2.4　国内外研究现状

中国天然气产业可持续发展的系统标度及优化研究是可持续发展理论与中国天然气产业具体情况相结合的具体运用，是系统理论与其他理论配合运用的一种实验研究，为可持续发展理论的广泛运用提供借鉴。

2.4.1　系统科学与系统工程理论方面的研究进展

系统工程理论、控制论、开放的复杂巨系统理论是钱学森在系统科学领域诸多贡献中最重要的三大块。钱学森是中国系统工程学的开创者，在1987年出版的著作《社会主义现代化建设的科学和系统工程》中，他提出运用系统研究方法将定性的研究方法和定量的研究方法相结合，提出了“定性定量相结合的综合集成法”的概念，即一种处理复杂巨系统的方法，随后又逐步发展将系统工程提升到成为方法论[49]；顾基发教授和朱志昌博士1994年在英国HULL大学提出了物理（Wuli）—事理（Shili）—人理（Renli）（简称WSR）系统方法论，它把物理的方法与系统工程的方法和人的思维、行为方式结合起来，互相协调解决问题。因此它综合统一协调了多种方法，用来研究分析复杂巨系统[47]。张宝生教授2005年出版的著作《运筹学》，对运筹学的各种方法进行进一步研究，在非线性规划、动态规划、计算机模拟、能源行业中运筹学的运用等方面做了深入分析和论述，为理论模型在经济社会各层面的应用建立了桥梁，提出了对应方法[50]。

2.4.2　能源系统理论方面的研究进展

在国外，20世纪40至50年代开始应用数学方法来研究能源问题。能源系统工程以定量方法研究能源供需、转换、技术开发等，评价能源政策等问题，主张提供系统性的解决方案。20世纪40至50年代，数学方法开始被引入系统工程理论之中。1981年国际应用系统分析研究所（IIASA）建立有一定影响的世界能源模型。从1980年开始至今，我国借鉴上述思想方法，先后采用了宏观经济、投入产出、计量经济等模型，对我国未来能源形势及能源政策进行研究。

国内也有不少研究对能源数据库和能源模型进行分析和建立。刘豹介绍了能源的模型、系统网络图及能源数据库，推导出最优能源结构和能源投入产出模型，选择、制定了能源战略及政策。能源数据库是建立系统模型的基础，能源系统的复杂性决定了不同时期的同种参数需要调整[51]。刘豹、寇纪淞介绍了能源系统工程的概念、术语及能源需求和供应的预测方法[52]。牟瑞芳运用系统工程的理论、方法，从系统安全工程基本概念入手，阐述了事故致因理论[53]。

2.4.3　可持续性与可持续发展理论方面的研究进展

（1）可持续发展的一般理论。

Kerk和Manuel认为社会的可持续性是“人们生活在清洁的环境、安全和平衡的社会里；负责任地使用不可再生资源，以便未来的人们仍然可以使用它们”^[18]。Baumgartner和Quaas认为可持续性的概念从广义上看是人们倾向于自然以及人们如何向这一代、下一代、未来几代负责的行为方式^[19]。

Hak等^[20-21]，Ramos和Caeiro^[22]提到1996年在意大利为了评价可持续发展状态建立了一系列原则目标。Bauler等^[23]和Garnåsjordet等讨论可持续性指标应当是有目的的、可评价的、有代表性的、可靠的、可沟通的^[24]。

Placet等指出可持续性的3个支柱也可以认为是“三个底线”，即经济效益、社会效益和生态环境效益^[25]；Lacey和Kennetthensel^[26]提出了可持续的用户至上主义的当前需求，即在产品购买决策方面显示逐渐增强的整体社会责任，说明了消费者提升了对这些议题的承诺水平，而且已经观察到对购买行为有积极的影响。

Schlegelmilch等认为的“环境意识建设”包括3个衡量标度：环境知识标度、环境态度标度、循环利用行为标度^[27]。Porter和Kramer发展了共享价值的先进概念的陈述，认为如果任何事物只以利益为目的，则资本主义体系不能持续地合作发展，而且已经看到这是引起社会、环境和经济问题的主要原因^[28]。因此，共享价值概念依据“面对需求和挑战时既创造经济价值也创造社会价值”去解释。

