能源研究与信息  2014, Vol.30 Issue (1): 24-26   PDF    
引用本文
奚兴悦, 马宪国. 基于缺能经济损失的上海市天然气储备量分析[J]. 能源研究与信息, 2014,30(1): 24-26.
XI Xing-yue, MA Xian-guo. The analysis of Shanghai natural gas reserves based on the economic cost of natural gas shortage[J]. Energy Research and Information, 2014,30(1): 24-26.
基于缺能经济损失的上海市天然气储备量分析
奚兴悦, 马宪国    
上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093
收稿日期: 2013-5-21;
作者简介：奚兴悦（1989- ），男（汉），硕士研究生.研究方向：热能工程.E-mail：18817583154@163.com
摘要：天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势，在上海能源供应比例快速增长，已在能源供应中起到了举足轻重的作用.通过天然气供应系统可靠性分析以及天然气缺能经济损失的计算，提出了上海市天然气最优储备天数的分析方法，并以2011年为例进行了定量计算.分析结果显示，上海市天然气供应中断对经济损失影响较为稳定，但用来防止供应中断的天然气应急储备仍显不足.
关键词： 天然气     可靠性     最优     储备天数    
The analysis of Shanghai natural gas reserves based on the economic cost of natural gas shortage
XI Xing-yue, MA Xian-guo    
School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
Abstract: Comparing to coal,oil and other energy sources,natural gas is clean and safe to use. It has a high calorific value and does not produce waste residue and waste water after combustion.Natural gas has showed a rapid growth in the energy supply ratio and has played an important role in the energy supply chain in Shanghai.Based on the reliability analysis of natural gas supply system and the economic cost calculation of natural gas shortage,an analytic method for the optimal days of Shanghai natural gas reserves was presented.Quantitative calculations were carried out and the results showed that in 2011 the impact of the gas supply disruptions on economic losses is stable,but the supply of natural gas emergency reserve is inadequate.
Key words: natural gas     reliability     optimum     days of store    

上海市自“十一五”以来,天然气供应量快速增长,应用领域不断深化,已成为城市燃气的主导气源.城市燃气供应是否安全、稳定和可靠直接关系到经济发展和人们生活,因而城市燃气供应系统的可靠性及战略储备应得到高度重视.

1 天然气供应系统可靠性分析

天然气供应系统可靠性可定义为:系统在一定的外部条件下,在一定的时间间隔内可安全、足量地满足用户需求的能力[1].计算系统可靠性的关键在于如何获得供应短缺量O(t).O(t)主要来自三个方面,即事故缺气量Oa(t)、负荷缺气量Ob(t)和配送缺气量Ot(t).

时段t内系统的可靠性为

式中:R(t)为天然气供应系统的可靠性;Y(t)为天然气的实际供应量;X(t)为天然气的实际需求量.

从式(1)不难看出,城市天然气的应急储备对天然气供应可靠性的影响非常大.当天然气储备量不足时会降低系统的可靠性,造成经济损失.就对外来能源依赖程度很高的上海市而言,经济损失可能会进一步放大.天然气储备不足带来的经济损失可由缺能经济损失计算得出.

2 上海市天然气供应的缺能经济损失计算

在生产函数基础上引入能源要素,可建立上海市三要素生产函数模型[2,3],即

式中:G为经济产出;A为效率参数;K为资本投入;L为劳动力投入;E为能源投入;α为产出对资本的偏弹性系数;β为产出对劳动力的偏弹性系数;γ为产出对能源的弹性系数.

根据2001—2011年上海市历年生产要素投入数据,利用计量经济学EVIEWS软件进行回归计算和检验,可得到2001—2011年上海市三要素生产函数模型为

各类能源品种的价格在一定程度上能反映其价值量的大小.通过比较天然气从2001—2011年的平均价格可确定其品质系数,得到天然气的无量纲品质系数为2.47[4].由此可计算天然气的缺能经济损失率,结果如表 1所示.

表 1 天然气缺能经济损失率 Tab. 1 The rate of the economic cost of natural gas shortage

从表 1可看出,因天然气供应中断而产生的经济损失不仅巨大,而且逐年增加,因此天然气的储备是必须的.但如果储备规模过大,虽然会提高供应的安全保障程度,却使得社会负担的成本增大;如果储备规模过小则难以应对各种天然气供应风险.因此,最佳的天然气储备量必须考虑储备成本和经济效益,并且使储备的收益大于风险成本.

3 上海市2011年天然气最优储备天数分析

根据上海的地质条件和实际情况,选择液化天然气(LNG)方式储备天然气是比较合理的.上海燃气集团2009年在上海市浦东五号沟建成的2×5万m3LNG 调峰储存及配套气化设施,对上海市天然气的储备和调峰起到了重要作用.

通过计算LNG平均价格和LNG储备基建成本,可分析得到上海市天然气的储备成本.2011年,上海市LNG的平均价格为3.61元·m-3,浦东五号沟LNG储备库建设的平均基建成本为16.67元·m-3,因此每m3 LNG的静态储备成本为20.28元·m-3,总储备成本为

式中:C(S)为总储备成本;S为应急供应储备天数;Q为平均每天天然气供应量.

从表 1可知,2011年天然气的缺能经济损失率为62.79元·m-3.当储备天数达到S d时,天然气储备经济效益和承担的缺能经济损失分别为

式中:F(S)为天然气储备经济效益;P(S)为天然气缺能经济损失;D为天然气供应中断当量天数,由天然气气井和长输管线风险估计、调峰需求风险估计与LNG供应风险估计根据不同的安全性概率叠加得出[4].

为了得到天然气最优储备量,必须使储备的收益大于风险成本,即

在不同天然气供应安全要求的水平下,应建立的天然气最优储备天数也不同.由于储备天数与安全性概率呈线性关系,当安全性概率为99%时,上海天然气的最优储备天数应为23.3 d.当安全性概率为80%时,天然气的最优储备天数应为18.6 d.与上海“十一五”规划[5]中提出的天然气储备完成15 d储备量相比,上海地区的天然气的应急储备仍显不足.

4 结论与建议

通过上海市2001—2011年天然气缺能经济损失分析可发现:缺能经济损失波动不大,但一直在上升,说明上海市天然气供应中断对经济损失影响较为稳定.同时用来防止供应中断的天然气应急储备仍显不足.因此,建议应继续加强能源储备工作,以弥补能源自给不足,以便在能源供应紧张和供应危机时可实现自控和调节功能,将可能的经济损失降到最低.

参考文献
[1] 唐子烨,马宪国.城市天然气供应系统的可靠性分析模型研究[J].广西大学学报(自然科学版),2003,28(3):241-245.
[2] DICKINSONM J P.Some comments on the combination of forecasts[J].Operations Research Quarterly,1975,26(1):205-210.
[3] 唐子烨,马宪国.生产函数与缺能损失分析[J].广西大学学报(自然科学版),2005,30(1):58-61.
[4] 夏浩文.上海低碳经济发展中能源供应安全与地区储备研究 [D].上海:上海理工大学,2013.
[5] 上海市人民政府.上海市能源发展“十一五”规划[R].上海:上海市人民政府,2006.