配气管道长度与年燃气消费总量的回归拟合

摘 要

摘要：基于1996—2008年我国天然气配气管道长度、年燃气消费总量的统计数据，采用回归分析法建立了二者的回归方程。对于单位长度配气管道的年燃气消费总量，美国的该项指标
摘要：基于1996—2008年我国天然气配气管道长度、年燃气消费总量的统计数据，采用回归分析法建立了二者的回归方程。对于单位长度配气管道的年燃气消费总量，美国的该项指标值大于我国，我国城市与城市之间存在较大差距。
关键词：配气管道；年燃气消费总量；回归分析
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
   近年来，我国天然气建设发展迅速，陕气进京、西气东输、西气东输二线工程相继建成，配气管网的建设也具有一定规模。在国际燃气统计分析资料中，输气管道与配气管道常以城市门站作为分界点，门站上游为输气管道，下游为配气管道。本文根据我国1996—2008年天然气配气管道长度、年燃气消费总量的统计资料，建立二者的回归方程。
1 回归方程的建立
   从20世纪末开始，我国天然气发展迅速，不仅建设了数条输气管道，配气管道也得到了发展，统计资料也日趋完善。根据10余年统计资料，采用回归分析法，建立配气管道长度与年燃气消费总量之间的关系成为可能。1996—2008年我国配气管道长度与年燃气消费总量的统计数据见表1[1]，V为各年燃气消费总量，单位为m3/a，L为各年配气管道的长度，单位为km。由表1数据建立配气管道长度与年燃气消费总量的关系曲线，见图1。由图1可知，配气管道长度与年燃气消费总量基本成线性关系，因此可采用回归分析法建立二者的函数关系。
表1 1996—2008年配气管道长度与年燃气消费总量的统计数据[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
 

采用回归分析法，建立二者的回归方程[2]：
 
式中a、b——系数
    IVL、IVV、Iave、Lave——中间参数
    n——数据对的数量
    Vi——第i年燃气消费总量，m3/a
    Li——第i年配气管道的长度，km
    根据表1数据，由式(2)～(7)计算得到a=-15136.2，b=539.88×10-8。因此式(1)可表达为：
    L=-15136.2+539.88×10-8V    (8)
对式(8)进行相关验证，相关系数r的计算式为：
 
式中r——相关系数
    ILL——中间参数
    根据表1数据，由式(9)、(10)计算得到r=0.9975。自由度f=n-2=11，若取显著性水平α=0.05(表示结论有95%的把握是正确的)，查相关系数临界值表得到相关系数临界值rα=0.553。由于r＞rα，说明可采用回归方程(8)描述配气管道长度与年燃气消费总量的关系。
2 有关分析
    ① 分析1
    设定我国在十二五末，年燃气消费总量达到1000×108m3/a。按式(8)计算得到，十二五末我国配气管道长度将达到525744km，这比2008年我国配气管道长度增加34066 km，若要完成这一目标，任务相当艰巨。
    ② 分析2
    设在奥地利拉克森堡的国际应用系统分析研究所(IIASA)，在《全球天然气前景》一书中，对1953—1994年美国的天然气配气管道长度与年燃气消费总量的数据进行了研究，得出的回归方式为[3]：
    L=74671+281.02×10-8V    (11)
    若将年燃气消费总量1000×108m3代入式(11)计算得，L=355691km。这说明美国单位长度配气管道的年燃气消费总量大于我国。这主要是由于我国供气量中，生活用气量所占比例较大，而美国的生活用气量所占比例小，工业用气量比例较高，因此配气管道的利用率较高，经济性也较好。
    ③ 分析3
    对于具体城市，天然气建设由发展到饱和是一个过程，即使天然气发展较快的城市至今也尚在发展中，尚未达到饱和。我国未来的用气方向将转向供暖、工业、交通等方面。比较2008年北京、上海、天津、重庆配气管道长度与年燃气消费总量之间的关系(见表2[1])。
    根据表2数据，可计算出4座城市单位长度配气管道的年燃气消费总量分别为：北京57×104m3/(km·a)，上海23×104m3/(km·a)，天津14×104m3/(km·a)，重庆17×104m3/(km·a)。北京配气管道的利用率较高，原因是北京的燃气供暖发展较快，燃气消费量较大。
表2 4座城市配气管道长度与年燃气消费总量
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
重庆
10853
18.79×108
3 结论
    ① 在建立起配气管道长度与年燃气消费总量的回归方程基础上，根据年燃气消费总量的发展规模，可预测待建配气管道的长度。
  ② 单位长度配气管道的年燃气消费总量是燃气管网建设的重要经济指标，与美国相比我国该数据指标较低，我国城市与城市之间也存在较大差距。
参考文献：
[1] 住房和城乡建设部计划财务与外事司.中国城市建设统计年鉴(2008年)[M].北京：中国计划出版社，2009：4-48.
[2] 方开泰，马毅林，吴传义.数理统计与标准化[M].北京：技术标准出版社，1981：134-139.
[3] 李猷嘉.燃气输配系统的设计与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：7.
 
(本文作者：赵志楠 中国市政工程华北设计研究总院 天津 300074)