中国天然气市场演变及其保障研究
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摘要 随着我国天然气市场快速发展，覆盖全国的天然气管网初具雏形。针对天然气供需缺口问题，文章利用社会网络分析方法（SNA）分析我国天然气市场贸易关系的经验特征和演变规律。分析结果表明：管网的建设推动了天然气市场网络的聚集，市场呈现出中西部资源产地和东部消费地的中心性特征。我国天然气市场经历了零散市场向区域市场乃至全国性大市场的演变，市场关联度从2000年的0.012 7上升至2011年的0.107 2。我国应着手建设以下管道，使管网布局更趋合理：华北区的山东建设和北京、山西、内蒙直通的管道，修建以山东为终点的大型管线，辅之以储气库建设；东北区的辽宁建设和黑龙江直通的管道；华东区建设新疆-浙江管道；华中区的湖北建设储气库和直通江西的管道；华南区的建设新疆-广东管道；西南区建设中缅管道；西北区建设联络线完善管道互通。
关键词 天然气管道；市场演变；市场保障；社会网络分析
中图分类号 TE8 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）12-0143-11 doi：103969/jissn1002-21042012 12023
管网设施是市场快速发展的基础。近年来我国天然气管网发展迅速，已经初步形成以西气东输一线、西气东输二线、川气东送和陕京线系统等管道为骨干，以兰银线、淮武线、冀宁线为联络线的国家级天然气骨干管网。
天然气商品不同于一般商品，它具有管网依赖性。管网是连接资源与市场的物理纽带，在一定程度上，天然气公司管网触及之处就是市场开拓之时。因此，管网系统是天然气从源输送到用户的最有效方法，对天然气市场的研究必须结合管网，综合分析资源供给、市场消费与管道建设的特征。2000年之前，天然气市场的研究大都是在做资源评价时辅以提及，例如戴金星[1]。2001年汤亚利[2]从管道的角度开始研究天然气市场。2002年西气东输项目开工后，国内对天然气市场的研究开始升温。如徐永昌[3]对西气东输项目的天然气供应保障的研究。2004年随着西气东输项目的投产，一批学者开始从市场供求角度分析天然气市场。张淑英[4]等研究了我国天然气的消费市场；李华启[5]等研究了中西部地区天然气的利用问题；杨建红[6]刘小丽[7]等梳理了整个天然气行业现状和发展趋势；张耀光[8]等研究了我国LNG产业的发展；蒲明[9]等介绍了一些我国天然气管道上取得的进展。所有这些表明，综合考察管网、资源和市场的研究还稍显薄弱。
本文以2000年以来我国天然气管网建设为基础，以管网输气数据为对象，采用社会网络分析（SNA）方法研究我国天然气市场的演变过程和供应保障，并提出管网铺设的具体方向。
1 社会网络分析模型
社会网络分析（SNA）被广泛地应用于社会经济系统，诸如市场、产业、贸易关系等都可以视为一种网络。网络分析能够从整体上把握市场格局与贸易关系的演化，目前已发展出专门的概念体系和测算工具。社会网络分析方法被证明是一种有效的分析贸易关系的工具，例如K.Bhattacharya[10]和Fagiolo[11-12]对国际贸易领域的社会网络研究。社会网络分析不需要设定变量独立性假设。这在处理关系数据时拥有了比其他统计方法极大的优势。SNA方法中采用较为普遍的指标是中心性、派系以及关联度等，本文将对以上指标展开分析。
1.1 中心性
中心性指个体在其社会网络中所拥有的权力和地位，用以衡量网络结点的市场影响力，有三个衡量指标：度数中心度、中间中心度和接近中心度。
度数中心度用以衡量某地对邻近地区的影响力。绝对度数中心度指与该点直接相连的点数。相对度数中心度为点的绝对中心度与图中最大可能度数之比。在一个n点图中，任何一点的最大可能的度数一定是n-1。
中间中心度用以衡量某地对资源的控制程度。在星形网络中，相对中间中心度计算公式为CRBi=2CABin2-3n+2，其取值范围为0和1之间，并且该值可用于比较不同网络图中的点的中间中心度。
接近中心度用以衡量某地与网络中所有其他点的距离。在星形网络中，C-1APi才可能达到最小值。对于包含n个点的星形网络来说，核心点的接近中心度为n-1，相对接近中心度计算公式为：C-1RPi=C-1APin-1或者C-1RPi=n-1C-1APi。
1.2 派系
