我國煤、油、氣消費比例預測分析及對策

摘要：本文采用一種新的餅狀圖預測算法，來建立能源消費結構中煤、油、氣的比例動態模型，分析未來中國煤、油、氣的消費情況。從預測結果可以看出煤炭消費比重進一步下降，石油和天然氣
消費比重進一步增加。為此必須進一步優化產業結構作好產業結構調整升級，發展天然氣和石油等優質清潔能源，改善大氣環境，走可持續發展的工業化道路。
 關鍵詞：煤  油  氣  消費  預測  
1引言
 我國能源消費結構中，煤的比重遠遠高于其它國家，2000年達到67%，這一比例是世界上最高的國家。我國燃煤消費量占世界燃煤消費總量的27%，已超過美國，成為世界第一大煤炭消費國。與煤炭的高消費量形成鮮明對比的是石油和天然氣消費量。2000年我國石油和天然氣的消費量僅占世界消費量的6.5%和1.0%。而美國則分別達到26%和27%。就本國能源消費結構來看，2000年我國石油和天然氣的消費僅占23.6%和2.5%，而世界平均水平高達40.6%和24.2%。
 英國石油公司發布的《2002 年世界能源統計年鑒》顯示：中國煤炭消費繼1999 年連續三年下滑后出現巨幅反彈，較2001年增長27.9%，占中國一次能源消費總量的66.5%。煤的比重畸高所帶來的直接惡果是大氣中二氧化碳和煙塵排放量大幅度提高。1990年至1995年，我國新增碳排放量1.96 億t，占同期世界新增排放量的85.6%。1995年，全國煙塵排放量達1744萬t，其中約70%來自燃煤。1996 年以后，隨著能源消費量的下降和能源消費結構及產業結構的變化，碳排放量才開始出現下降的趨勢；煙塵排放也減少到1998年的1452萬t。[3]
 本文擬用一種新的餅狀圖預測算法，來建立能源消費結構中煤、油、氣的比例動態模型，分析未來中國煤、油、氣的消費情況。
2 成分數據的預測建模方法[1]
 在統計學，餅圖各份額數據的組合又被稱為成分數據。如果有一組按時間順序收集的成分數據序列：
             （1）
 下面介紹如何對成分數據進行預測，其建模的算法步驟如下：
 1）首先，對原成分數據做非線性變化
                    （2）
 記：。顯然有
                           （3）
 2）對于任意的，由式（3）可知，數據分布在一個半徑為1的p維超球面上。將，從直角坐標系變換到球面坐標系，由于，則有的映射如下：（其中，）
 
 
 
                                         （4）
                            
                            
 
 3）在第1-2步的變換中，成分數據從原來的p維空間被降到一個（p-1）維空間，因此，原來的p個線性相關的變量被轉換成（p-1）個獨立的轉角。根據公式（4），利用遞歸算法可以求得
 
 
                           （5）
 
 
 4）利用公式（5）計算得到的轉角數，分別建立（p-1）個一元回歸模型
                         （6）
 5）根據得到的模型（6），預測第T+l時刻的角度
                                                     （7）
 6）再利用公式（4），計算得到第T+l時刻的預測值。顯然有
                              （8）
 7）因此，得到第T+l時刻的成分數據預測值
                                                       （9）
3 煤、油、氣消費比例預測模型
 利用上述公式，對我國1996-2000煤、油、氣消費比例建立動態規律分析模型，并進行預測。數據來源《2003中國統計年鑒》，見表1。（只考慮煤、油和氣能源消費，沒考慮其他形式能源，故對數據作了處理，即考慮煤、油和氣各自在煤、油、氣總消費中的比例）
 
 表 1      1996-2000我國煤油氣消費比例（%）[2]
  煤炭（） 石油（） 天然氣（）
1996 79.00 19.05 1.905
1997 76.23 21.75 2.02
1998 74.602 23.04 2.358
1999 72.805 24.84 2.355
2000 70.928 26.39 2.682
                                               
 由式（2）（5）經非線性映射得到2個轉角值，見表2。
 
                   表  2       數據的轉角值（弧度）
 t 1996 1997 1998 1999 2000
 1.114 1.08 1.064 1.042 1.023
 1.4323 1.4282 1.4166 1.4167 1.4063
 
