居民生活用氣量指標與家用電器影響因子研究

摘 要

摘要：對統計數據通過數理統計方法，按95%的置信度進行計算，得到居民生活用氣量指標的置信區間。分析了居民生活用氣量指標的影響因素，得出了家用電器對居民生活用氣量指標的影響
摘要：對統計數據通過數理統計方法，按95%的置信度進行計算，得到居民生活用氣量指標的置信區間。分析了居民生活用氣量指標的影響因素，得出了家用電器對居民生活用氣量指標的影響因子。
關鍵詞：數理統計；居民生活用氣量指標；影響因子；家用電器
Study on Domestic Gas Consumption Target and Impact Factors of Domestic Electric Appliances
WANG Ming，TIAN Guansan，ZHANG Mingguang
Abstract：The statistic data are calculated by mathematical statistics，with a 95% confidence level，and a confidence interval for domestic gas consumption target is obtained.The factors for influencing the domestic gas consumption target are analyzed，and the impact factors of domestic electrical appliances on the domestic gas consumption target are obtained.
Key words：mathematical statistics；domestic gas consumption target；impact factor；domestic electrical appliance
    新時期的燃氣專項規劃中城市輸配系統壓力級制、居民生活用氣量指標的選取均發生了較大變化。通過對德州市中心城區、文登市、曲阜市、安丘市等幾個城市的居民用氣量進行統計，發現新時期燃氣專項規劃中居民生活用氣量指標比以往的經驗值小，遠期規劃的居民生活用氣量指標也在逐步減小。分析得知，主要原因是隨著經濟的發展，人民生活質量提高，家用電器的普及水平也得到了提高。
1 居民生活用氣量指標的影響因素
    在確定居民生活用氣量指標時，應對燃氣公司的用戶進行抽樣調查，調查的基本信息有家庭人口、燃氣用具數量和種類、家用電器數量和種類、年耗氣量。燃氣用具統計種類包括燃氣灶、燃氣熱水器、燃氣壁掛爐和其他燃氣設備；家用電器統計種類包括電飯煲、微波爐、飲水機、電磁爐、電熱水器。
    通過對德州市中心城區、曲阜市、安丘市和文登市2009年的用氣量進行調研，得到這幾個城市2009年實際和規劃居民生活用氣量指標，見表1。
表1 幾個城市2009年實際和規劃居民生活用氣量指標    MJ/(人·a)
城市
2009年
2015年
2020年
德州市中心城區
1758.5
1884.2
1674.8
曲阜
1507.3
1758.5
1674.8
安丘
1591.1
1884.2
1674.8
文登
1222.6
1674.8
1465.5
    將表1與傳統的居民生活用氣量指標[1]比較可知，這幾個城市2009年實際和規劃居民生活用氣量指標比傳統居民生活用氣量指標小，分析原因是：
   ① 隨著現代生活水平的不斷提高，家用電器(電飯煲、微波爐等)越來越多[2]。使用家用電器會大幅度地減少燃氣的使用，是影響新時期居民生活用氣量指標的主要因素。
   ② 由于現代家庭向小家庭發展，家庭人口由原來的4人/戶減少至2.9～3.0人/戶[3]。小家庭會成為今后的主要趨勢，該因素對居民生活用氣量指標的影響將長期存在。
2 統計結果
以德州市中心城區為例進行分析，計算居民生活用氣量指標。截至2009年底，德州市中心城區共有居民用戶15.5×104戶，商業用戶1014戶，工業用戶72戶，年耗氣量為1370.6×104m3/a。筆者隨機抽取了德城區199戶、高新區100戶，共計299戶居民用戶進行調查。由于壁掛爐的用氣量很大，計算居民生活用氣量指標時主要以無壁掛爐的用戶作為統計重點。對281戶無壁掛爐用戶的年用氣量進行統計，家庭人口平均為3.3人/戶。統計學中的組距計算公式為：
 
式中I——組距，m3/(人·a)
    qmax——樣本中的最大人均年用氣量，m3/(人·a)
    qmin——樣本中的最小人均年用氣量，m3/(人·a)
    n——樣本容量
   qmax=140m3/(人·a)，qmin=7m3/(人·a)，n=281，則由式(1)得I=6.74m3/(人·a)。按取整原理對組距取整為10m3/(人·a)，樣本頻率分布見表2，其中頻率等于頻數除以樣本容量。
從統計數據可以看出，樣本總體服從t分布，則可對樣本值為30～40m3/(人·a)的數據作出參數估計。樣本服從t分布，表示隨機變量服從自由度為n-1的t分布[4]：
 
式中——樣本均值，m3/(人·a)
μ——樣本估計值，m3/(人·a)
S——標準差，m3/(人·a)
    qi——樣本值，m3/(人·a)
 
