中國天然氣安全評價指標(biāo)體系構(gòu)建與評價研究

劉浩旻 LIU Hao-min；侯振 HOU Zhen

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206）

0 引言

天然氣作為清潔低碳的化石能源，承擔(dān)著國家能源低碳轉(zhuǎn)型和保障能源安全的重要使命?！丁笆奈濉爆F(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中明確指出要增強(qiáng)油氣供應(yīng)能力，促進(jìn)天然氣產(chǎn)量快速增長。雖然目前我國天然氣年產(chǎn)量達(dá)到2500 億立方米，但供需缺口仍然很大，對外依存度高；存在國際價格波動、資源可獲得性不穩(wěn)、利用效率不高、地緣政治復(fù)雜等不安全因素，因此，“雙碳”目標(biāo)約束下，構(gòu)建天然氣安全評價指標(biāo)體系并對中國天然氣安全狀況進(jìn)行評價分析具有重要的意義。

國內(nèi)外學(xué)者圍繞天然氣安全評價進(jìn)行了眾多研究，主要有兩方面：一是關(guān)于天然氣安全評價指標(biāo)的研究，二是關(guān)于天然氣安全評價方法的研究。主要有：Biresselioglu等[1]運(yùn)用混合整數(shù)規(guī)劃模型，以土耳其液化天然氣的供應(yīng)安全作為安全評價指標(biāo)進(jìn)行研究；Lu 等[2]、Shaikh 等[3]選取采用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析（ENA）方法對我國天然氣供應(yīng)安全進(jìn)行評價。郭明晶等[4]選取供應(yīng)安全、儲運(yùn)安全、市場安全以及環(huán)境安全五個維度18 個指標(biāo)，從總體、區(qū)域和省域三個層面對中國天然氣安全狀況進(jìn)行了評價。周云亨等[5]從資源可利用性、經(jīng)濟(jì)可承受性、貿(mào)易可獲得性以及環(huán)境可接受性四個維度，構(gòu)建了天然氣國家安全等級評估指標(biāo)體系，并對2006-2020 年天然氣國家安全等級狀況做出了評估。黎江峰等[6]結(jié)合頁巖氣等非常規(guī)天然氣資源開發(fā)的影響因素，構(gòu)建了天然氣安全評價指標(biāo)體系，測算了1996-2016 年中國天然氣安全指數(shù)。李洪兵等[7]基于驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（DPSR）模型構(gòu)建天然氣安全評價指標(biāo)體系，對2005-2022 年中國天然氣安全狀況進(jìn)行了分析。綜上所述，學(xué)者們圍繞天然氣安全評價指標(biāo)和評價方法從不同角度進(jìn)行了眾多研究，取得了一些成果，但隨著碳中和目標(biāo)的提出，天然氣安全的研究范圍、評價指標(biāo)和評價方法都需要拓展和完善。因此，本文從資源可獲得性、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性、資源利用效率、資源可及性、環(huán)境可接受性五個維度構(gòu)建了天然氣安全評價指標(biāo)體系，并對中國天然氣安全狀況進(jìn)行評價分析，從而提出保障中國天然氣安全的對策建議。

1 天然氣安全評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性和可操作性原則，基于亞太能源研究中心提出的能源安全評估中最常用“4A”概念，即“可獲得性、可負(fù)擔(dān)性、可及性和可接受性”，根據(jù)《巴黎協(xié)定》以及聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，把效率這一維度也考慮能源安全評估中。結(jié)合目前中國天然氣的實際情況，本文認(rèn)為天然氣安全是在一定時期內(nèi)和一定技術(shù)條件下，國家或地區(qū)可以保障天然氣資源可獲得、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)、利用效率較高、資源可及且環(huán)境可接受的狀態(tài)。因此，從資源可獲得性、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性、資源利用效率、資源可及性、環(huán)境可接受性5 個維度（準(zhǔn)則層）構(gòu)建了13 個具體指標(biāo)組成天然氣安全評價指標(biāo)體系，具體見表1。

表1 天然氣安全評價指標(biāo)體系

數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，為了保證計算合理性，所選指標(biāo)大多采用相對指標(biāo)，其中個別指標(biāo)項缺失的數(shù)據(jù)運(yùn)用了類推法或插值法進(jìn)行估算。

2 天然氣安全評價步驟與方法

2.1 基于歸一化法的數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于各個評價指標(biāo)包含正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，需要先對所有指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化預(yù)處理，使其分布在0-1 區(qū)間之間。具體方式如下：

①正向指標(biāo)的歸一化處理：

②負(fù)向指標(biāo)的歸一化處理：

其中，Xij表示某地區(qū)第j 年第i 個指標(biāo)的初始值，X′ij表示第j 年第i 個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，min{Xij}表示第i 個指標(biāo)所有評價年份的最小值，max{Xij}表示第i 個指標(biāo)所有評價年份的最大值，i=1，…，m，m 為評價指標(biāo)數(shù)，j=1，…，n，n 為評價年份數(shù)。

