淺談城市天然氣利用規(guī)劃中市場預(yù)測的方法

摘 要

摘要：闡述了城市天然氣利用規(guī)劃中常用的分類用戶用氣量預(yù)測的計(jì)算方法，提出可將能源消費(fèi)彈性系數(shù)法和碳減排目標(biāo)法等宏觀預(yù)測方法的預(yù)測結(jié)果用于檢驗(yàn)氣量預(yù)測的準(zhǔn)確性，最后分析
摘要：闡述了城市天然氣利用規(guī)劃中常用的分類用戶用氣量預(yù)測的計(jì)算方法，提出可將能源消費(fèi)彈性系數(shù)法和碳減排目標(biāo)法等宏觀預(yù)測方法的預(yù)測結(jié)果用于檢驗(yàn)氣量預(yù)測的準(zhǔn)確性，最后分析了天然氣市場的主要影響因素。
關(guān)鍵詞：天然氣利用規(guī)劃；市場預(yù)測；能源消費(fèi)彈性系數(shù)法；碳減排目標(biāo)法；影響因素
1 前言
“十一五”期間乃至2020年是我國第三步發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施階段，也是控制環(huán)境污染和扭轉(zhuǎn)生態(tài)破壞發(fā)展趨勢的攻堅(jiān)時(shí)期。在此形勢下，我國政府采取了優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、鼓勵(lì)消費(fèi)清潔能源的政策，不斷加大天然氣等清潔能源的開發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。
    隨著“西氣東輸”、“川氣東送”工程的投產(chǎn)以及“西氣東輸二線”工程、進(jìn)口LNG工程等建設(shè)步伐的加快，根據(jù)國家天然氣利用政策，我國大部分省市已積極的開展了城市天然氣利用規(guī)劃及可行性研究工作，不少城市已相繼用上了清潔、環(huán)保的優(yōu)質(zhì)天然氣燃料。天然氣市場預(yù)測是做好城市天然氣利用規(guī)劃的首要工作，是合理布置管網(wǎng)、分配管徑的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)，也是城市燃?xì)馄髽I(yè)制定供氣計(jì)劃和供氣調(diào)度的依據(jù)。因此，在編制城市天然氣利用規(guī)劃的過程中如何對天然氣市場進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測是至關(guān)重要的。
2 市場預(yù)測的方法
   市場預(yù)測的方法一般可分為定性預(yù)測和定量預(yù)測兩大類。定性預(yù)測方法是根據(jù)掌握的信息資料，憑借專家個(gè)人和群體的經(jīng)驗(yàn)、知識，運(yùn)用一定的方法，對市場未來的趨勢、規(guī)律、狀態(tài)做出主觀的判斷和描述；定量預(yù)測是根據(jù)市場歷史和現(xiàn)在的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，選擇或建立合適的數(shù)學(xué)模型，分析研究其發(fā)展變化規(guī)律并對未來做出預(yù)測。
   在編制城市天然氣利用規(guī)劃的過程中，天然氣氣量預(yù)測一般采用定量預(yù)測的方法，其中包括采用分類用戶預(yù)測法和宏觀預(yù)測法兩大類。在規(guī)劃進(jìn)行專家評審時(shí)，各專家可根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)采用定性的預(yù)測方法來判斷預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
3 分類用戶預(yù)測法
   分類用戶預(yù)測法主要是根據(jù)城市天然氣用戶的分類對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的各類用戶用氣量進(jìn)行分類預(yù)測，從而得出規(guī)劃區(qū)域規(guī)劃期內(nèi)的總用氣量。該方法是在編制城市天然氣利用規(guī)劃中最常用的、也是最基本的方法。
   城市天然氣用戶一般包括居民用戶，商業(yè)用戶(含鍋爐和空調(diào)用戶)、城市工業(yè)用戶和汽車用戶等，在氣量許可的條件下，凡是具備使用天然氣條件的用戶都是城市天然氣的供氣對象。但在城市天然氣利用規(guī)劃的編制過程中由于考慮到燃?xì)馄髽I(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并結(jié)合各類用戶的用氣特點(diǎn)及價(jià)格差異，一般將天然氣用戶分為居民用戶、商業(yè)用戶、城市工業(yè)用戶、空調(diào)用戶以及汽車用戶5大類考慮。