令d（i，j）代表子图中两点ni，nj在总图中的距离，有点集Ns={（i， j）|d（i， j）≤n}，对于所有的ni，nj∈Ns来说，在总图中不存在与子图中的任何点的距离不超过n的点。这样的点集就称为n-派系。派系分析能找出市场网络中同质性较强或联系紧密的地区。
1.3 关联度
关联度分析用以衡量市场网络的团结性和相互联系程度。如果网络结点相互之间不可达，那么市场团结性就较小。反之则较大。关联度的测量公式为：C=1-VN（N-1）/2，V是该网络中不可达的点对数目，N是网络规模。
2 建模与市场演变结果
2.1 数据来源
本文所用天然气管道数据来自中国石油规划总院提供的2010年我国已投产天然气管道和截至2011年12月31日中石油、中海油和中石化公告已投产天然气管道。为全面把握我国天然气市场，除了国内管道覆盖的23个省、5个自治区和4个直辖市以外，本文还把南海、东海和黄海这三大海上天然气富集区、进口LNG以及西气东输二线境外段的土库曼斯坦-哈萨克斯坦管道以供给气源形式纳入我国天然气市场。
2.2 我国天然气市场SNA模型
2.2.1 中心性分析
本文选取了模型的相对度数中间度、相对中间中心度和相对接近中心度三个指标，列出排在前五位的地区。各年各指标结果见表1。
2000年陕西的度数中心度、中间中心度和接近中心度并列第一，说明陕西在网络中处于绝对的中心地位。
2005年新疆的度数中心度、中间中心度和接近中心度并列第一，陕西的三个指标则并列第二。四川相对度数中心度和相对中间中心度分别排在第三和第五，但是相对接近中心度排名垫底，表明四川处于远离网络中其他点。
2006年湖北的度数中心度升至第四位，中间中心度升至第三位，接近中心度升至第三位。四川相对度数中心度和相对中间中心度分别排在第三和第四位，但是相对接近中心度排名升至第九位，表明四川与网络中所有其他点的距离已缩短。
2007年山东的度数中心度和中间中心度分别排在第四位和第五位，相对接近中心度排在第四位。说明山东在网络中的地位开始提高。
2008年山东相对度数中间度、相对中间中心度和相对接近中心度排名和07年相同，说明山东在网络中的地位维持不变。四川相对度数中心度保持第三位，相对中间中心度由第四位升至第三位，相对接近中心度排名维持第九位，表明四川对网络的控制程度进一步增强。
2009年上海的相对度数中间度排在第四位，和2008年持平，中间中心度由2008年的第六位升至第二位，接近中心度由第五位升至第三位。这表明上海开始在网络中居于中心地位。山东的相对度数中心度小幅跌落至第五位，相对中间中心度降至第八位，相对接近中心度跌至第五，说明山东对邻近地区的影响以及对网络的控制能力均下降，和网络中其他点的距离增大。四川相对度数中心度跌落为第四位，相对中间中心度跌落为第六位，相对接近中心度排名滑至第十三位。说明川气对邻近地区的影响变弱。
2010年四川相对度数中间度升至三位，中间中心度升至第三位，接近中心度升至第四位。说明四川的远离状态彻底改变，开始在网络中居于中心地位。山东的相对度数中心度继续下滑至第六位，相对中间中心度小幅上升至第七位，相对接近中心度下降至第七位。2011年山东度数中心度跌至第七位，相对中间中心度跌至十四位，相对接近中心度跌至十三位，说明山东对邻近地区影响力进一步减弱，在网络中显示出一定孤立性。LNG气源的度数中心度升至第四位，中间中心度跌至第七位，接近中心度则跌至十二位。说明LNG气源对邻近地区影响力上升，但是对网络控制程度有所下降，其处于远离网络中其他点的状态并未改变。同时土哈起源的相对度数中间度、相对中
间中心度和相对接近中心度并列第一；新疆的度数中心度由2010年的第一位跌至第二位，中间中心度由2010年的第一位跌至第四位，接近中心度由2010年的第一位跌至第三位。说明土哈气源在网络中居于绝对的中心地位，新疆对网络的控制程度有所下降。
中心性分析表明，各年对网络起控制作用的地区，以及对近邻影响最大的地区和离网络中其他点距离最小的地区都在不断变化。随着管道的投建，我国天然气市场呈现一定中心性特征。总的趋势是，2006年之前，居于网络中心地位的是新疆，陕西，四川。2006年后，湖北、山东、上海和广东等地区的中心度得到显著提升。同时LNG气源从2009年开始在网络中的影响力日益呈现。吐哈气源在2011年居于中心地位。这些地区中，新疆、陕西属于西部资源产区，四川、湖北属于中部资源产区，山东属于环渤海经济区，上海属于长三角经济区，广东属于珠三角经济区。