2.2 基于熵權(quán)法的指標(biāo)賦權(quán)

天然氣安全評價是一個多屬性決策問題，采用熵權(quán)法來進(jìn)行賦權(quán)。步驟如下：

①計算第i 個指標(biāo)下第j 年樣本值占該指標(biāo)的比重Pij，公式如下：

②第i 個指標(biāo)的熵值ei的計算公式：

④第i 個指標(biāo)的權(quán)重Wi為：

依據(jù)公式（3）-（6）得出的局部和全局權(quán)重如表2 所示。

表2 天然氣安全評價指標(biāo)權(quán)重

2.3 基于綜合指數(shù)法的評價方法

采用綜合指數(shù)法來對中國各地區(qū)進(jìn)行天然氣安全評價，即對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，利用熵權(quán)法賦權(quán)，最后進(jìn)行加總計算，得到天然氣安全評價綜合指數(shù)。綜合指數(shù)計算公式如下：

3 中國天然氣安全評價結(jié)果分析

從省域、區(qū)域和國家層面對2012-2022 年30 個省份以及東、中、西、東北部四個區(qū)域天然氣安全情況進(jìn)行測度及評價分析。見表3 所示。

表3 2012-2022 年各省份天然氣安全評價結(jié)果

3.1 省域?qū)用?/h3>

①天然氣安全程度排名前四的為：陜西、青海、四川及新疆。這四個省天然氣資源豐富，人均天然氣產(chǎn)量高，對外依存度低，天然氣資源可獲得性較佳；并且天然氣資源占能源使用比重較高且獲氣能力強(qiáng)，資源可及性較佳；人均二氧化碳、二氧化硫排放量相較于其他地區(qū)更少，環(huán)境可接受性程度更好。②排名第五到第十的為廣東、重慶、北京、海南、上海及福建。北上廣雖然天然氣產(chǎn)量較少，但擁有最強(qiáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性較佳；西氣東輸、川氣輸送等工程提高了這些地區(qū)的天然氣資源可及性；這些省份的人才、資金、技術(shù)和環(huán)境政策等都有利于提高天然氣利用效率和環(huán)境可接受性。重慶、海南和福建經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也相對較好，且重慶有自產(chǎn)天然氣，天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性也較好；這些省域的天然氣利用程度高，資源可及性和環(huán)境可接受性也比較好。③排名位于第十一到第二十的是浙江、江蘇、黑龍江、吉林、河南、湖北、天津、安徽、江西、湖南。這些省份沒有豐富的天然氣資源，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也較落后，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性較差。但浙江、江蘇、江西、安徽四個省份是“西氣東送”的目標(biāo)省市，一定程度上提高了資源可及性，但這些省份的環(huán)境可接受性較差。④排名位于最后十名的是廣西、云南、河北、貴州、遼寧、內(nèi)蒙古、山東、甘肅、山西及寧夏。這些省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低，且大都天然氣產(chǎn)量較少或者沒有，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，資源可獲得性、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性和環(huán)境可接受性等都較差。

3.2 區(qū)域?qū)用?/h3>

由表3 可見，東、中、西和東北部四大區(qū)域天然氣安全程度，按均值來看西部最好，東部次之，中部及東北部偏低。從資源可獲得性、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性、資源利用效率、資源可及性及環(huán)境可接受性五個維度來評價2012-2022 年間四大區(qū)域天然氣安全程度，結(jié)果見表4。