   下面筆者根據(jù)編制城市天然氣利用規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)，簡單介紹進(jìn)行天然氣市場預(yù)測時(shí)需要調(diào)研的資料及氣量預(yù)測的方法。
3.1 需調(diào)研的資料及涉及的相關(guān)部門
    城市天然氣市場預(yù)測涉及面廣，一般需收集的主要資料及涉及相關(guān)部門如下：
    ① 規(guī)劃部門：城市總體規(guī)劃。
    ② 教育局：高等學(xué)校、中小學(xué)、幼兒園現(xiàn)狀數(shù)量、人數(shù)以及發(fā)展規(guī)劃。
    ③ 質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局：城鎮(zhèn)現(xiàn)有鍋爐統(tǒng)計(jì)資料(包括單位、臺數(shù)、型號、噸位燃料、品種、用途等)。
    ④ 工商局/旅游局：現(xiàn)狀賓館、飯店數(shù)量及分布情況，城市旅游發(fā)展規(guī)劃。
    ⑤ 交通局、公交公司：了解規(guī)劃區(qū)域內(nèi)公交車、出租車情況，主要包括車輛數(shù)量、日行程以及燃料耗量，城市交通規(guī)劃。
    ⑥ 經(jīng)貿(mào)委：主要了解城市產(chǎn)業(yè)中一、二、三類產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及政府指導(dǎo)性政策；現(xiàn)狀工業(yè)用戶的性質(zhì)、數(shù)量及分布情況；各主要工業(yè)產(chǎn)業(yè)用戶生產(chǎn)及能耗情況。
    ⑦ 衛(wèi)生局：主要了解現(xiàn)狀醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)量、床位數(shù)及分布情況，城市醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施規(guī)劃。
    ⑧ 環(huán)保局：主要了解當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保規(guī)劃及相關(guān)環(huán)保政策。
    ⑨ 當(dāng)?shù)厝細(xì)夤荆毫私庖?guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀各類用戶燃?xì)馐褂们闆r和發(fā)展計(jì)劃。
3.2 氣量預(yù)測方法
    各類用戶的年用氣量是進(jìn)行燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的重要依據(jù)，城市總年用氣量等于各類用戶年用氣量與未預(yù)見量之和(未預(yù)見量一般按照總用氣量的5%考慮)。其中，各類用戶年用氣量計(jì)算如下：
    ① 居民用戶：居民用戶的用氣量與城市規(guī)模、性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)條件、地理位置、生活習(xí)慣等因素有關(guān)。直接反映居民用戶用氣量有2個(gè)因素，即居民用戶耗熱指標(biāo)和氣化指標(biāo)。
 
    其中，規(guī)劃人口結(jié)合城市總體規(guī)劃得出，天然氣熱值則根據(jù)所選用供氣氣源參數(shù)得出。因此，合理的確定居民耗熱指標(biāo)及居民用戶氣化率則可得出較為準(zhǔn)確的居民年用氣量。
    ② 商業(yè)用戶：商業(yè)用戶指飯店、飲食店、醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園、單位職工食堂等用氣(主要包括餐飲、熱水)，其發(fā)展同國民經(jīng)濟(jì)增長、人民生活水平提高、人們的生活習(xí)慣密不可分，并受到城市性質(zhì)定位及城市容量的限制。
    商業(yè)用戶年用氣量=醫(yī)院年用氣量+大專院校年用氣量+中小學(xué)幼兒園年用氣量+賓館年用氣量+餐飲年用氣量+職工食堂年用氣量+其他各類小型商業(yè)用戶年用氣量
    其中：
 
    一般城市內(nèi)各類小型商業(yè)用戶較多，較難統(tǒng)計(jì)，但其與城市人口密切相關(guān)，因此，小型商業(yè)用戶用氣量可根據(jù)城市的性質(zhì)和發(fā)展?fàn)顩r取居民用戶的百分比來進(jìn)行合理的取值。
