تجدید ساختار صنعت گاز طبیعی؛ پیش‌بینی میکند که قیمت گاز طبیعی طی ۲۰ سال آینده، افزایش یابد که این در مقدار مصرف، مصرف کنندگان نهائی گاز مؤثر است.
عامل دموگرافیک[۷] و مراکز جمعیتی؛ عامل دموگرافیک و تغییرات مراکز جمعیتی یک کشور بر تقاضای گاز طبیعی تأثیر می‌گذارد. طبق[۸] روند اخیر تحولات دموگرافیک، حرکت جمعیت به سمت ایالتهای شرقی و جنوبی آمریکا که آب و هوای گرم دارند، افزایش مییابد؛ در این مناطق گاز کمتری برای گرمسازی محیط نیاز است ولی برای خنک کردن محیط به مصرف برق بیشتری نیاز دارند.
قانون کارائی انرژی[۹]؛ سرمایه گذاری در کاربرد کارای انرژی مزایای زیادی دارد. در انتقال گاز طبیعی تا نقطه مصرف، اتلاف انرژی نداریم از این لحاظ حامل انرژی کارآ است. در عوض بیشتر انرژی برق در تولید و انتقال هدر می‌رود و از این لحاظ برق حامل انرژی بسیار ناکارا است؛ درحقیقت ۲۷% انرژی که برای تولید برق بکار می‌رود به دست مصرف کننده نهایی می‌رسد.
پیشرفت تکنولوژی؛ اخیراً مصرف عمده انرژی در بخش تجاری به شکل برق است. بطور مشابه بسیاری از کاربردهای انرژی بخش خانگی فقط می‌تواند به شکل برق باشد. با پیشرفت تکنولوژی گاز طبیعی، یعنی گسترش کاربردهای گاز طبیعی در مقابل کاربردهای برق، تقاضای گاز طبیعی در این بخشها زیاد می‌شود.
تقاضای بخش صنعتی: اقتصاد بخش صنعتی، تجدید ساختار صنعت الکتریسیته، قانون انتشار آلودگی در محیط و پیشرفت تکنولوژی در تقاضای بخش صنعتی مؤثر است. قیمت برق و دسترسی به آن نقش مؤثر در تعیین تقاضای گاز طبیعی در این بخش دارد. تقاضای بخش نیروگاههای تولید برق و تقاضای بخش حمل ونقل نیز در تقاضای بلند‌مدت گاز مؤثراست.
مقدار تقاضا برای گاز طبیعی همواره بصورت دوره‌ای است. تقاضای گاز شدیداً به زمان سال بستگی دارد و از فصلی به فصل دیگر نوسان میکند. تقاضا برای گاز در ماه های سرد سال بیشتر از ماه های گرم سال است؛ سیکل اصلی تقاضای گاز به نیاز گرمائی بخش خانگی و تجاری مربوط می‌شود.
سؤال مهمی که مطرح می‌شود این است که ماهیّت این سیکلهای مصرف گاز طبیعی چیست تا اقدام لازم در عوارض ناشی از این سیکلها انجام گیرد. علاوه بر تغییرات آب و هوایی ممکن است عوامل دیگری مثل تغییر وضعیت درآمد خانوارها، تغییرات قیمت گاز طبیعی، تغییرات قیمت سوختهای جایگزین و یا حتّی اتفاق شوک غیر قابل پیش‌بینی، در تقاضای مصرف گاز تغییر ایجاد کند. با برآورد تابع تقاضایی که این عوامل ایجاد کننده سیکلها و شوکهای مصرف گاز طبیعی را در‌بر داشته باشد میتوان تغییرات تقاضای آینده مصرف گاز را پیش‌بینی کرد.
برای تدوین یک سیاست انرژی صحیح و مشخص نمودن محرک اصلی تعیین کننده تقاضا برای حاملهای انرژی، شناخت عامل تقاضای انرژی مورد نیاز است. پیش‌بینی صحیح تقاضا برای عرضه کنندگان سوخت و تسهیلات برق برای عرضه به موقع و به مقدار لازم انرژی به مصرف کننده، مهم است. برقراری توازن بین تقاضا و عرضه، اندازه ریسک ناشی از افزایش قیمت سوخت را کاهش میدهد؛ مثلاً در زمستان وقتی که تقاضا بیشتر از گاز تولیدی و ذخیره زیر زمین تأمین گردد، قیمت افزایش مییابد (گاز ذخیره زیر زمین نقش اساسی دارد). بیشتر ذخیره کردن گاز هزینه دارد و کمتر ذخیره کردن نیز همراه با ریسک است.