表4 2012-2022 年各地區(qū)各維度天然氣安全評價結(jié)果

①從資源可獲得性來看，西部資源可獲得性最好，東部次之，中部和東北部稍差。主要是西部地區(qū)天然氣資源豐富，天然氣產(chǎn)量高；東部地區(qū)因為西氣東輸、川氣輸送等大工程的建成，其資源可獲得性較佳；中部雖然天然氣資源較東部地區(qū)相比更為豐富，但其經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度相較于東部地區(qū)較差，人均天然氣產(chǎn)量較小，資源可獲得相對較弱；東北地區(qū)有一定的天然氣資源稟賦，但開采程度不高，因此資源可獲得性最差。②從經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性來看，東部最好，西部次之，中部和東北部較差。東部天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性最好，是因為東部GDP 和人均GDP 都是全國最高的；西部地區(qū)雖然GDP 可能不如其他地區(qū)高，但人均GDP 相對較高；中部地區(qū)近幾年發(fā)展態(tài)勢較好，但人均GDP 較低，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性較弱；東北地區(qū)可負(fù)擔(dān)性最差，是因為GDP 水平位于全國較低水平。③從資源利用效率來看，西部最好，東部其次，中部和東北部較差。西部天然氣資源最豐富，氣源保障率較高；東部天然氣消費(fèi)量雖然最大，但隨著天然氣科技創(chuàng)新及政策支持，氣源保障率在逐步提升；中部天然氣資源利用效率較差，是因為中部天然氣消費(fèi)量較高，且利用程度不足；東北部天然氣利用效率最差，是因為其自身所有天然氣資源不足且開發(fā)程度較低導(dǎo)致的。④從資源可及性來看，東部最好，西部其次，中部再次，東北部最差。東部天然氣資源可及性最好，是因為有政策和科技支持，基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，天然氣獲氣能力強(qiáng)；西部地區(qū)主要原因為自身天然氣資源豐富，天然氣消費(fèi)量占比較高，獲氣能力強(qiáng)；中部和東北部地區(qū)天然氣資源可及性較差是因為天然氣開發(fā)程度低，獲氣能力較差及天然氣消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量之比較小。⑤從環(huán)境可接受性來看，同樣是東部最好，西部其次，中部和東北部較差。近些年來東部地區(qū)為響應(yīng)“雙碳”目標(biāo)，萬元GDP 碳耗量相對較少。西部天然氣環(huán)境可接受性較好則主要是因為其天然氣等清潔能源使用占比較高，且一直致力于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。中部和東北部地區(qū)雖然也在不斷改善其天然氣環(huán)境可接受性，主要是天然氣占比較少，導(dǎo)致天然氣環(huán)境可接受性仍較低。

3.3 國家層面

從資源可獲得性、經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性、資源利用效率、資源可及性及環(huán)境可接受性五個維度總體對2012-2022 年天然氣安全進(jìn)行評價，結(jié)果如表5。據(jù)表5 繪制天然氣安全變化趨勢圖1。

圖1 2012-2022 年天然氣安全變化趨勢圖

表5 2012-2022 年天然氣安全整體評價結(jié)果

①資源可獲得性維度。2012 年至2022 年間天然氣資源可獲得性得分均值為0.802，屬于基本安全程度；但圖1所示，雖然近10 多年來較為穩(wěn)定，目前卻呈現(xiàn)下降趨勢。主要原因是國家層面資源可獲得性主要取決于天然氣產(chǎn)量和進(jìn)口量。由于我國天然氣資源有限，但天然氣需求量逐年增加，使得我國天然氣對外依存度逐年提高且天然氣進(jìn)口渠道較為單一，同時地緣政治因素也影響了我國天然氣資源可獲得性。

②經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性維度。2012 年至2022 年間天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性均值為0.654，也屬于基本安全程度，從圖1 看出中國天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性較為穩(wěn)定且呈現(xiàn)上升趨勢，主要是中國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，使得天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)程度不斷提升。

③資源利用效率維度。2012 年至2022 年間天然氣資源利用效率得分均值為0.591，也屬于基本安全程度。然而從圖1 看出2012 至2022 年間天然氣資源利用效率整體上呈現(xiàn)下降趨勢，主要是由于天然氣消費(fèi)量增長較快，目前存在部分地區(qū)天然氣資源不足且開發(fā)程度較低，降低了中國整體天然氣資源利用效率。雖然目前仍然屬于基本安全程度，但是未來要重視天然氣資源利用效率。

④資源可及性維度。2012 年至2022 年間天然氣資源可及性得分均值為0.214，安全程度相對較低。由圖1 可見，總體上天然氣資源可及性呈現(xiàn)持續(xù)緩慢增長的趨勢，且較為穩(wěn)定。主要是中部和東北部地區(qū)天然氣資源可及性較差，且這兩個地區(qū)覆蓋范圍大，人口眾多，要采取多種措施保持資源可及性的增長趨勢。

⑤環(huán)境可接受性角度。2012 年至2022 年間天然氣環(huán)境可接受性得分均值為1.61，相對分值比較高，環(huán)境可接受性比較高。從圖1 可見，天然氣環(huán)境可接受程度雖存在一定程度波動，但總體趨勢是上升的。主要是天然氣作為清潔低碳的化石能源，對于能源低碳轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。

4 結(jié)論及建議

本研究主要結(jié)論如下：總的來看，雖然現(xiàn)階段中國天然氣安全程度基本安全，但我國天然氣資源稟賦有限，對外依存度高，保護(hù)天然氣安全刻不容緩。為此提出以下幾點建議：一是加強(qiáng)國內(nèi)外資源供應(yīng)的多元化，保障天然氣資源可獲得性；二是完善天然氣價格的形成機(jī)制，提高天然氣經(jīng)濟(jì)可負(fù)擔(dān)性；三是加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高天然氣利用效率；四是制定區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃，增強(qiáng)天然氣資源可及性；五是加大環(huán)境保護(hù)力度，提高天然氣環(huán)境可接受性。