    ③ 工業(yè)用戶：工業(yè)用戶用氣分為工業(yè)生產(chǎn)用氣和工業(yè)鍋爐用氣兩大部分。根據(jù)不同城市的工業(yè)發(fā)展實(shí)際狀況可采用不同的計(jì)算方法。
    a) 直接調(diào)查法：對現(xiàn)狀城市內(nèi)的各類工業(yè)用戶能耗情況進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)用戶實(shí)際燃料消耗量按改燒天然氣后不同熱效率進(jìn)行換算得出天然氣需求量，該方法需要考慮部分不可替代或替代后企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益明顯下降而且環(huán)境效益也不明顯的企業(yè)。
    b) 鍋爐能耗替代法：由于對于某種特定的工業(yè)，鍋爐用氣量和工藝用氣量通常具有一定的比例關(guān)系，因此可以通過預(yù)測工業(yè)鍋爐的用氣量來預(yù)測城市總工業(yè)用氣量，該方法主要適用于工業(yè)發(fā)展方向明確、工業(yè)鍋爐資料較全的城市，其中鍋爐用氣量計(jì)算方法如下：
 
    c) 能源結(jié)構(gòu)比例法：該方法首先通過對歷年來工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的分析來預(yù)測規(guī)劃期內(nèi)工業(yè)企業(yè)總耗能，然后根據(jù)國家和地區(qū)能源發(fā)展戰(zhàn)略確定不同年份天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例，從而計(jì)算出城市工業(yè)總用氣量。
    d) 單位面積指標(biāo)法：對于一些新規(guī)劃的或正在建設(shè)的工業(yè)區(qū)，由于未來落戶企業(yè)具有很大的不確定性，因此無法了解企業(yè)的性質(zhì)和能耗情況，此時(shí)可根據(jù)規(guī)劃一、二、三類工業(yè)的面積大小采用單位面積工業(yè)分類耗熱指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，單位面積工業(yè)分類耗熱指標(biāo)一般取值如下：
表1 單位面積工業(yè)分類耗熱指標(biāo)
序號
用地分類
主要涉及行業(yè)
耗熱指標(biāo)(104kal/m2·a)
折合天然氣(Nm3/m2·a)
1
一類工業(yè)用地
電子工業(yè)
縫紉工業(yè)
工藝品制造工業(yè)等
～1
12
2
二類工業(yè)用地
食品工業(yè)
醫(yī)藥制造
紡織工業(yè)等
～5
5.8
3
三類工業(yè)用地
采掘工業(yè)
冶金工業(yè)
大中型機(jī)械制造工業(yè)
化學(xué)工業(yè)
造紙工業(yè)
制革工業(yè)
建材工業(yè)等
～160
186
④ 空調(diào)用戶：天然氣在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有三種形式，一是利用天然氣直接燃燒的熱量作為吸收式空調(diào)機(jī)組熱源的溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組，簡稱燃?xì)庵比紮C(jī)；二是利用天然氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動的壓縮式制冷機(jī)；三是利用天然氣燃燒余熱的除濕冷卻式空調(diào)機(jī)。
 
   ⑤ 汽車用戶：根據(jù)國內(nèi)天然氣汽車發(fā)展現(xiàn)狀，一般城市汽車用戶僅考慮公交車和出租車用氣，對于有條件的城市可考慮環(huán)衛(wèi)車輛及城市內(nèi)有固定運(yùn)營線路的車輛用氣。
   公交車年用氣量=調(diào)研(規(guī)劃)公交車數(shù)量×氣化率×年耗氣指標(biāo)
    出租車年用氣量=調(diào)研(規(guī)劃)出租車數(shù)量×氣化率×年耗氣指標(biāo)
   其中，各類車輛年耗氣指標(biāo)可以根據(jù)現(xiàn)狀的燃油消耗量按不同燃料的熱值和燃燒熱效率來進(jìn)行換算得出。
4 宏觀預(yù)測法
   宏觀預(yù)測法是指根據(jù)城市總體數(shù)據(jù)對天然氣總消費(fèi)量從宏觀上進(jìn)行預(yù)測，主要包括能源消費(fèi)彈性系數(shù)法和碳減排目標(biāo)法。宏觀預(yù)測法的預(yù)測結(jié)果可用來檢驗(yàn)分類用戶預(yù)測法預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4.1 能源消費(fèi)彈性系數(shù)法