 根據式（6）分別建立2個回歸模型，于是預測這2個轉角在2001-2005的值，見表3。
                   表 3  數據轉角值在2001-2005的預測值（弧度）
 t 2001 2002 2003 2004 2005
 0.99847 0.9764 0.95433 0.93226 0.91019
 1.40097 1.39462 1.38827 1.38192 1.37557
 由式（4）、（9）就可以得到煤、油、氣消費比例在2001-2005的預測值。見表4。
 
 表 3      煤、油、氣2001-2005消費比例預測值
 t 2001 2002 2003 2004 2005
煤炭 68.6495 66.5302 64.3802 62.2028 60.0038
石油 28.494 30.398 32.325 34.272 36.233
天然氣 2.8565 3.0718 3.2948 3.5252 3.7632
4 結果分析
 從表3可以看出2001和2002年的預測值與《2003中國統計年鑒》中的統計值基本吻合，但是有一定誤差（統計值指出2001年和2002年煤炭的消費大概占總消費的70%和71%；石油則是27%和28%；天然氣則是2.9%左右），這是由于數據過少和實際消費中由于某些年份出現奇異點的原因，但是從長期預測來看，與國家預定的長期目標是一致的。因此，只要有足夠多的歷史數據，該方法就能對能源的消費預測作出正確的預測
 從預測結果看, 21 世紀初中國油氣在消費結構中的比例會有所提高, 但仍然比較低, 也不會改變煤炭在消費結構中的首要地位; 與之相應, 煤炭消費比例會有所下降。石油在一次能源消費結構中的比例總體上保持穩中略有上升的趨勢,預計到2020年, 油氣在一次能源消費結構中的比重將達到30%左右[4]。我國正力爭用10 年左右的時間,連同開發海上氣田和利用國外天然氣在內,使天然氣在中國能源消費結構中的比例,由目前的2.2%提高到8 %左右。近年來,中國石油集團公司的天然氣勘探成果顯著,經國家儲委批準,探明天然氣儲量18405億立方米,探明天然氣儲量占全國的71% ,已形成了四大天然氣區。目前的天然氣產量占全國的65% ,天然氣管道占全國的84%。1999年,中國石化集團公司也新增天然氣探明儲量29.75 億立方米,生產天然氣22.26億立方米;2000 年計劃新增天然氣探明儲量588 億立方米,生產天然氣36.6 億立方米。中國海洋石油總公司從事于我國近海油氣勘探開發和生產。我國近海天然氣主要分布在南海北部大陸架地區、東海西湖凹陷及渤海海域,目前已有南海崖13 - 1 氣田,東海平湖油氣田和渤海的天然氣進入香港、上海和天津。經中、俄、韓三方近一年的商談,最近“關于韓國天然氣公社加入籌備鋪設從俄羅斯聯邦伊爾庫茨克州科維克金氣田到中國和韓國輸送天然氣管道和開發科維克金凝析氣田的可行性研究協議”已經簽署。[5]
 但是與世界相比, 中國油氣資源相對貧乏, 其主要表現為以下兩方面: ①石油資源嚴重不足。世界石油剩余探明儲量為1402.8億噸，我國石油資源最終可采儲量約為130億~150億噸，僅占世界石油資源可采儲量的3%左右。到2002年底，我國石油剩余可采儲量為24億噸，僅占世界剩余可采儲量1.8%；世界天然氣可采儲量為365.1萬億~540.1萬億立方米，我國天然氣最終可采儲量可達14萬億立方米，僅占世界可采儲量的3.5%，到2002年底世界剩余探明天然氣剩余可采儲量約為155.78萬億立方米[7]。②如果以單位國土面積的石油可采資源豐度值相比,我國僅為世界平均值的58% ,天然氣為世界平均值的54%。尤其是以人均占有量計算時,我國石油的人均可采儲量僅為世界人均值的17% ,天然氣的相應值亦為17%[8]。