2.2.2 派系分析
本文对模型作了3-派系分析。从图1可以反映出我国天然气网络派系的从无到有：2000年不存在派系，2005年4个。2006年-2007年增为7个，2008-2010年为8个，2011年更是提高到15个。
2000年派系为零。网络结构极度脆弱。2005年派系为四。派系分别为﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛湖北，湖南，四川﹜。网络中其他28个地区处于孤立状态。网络的脆弱性有所减弱。2006年派系为六。﹛新疆，陕西，江苏﹜、﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，浙江﹜、﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛新疆，陕西，山东﹜和﹛湖北，湖南，四川﹜。网络中其他25个地区处于孤立状态。网络脆弱性进一步减弱。2007年派系为六，且派系结果与2006年相同。网络结构没发生变化。
2008年派系为八。派系结果如下：﹛新疆，陕西，河
南﹜、﹛新疆，陕西，江苏﹜、﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，浙江﹜、﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛新疆，陕西，山东﹜和﹛湖北，湖南，四川﹜。网络中其他24个地区处于孤立状态。网络脆弱性小幅削弱。2009年派系为八，且派系结果与2008年相同。网络结构没发生变化。2010年派系为八，且派系结果与2009年相同。网络结构保持不变。
2011年派系为十五，派系结果如下：﹛新疆，陕西，河南﹜、﹛新疆，陕西，江苏﹜、﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，浙江﹜、﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛新疆，陕西，山东﹜、﹛湖北，湖南，四川﹜、﹛陕西，黑龙江，土哈气源﹜、﹛陕西，辽宁，土哈气源﹜、﹛陕西，吉林，土哈气源﹜、﹛陕西，上海，土哈气源﹜、﹛陕西，浙江，土哈气源﹜、﹛陕西，河南，土哈气源﹜和﹛湖北，湖南，土哈气源﹜。网络中其他20点处于孤立状态。网络显示出一定的紧密性。
综合来看，我国天然气市场是逐渐趋于紧密的。随着管道的投产，我国天然气市场各区域市场逐渐建立，形成西北、华北、西南、华中、华南、东北和华东等7个区域市
场。
2.2.3 关联度分析
关联度计算结果见图2。
图2表明，天然气市场的网络关联度总体水平在0.12以下，团结性较低。但随着时间推移，网络关联度呈缓慢增长态势，天然气市场内在联系程度逐渐增强。市场2005年关联度增加率达到244%，在各年度中最大，2006-2010年关联度增加率均在10%以下，2011年关联度增加率达到52%，关联度增加率呈L型变化。因此我国天然气市场团结性较低，今后应加强管网建设。
2.3 我国天然气市场演变
本文以各个地区作为节点，根据已投产天然气管道归纳出天然气市场供给方和需求方，找出地区i与地区j是否存在天然气贸易。如果存在贸易关系，则aij=1；若不存在，则aij=0。于是得到一个N×N阶一模关系矩阵。然后对矩阵做对称化处理，令aij=aji（i≠j），采用社会网络分析Ucinet 6软件对矩阵进行分析。
模型的分析结果（见图3）显示， 2000年网络结点是孤立的，还未形成区域市场。2005年，中西部地区开始形成区域市场，其中以新疆、陕西和四川为代表。同时市场向长三角地区扩散。2009年，长三角地区、渤海湾地区开始形成区域市场。这两个区域市场与中西部地区的区域市场交织在一起，相互依赖，全国性的大市场初具雏形。
2011年，大市场扩张到珠三角的广东等地，我国天然气市场日渐完善。
3 我国天然气保障分析
2011年，我国天然气消费量达到1 282. 1 亿m3，而供给则为1 030. 6 亿m3。供需缺口为251. 5 亿m3。从图4可知，除2005年我国产销差为正外，2006-2011年产销差均为负，并且差距有不断增大的趋势。
我国天然气供不应求的局面持续，我国天然气保障安
全日益急迫。本文将中国分为华北、东北、华东、华中、华
南、西南和西北七个地区，分区讨论了我国天然气保障安全问题。
