我国天然气安全评价与预警系统研究

【摘要】：天然气因其清洁、低污染等特点被誉为21世纪的能源,很多国家都将其列为首选燃料,并逐步计划加大其在能源消费中的占有比例。根据《BP世界能源统计2012》数据表明,截止到2011年底,全球天然气消费量达3.2万亿立方米,较2010年增长2.2%,其中消费量增长速度最快的是中东地区,为6.9%。未来,天然气作为清洁能源,将在环保问题日益受重视的新能源时代持续发挥重要作用。根据国际能源署的预测,无论是在现有政策不变或是加大控制温室气体排放的刺激政策下,到2030年,天然气都将成为化石能源中唯一保持需求增长的能源。我国天然气市场需求也日益旺盛,即使是在金融危机影响下导致经济迅速下滑、能源供应和需求显着下降的当今世界,中国的天然气消费量仍保持着两位数的增长率。 然而,我国是一个“缺油少气”的国家,截止到2011年底,中国天然气探明储量为3.1万亿立方米,占世界总探明储量的1.5%,储产比为29.8年,远远低于世界平均水平63.6年；与此同时,我国的天然气消费量居于全球第四位,较2010年增幅高达21.5%,因此,也导致了我国天然气供应与需求之间的差距不断扩大,对外依存度也逐年增高,2011年中国天然气的供需缺口已达到282亿立方米’。据学者推算,2011年国内天然气进口量将达到460亿立方米,预计到2015年,我国需要从国外进口量占国内天然气总消费量的三成。另一方面,我国天然气市场存在严重的计划经济特征,国家将天然气作为公共事业来供给,人为地压低了天然气的出售价格,这就导致天然气价格一直低于国际平均价格,在这种定价方式下,许多国际天然气巨头由于无法获利只得退出国内市场。扭曲的天然气价格给我国天然气供求造成了严重的矛盾,一方面天然气低价供给使得其在消费过程中大量浪费,另一方面市场价格不能反映真正的供求对比情况使得天然气供给严重降低。 这意味着我国天然气工业在资源储存量、供给能力、市场调节等方面存在着诸多问题,天然气资源的安全问题已经成为关系我国经济发展和社会稳定的重大战略问题,如何对我国天然气资源的安全现状进行细致、全面的评价,并在此基础上进行天然气安全预警分析,建立合理的监测预警系统,是推进我国经济发展、社会进步、军事和外交安全的重要举措,更是保障我国能源安全健康发展的重点。 本文首先全面分析影响天然气安全的关键因素,根据其确定评价指标并建立天然气安全预警指标体系；紧接着对影响天然气安全的评价指标进行预测,天然气的未来安全水平,并开发安全评价预警软件对天然气安全状态进行评价预警,揭示不安全因素形成的早期征兆,为天然气安全预防和控制提供决策依据。 通过较为系统的研究,论文主要的成果如下： 1、总结国内外学者在石油安全预警研究的基础上,探索性的对我国天然气安全预警进行研究,根据构建预警指标体系的原则建立天然气安全预警评价指标体系,在此基础上采用层次分析法确定了各预警指标的权重,并对预警指标体系进行评价,分析了我国天然气安全现状及对未来几年我国天然气的安全状况进行预警。 2、通过收集2007年-2011年我国天然气安全预警指标等相关数据,针对预警指标的不同特点以及预测的难度,运用ARIMA-AR-VAR-GM(1,1)的组合模型、曲线回归法、Elamn神经网络等方法对我国天然气安全预警指标体系中各项指标分别进行预测,并对得出的结果进行分析,增强了方法的可靠性以及数据的准确性。 3、利用AHP-GRA-TOPSIS法评价我国目前天然气安全状况并对未来一段时期内的天然气安全发展态势进行预警。具体方法步骤：(1)层次分析法计算出评价指标的综合权重；(2)用灰色关联分析方法通过比较数据列的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密,从而确定样本(方案)之间的关联程度；(3)使用TOPSIS方法可以确定各项指标的正理想值和负理想值,得出各方案与最优方案的接近程度,给出各方案的排序。因此,利用层次分析法的指标权重和基于灰色关联度和Euclid距离的改进TOPSIS多属性决策方法,可以充分利用各自优势,给出更加合理的评价结果。 4、编制天然气安全评价预警软件,解决了天然气安全预警中信息数据输入量大、易产生错误、可操作性差的问题,减轻了劳动强度并且方便各种安全信息的管理和预警；软件对影响天然气安全的各因素、指标的趋势进行监控,对天然气安全的当前态势和未来趋势进行预测。 5、对如何保障我国天然气安全提出相应的对策措施与建议。 【关键词】：天然气安全 指标体系 预测 预警
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：F426.22
【目录】：