 國產石油、天然氣將難以滿足中國經濟持續高速發展對油氣的需求, 特別是石油供需矛盾將進一步突出。2000 年以后, 主力老油田將全面進入高含水率、高采出率“雙高”和總遞減階段, 油田開發面臨更為嚴峻的挑戰。今后若資源投入產出保持平衡,石油生產就有望保持穩產在16500萬t～17500萬t之間; 反之,若目前主要油區“入不敷出”狀況繼續發展, 全國的產量可能會有所下降。據預測, 到2000年我國原油的缺口量約5000萬t, 進口原油約占國內需求的25.0%; 到2005年, 缺口量約7000萬t,進口原油約占國內需求量的30.0%;到2020年原油缺口達1.9億t～2.0億t,進口原油將占到國內需求量的52.0 %～55.0 %。與石油生產形勢相比, 目前國內天然氣勘探開發正處在快速發展的階段, 近期內除了在珠江三角洲、長江三角洲等經濟發達沿海地區引進適量LN G外, 國產天然氣基本可以滿足國內對天然氣的需求。隨著國內天然氣市場的逐漸成熟, 中長期(2010年后) 可以考慮從周邊國家引進管輸天然氣, 以滿足國內的需求。在大力強化國內油氣資源勘探開發的同時,必須積極利用國外油氣資源。
 目前國內油氣資源探明程度相對比較低, 仍具有較大的勘探潛力, 今后必須加大油氣勘探開發的資金投入, 并依靠科技進步,發現更多的油氣儲量, 提高油氣產量, 最大程度滿足經濟發展對油氣的需求。在大力強化國內油氣資源勘探開發的同時, 還必須積極利用國外油氣資源, 后者既包括國際市場上購買的原油、成品油及天然氣,也包括在國外參與油氣勘探開發所獲取的份額油氣。大力發展潔凈煤技術在今后一段相當時間里, 煤炭仍然將是中國一次能源消費的首要能源, 為了有效解決大量使用煤炭所帶來的環境污染問題和鐵路運輸壓力問題, 必須大力發展潔凈煤技術。重點推廣煤炭的選洗技術,提高煤炭選洗加工比例; 發展坑口發電, 減少運輸量和能源利用率; 發展煤炭氣化和液化新技術, 從根本上解決直接燃燒煤炭所帶來的環境問題。積極開發新能源, 實現能源供應多元化中國煤層氣、致密氣、天然氣水合物、油頁巖、超重質油等非常規油氣資源相當豐富, 發展潛力非常大。此外, 中國幅員廣闊、各地區自然條件、經濟發展水平和經濟地理位置差異很大, 因地制宜地利用各種能源是十分必要的, 我國水能、風能、太陽能、地熱和生物質能等可再生資源非常豐富, 以水能為例, 中國可開發水能資源為3. 8 億kW , 目前已開發的水能資源僅為可開發資源的14 %。從長遠看, 可再生資源和新能源是解決中國未來能源供應問題的重要途徑之一。隨著未來技術的進步、成本的降低及國家政策的扶持, 非常規油氣資源、可再生資源以及新能源在中國將有廣闊的發展前景。多能(特別是低污染和無污染能源) 互補、共同發揮作用, 以減少煤炭在能源構成中的比例是一條現實而又積極的思路。總之,走新型工業化道路必須降低我國由能源消費引起的環境污染，這從根本上確立了我國的能源消費路線必須是以清潔能源為主。新型工業化道路在能源生產和消費方面的具體體現就是：大力發展清潔煤生產，提高原煤的深加工程度；繼續大力發展水電，加快天然氣市場的開發和新能源的推廣使用，充分利用國際的石油資源和國際石油市場，提高石油供給。 [4][6]
參考文獻
[1] 王惠文 黃薇等. 北京市三次產業預測分析. 系統工程理論與實踐.2003，6：123~126：132
[2] 中華人民共和國統計局. 2003中國統計年鑒.北京：中國統計出版社.2003:250
[3] 馬舒曼 呂永波等.我國能源消費與經濟發展. 能源研究與信息.2004.20(1):6~10
[4] 史丹 張金隆.新型工業化道路對能源消費的影響.中國能源.2003,25(6): 37~39
[5] 中國將提高天然氣在能源消費結構中比例.世界能源導報.2001.12.15
[6] 張抗 周總瑛.從油氣需求看我國未來能源消費結構特征.山西能源與節能.2000.19(4): 5~9
 [7] 國家發改委宏觀經濟研究院能源研究所課題組.我國能源供求中長期發展趨勢及可持續發展戰略.經濟研究參考.2004(92)
[8]李樺.我國油氣資源現狀及其分布.中學地理教學參考,2004（10）18