با برآورد کششهای درآمدی و قیمتی تقاضای انرژی، یک ابزار ساده برای شناسایی تغییرات آینده مصرف انرژی و در نتیجه محاسبه مالیات انرژی پیگویی[۱۰] فراهم می‌آید. با تخمین تابع تقاضای گاز طبیعی بخش خانگی و تجاری، امکان پیش‌بینی آینده تغییرات مصرف انرژی در این بخشها به عنوان تابعی از تغییرات آب‌و‌هوایی و روندهای دموگرافیک فراهم می‌شود و سیاستگزاران را در تصمیم‌گیری بهتر و برنامه‌ریزی دقیق‌تر برای واردات، صادرات، ذخیره سازی[۱۱] و تولید گاز طبیعی و نیز در برقراری توازن بین عرضه و تقاضای گاز طبیعی برای پرهیز از زیانهای اقتصادی یاری میکند. پیش‌بینی ناصحیح گاز هم برای دوره گرمسازی و هم برای دوره غیر‌گرمسازی هزینه‌های اقتصادی زیادی را موجب می‌شود.
سؤالات تحقیق، فرضیه‌ها و هدف‌های پروژه:
یک سؤال مهم این است که آیا تغییرات فصلی روی مصرف خانگی و تجاری گاز تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. سؤال دوم این است که افزایش مصرف گاز طبیعی در این بخشها با گذشت زمان به چه دلیل است آیا به دلیل بهبود وضع درآمدی مصرف کننده، پایین بودن قیمت گاز طبیعی نسبت به قیمت سایر سوختهای جایگزین و تغییر سلیقه و تمایلات مصرف کننده در جهت مصرف بیشتر گاز طبیعی است و یا هر سه مورد اشاره شده در روند مصرف تأثیر دارند. با الگوی تحلیلی تحقیق یعنی بکارگیری روش [۱۲] در تخمین تابع تقاضای گاز طبیعی در بخشهای مذکور به سؤالات مطرح شده در بالا با آزمون فرضیه‌های ذیل پاسخ می‌دهیم:
فرضیه اول، ارتباط معکوس بین متوسط درجه حرارت (دما) و مقدار مصرف گاز طبیعی در بخش خانگی و تجاری وجود دارد.
فرضیه دوم، میزان مصرف گاز طبیعی با قیمت آن رابطه معکوس دارد.
فرضیه سوم، تقاضای گاز طبیعی با افزایش درآمد مصرف کنندگان افزایش مییابد.
فرضیه چهارم، با گذشت زمان تغییر سلیقه و تمایلات مصرف کننده در جهت مصرف بیشتر گاز طبیعی است.
هدف از انجام این پروژه تخمین تابع تقاضای مصرف گاز طبیعی در بخشهای خانگی و تجاری است و تعیین پارامترهای آن به منظور پیش‌بینی تغییرات آینده مصرف انرژی در این بخشها است.
سازمانهای بهره‌بردار از نتایج تحقیق:
وزارت نیرو، سازمان مطالعات بین المللی انرژی و شرکت ملّی گاز ایران.