表2 樣本頻率分布
人均年用氣量/(m3·人-1·a-1)
頻數
頻率
＞100
1
0.004
90～100
2
0.007
80～90
3
0.011
70～80
5
0.018
60～70
10
0.036
50～60
25
0.089
40～50
63
0.224
30～40
89
0.316
20～30
50
0.178
10～20
32
0.113
＜10
1
0.004
   
在顯著性水平α=0.05的情況下，對30～40m3/(人·a)的樣本區間進行區間估計，即置信度為95%。有：
 
由式(5)得：
 
   =35.33m3/(人·a)，S=2.77m3/(人·a)，n=89，查t分布表[4]得=1.994，則μ的置信區間為34.68～35.98m3/(人·a)。
    在α=0.05的情況下，對其他樣本區間進行區間估計，得到各區間置信度為95%的置信區間，見表3。
表3各樣本區間置信度為95%的置信區間    m3/(人·a)
樣本區間
/(m3·人-1·a-1)
樣本容量
樣本均值/(m3·人-1·a-1)
標準差(m3·人-1·a-1)
置信區間(m3·人-1·a-1)
20～30
50
25.42
3.16
24.52～26.32
30～40
89
35.33
2.77
34.68～35.98
40～50
63
45.60
2.85
44.84～46.33
7～140
281
38.13
17.O6
36.45～39.81
3 家用電器的影響因子
    將統計的299戶居民用戶根據有無壁掛爐、燃氣熱水器、家用電器(5種家用電器為電熱水器、電飯煲、微波爐、飲水機、電磁爐)進行分類計算，得到各類居民用戶生活用氣量指標，見表4。
表4 德州市中心城區各類居民用戶生活用氣量指標
用戶類型
用戶數量
用氣量指標/
(MJ·人-1·a-1)
全部用戶
299
1755.3
有壁掛爐
18
4577.4
無壁掛爐
281
1441.3
無壁掛爐，有燃氣熱水器
19
3109.5
無壁掛爐、燃氣熱水器
262
1381.4
有5種家用電器
105
1059.1
無5種家用電器
32
1599.1
家用電器中無電飯煲
73
1069.5
家用電器中無電飯煲、微波爐
86
1104.7
家用電器中無微波爐、電磁爐、電熱水器
22
1418.6
家用電器中只有電熱水器
47
1374.7
家用電器中只有電磁爐
13
1406.9
    由表4可知，有壁掛爐用戶的用氣量指標明顯偏高，燃氣熱水器對用氣量指標也有較大的影響。由于壁掛爐和燃氣熱水器比電器對用氣量指標的影響大，故只對無壁掛爐、燃氣熱水器的家用電器用戶的用氣量指標進行計算。設電熱水器、電飯煲、微波爐、飲水機、電磁爐這5種家用電器的影響因子分別為X1、X2、X3、X4、X5，則根據表4有：
 
    求解方程組(7)得到家用電器對居民生活用氣量指標的影響因子，見表5。
表5 家用電器對居民生活用氣量指標的影響因子
電器
電熱水利電飯煲
微波爐
飲水機
電磁爐
影響因子
0.40
0.02
0.10
0.15
0.33
通過統計計算，求出德州市中心城區的居民生活用氣量指標和家用電器對居民生活用氣量指標的影響因子。居民生活用氣量指標的選取還應結合國家政策、當地氣源、經濟發展水平等狀況進行相應的調整[5～6]。
4 結論
    ① 通過對德州市中心城區281戶無壁掛爐居民用戶的用氣量進行統計，得到了無壁掛爐用戶不同人均年用氣量區間置信度為95%的置信區間。
    ② 德州市中心城區無壁掛爐用戶人均年用氣量的置信區間為36.45～39.81m3/(人·a)，即居民生活用氣量指標為1297.26～1416.84MJ/(人·a)，為新時期燃氣專項規劃中居民生活用氣量指標的選取提供了依據。
    ③ 分析了影響居民生活用氣量指標的影響因素，得出了德州市中心城區家用電器對居民生活用氣量指標的影響因子，對其他經濟發展水平相近城市居民生活用氣量指標的選取具有借鑒意義。
    ④ 新時期的燃氣專項規劃應符合新時期燃氣發展的要求，居民生活用氣量指標的選取應深入調查城市燃氣供應現狀，保障供氣的安全可靠，使燃氣專項規劃具有更好的可操作性。
參考文獻：
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(本文作者：王明1～3 田貫三1～3 張明光1～3 1.可再生能源建筑利用技術省部共建教育部重點實驗室 山東濟南 250101；2.山東省建筑節能技術重點實驗室 山東濟南 250101；3.山東建筑大學 熱能工程學院 山東濟南 250101)