我国煤、油、气消费比例预测分析及对策

摘要：本文采用一种新的饼状图预测算法，来建立能源消费结构中煤、油、气的比例动态模型，分析未来中国煤、油、气的消费情况。从预测结果可以看出煤炭消费比重进一步下降，石油和天然气
消费比重进一步增加。为此必须进一步优化产业结构作好产业结构调整升级，发展天然气和石油等优质清洁能源，改善大气环境，走可持续发展的工业化道路。
 关键词：煤  油  气  消费  预测  
1引言
 我国能源消费结构中，煤的比重远远高于其它国家，2000年达到67%，这一比例是世界上最高的国家。我国燃煤消费量占世界燃煤消费总量的27%，已超过美国，成为世界第一大煤炭消费国。与煤炭的高消费量形成鲜明对比的是石油和天然气消费量。2000年我国石油和天然气的消费量仅占世界消费量的6.5%和1.0%。而美国则分别达到26%和27%。就本国能源消费结构来看，2000年我国石油和天然气的消费仅占23.6%和2.5%，而世界平均水平高达40.6%和24.2%。
 英国石油公司发布的《2002 年世界能源统计年鉴》显示：中国煤炭消费继1999 年连续三年下滑后出现巨幅反弹，较2001年增长27.9%，占中国一次能源消费总量的66.5%。煤的比重畸高所带来的直接恶果是大气中二氧化碳和烟尘排放量大幅度提高。1990年至1995年，我国新增碳排放量1.96 亿t，占同期世界新增排放量的85.6%。1995年，全国烟尘排放量达1744万t，其中约70%来自燃煤。1996 年以后，随着能源消费量的下降和能源消费结构及产业结构的变化，碳排放量才开始出现下降的趋势；烟尘排放也减少到1998年的1452万t。[3]
 本文拟用一种新的饼状图预测算法，来建立能源消费结构中煤、油、气的比例动态模型，分析未来中国煤、油、气的消费情况。
2 成分数据的预测建模方法[1]
 在统计学，饼图各份额数据的组合又被称为成分数据。如果有一组按时间顺序收集的成分数据序列：
             （1）
 下面介绍如何对成分数据进行预测，其建模的算法步骤如下：
 1）首先，对原成分数据做非线性变化
                    （2）
 记：。显然有
                           （3）
 2）对于任意的，由式（3）可知，数据分布在一个半径为1的p维超球面上。将，从直角坐标系变换到球面坐标系，由于，则有的映射如下：（其中，）
 
 
 
                                         （4）
                            
                            
 
 3）在第1-2步的变换中，成分数据从原来的p维空间被降到一个（p-1）维空间，因此，原来的p个线性相关的变量被转换成（p-1）个独立的转角。根据公式（4），利用递归算法可以求得
 
 
                           （5）
 
 
 4）利用公式（5）计算得到的转角数，分别建立（p-1）个一元回归模型
                         （6）
 5）根据得到的模型（6），预测第T+l时刻的角度
                                                     （7）
 6）再利用公式（4），计算得到第T+l时刻的预测值。显然有
                              （8）
 7）因此，得到第T+l时刻的成分数据预测值
                                                       （9）
3 煤、油、气消费比例预测模型
 利用上述公式，对我国1996-2000煤、油、气消费比例建立动态规律分析模型，并进行预测。数据来源《2003中国统计年鉴》，见表1。（只考虑煤、油和气能源消费，没考虑其他形式能源，故对数据作了处理，即考虑煤、油和气各自在煤、油、气总消费中的比例）
 
 表 1      1996-2000我国煤油气消费比例（%）[2]
  煤炭（） 石油（） 天然气（）
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）经非线性映射得到2个转角值，见表2。
 
                   表  2       数据的转角值（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
 
 根据式（6）分别建立2个回归模型，于是预测这2个转角在2001-2005的值，见表3。
                   表 3  数据转角值在2001-2005的预测值（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、气消费比例在2001-2005的预测值。见表4。
 