3.1 华北天然气保障分析
2009年华北区天然气产消差在10 亿m3以上的地区有北京，河北，山西，内蒙，山东。其中北京产消差高达69.4亿 m3，内蒙为44.29亿m3，山东为31.19亿m3（见图5）。
目前华北区有已投产并已实现相互调气的输气量分别为36亿m3和120亿m3的陕京一线、二线，其中陕京二线还实现了通过冀宁线与西气东输线连接调气。以及与西气东输二线连接的输气量为150亿m3的陕京三线。
在中心性分析中，中心度较高的华北地区是山东。2011年山东度数中心度为第七位，相对中间中心度为十四位，相对接近中心度为十三位。稳定华北区的天然气供应，我们应重点发展山东。目前通过山东的天然气管道有冀宁线、榆济线、安济线以及西气东输二线泰安支线。2006年投产的冀宁线在华北区的走向为河北-山东，未来可以利用山东对网络的影响力多建设和北京、山西、内蒙直通的天然气支干管道。增大山东的中间中心度和接近中心度，消除其联系人为绕过它的冗余的交往关系的状况，减轻山东和华北区其他点的远离状态，以增加天然气流动性，保障华北区天然气供应安全。
在派系分析中，华北区的河北、北京、山东均为派系成员。其派系分别为﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛新疆，陕西，山东﹜。尽管﹛新疆，陕西，河北﹜和﹛新疆，陕西，北京﹜派系中的成员能通过冀宁线连接西气东输线和陕京二线，实现各地区间的相互调气，但线路单一。未来布局以山东为中心的支干网的同时，修建以山东为终点的大型管线，辅之以储气库建设，促进华北区天然气调配，增加其供应安全。
3.2 东北天然气保障分析
目前东北区已有已投产的年输气量分别为80亿m3和84亿m3的秦沈线和大沈线。本区产销差都在10亿m3以内（见图6）。
在中心性分析中，中心度较高的东北地区是辽宁。2011年辽宁度数中心度为第七位，相对中间中心度为十二位，相对接近中心度为第七位。稳定华东区的天然气供应，我们应重点发展辽宁。目前通过辽宁的天然气管道有秦沈线和大沈线。同时在2011年投产的秦沈线和大沈线在东北区内的走向均为辽宁-吉林-黑龙江方向，未来我们可以利用其对网络的影响力建设和黑龙江直通的天然气支干管道。使东北区形成一个环形闭合网络。增大辽宁的中间中心度，消除其联系人为绕过它的冗余的交往关系的状况。增加天然气流动性，保障华北区天然气供应安全。
在派系分析中，东北区的辽宁、吉林均为派系成员。其派系分别为﹛陕西，辽宁，土哈气源﹜、﹛陕西，吉林，土哈气源﹜。派系中的成员能通过秦沈线和大沈线管道形成单向联系。因此未来可以通过东西伯利亚来气与葫芦岛海上LNG进口以保障供气安全。
3.3 华东天然气保障分析
目前华东区已有已投产的年输气量分别为120亿m3和300亿m3的西气东输一线、二线。以及年输气量为100亿m3和120亿m3的冀宁线、川气东输线。而本区产消差均在10亿m3以上（见图7）。
中心性分析可以看出稳定华东区的天然气供应，重点在上海。目前通过上海的天然气管道有西气东输一线、二线、以及川气东输线。这三条主干线将华东地区连接成一个闭和环路，可以方便上海、浙江、江苏之间的相互调气。
在派系分析中，华东区的上海、江苏、浙江均为派系成员。其派系分别为﹛新疆，陕西，江苏﹜、﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，浙江﹜。派系中的成员能通过川气东送管道形成连接。由于华东各省产销差较大，中石油正在规划新的西气东输管线，吸纳非常规天然气。同时，已投产的LNG上海站将为本地区天然气保障提供坚实基础。
3.4 华中天然气保障分析
目前华中区已投产的天然气管道为年输气能力为30亿m3的忠武线，年输气能力为15亿m3的淮武线，年输气能力为30亿m3的榆济线，年输气能力为120亿m3的川气东送线以及年输气能力分别为120亿m3和300亿m3的西气东输一线、二线。本区产销差在10亿m3以上的地区有河南、湖北、湖南（见图8）。
中心性分析中表明，稳定华中区的天然气供应，重点在湖北。目前忠武线，淮武线，川气东输线和西气东输二线在河南，安徽，湖北三地形成一个闭合环路。
在派系分析中，华中区的河南、湖北、湖南均为派系成员。其派系分别为﹛新疆，陕西，河南﹜﹛湖北，湖南，四川﹜﹛湖北，湖南，土哈气源﹜。派系中的成员通过淮武