فصل ۲- مرور اولیه ادبیات
ادبیات تقاضای انرژی تاریخی طولانی دارد و مطالعات زیادی در این زمینه انجام شده است. در بعضی از مطالعات تقاضای کل اقتصاد برای حاملهای مختلف انرژی برآورد شده است، در این مورد میتوان به مطالعه تیلور[۱۳] (۱۹۹۹) در تقاضای انرژی آمریکا، مطالعه انگستد و بنتزن[۱۴] (۱۹۹۳) در تقاضای انرژی دانمارک، مطالعات لستر- جاج- نیومیا[۱۵] (۱۹۹۹) در برآورد تقاضای زغال سنگ، گاز، برق و نفت در انگلیس و دیگر مطالعات اشاره کرد. در برخی از مطالعات فقط تقاضای بخشی برای حاملهای انرژی بررسی شده است به عنوان مثال میتوان مطالعه تقاضای برق بخش خانگی آمریکا توسط جولیان اسیلک[۱۶] و فردریک جوتز[۱۷] (۱۹۹۷)، بررسی تقاضای حامل انرژی برق بخشهای خانگی و صنعتی اسرائیل توسط میکائل بینستاک[۱۸] و افرایم گولدین[۱۹] (۱۹۹۹) و مطالعه تقاضای گاز طبیعی در بخش خانگی ترکیه توسط حیدر آرس و نیل آرس[۲۰] (۲۰۰۴) و غیره نام برد.
همچنین در تخمین تابع تقاضای انرژی روش های مختلفی بکار گرفته شده است که میتوان آنها را در سه دسته تقسیم بندی کرد. دسته اول مطالعاتی که روش هم‌انباشتگی و تصحیح- خطا را بکار برده‌اند، از جمله مطالعات انگستد و بنتزن (۱۹۹۳)، تیلور (۱۹۹۹)، مطالعه کلمنتس و مادلنر[۲۱] در تقاضای انرژی بخش خانگی کشور انگلیس (۱۹۹۹)، مطالعه لستر-جاج-نیومیا (۲۰۰۳) در تقاضای انرژی انگلیس و غیره را میتوان نام برد. دسته دوم مطالعاتی که از روش معادلات همزمان و داده‌های تابلو استفاده کرده‌اند؛ برآوردهای پیترو بالسترا و مارس نیرلوی[۲۲] (۱۹۶۶)، برآورد تقاضای گاز آمریکا توسط لیو و کابودان[۲۳] (۲۰۰۳) و غیره از این دسته است. دسته سوم که بیشتر در سالهای اخیر انجام یافته روش مدل ساختار سری زمانی است. مطالعات لستر- جاج- نیومیا (۲۰۰۳)، برآورد تقاضای نفت در بخش حمل و نقل انگلیس توسط لستر- ایلگر[۲۴] (۲۰۰۴) در این گروه قرار می‌گیرند.
چند سال اخیر، در مطالعات صورت گرفته در برآورد تقاضای مصرف گاز طبیعی بخش خانگی و تجاری منطقه‌ای، روشی بکار رفته است که در آن تاکید بیشتری بر رابطه بین مصرف گاز و درجه دمای هوای منطقه می‌شود؛ مثل مطالعات نیل آرس و حیدر آرس (۲۰۰۴) و اس‌‌جیل و جی‌‌دفراری[۲۵] (۲۰۰۴). در ادامه بطور مختصر به شرح بعضی از مطالعات انجام شده می‌پردازیم.
انگستد و بنتزن
ویلاکس و بینستاک[۲۶] (۱۹۸۱) مدل تصحیح- خطا[۲۷] را در ادبیات تقاضای انرژی وارد کردند و انگستد و بنتزن [۲۸] (۱۹۹۳) روش هم‌انباشتگی و مدل تصحیح- خطا، در تقاضای انرژی دانمارک بکار برده‌اند. مدل اصلی معادله تقاضای انرژی در مطالعه آنها بصورت ذیل است:
که در آن تقاضای کل انرژی، تولید خالص ملی حقیقی، قیمت حقیقی انرژی و دما است. در ادبیات تقاضای انرژی، معادله بالا را بطور تابع لگاریتمی مضاعف با روش حداقل مربعات معمولی[۲۹] تخمین می‌زنند. البته وقفه‌های زمانی متغیرهای توضیحی برای انعکاس پویایی مدل، در معادله وارد می‌شود.