• 作者简介7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 绪论17-32
• §1.1 研究背景、目的及意义17-20
• 1.1.1 研究背景17-19
• 1.1.2 研究目的和意义19-20
• §1.2 能源安全及预警研究综述20-27
• 1.2.1 能源安全研究20-22
• 1.2.2 其他领域预警研究22-24
• 1.2.3 天然气预警研究24-26
• 1.2.4 对已有研究的评述26-27
• §1.3 研究思路、内容、方法及创新点27-31
• 1.3.1 研究思路27-28
• 1.3.2 研究内容28
• 1.3.3 研究方法28-30
• 1.3.4 本文创新点30-31
• §1.4 本章小结31-32
• 第二章 天然气安全与预警理论32-44
• §2.1 天然气安全理论32-35
• 2.1.1 概念界定32-33
• 2.1.2 影响因素33-35
• §2.2 预警的相关理论35-39
• 2.2.1 预警的基本概念35
• 2.2.2 预警的基本要素35-37
• 2.2.3 预警的基本步骤37-38
• 2.2.4 能源安全预警机制38-39
• §2.3 预警的主要方法39-41
• 2.3.1 黑色预警39
• 2.3.2 黄色预警39-40
• 2.3.3 红色预警40-41
• §2.4 天然气安全预警相关理论41-43
• 2.4.1 天然气安全预警的定义41
• 2.4.2 天然气安全预警的步骤41-43
• §2.5 本章小结43-44
• 第三章 我国天然气发展现状及安全分析44-62
• §3.1 天然气资源概况44-45
• §3.2 天然气行业发展概述45-51
• 3.2.1 目前现状45
• 3.2.2 突出特点45-46
• 3.2.3 整体趋势46-51
• §3.3 市场供需分析51-52
• §3.4 安全形势分析52-54
• §3.5 安全法制分析54-58
• 3.5.1 天然气资源安全法制54-56
• 3.5.2 天然气利用安全政策56-58
• §3.6 天然气安全对能源安全的影响58-61
• §3.7 本章小结61-62
• 第四章 天然气安全预警指标体系构建62-71
• §4.1 构建依据62-63
• §4.2 设计原则63-64
• 4.2.1 系统性原则63
• 4.2.2 科学合理性原则63
• 4.2.3 可操作性原则63-64
• 4.2.4 动态连续性原则64
• 4.2.5 重要性原则64
• 4.2.6 简洁性原则64
• §4.3 指标体系的建立64-70
• 4.3.1 体系构架64-65
• 4.3.2 指标分析65-67
• 4.3.3 评价方法67-70
• 4.3.4 评价步骤70
• §4.4 本章小结70-71
• 第五章 天然气安全预警指标数据预测71-95
• §5.1 预测方法概述71-78
• 5.1.1 组合模型预测法71-74
• 5.1.2 曲线回归预测法74-76
• 5.1.3 Elman神经网络预测法76-78
• §5.2 基于组合模型的指标预测78-87
• 5.2.1 组合预测模型概述78
• 5.2.2 基于自回归移动平均模型的预测78-80
• 5.2.3 基于残差自回归模型的预测80-82
• 5.2.4 基于向量自回归模型的预测82-84
• 5.2.5 基于灰色预测模型的预测84-85
• 5.2.6 组合预测模型应用及结果分析85-87
• §5.3 基于曲线回归法的指标预测87-93
• 5.3.1 天然气年产量预测87-89
• 5.3.2 天然气占能源消费的比重预测89-90
• 5.3.3 国内探明总储量预测90-92
• 5.3.4 天然气进口集中度预测92-93
• §5.4 基于Elman神经网络的指标预测93-94
• §5.5 本章小结94-95
• 第六章 天然气安全评价及预警系统开发95-120
• §6.1 本文评价方法95-104
• 6.1.1 层析分析法95-98
• 6.1.2 灰色关联法98-99
• 6.1.3 TOPSIS99-102
• 6.1.4 AHP-GRA-TOPSIS组合模型102-104
• §6.2 基于AHP-GRA-TOPSIS的天然气安全评价104-110
• 6.2.1 指标权重的确定104-107
• 6.2.2 评价步骤107-110
• 6.2.3 评价结果110
• §6.3 安全预警软件的设计及应用110-119
• 6.3.1 指导思想110-111
• 6.3.2 设计思路111-113
• 6.3.3 软件结构设计113-117
• 6.3.4 软件实例应用117-119
• 6.3.5 结果分析119
• §6.4 本章小结119-120
• 第七章 保障天然气安全的对策与建议120-127
• §7.1 保障天然气安全的对策120-124
• 7.1.1 合理引导天然气消费120-122
• 7.1.2 重视天然气储备问题122-123
• 7.1.3 积极发展液化天然气123-124
• §7.2 对天然气行业未来发展的建议124-126
• 7.2.1 加强管网系统建设,完善基础配套设施124
• 7.2.2 完善发展规划体系,促进产业链协调发展124-125
• 7.2.3 加大科研投入,推动技术进步及成果转化125
• 7.2.4 完善政策法规,加快市场化进程125
• 7.2.5 重视能源安全,加强国际合作125-126
• §7.3 本章小结126-127
• 第八章 总结与展望127-129
• §8.1 本文的研究成果及主要创新点127
• §8.2 文章的不足及今后的研究工作127-129
• 致谢129-130
• 参考文献130-134

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