线和西气东输二线管道形成一个环形管道。为了平抑产销差，今后应该利用湖北对市场网络的影响力，建设储气库以及直通江西的支干管道。结合吐哈气源，使华中区形成一个蝴蝶结形闭合网络，保障供应安全。
3.5 华南天然气保障分析
目前华南区已投产的天然气管道是年输气能力300亿m3的西气东输二线。而本区产销差在10亿m3以上的地区有广东、福建、海南（见图9）。
中心性分析表明，华南地区中心度较高的是广东。但是在派系分析中，华南区没有派系成员，说明本区在网络中异质性较强，该区内部贸易结构松散。考虑到本区处于珠三角经济开发区，为主要消费区，保障本区供气安全的重点是多建立和外部联系的管道。建设中的新疆霍尔果斯-广东韶光的管线未来投产后将进一步巩固华南区域的天然气保障稳定。
3.6 西南天然气保障分析
目前西南区已投产的天然气管道有忠武线和川气东送管线。本区产销差在10亿m3以上的地区有重庆（见图10）。
在中心性分析中，华南地区中心度较高的是四川。2011年四川的度数中心度为第三位，中间中心度为第三位，接近中心度为第七位。2010年投产的川气东送管线西南区境内的管道为四川-重庆方向。未来我们可以利用其对网络的影响力多建设和贵州、云南直通的天然气主干管道。在派系分析中，西南区的派系为﹛湖北，湖南，四川﹜。派系中的成员可以通过忠武线和川气东送线和华中区的湖北直接相连，通过淮武线和湖南间接相连。鉴于本区为气源产地（普光气田），又是川气东输的起点，因此保障本区供气安全的重点是提供可持续的管网气源输入，而规划中的中缅管道来气将是一个重要的、战略性的气源，维持网络结构的稳定。
3.7 西北天然气保障分析
西北地区是我国长输管线最为集中的地区。西北区已投产的天然气管道有陕京一线、二线、三线，西气东输一线、二线和年输气能力分别为20亿m3和33亿m3的涩宁兰线及其复线。本区产销差在10亿m3以上的地区有甘肃和宁夏（见图11）。
在中心性分析表明，西北地区中心度较高的是新疆和陕西。西北区的派系成员有新疆，陕西。其派系为﹛新疆，陕西，河南﹜、﹛新疆，陕西，江苏﹜、﹛新疆，陕西，上海﹜、﹛新疆，陕西，浙江﹜、﹛新疆，陕西，河北﹜、﹛新疆，陕西，北京﹜、﹛新疆，陕西，山东﹜、﹛陕西，黑龙江，土哈气源﹜、﹛陕西，辽宁，土哈气源﹜、﹛陕西，吉林，土哈气源﹜、﹛陕西，上海，土哈气源﹜、﹛陕西，浙江，土哈气源﹜和﹛陕西，河南，土哈气源﹜。这说明两省是重要的气源供应方，在全国天然气网络中有重要的影响。 因此，本区的供气安全实际上关系着全国天然气市场网络的平稳运行，未来应该利用两省对网络的影响力，完善管道互通，形成多气源之间的互为调剂。国家发改委已批准的新疆煤层气开发和管网建设项目以及中亚来气将进一步加强西北区在国内市场网络中的地位。
4 结束语
本文结合社会网络分析方法，构建了我国天然气市场网络的模型。通过分析市场网络的中心性、派系和关联性，揭示天然气市场网络的联系程度，以及各省在网络中的影响力。随之结合七个区域市场的相关数据探讨了区域天然气供应保障问题。结论如下：
（1）我国天然气市场经历了零散市场向区域市场乃至全国性大市场的演变，但是市场团结性较低。
（2）管网的建设推动了天然气市场网络的聚集，市场呈现出中西部资源产地和东部消费地的中心性特征。
（3）结合中心性与派系分析，本文指出了各区域市场为了保障供气安全的不同侧重点。未来我国天然气管网建设布局可能是：华北区的山东建设和北京、山西、内蒙直通的管道，修建以山东为终点的大型管线，辅之以储气库建设。东北区的辽宁建设和黑龙江直通的管道。华东区建设新疆-浙江管道。华中区的湖北建设储气库和直通江西的管道。华南区建设新疆-广东管道。西南区建设中缅管道。西北区完善管道互通，形成多气源互相调剂。总体说来是管网布局将更加合理，推动天然气市场网络向更加紧密的方向演变。
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Research on the SNAbased Evolution and Security of Natural Gas Market in China
XIAO Jianzhong HU Chao WANG Xiaolin CHENG Jinhua
（School of Economics and Management， China University of Geoscience， Wuhan Hubei 430074， China）
Abstract