با انجام آزمون دیکی و فولر معلوم می‌شود که ، و هر سه متغیر نامانا، ، هستند ولی مانا است که این نشان میدهد که فقط بین سه متغیر اول می‌تواند رابطه هم‌انباشتگی باشد، یعنی دما اثر بلند‌مدت روی تقاضای انرژی ندارد. با بهره گرفتن از روش حداکثر راستنمایی چند متغیره، که توسط یوهانس و یوسلیوس[۳۰] (۱۹۹۰) ارائه شده، رابطه هم‌انباشتگی را بصورت ذیل بدست آوردند:
تقاضای انرژی در دانمارک در بلند‌مدت نسبت به درآمد با‌کشش و نسبت به قیمت بی‌کشش است. کششهای بلند‌مدت درآمدی و قیمتی را برای داده‌های سالهای ۹۰-۱۹۴۸ بترتیب ۲۱۳/۱ و ۴۶۵/۰- بدست آوردند. به روش مدل تصحیح- خطا کششهای کوتاه‌مدت درآمدی و قیمتی را بترتیب ۶۶۶/۰ و ۱۳۵/۰- برآورد کردند و هیچ شکست ساختاری در تقاضای انرژی که به پیروی از بحران اول نفت باشد، نیافتند.
از تخمین نتیجه گرفته می‌شود که کششهای قیمتی و درآمدی کوتاه‌مدت از کششهای بلند‌مدت کمتر است، نیز تغییرات دما در تقاضای انرژی مؤثر است. مدل تصحیح- خطا مزایای مهمی دارد، اول آنکه چون شامل متغیرهای در سطح و تفاضل[۳۱] (مرتبه اول) است، تشخیص اثرات کوتاه‌مدت و بلند‌مدت ممکن می‌شود؛ دوم سرعت همگرائی به رابطه بلند‌مدت بسادگی قابل تخمین است. پارامترها در متغیرهای تفاضل مرتبه اول کششهای کوتاه‌مدت، و در قسمت تصحیح- خطا کششهای بلند‌مدت هستند. پارامتر در معادله (۲-۱-۴) سرعت تعدیل است.
تیلور
تیلور[۳۲] (۱۹۹۹) تحلیل هم‌انباشتگی را در آمریکا برای برآورد کششهای تقاضای انرژی انجام داد. تابع تقاضا در مطالعه وی به شکل تابع لگاریتمی مضاعف ذیل است:
یا بطور خلاصه (۲-۲-۲)
که در آن تقاضای انرژی و درآمد است که برای کنترل تغییرات رشد جمعیت، به ازاء واحد سرمایه اندازه‌گیری شده‌اند؛ شاخص قیمت انرژی مصرف کننده است و کارایی انرژی است. اندازه‌گیری صحیح تکنولوژی یک موضوع مورد بحث در ادبیات تقاضای انرژی سالهای اخیر است؛ و بعضی‌ها یک متغیر روند را بجای آن در مدل می‌آورند؛ بعضی‌ها شدت انرژی[۳۳] که بصورت نسبت مصرف انرژی بر[۳۴] تعریف می‌شود، را وارد مدل می‌کنند ولی این موجب همخطی در مدل میگردد. تیلور کارایی انرژی را بصورت میانگین مایل به هر گالن برای سالهای مختلف وارد مدل میکند. نتایج برسی وی نشان میدهد که تقاضای انرژی نسبت به تغییرات درآمد در کوتاه‌مدت و هم در بلند‌مدت حساس است اما نسبت به قیمت خیلی بی‌کشش است که این نشان دهنده جایگزینی کم برای انرژی است. رابطه مثبت بین مصرف انرژی و درآمد به ازاء واحد سرمایه منطقی بنظر می‌رسد، زیرا که درآمدهای بالاتر همراه با خریدهای بیشتری است که نیاز به مصرف انرژی دارند مثل ماشینهای لوکس و خانه بزرگتر و مسافرت بیشتر و غیره.
با انجام آزمون معلوم می‌شود که ، ، و همگی هستند و هر سری بطور جداگانه رفتاری مثل یک حرکت گام تصادفی[۳۵] از خود نشان میدهد. ولی همانطور که انتظار می‌رفت یک روند تصادفی وجود دارد که هر چهار متغیر در آن سهیم هستند و از تخمین این روند بلند‌مدت به روش یوهانس کششهای قیمتی، درآمدی وتکنولوژی انرژی بدست می‌آید. رابطه بلند‌مدت و مدل تصحیح- خطای برآورد شده بصورت ذیل است:
