配氣管道長度與年燃氣消費總量的回歸擬合

摘 要

摘要：基于1996—2008年我國天然氣配氣管道長度、年燃氣消費總量的統計數據，采用回歸分析法建立了二者的回歸方程。對于單位長度配氣管道的年燃氣消費總量，美國的該項指標
摘要：基于1996—2008年我國天然氣配氣管道長度、年燃氣消費總量的統計數據，采用回歸分析法建立了二者的回歸方程。對于單位長度配氣管道的年燃氣消費總量，美國的該項指標值大于我國，我國城市與城市之間存在較大差距。
關鍵詞：配氣管道；年燃氣消費總量；回歸分析
Regression Fitting of Gas Distribution Pipeline Length with Annual Total Gas Consumption
ZHAO Zhinan
Abstract：Based on the statistical data on the natural gas distribution pipeline length and the annual total gas consumption from 1996 to 2008 in China，the regression equation between both is established by regression analysis method.The annual total gas consumption for the unit length of gas distribution pipeline in USA is more than that in China，and there is a big ditterence in the index among cities in China.
Key words：gas distribution pipeline；annual total gas consumption；regression analysis
   近年來，我國天然氣建設發展迅速，陜氣進京、西氣東輸、西氣東輸二線工程相繼建成，配氣管網的建設也具有一定規模。在國際燃氣統計分析資料中，輸氣管道與配氣管道常以城市門站作為分界點，門站上游為輸氣管道，下游為配氣管道。本文根據我國1996—2008年天然氣配氣管道長度、年燃氣消費總量的統計資料，建立二者的回歸方程。
1 回歸方程的建立
   從20世紀末開始，我國天然氣發展迅速，不僅建設了數條輸氣管道，配氣管道也得到了發展，統計資料也日趨完善。根據10余年統計資料，采用回歸分析法，建立配氣管道長度與年燃氣消費總量之間的關系成為可能。1996—2008年我國配氣管道長度與年燃氣消費總量的統計數據見表1[1]，V為各年燃氣消費總量，單位為m3/a，L為各年配氣管道的長度，單位為km。由表1數據建立配氣管道長度與年燃氣消費總量的關系曲線，見圖1。由圖1可知，配氣管道長度與年燃氣消費總量基本成線性關系，因此可采用回歸分析法建立二者的函數關系。
表1 1996—2008年配氣管道長度與年燃氣消費總量的統計數據[1]
年份
L/km
V/(m3·a-1)
1996
18752
63.78×108
1997
22203
66.30×108
1998
25429
68.83×108
1999
29510
80.06×108
2000
33655
82.15×108
2001
39556
99.52×108
2002
47652
125.93×108
2003
57845
141.64×108
2004
71411
169.34×108
2005
92043
210.50×108
2006
121498
244.77×108
2007
155271
308.64×108
2008
184084
368.04×108
 

采用回歸分析法，建立二者的回歸方程[2]：
 
式中a、b——系數
    IVL、IVV、Iave、Lave——中間參數
    n——數據對的數量
    Vi——第i年燃氣消費總量，m3/a
    Li——第i年配氣管道的長度，km
    根據表1數據，由式(2)～(7)計算得到a=-15136.2，b=539.88×10-8。因此式(1)可表達為：
    L=-15136.2+539.88×10-8V    (8)
對式(8)進行相關驗證，相關系數r的計算式為：
 
式中r——相關系數
    ILL——中間參數
    根據表1數據，由式(9)、(10)計算得到r=0.9975。自由度f=n-2=11，若取顯著性水平α=0.05(表示結論有95%的把握是正確的)，查相關系數臨界值表得到相關系數臨界值rα=0.553。由于r＞rα，說明可采用回歸方程(8)描述配氣管道長度與年燃氣消費總量的關系。
2 有關分析
    ① 分析1
    設定我國在十二五末，年燃氣消費總量達到1000×108m3/a。按式(8)計算得到，十二五末我國配氣管道長度將達到525744km，這比2008年我國配氣管道長度增加34066 km，若要完成這一目標，任務相當艱巨。
    ② 分析2
    設在奧地利拉克森堡的國際應用系統分析研究所(IIASA)，在《全球天然氣前景》一書中，對1953—1994年美國的天然氣配氣管道長度與年燃氣消費總量的數據進行了研究，得出的回歸方式為[3]：
    L=74671+281.02×10-8V    (11)
    若將年燃氣消費總量1000×108m3代入式(11)計算得，L=355691km。這說明美國單位長度配氣管道的年燃氣消費總量大于我國。這主要是由于我國供氣量中，生活用氣量所占比例較大，而美國的生活用氣量所占比例小，工業用氣量比例較高，因此配氣管道的利用率較高，經濟性也較好。
    ③ 分析3
    對于具體城市，天然氣建設由發展到飽和是一個過程，即使天然氣發展較快的城市至今也尚在發展中，尚未達到飽和。我國未來的用氣方向將轉向供暖、工業、交通等方面。比較2008年北京、上海、天津、重慶配氣管道長度與年燃氣消費總量之間的關系(見表2[1])。
    根據表2數據，可計算出4座城市單位長度配氣管道的年燃氣消費總量分別為：北京57×104m3/(km·a)，上海23×104m3/(km·a)，天津14×104m3/(km·a)，重慶17×104m3/(km·a)。北京配氣管道的利用率較高，原因是北京的燃氣供暖發展較快，燃氣消費量較大。
表2 4座城市配氣管道長度與年燃氣消費總量
城市
L/km
V/(m3·a-1)
北京
10550
60.14×108
上海
12877
29.86×108
天津
9827
13.86×108
重慶
10853
18.79×108
3 結論
    ① 在建立起配氣管道長度與年燃氣消費總量的回歸方程基礎上，根據年燃氣消費總量的發展規模，可預測待建配氣管道的長度。
  ② 單位長度配氣管道的年燃氣消費總量是燃氣管網建設的重要經濟指標，與美國相比我國該數據指標較低，我國城市與城市之間也存在較大差距。
參考文獻：
[1] 住房和城鄉建設部計劃財務與外事司.中國城市建設統計年鑒(2008年)[M].北京：中國計劃出版社，2009：4-48.
[2] 方開泰，馬毅林，吳傳義.數理統計與標準化[M].北京：技術標準出版社，1981：134-139.
[3] 李猷嘉.燃氣輸配系統的設計與實踐[M].北京：中國建筑工業出版社，2007：7.
 
(本文作者：趙志楠 中國市政工程華北設計研究總院 天津 300074)