 表 3      煤、油、气2001-2005消费比例预测值
 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
天然气 2.8565 3.0718 3.2948 3.5252 3.7632
4 结果分析
 从表3可以看出2001和2002年的预测值与《2003中国统计年鉴》中的统计值基本吻合，但是有一定误差（统计值指出2001年和2002年煤炭的消费大概占总消费的70%和71%；石油则是27%和28%；天然气则是2.9%左右），这是由于数据过少和实际消费中由于某些年份出现奇异点的原因，但是从长期预测来看，与国家预定的长期目标是一致的。因此，只要有足够多的历史数据，该方法就能对能源的消费预测作出正确的预测
 从预测结果看, 21 世纪初中国油气在消费结构中的比例会有所提高, 但仍然比较低, 也不会改变煤炭在消费结构中的首要地位; 与之相应, 煤炭消费比例会有所下降。石油在一次能源消费结构中的比例总体上保持稳中略有上升的趋势,预计到2020年, 油气在一次能源消费结构中的比重将达到30%左右[4]。我国正力争用10 年左右的时间,连同开发海上气田和利用国外天然气在内,使天然气在中国能源消费结构中的比例,由目前的2.2%提高到8 %左右。近年来,中国石油集团公司的天然气勘探成果显著,经国家储委批准,探明天然气储量18405亿立方米,探明天然气储量占全国的71% ,已形成了四大天然气区。目前的天然气产量占全国的65% ,天然气管道占全国的84%。1999年,中国石化集团公司也新增天然气探明储量29.75 亿立方米,生产天然气22.26亿立方米;2000 年计划新增天然气探明储量588 亿立方米,生产天然气36.6 亿立方米。中国海洋石油总公司从事于我国近海油气勘探开发和生产。我国近海天然气主要分布在南海北部大陆架地区、东海西湖凹陷及渤海海域,目前已有南海崖13 - 1 气田,东海平湖油气田和渤海的天然气进入香港、上海和天津。经中、俄、韩三方近一年的商谈,最近“关于韩国天然气公社加入筹备铺设从俄罗斯联邦伊尔库茨克州科维克金气田到中国和韩国输送天然气管道和开发科维克金凝析气田的可行性研究协议”已经签署。[5]
 但是与世界相比, 中国油气资源相对贫乏, 其主要表现为以下两方面: ①石油资源严重不足。世界石油剩余探明储量为1402.8亿吨，我国石油资源最终可采储量约为130亿~150亿吨，仅占世界石油资源可采储量的3%左右。到2002年底，我国石油剩余可采储量为24亿吨，仅占世界剩余可采储量1.8%；世界天然气可采储量为365.1万亿~540.1万亿立方米，我国天然气最终可采储量可达14万亿立方米，仅占世界可采储量的3.5%，到2002年底世界剩余探明天然气剩余可采储量约为155.78万亿立方米[7]。②如果以单位国土面积的石油可采资源丰度值相比,我国仅为世界平均值的58% ,天然气为世界平均值的54%。尤其是以人均占有量计算时,我国石油的人均可采储量仅为世界人均值的17% ,天然气的相应值亦为17%[8]。
 国产石油、天然气将难以满足中国经济持续高速发展对油气的需求, 特别是石油供需矛盾将进一步突出。2000 年以后, 主力老油田将全面进入高含水率、高采出率“双高”和总递减阶段, 油田开发面临更为严峻的挑战。今后若资源投入产出保持平衡,石油生产就有望保持稳产在16500万t～17500万t之间; 反之,若目前主要油区“入不敷出”状况继续发展, 全国的产量可能会有所下降。据预测, 到2000年我国原油的缺口量约5000万t, 进口原油约占国内需求的25.0%; 到2005年, 缺口量约7000万t,进口原油约占国内需求量的30.0%;到2020年原油缺口达1.9亿t～2.0亿t,进口原油将占到国内需求量的52.0 %～55.0 %。与石油生产形势相比, 目前国内天然气勘探开发正处在快速发展的阶段, 近期内除了在珠江三角洲、长江三角洲等经济发达沿海地区引进适量LN G外, 国产天然气基本可以满足国内对天然气的需求。随着国内天然气市场的逐渐成熟, 中长期(2010年后) 可以考虑从周边国家引进管输天然气, 以满足国内的需求。在大力强化国内油气资源勘探开发的同时,必须积极利用国外油气资源。
 目前国内油气资源探明程度相对比较低, 仍具有较大的勘探潜力, 今后必须加大油气勘探开发的资金投入, 并依靠科技进步,发现更多的油气储量, 提高油气产量, 最大程度满足经济发展对油气的需求。在大力强化国内油气资源勘探开发的同时, 还必须积极利用国外油气资源, 后者既包括国际市场上购买的原油、成品油及天然气,也包括在国外参与油气勘探开发所获取的份额油气。大力发展洁净煤技术在今后一段相当时间里, 煤炭仍然将是中国一次能源消费的首要能源, 为了有效解决大量使用煤炭所带来的环境污染问题和铁路运输压力问题, 必须大力发展洁净煤技术。重点推广煤炭的选洗技术,提高煤炭选洗加工比例; 发展坑口发电, 减少运输量和能源利用率; 发展煤炭气化和液化新技术, 从根本上解决直接燃烧煤炭所带来的环境问题。积极开发新能源, 实现能源供应多元化中国煤层气、致密气、天然气水合物、油页岩、超重质油等非常规油气资源相当丰富, 发展潜力非常大。此外, 中国幅员广阔、各地区自然条件、经济发展水平和经济地理位置差异很大, 因地制宜地利用各种能源是十分必要的, 我国水能、风能、太阳能、地热和生物质能等可再生资源非常丰富, 以水能为例, 中国可开发水能资源为3. 8 亿kW , 目前已开发的水能资源仅为可开发资源的14 %。从长远看, 可再生资源和新能源是解决中国未来能源供应问题的重要途径之一。随着未来技术的进步、成本的降低及国家政策的扶持, 非常规油气资源、可再生资源以及新能源在中国将有广阔的发展前景。多能(特别是低污染和无污染能源) 互补、共同发挥作用, 以减少煤炭在能源构成中的比例是一条现实而又积极的思路。总之,走新型工业化道路必须降低我国由能源消费引起的环境污染，这从根本上确立了我国的能源消费路线必须是以清洁能源为主。新型工业化道路在能源生产和消费方面的具体体现就是：大力发展清洁煤生产，提高原煤的深加工程度；继续大力发展水电，加快天然气市场的开发和新能源的推广使用，充分利用国际的石油资源和国际石油市场，提高石油供给。 [4][6]
参考文献
[1] 王惠文 黄薇等. 北京市三次产业预测分析. 系统工程理论与实践.2003，6：123~126：132
[2] 中华人民共和国统计局. 2003中国统计年鉴.北京：中国统计出版社.2003:250
[3] 马舒曼 吕永波等.我国能源消费与经济发展. 能源研究与信息.2004.20(1):6~10
[4] 史丹 张金隆.新型工业化道路对能源消费的影响.中国能源.2003,25(6): 37~39
[5] 中国将提高天然气在能源消费结构中比例.世界能源导报.2001.12.15
[6] 张抗 周总瑛.从油气需求看我国未来能源消费结构特征.山西能源与节能.2000.19(4): 5~9
 [7] 国家发改委宏观经济研究院能源研究所课题组.我国能源供求中长期发展趋势及可持续发展战略.经济研究参考.2004(92)
[8]李桦.我国油气资源现状及其分布.中学地理教学参考,2004（10）18