世界环境与发展委员会（World Commission on Environment and Development）将可持续发展定义为：在不影响未来几代满足自己所需要的能力的前提下满足当代人的需求的发展^[29]。Baumgartner和Ebner认为可持续发展是达到可持续性的目标的过程^[30]。

Devuyst提出可持续性评价是一种能帮助决策制定者和政策制定者，在试图使社会更可持续时，决定什么活动采用什么方法，什么活动不采用的方法^[31]。Verheem提出可持续性评价的目标是从事对可持续发展有最优贡献的方法和活动^[32]。Papanek指出从1970年开始可持续发展已经作为资源构想被引用^[33]。Meixell和Gargeya^[34]，Goetschalckx和Fleischmann，Melo等^[35]和Corominas等^[36]关注于考虑整体需求、生产能力、生产和分配设施的位置以及运输线和运输模式。Fahimnia等提出在供应链的可持续性方面，关注绿色供应链管理^[37]。

在国内，邬建国等认为21世纪初形成的可持续性科学是研究人与环境之间动态关系的整合型科学，它以社会、经济和环境三者之间的相互关系为核心，将基础性研究和应用性研究融合在一起，是可持续发展的理论基础和实践指导[54]。

谢高地等构建了5个指标的评估体系，对资源基础、经济和环境发展等指标进行可持续性分析，系统分析我国改革开放后的发展可持续性，论述了我国区域发展不均衡的原因[55]。

牛文元从可持续发展的本质出发总结出可持续发展具有的三个明显特征，分别是：能够衡量一个国家或地区的“发展度”；能够衡量一个国家或地区的“协调度”；能够衡量一个国家或区域的“持续度”[56]。牛文元认为可持续发展集中解决了“发展”的三个基本组成元素：这三个基本组成元素分别为发展动力、发展质量以及发展公平[57]。

徐中民、张志强介绍了以系统理论和方法为指导构建的指标体系，是可持续发展评价应用较广的指标体系[58]。

张宝生、彭贤强从系统学的角度对中国煤层气产业的可持续发展性以及可持续准则进行了分析，并以此为依据建立煤层气产业系统动力学模型。通过对中国煤层气产业发展的可持续性进行定量分析，研究结果发现煤层气产业发展的可持续性将在2050—2075年间达到最好水平[59]。

（2）能源领域方面的可持续发展研究进展。

国外方面，Munasinghe等认为一系列能源供需管理政策的实施，可以实现能源的可持续发展[60]。

FAO提出影响我们社会的可持续性的关键因素是能源的研究、转换、交付和有效的使用[61]。

Bossel检验了五个能效措施，定义了一套综合可持续性指标，五个预定义指标发展成为经济的、环境的、技术的、社会的和政治的多标准的分析，在整个持续评分中，在特定的情况里，为每个措施提供综合指标，为识别提及的措施提供工具[62]。

Govindan等提出分布式能源系统有重要的环境、社会和经济意义，同时，决策过程一定要建立在生产链和替代选择的可持续性评价指导的基础上[63]。

Frame专注于为可再生能源发展一种不同寻常的管理模式并提供一切能源和环境服务技术。此外，建议了评价可持续性的新方法，即设立了技术的、经济的、社会的或道德的、环境的及制度的或组织的五个维度[64]。

国内方面，沈镭、刘立涛建立了中国能源政策可持续性评价指标，分析了中国能源发展在可持续方面所面临的问题及挑战，并为中国能源可持续发展提供了解决方法[65]。

钱宇等对近年来资源和能源化工复杂系统的建模进行了研究，对这些复杂巨系统对现实过程状况模拟水平，这些复杂过程系统的结构优化水平和这些复杂过程系统的系统集成问题，及其发展进展情况进行研究，并做出了综述[66]。

杨宇等构建了基于资源开发利用的可持续发展模型，包括3个维度，首先就是资源规模和供给能力水平；然后是资源开发对经济的支撑力水平；最后是人类对资源的可持续利用能力水平[67]。

天然气产业是能源子系统，继承了能源系统的特征。

天然气产业可持续发展的每一个概念，都会涉及代际间天然气资源某种方式的储存。实现天然气资源保护的必要条件，就是将可持续发展的概念放到道德伦理的背景中去考虑。

2.4.4　能源安全方面的研究进展

国外方面，丹尼尔·耶金将地缘政治、能源安全、气候变化等整合在叙事中。从中国到里海，包括中东冲突和美国的政治和科技[68]。耶金以美国的能源安全为例，指出能源安全问题的主要涉及市场的问题、多样化来源和需求的问题，紧急应对的措施和方法问题等[69]。

