模型研究了刺激能源消费的经济效应[7]；韩军、吴俊珺从新时代的角度出发，探讨能源产业高质量发展对实现经济高质量发展的重要意义[8]；Wendong Wei等从能源安全的角度对能源消费与经济增长之间的关系进行探讨[9]；郭毓东从生态环境的角度研究能源消费与经济增长的协调关系[10]。随着能源消费量的不断扩大，经济不断向前发展，学者们基于不同的诉求对能源消费增长及其影响因素、能源消费的需求及对未来消费量预测等方面进行分析研究。部分学者从不同角度对能源消费影响因素进行分解，马杰等从天然气产业的国际贸易出发研究天然气产业及消费的影响因素[11]；宋杰鲲、高建等推演天然气消费增量分解模型对我国不同区域的天然气消费驱动因素进行分析研究[12-13]；陈东景、于明亮等从人口变动、经济发展、能源强度、产业结构的角度对能源消费变化的驱动因素进行分解研究[14-15]；谢伦裕等以浙江省为例，对比研究城乡的家庭能源消费及其影响因素[16]；胡宗义、冯梦骐等基于面板模型研究金融发展对能源消费的影响因素研究[17-18]；梅应丹等以突发事件的视角下研究新冠疫情对北京市天然气消费的影响因素[19]；丁永霞等从家庭的角度研究能源消费的变化趋势及空间差异[20]。部分学者对未来能源消费需求进行分析预测，秦梦根据MIDAS模型的建模理论构建了混频模型，预测出2020年的能源消费总量[21]；王建良、董诗春从中东西三大区域分析我国能源消费的影响因素及未来走势[22-23]；李继峰等运用CMRCGE模型对“十四五”时期各省的能源需求进行了模拟分析[24]；叶志宏、李宏勋等利用灰色模型对我国天然气消费需求进行预测[25-26]；柴建等以贝叶斯模型平均法为基准模型，逐步添加天然气消费量影响因素对未来天然气消费量进行精准预测[27]；Konstantinos Papageorgiou等构建自适应神经模糊推理系统对希腊的天然气需求进行预测[28]；金一、关伟基于偏离份额模型对我国分行业的能源消费终端结构和消费量进行分析研究[29]。

上述文献主要探讨了能源消费与经济增长之间的关系，能源消费增长的影响因素、需求及预测，对于天然气消费潜力巨大的问题鲜有研究。程小勇认为我国环境治理的提升会提升天然气消费潜力[30]。从《能源发展“十三五”规划》的“主要问题和挑战”表明，我国的天然气消费市场仍需开拓。积极调整能源消费结构，促进能源高质量消费，才可以进一步开拓天然气消费市场，发挥天然气消费潜力。因此，本文从供需视角测算中国的消费潜力及影响因素：从供给的角度构建模测算供给最大值，供给方面包括天然气进口量和国内天然气生产量；结合我国往年的需求量测算天然气消费潜力值；从经济规模、人口、供给能力、产业结构、空气污染这五个维度对发挥天然气消费潜力的影响因素进行研究。

三、天然气消费潜力测算

(一)理论基础

引力模型从牛顿的万有引力公式的基础上引申出来，Tinbergen和Poyhonen对其在经济学领域做了发展、延伸，提出了一个比较完整且简便的经济学模型——引力模型。该模型认为两个经济体之间的贸易流量与它们各自的经济规模(一般用GDP来衡量)成正比，与它们之间的距离成反比[31]。

引力模型的基本形式为：

Tij=A(Yi×Yj/Dij)。

(1)

其中Tij是双边贸易总额；Yi表示国家i的GDP；Yj表示国家j的GDP；Dij是国家i和国家j的距离；A是比例常数。

为了弥补传统引力模型的缺陷，学者们将随机前沿分析方法引入到贸易引力模型的研究中，将影响贸易流量的随机扰动项分解为独立的外界因素，即对贸易量的随机冲击和贸易非效率因素，优化了对贸易潜力的估计结果[32]。Aigner于1977年提出随机前沿引力模型。随机引力模型的基本形式为：

Tijt=f(Xijt,β)exp(Vijt)exp(-Uijt),Uijt≥0。

(2)

两边取对数得

lnTijt=lnf(Xijt,β)+Vijt-Uijt,Uijt≥0。

(3)

Tijt表示国家i和国家j在t时期的贸易量，Xijt表示影响i国和j国的主要影响因素，β为待估参数，Vijt表示随机影响因素，Uijt表示贸易非效率项并且服从截尾正态分布，例如关税、制度等影响贸易量的因素，当Uijt=0时，表示i国和j国没有贸易摩擦，贸易潜力最优。

其中，贸易非效率项表示为：

Uijt=αZijt+εijt。

(4)

α为待估参数，Zijt为t时期影响i国和j国贸易非效率的外生变量，εijt为随机影响因素。

(二)变量选择与模型构建

本文借鉴肖建忠对影响贸易进口流量的变量选取[33]，选取经济规模、距离、技术、定价水平、合同类型、边界和政策这7个方面测算中国与澳大利亚、马来西亚、卡塔尔、印度尼西亚、美国、俄罗斯、缅甸、土库曼斯坦、尼日利亚、哈撒克斯坦、乌兹别克斯坦、巴布亚新几内亚(选取的国家为2018年天然气进口量排名前12的国家)在2008—2018年的天然气最优进口量。

1．经济规模

通过对文献的梳理发现大量学者采用人均GDP衡量一个国家的经济规模，本文借鉴郝景芳采取人均GDP表示一个国家的经济规模[34]，也表示为该国家内需供给，经济规模的扩大提升天然气消费需求，增强对国外市场的进口，进口国表示为需求潜力，出口国则表示为供给潜力。

2．距离

借鉴肖建忠对该变量的选取[33]，用两国的首都地理距离表示。首都距离指的是两国之间的贸易距离，根据两个国家的经纬度得出，影响国与国之间的运输成本，运输成本的高低决定两国贸易的往来，当有多条运输线路时，基于最优成本来选择最优运输线路。

3．技术

借鉴肖建忠对技术层面的选取[33]，采用R&D支出占比和效率衡量。能源R&D经费支出占GDP的比例，表示我国对能源技术上的资金投入，我国对能源的开采投资逐年增加，以确保我国的天然气市场供需均衡，可以更从容地应对未来的机遇与挑战；采用能源强度作为效率的控制变量变量，能源强度是指能源消耗与国内生产总值的比值，表示一个国家的单位GDP耗能，当能源强度增加时，该国家的能耗能加，当国内储气不足时会增加进口流量。

4．定价水平

采用国际原油价格和美国亨利中心天然气现货价格。国与国之间的贸易价格是以国际原油价格为基准价格，殷建平等研究中国液化天然气进口价格与国际原油价格表明两者存在稳定的关系[35]。短期的天然气贸易一般与交易中心价格相关。因此，采用国际原油价格表示长期天然气贸易价格，美国亨利中心天然气现货价格表示短期天然气贸易价格。

5．合同类型

国与国进行贸易前都要承担很大资金风险，在最开始进行贸易的时候，大都采用“照付不议”的长期合同，当供给量没有达到预期时，就出现了短期和现货的贸易方式。

6．边界

借鉴史沛然的研究[36]将边界引入模型，边界指的是是否拥有共同的边界，国土接壤会增加相互贸易的机会，有利于天然气进口的同时也可以相对的减少运输成本，与国际交流也可以提升我国的国际地位。

7．政策

在对贸易的影响因素中，很多学者引入政策因素，如史沛然引入自由贸易协定[36]，探索对进出口流量的影响；肖建忠引入“一带一路”协议来研究对进口流量的影响[33]。本文因之。第一，“一带一路”沿线国家。“一带一路”于2013年提出，也称之为“丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路”，有利于加强国际合作与交流，促进双边贸易。第二，自由贸易协定(FTA)。该协定目的是促进经济一体化，并且打破贸易壁垒，签订FTA有利于各国从实践中探索相关问题并达成协议，促进贸易往来。边界指的是与中国是否拥有共同的边界，对促进国际交流，加强贸易往来，节省运输成本有很大的促进作用。本文用1表示是，0表示否。具体变量设定与理论含义如表1所示。

表1 贸易变量设定

构建的随机前沿引力模型如下：

ln(importjt)=α0+α1ln(cgdpt)+α2ln(pgdpjt)+α3ln(disij)+α4ln(pot)+α5ln(hht)+α6ln(effict)+α7ln(R&D)+Vijt-Uijt,Uijt≥0。

(5)

贸易非效率项

Uijt=β0+β1(LC)+β2(board)+β3(FTA)+β4(border)+εjt,εjt≥0。

(6)

(三)实证分析

1.模型适用性检验

在运用此模型进行潜力测算时，需要对该模型进行适用性检验，分为两部分，一是适用性检验；二是技术效率部分的时变性检验。两部分的原假设为H0：γ=0，如果接受原假设，则表明该模型不存在无效率项，用普通OLS方法估计即可，技术效率也不受时间变化的影响。利用FRONT4.1进行似然比检验，结果见表2。