   能源作為社會生產(chǎn)活動和人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動力。能源消費(fèi)與社會經(jīng)濟(jì)增長具有一定的相關(guān)|生，能源消費(fèi)年均增長率與國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)年均增長率的比值稱為能源消費(fèi)彈性系數(shù)。
根據(jù)能源消費(fèi)彈性系數(shù)法預(yù)測能源需求量的核心，就是根據(jù)各城市歷年能源消費(fèi)彈性系數(shù)的變化規(guī)律，首先確定一定時(shí)期的能源消費(fèi)彈性系數(shù)，然后，根據(jù)相關(guān)預(yù)測得出國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長速度，就可以算出能源消費(fèi)增長速度。在此基礎(chǔ)上，就可以測出能源需求量。基本公式如下：
 
   如果E1、E2、…、En分別為時(shí)期1、2、…、n的能源消費(fèi)量；GDP1、GDP2、…、GDPn分別為時(shí)期1、2、…、n的國內(nèi)生產(chǎn)總值；△E、△GDP為相應(yīng)的變化量，則能源的國內(nèi)生產(chǎn)總值彈性的計(jì)算公式為：
    εe=(△E/E)/(△GDP/GDP)
    本方法旨在利用能源消耗與社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP)之間的相互關(guān)系，通過預(yù)測規(guī)劃城市各年限的GDP增長速度，分析得出對應(yīng)年份的能源GDP彈性系數(shù)，進(jìn)而得出各年限能源需求增長速度。以某年能源消費(fèi)量為計(jì)算基數(shù)，依據(jù)能源消費(fèi)增長速度計(jì)算出各年限的能源消耗量后，結(jié)合國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)，確定分年度天然氣在總能耗中的比例，最終預(yù)測出未來各年限的天然氣氣量規(guī)模。
4.2 碳減排目標(biāo)法
    我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境代價(jià)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，這種狀況與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、增長方式粗放直接相關(guān)。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。只有堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。同時(shí)，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國際社會廣泛關(guān)注。進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作，也是應(yīng)對全球氣候變化的迫切需要。
    碳減排目標(biāo)法旨在分析能源消耗與碳排放的直接相關(guān)性，從各城市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合國家的節(jié)能減排相關(guān)政策和能源利用導(dǎo)向，基于不同的天然氣對碳排放減少的貢獻(xiàn)率，對各城市天然氣氣量進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測計(jì)算步驟如下：
    (1) 通過對歷年GDP增長速度的分析，預(yù)測未來分年限的GDP值；
    (2) 根據(jù)國家提出的至2020年單位GDP的碳排放量比2005年減少40%～45%的目標(biāo)確定分年限的單位GDP碳排放減少目標(biāo)，從而計(jì)算出分年限的總碳排放減少量；
    (3) 合理確定通過天然氣的利用對碳排放減少的貢獻(xiàn)率；
    (4) 通過計(jì)算天然氣每替代1噸標(biāo)準(zhǔn)煤所減少的碳排放量來預(yù)測分年限內(nèi)的天然氣總需求量。
5 天然氣用氣市場的主要影響因素
