郑晨阳

摘  要：本文以系统工程的思维分析了我国“煤改气”工程的现状与存在的问题，使用系統动力学方法，构建了农村居民“煤改气”工程实施效果的系统动力学模型，对模型进行了理论仿真，并设置了不同情景，对不同情景的仿真结果进行了分析讨论，结果和分析表明，“煤改气”工程的环境效益明显，短期内“煤改气”户数主要受政府政策影响，但在长期，当“煤改气”工程基本全覆盖后，居民是否使用天然气取暖受天然气供给和价格波动的影响较大。

关键词：“煤改气”;系统动力学;“气荒”;天然气调峰定价

一、问题提出与分析

政府大力推行“煤改气”工程，“煤改气”工程带来了理想的环境效益，但也带来了天然气价格上涨、壁挂炉供应短缺、天然气供不应求等问题。

根据相关分析，采用天然气代替散煤取暖的环境效益主要体现在固体颗粒物排放、硫氧化物排放、氮氧化物排放等方面，而当空气质量改善到一定程度，或“煤改气”工程已覆盖大部分农村居民用户时，政府将不再制定严格的“煤改气”政策要求，政策要求对居民“煤改气”户数的影响就将下降。同时居民使用天然气的意愿还会受到天然气价格波动、天然气价格需求弹性等因素的影响。

二、模型与数据

根据上一章的问题分析，参考相关文献，本文构建了“煤改气”工程的系统动力学模型。本文关注的“煤改气”工程问题涉及的核心问题有两个，一是煤改气户数受到哪些因素影响，二是标煤减排量产生的环境效益。政府要素和价格需求弹性是调节阀门，是做情景分析的核心要素。本文使用Vensim软件建模，形成反馈控制路径，同时，以可变参数作为情景模拟设置和仿真效果分析的“遥控器。整个系统的主回路如下：

模型中用到的主要方程式如下：

标煤减排量=户均燃煤量×天然气使用户数变化值×10000

户均燃煤量=3（吨 每采暖季每户）

固体减排量变化值=标煤减排量×0.17，初始值=0

累计固体减排量=∑固体减排量变化值

SOX减排量变化值=标煤减排量×0.0085，初始值=0

累计SOX减排量=∑SOX减排量变化值

NOX减排量变化值=标煤减排量×0.0074，初始值=0

累计NOX减排量=∑NOX减排量变化值

空气质量改善值=固体归一化×w1+SOX归一化×w2+NOX归一化×w3

累计空气质量改善值=∑空气质量改善值，初始值=0

政策影响=20×（1-归一化系数）

价格影响=20×天然气价格波动×天然气需求价格弹性

天然气价格波动=0.05×Time+SIN（0.3×Time）

三、结果

情景1：政策要求年煤改气户数20 价格弹性对使用天然气户数的影响0.2

根据文献和相关新闻的预测和讨论，天然气等能源价格的波动受到诸多因素影响，涨跌难以预测，于是本文仅从科学性分析的角度出发，认为从长远来看，天然气的商品属性使得其价格围绕价值上下浮动，同时还应考虑通货膨胀率的影响。

在情景1中，可以看到随着空气质量的逐渐改善和使用天然气户数的增加，政策要求的煤改气户数逐渐放缓，但到20年前后时空气质量已改善至一定程度，同时由于天然气价格周期性上涨，农村居民使用天然气户数有所回落，类似于近两年冬季，部分农村出现的“气改煤”现象，由于使用天然气取暖成本过高，政府补贴迟迟未到位，或天然气供应不稳定等因素，部分农村居民偷偷燃烧散煤取暖。之后政府必然再度加强实施“煤改气”工程的政策压力。

天然气使用户数受到天然气价格和政府政策的双重影响，可以看到，在前20年政府政策的大力推动下，天然气使用户数迅速增长，尤其是，在第10-20年天然气价格较低的时间段内，天然气使用户数增长迅速。

天然气使用户数的多少直接决定了标煤减排量的多少，进而影响累计固体颗粒物、硫氧化物、氮氧化物的减排量，可以看到其波动规律与天然气使用户数波动规律一致。