表2 适用性检验

通过检验结果可以看出，该模型通过了似然比检验，说明该模型对于天然气进口贸易测算是适用的，LR统计量的值均大于显著水平下的值，应该选择时变前沿引力模型进行贸易潜力估计。

2.随机前沿引力模型的检验分析

基于上述的适用性检验，本文可以采用一步法或两步法对构建的模型进行回归检验，由于两步法可能会导致贸易非效率项结果不准确，基于此，主要采用一步法对模型进行回归，回归结果如表3所示。

从经济层面来看，我国的GDP对天然气贸易进口呈显著的正向影响，说明我国经济规模扩大，对清洁能源的需求增强，提升天然气进口贸易量，当我国的经济规模提升1%，进口贸易量增加4.3%；贸易国的GDP对我国天然气进口贸易呈不显著的正向作用，表明贸易国的经济规模增加会提升该国的经济实力，积极参与国际贸易，加大出口流量，进而增加我国天然气进口贸易量。

从距离层面来看。两国之间的首都距离表示为显著的正向作用，虽然两国的贸易距离增大，但是交通设施的完善与物流效率的提高降低了运输成本的影响，仍会增加我国的天然气进口流量，两国之间的贸易往来所受阻碍不大。

从技术层面来看，中国能源R&D经费比为我国对能源开采的技术投入，与贸易潜力呈不显著的正相关，当我国的能源开采技术投资增加1%，则天然气进口贸易增加0.12%，表明我国目前的开采能力有限，天然气进口对外依存度依旧很高，随着我国对能源开采资金的投入，天然气的进口流量提升，符合我国现实情况。能源强度表现为显著的正向作用，能源强度指的是单位GDP耗能，当能源强度增加1%，天然气进口贸易增加3.99%，说明能源强度增加，单位GDP耗能提升，增加天然气贸易进口量，以确保中国天然气消耗需求。

表3 随机前沿引力模型回归结果

从定价水平与合同类型来看。国际原油价格表现为显著的正向作用，美国亨利中心天然气现货价格表现为显著的负向作用，表明长期合同对天然气进口量有促进作用，长期合同的进口量一般比短期和现货的进口量大，且运送年限长，可以保障我国天然气的供应，合同的签订方式对天然气进口量表现显著负相关，合同的签订方式为贸易非效率项，表明签订长期合同反而抑制贸易非效率项，增加天然气进口量。从天然气现货价格来看，价格提升，会减少天然气进口流量，当天然气现货价格提升1%，天然气进口量减少2.23%，反之，价格降低会提升天然气贸易进口流量，短期合同增多。近年来，短期和现货的进口方式比较受欢迎，在合同类型上，短期合同占比也越来越大。

从边界层面来说。拥有共同边界表现为显著的负向作用，促进抑制非效率项的影响，有利于我国的天然气贸易进口，表明边界仍然是影响中国与贸易国进行贸易的主要影响因素。

从政策层面来说。政策层面的变量都为贸易非效率项，“一带一路”国家和签订自由贸易协定均显示为显著的负向作用，抑制贸易非效率项的影响，促进天然气进口贸易量的提升，当贸易国为“一带一路”沿线国家时，可以提升16.98%的天然气贸易进口量，当贸易国与中国签订自由贸易协议时，可以提升13.39%的天然气贸易进口量。

3.天然气消费潜力值测算

供给可达值=最优进口量+国内理论生产量，

(7)

供给潜力值=供给实际值/供给可达值。

(8)

首先，由回归结果可得中国与各贸易国天然气进口效率，进而测算出最优进口量；其次由公式(7)可得出供给可达值；最后由公式(8)测算出供给潜力值。其中，国内理论生产量是根据2008—2018年间的最高年增长率计算得出。各指标测算结果如表4所示。

依据刘青峰和江书竹的分类理论[37]，本文将潜力值分为三类。一是实际值与理论值额比值大于1.2称之为潜力在造型，表示仍需寻求新的市场激发潜力；二是实际值与理论值的比值大于0.8且小于1.2称之为潜力开拓性，发挥现有的潜力，在追寻新的市场；三是实际值与理论值的比值小于0.8,称之为潜力巨大型，表示现有市场仍有很大的潜力需要激发。

表4所示的供给潜力值从2008年到2018年间均小于0.8，属于潜力巨大型，表明我国天然气供给潜力巨大。一方面，合理加大对国内能源资源的开发力度；另一方面，开展多元化的天然气贸易格局，确保我国的市场供需稳定和能源消费进行有序的高质量转变。2019年属于开拓型，开拓一定的双边贸易，增加短期和现货天然气贸易渠道。

我国天然气消费巨大，现有的供给量远不及供给可达值，供给提升空间可以得出消费理论值，如公式(9)(10)，利用消费理论值和实际消费的比值可以测算出消费潜力(见表5)。

供给提升空间=(供给可达值/供给实际值-1)*100%，

(9)

供给提升值=供给可达值-供给实际值，

(10)

消费理论值=供给提升值+实际消费量。

(11)

通过对消费潜力值的测算，可以得出2008年到2014属于潜力巨大型，2015年到2018年属于潜力开拓型。2008年至2014年间，温室气体大量排放、雾霾天气突增、天然气的利用率较低等原因，导致我国环境污染严重。“十二五”规划时期是全面构建现代能源产业体系的关键时刻，从设施建设、技术开发政策鼓励等多角度促进天然气消费，使我国天然气市场处于快速扩张阶段。2013年国家推出“煤改气”政策，将煤炭燃烧改成天然气燃烧，有利于全球气候的保护。新型城镇化于2016年推出，并将绿色、低碳等理念融入新型城镇化道路建设中。“十三五”规划指出，天然气市场仍需开拓，天然气消费水平低迷，整体能源消费效率较低，设施不完善等障碍影响着天然气消费水平。

表4 供给潜力值

表5 消费潜力值

四、天然气消费潜力影响因素分析

(一)模型设定与数据描述

根据前文实证结果及理论分析，结合天然气消费情况，得出各年份中国天然气进口、生产、消费及提升情况，如表6所示。由表6可知，中国天然气消费对外依存度逐年提升，天然气供给潜力有待开拓；天然气消费总量增速放缓，天然气消费提升空间依旧很大。消费潜力指可以达到的最大消费量，提升我国天然气消费量达到最大消费量，即为发挥我国的天然气消费潜力。基于《天然气发展“十三五”规划》的重点任务，并借鉴卢莹和史立军[38-39]，从经济规模、人口、供给能力、产业结构、空气污染这五个维度研究31个省份(不包括西藏自治区和港澳台)2008年到2017年间天然气消费潜力的影响因素，各省份的消费潜力根据公式(12)(13)所得，具体变量设置见表7。

各省消费潜力=各省消费量+各省消费提升值，

(12)

各省第n年提升空间=(各省第n年消费/第n年总消费)第n年消费提升空间。

同时，结合本文前述变量的选取，设定如下计量模型：

pconsumet=a+b1gdp+b2city+b3provide+b4ti+b5tt+b6CO2+ct。

(13)

表6 中国天然气消费、生产及进口情况 (单位：亿立方米)

表7 影响因素变量设定

其中pconsumet表示31个省市中t省份的天然气消费潜力，b1到b5表示各变量的弹性系数，gdp表示的是经济规模,city表示的是人口的城镇化水平，provide表示开采力度，ti表示第二产业占比，tt表示第三产业占比，CO2表示空气污染中二氧化碳排放量，a为常数，Ct为随机扰动项。

(二)实证分析

本文运用STATA软件对省份面板数据进行统计性描述，具体描述见表8。

表8 变量统计性描述(样本数=300)

为了检验各变量对天然气消费潜力的影响，首先对面板数据进行方差膨胀因子检验，检验得出VIF值为39.87，当剔除变量第三产业占比时，VIF值为1.77，表明多重共线性的原因来自于第二产业和第三产业占比。基于此，对该面板数据进行豪斯曼检验，结果表明该模型适合固定效应模型,具体见表9。为研究各变量对天然气实际消费的影响大小和该模型的稳健性，本文首先将经济规模和人口作为初始解释变量，依次加入供给能力、产业结构、空气污染，最后形成下表回归结果，见表10。

经济规模与天然气消费潜力在四个模型中都表现为正的相关性，随着供给能力变量的纳入，经济规模的显著性降低，但仍在0.05水平上显著，表明经济规模扩大，供给能力提升，绿色发展的理念推动天然气消费量增加，发挥天然气消费潜力；城镇化水平与天然气消费潜力呈显著的正相关，表明我国新型城镇化政策的推进，有利于提高天然气消费水平，扩大天然气消费量，发挥天然气消费潜力空间；从供给能力层面上看，供给力度提升一个单位，天然气消费潜力提升0.543个单位，表明供给力度扩大，可以发挥天然气消费潜力，提升天然气消费量。产业结构分为两个角度且与预期不符。从第二产业占比来看，第二产业占比与天然气消费潜力呈负相关，且不显著，可能是因为我国目前的第二产业投入产出失衡，第二产业的主要能源消耗还是煤炭、石油为主，天然气消耗在第二产业中占比来说还是较低。从第三产业占比来看，第三产业的发展有利于刺激天然气消费潜力的提升。我国目前的产业结构调整还没有达到理想水平，煤炭、石油在第二产业的利用仍然很大，天然气消费潜力的发挥空间仍有待开发。CO2排放量激发天然气消费潜力的影响效应不明显，可能是因为燃烧天然气排放CO2，并且大多数CO2的排放来源于煤炭、石油的燃烧。

表9 面板模型参数估计

因此，第二产业与第三产业占比有较高的多重共线性，影响模型的回归结果。因此对第二产业产业占比与第三产业占比进行回归，表11结果表明，第二产业产值占比仍然很大，第三产业的产值占比不断攀升，产业结构持续优化，提升天然气消费潜力，发挥天然气提升空间。

表10 固定效应模型回归

五、结论与建议

综上，我国天然气消费市场仍有待开发，天然气消费潜力空间有待发挥，当前我国的天然气消费潜力值属于潜力开拓型，天然气市场处于改革阶段。从供给的角度来看，我国供给潜力提升空间有待激发：一方面，开拓我国天然气进口贸易格局多元化，拓宽进口渠道，参与国际贸易增强我国的国际地位；另一方面，提升我国自身的开采勘探能力，我国天然气储量丰富，由于技术等原因，自身供给不足，对外依赖较大。从需求的角度来看，经济规模、城镇化水平和供给能力对发挥天然气消费潜力有着显著的正向作用，产业结构占比和CO2排放量对发挥天然气消费潜力的影响并不显著。随着天然气市场的改革，天然气消费的市场需求逐渐扩大，天然气消费的供需稳定越来越重要。建议如下：

表11 产业结构对天然气消费潜力的影响

第一，提高经济发展水平，提升城镇化建设质量，发挥天然气消费潜力。我国正处于经济高质量转变时期，经济的高质量发展可以带动能源高质量的转型，在提升中国应对突发危机的能力下，提高中国的经济发展水平，间接发挥天然气消费潜力。推进城镇化建设水平，提升公共设施服务质量，健全天然气设施的配备，完善天然气管道的运输途径，扩大天然气的市场需求，刺激天然气消费潜力提升，积极调整能源消费结构。在绿色环保的基础上，发挥天然气消费潜力的上升空间，合理构建天然气消费市场体系，共同构建现代化经济发展体。

第二，提升我国的供给能力，为天然气市场需求做好储备，使得天然气消费供需平衡，刺激天然气消费潜力。我国的供给来源分为两类，一类是进行天然气贸易进口；一类是我国自己开采。从贸易的角度来看，中国天然气贸易的加入为世界天然气市场格局注入了新的活力，在我国现有的长期合同的基础上，发展一些短期合同与现货贸易，形成中国天然气贸易格局多元化，多次进行国际贸易也有利于提升中国的参与感，增强中国的国际地位，以确保我国天然气市场的供给。从自己开采的角度来看，我国天然气储量丰富，目前，中国地质地形复杂多样，现有的开采技术有限，使得我国面临很大的开采挑战，为了节省人力、物力，多气共探共采是我国未来发展的必要趋势，不仅提升我国的供气能力还节省资金消耗。这两类的发展都是为扩大我国天然气市场做好储备，确保供需均衡，发挥天然气消费潜力。

第三，提升第三产业占比，优化第二产业内部结构，提升天然气消费水平。从天然气消费潜力与产业结构占比的最终实证结果得出，第二产业与第三产业的结构占比与发挥天然气消费潜力呈现正向影响。第二产业所占的比重依旧很大，随着产业结构的调整，第三产业占GDP的比重逐步提升，天然气消费量随之扩大，这与发达经济体的发展趋势类同。在绿色经济的倡导下，优化二产的内部结构，加强清洁能源的利用。我国目前处于高质量经济发展的转型阶段，大力发展第三产业，促进第二产业内部的产业升级，转变发展方式，转换增长动能。积极调整产业结构，不仅可以促进经济高质量发展，还可以提升天然气消费水平。