国内方面，管清友和何帆认为中国的能源安全的内容，首先应该是可获得的（availability）；同时保障能源价格的可接受性，能有效控制价格的波动（fluctuation of oil price）在可接受范围内[70]。因为频繁波动不利于能源的产业的发展，价格持续上涨会导致能源进口成本上升，进而减少贸易顺差，造成国际收支失衡，加强人民币贬值的预期，输入通货膨胀，进而引起连锁反应，采取紧缩政策，引起经济停滞等，因此中国对能源价格更为敏感；其次由于中国的能源进口目标国分布较分散，距离较远，能源运输路线大多要穿越国际政治、军事、经济情况复杂的地区，国际能源运输线的安全是中国非常关注的；能源结构不合理，能源利用率低等问题，造成中国碳排放过高、环境污染严重等问题，因此环境安全是中国能源安全的重要组成部分之一，中国需要导向清洁能源的供需模式，同时提高能源利用效率。

张雷认为国家能源安全是供应端即能源供应安全和需求端能源使用安全，以及供需协调配合即供需有机统一，这三方面的安全因素构成，国家能源安全的定位应该从过去的供需总量平衡转变为，以供需总量平衡为基础，以改善生态环境为目标；能源供应结构的走以“油气为主的，加强国际贸易的力度，绿色能源为导向的”的新路径[71]。

2.4.5　天然气产业链方面的研究进展

刘毅军等认为天然气产业链是指天然气上游勘探开发、中游的输送和储备、下游的消费，以及资本的投入、收入的产出等，各方面所形成的上下关联，紧密链接的产业集合[72]。

天然气产业链由上、中、下游三部分构成：上游部分主要是对天然气进行勘探和开采；中游部分指运输业和储存，包含长输管网、LNG运输船和运输车等；下游部分属于利用行业，天然气销售给城市燃气分销商，然后通过城市燃气分销商自建的城市管网、运输车等对城市内的最终用户进行销售。

天然气产业链的发展经历了四个阶段，引入阶段（1956—1997年），过度阶段（1997—2004年），快速发展阶段（2004年至今）。天然气产业链发育的动力演变先后顺序是：第一，石油企业在石油产业积蓄的长期资源和经验在天然气行业的再的利用、这种再利用降低了行业壁垒，降低了综合成本，使天然气产业有了利润增长的吸引力；第二，在天然气产业链的形成阶段，授予石油公司专营权，刺激其修建干线管道和积极投资建设基础设施的欲望；第三，以相对低廉的价格刺激下游市场开发；第四，低廉的价格刺激，形成大量天然气用户群，而这些用户群成为了天然气产业链发展新的动力源；第五，天然气产业链发展是地方经济发展新的增长点，这刺激了地方政府的广泛参与。中国石油大学（北京）刘毅军教授认为把天然气产业链引入不同阶段的是不同的天然气产业链发展动力，除了这些动力外，本书认为中国经济发展带来环境因素，以及相应的国家鼓励政策将是未来天然气产业链进一步演化的动力。

郑玉华、罗东坤、胡奥林对我国天然气产业链定价进行了深入研究，认为我国现有的天然气产业链上中下游的价格传导机制不畅，彼此孤立；天然气价格反映市场供求关系，以及与可替代能源的市场竞争关系，造成比价不合理的现状[73]。

董秀成、佟金辉、李君臣对天然气出厂价、管输价和下游终端销售价之间的关系做了研究，认为这三者之间的关系是决定天然气产业链定价机制的重要因素，天然气产业链定价机制影响天然气产业链上中下游企业发展[74]。

刘毅军、姜海超提及了对天然气产业链风险的影响因素，首先，资源保障是否能满足天然气产业链的发展；其次，政府政策保障和协调天然气产业链的发展，同时区域的经济、自然、社会特征以及国家的结构经济对天然气产业链发展的影响程度。此外，国家对天然气开发利用项目在融资方面的支持水平，还包括如何增加天然气的资源储备[75]。

刘松林、郑言探索性地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指标体系。评价我国当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。从点的方面去研究分析天然气产业链，对天然气安全做了评价[76]。