With the rapid development of China’s natural gas market， the prototype of nationwide gas pipeline network has formed. Aiming at the gap between supply and demand， this paper employs social network analysis to explore the empirical characteristics of regional relationship and the evolution of the natural gas market. The results show that： the pipeline construction brings network of natural gas market together， which makes midwestern areas being production source and eastern coast areas being consumption center in the market. China’s natural gas market has experienced the change from fragmented market to regional market even to nationwide market. Market correlation grew from 0.012 7 in 2000 to 0.107 2 in 2011. We should build such pipeline projects to make the network of natural gas market more reasonable：In north China we construct branch pipelines in Shandong connecting with Beijing， Shanxi and Inner Mongolia， and make a natural gas mainline that ends at Shandong where a new gas storage will be build. In eastnorth China we construct a pipeline in Liaoning connecting with Heilongjiang directly.In east China we construct a new XinjiangZhejiang mainline.In central China we construct a HubeiJiangxi pipeline and a new gas storage in Hubei.In south China we construct XinjiangGuangdong mainline.In westsouth China we construct ChinaMyanmar mainline.In westnorth China we construct contactlines to make pipes more interoperable.
Key words natural gas pipeline； market evolution； market security； SNA
收稿日期：：2012-08-15
作者简介：肖建忠，教授，主要研究方向为应用经济学、能源经济学。
通讯作者：胡超，研究生，主要研究方向为理论经济学、能源经济学。
基金项目：博士后基金“天然气产运销调峰策略优化研究”（编号：2011M501262）；教育部人文社科基金“天然气产运销调峰信号提取及策略优化研究”（编号：11YJC630211）；中央高校基金“天然气产销运行优化调度理论与方法研究”（编号：CUGW090228）；中央高校基金“基于激励相容—CAS的天然气企业上下游利益协调机制研究”（编号：CUGW090202）；中央高校基金摇篮计划“基于CAS—激励相容的天然气产业链产运销利益协调机制研究”（编号：CUG110415）；开放基金“天然气产运销调峰策略优化研究”（编号：2011B014）。