    天然氣作為優(yōu)質(zhì)能源之一應(yīng)用于城市供應(yīng)，其最大優(yōu)點(diǎn)就是環(huán)保、經(jīng)濟(jì)與高效，因此，天然氣市場的開拓與發(fā)展就是以提高環(huán)境保護(hù)、提高經(jīng)濟(jì)效益、調(diào)整優(yōu)化城市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)。從這方面分析，對天然氣應(yīng)用市場存在較大影響主要就是政府環(huán)保政策、天然氣價(jià)格優(yōu)勢以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等方面。
5.1 政府政策的影響
    由于燃燒天然氣具有環(huán)保、高效等優(yōu)勢，是優(yōu)質(zhì)的城市能源，天然氣氣化率已成為城市實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，但是，發(fā)展初期由于用具的改造、用戶觀念等原因，發(fā)展必然存在一個(gè)漸進(jìn)的過程，政府完全有可能也有必要出臺一系列相應(yīng)的政策來推廣發(fā)展天然氣，尤其是結(jié)合環(huán)保、旅游、交通等部門，對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的符合《天然氣利用政策》的居民、工商業(yè)用戶以及公交車輛等強(qiáng)行要求改用天然氣，并積極開拓具有提高能源綜合利用效率和良好減排效益的區(qū)域熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用，必然可以大大提高城市天然氣氣量規(guī)模，為城市社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
5.2 天然氣價(jià)格對氣量的影響
   在當(dāng)今市場經(jīng)濟(jì)的條件下，價(jià)格因素是影響市場發(fā)展的主要因素。天然氣價(jià)格與用氣量市場的發(fā)展可以說是互相影響，互相關(guān)聯(lián)的，一方面氣價(jià)的變化將直接影響用戶的發(fā)展速度以及規(guī)模，同時(shí)隨著用氣量的發(fā)展變化，天然氣供應(yīng)單位成本將發(fā)生變化，這樣就又反過來影響天然氣的價(jià)格了，總之，隨著天然氣市場的不斷發(fā)展，氣量將逐步增大，成本將逐步降低，氣價(jià)與氣量將最終走向良性發(fā)展軌道。
5.3 城市天然氣工程的推進(jìn)對天然氣市場的影響
    城市管道天然氣利用工程的推進(jìn)是進(jìn)行區(qū)域市場開發(fā)的基礎(chǔ)。為此，各城市在發(fā)展管道天然氣時(shí)應(yīng)積極配合省長輸燃?xì)夤芫€實(shí)施進(jìn)度和分期天然氣氣源引入計(jì)劃，積極推進(jìn)城市氣源引入工程和城市中低壓管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，為發(fā)展天然氣市場做好準(zhǔn)備。
5.4 社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展
社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將極大影響天然氣用氣市場，社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)、良好的增長，將給天然氣市場帶來持續(xù)增長的用戶，反之，天然氣用氣市場發(fā)展將會較慢。
6 結(jié)束語
    在城市天然氣利用規(guī)劃中，用氣市場的預(yù)測是其中最主要的內(nèi)容之一，也是規(guī)劃的難點(diǎn)，用氣量的準(zhǔn)確預(yù)測對整個(gè)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性、合理性和先進(jìn)性都具有至關(guān)重要的作用。但氣量預(yù)測是個(gè)系統(tǒng)工程，影響因素很多，絕非是某一個(gè)人或某一個(gè)部門能完成的，需要許多部門互相配合，既要切合實(shí)際又不能太保守，既要對未來充滿信心又不能盲目樂觀。雖然每一個(gè)城市有各自的實(shí)際情況，但只要大家團(tuán)結(jié)協(xié)作，互相交流，相信經(jīng)過長期經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和預(yù)測方法的不斷驗(yàn)證比較，逐步調(diào)整完善，必將把氣量預(yù)測工作做得市好。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：孫佩奇 杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院有限公司 310004)