2.4.6　天然气资源方面的研究进展

国外方面，Sergey Paltsev、Francis O′sullivan、Qudsia Ejaz认为中国页岩气资源将为天然气消费的增长提供机会，并且随着页岩气的开发可以减少对能源进口的依赖[77]。他们用MIT排放预测和政策分析模型（EPPA）估计中国供给页岩气的成本，认为中国生产页岩气的成本比美国页岩气的生产更高，而且还需要更长的时间。

国内方面，贾承造、张永峰、赵霞认为我国天然气资源分布不均，对天然气的主要分布区域进行了分析。从勘探的现实性、潜力、发现几个角度，确定天然气资源开发的未来重点。他们认为中国油气勘探成本总体呈现出明显的上升趋势，主要原因是中国天然气资源勘探程度的持续提高不断增加勘探深度，造成成本明显上升。并认为只有依赖于理论技术进步，工程技术的创新，才能确保天然气勘探有新的发现以及储量的增长。我国天然气工业要想实现持续的、良好的快速发展路径，需要在增加天然气勘探开发投入的基础上加强技术进步、提高管理水平以降低开发成本[78]。

周总瑛、张抗、周庆凡认为中国天然气资源目前探明程度仅为17%，根据我国当前的可采资源量计算，剩余资源勘探潜力还非常大，预计十几年内中国天然气探明储量仍会保持持续、稳定的增长[79]。

邱中建、邓松涛认为中国的能源结构需要调整，煤炭的占比应该逐渐降低，同时世界非常规天然气的快速发展，给中国提供了启示，中国的常规和非常规天然气可以协同起来发展，作为天然气产业的发展基础，也是部分替代煤炭比重的可行办法，中国非常规天然气资源潜力很大，为中国发展非常规天然气提供了有利的条件。对中国发展非常规天然气提出了建议，即首先通过政策工具和技术创新使可开采的致密气经济成本更低；其次使煤层气的关键技术更加完善和加快开发的进程；同时对页岩气的评价更加精确，以及通过页岩气试验区建设，攻克相关技术，为规模化开发提供经验，实现中国非常规天然气稳步健康发展[80]。

唐旭、张宝生、邓红梅、冯连勇利用系统动力学预测模型，模拟了中国石油生产的各个环节，根据石油地质相关理论确定了模型变量参数，确定了模型边界，得到了有价值的预测结果[81]。

李建忠等对中国天然气储量区域进行了分析，他们认为中国非常规天然气资源丰富，天然气新增探明储量的大幅上升与天然气地址理论研究的进展具有重要联系[82]。

2.4.7　天然气国际合作及进口安全方面的研究进展

国外方面，美国德裔学者汉斯·摩根索认为权力是影响力和控制力。它能够影响他人思想和行动，因此是一种能力。同时，它也可以以其他形式存在，只要能发挥对人的控制的作用，如人对人的统治等[83]。

美国政治学学者K. J.霍尔斯蒂认为，“国家权力是一个国家控制别国的一般能力”[84]。

汉斯·摩根索在对以往的各种国力理论做了系统研究的基础上，较全面的概括了近代国力的性质和注重构成要素。他认为，国际政治从根本上讲，就是诸国间的权力斗争^[83]。各国为实现各自的国家利益（National Interest），就必须提高国家战略实力（National Power），即综合国力，而国家战略实力又是实现国家利益的手段；国家战略（National Strategy）是体现为实现国家利益而应当如何行使国家战略实力的科学和策略。他认为一个国家的实力由地理、自然资源、工业实力、军事准备、人口、国民性、民心、外交质量和政府质量9个方面的基本要素构成。

国内方面，赵宏图提出国际能源安全合作也从国与国之间、地区组织内部之间的合作拓展到全球范围的合作。为了应对全球能源、气候、环境等共同风险和挑战，全球越来越需要进行能源安全对话与合作，逐步建立完善的全球能源安全体系[85]。

管清友、何帆认为在经济全球化的环境下，考虑能源安全应该站在世界的层面上。要解决能源安全问题，首先要考虑如何使国家的政策能更好地保障能源供需平衡的关系，其次是如何构建起国际合作框架，实现多方共赢[86]。

崔守军认为中国通过多种方式参与国际能源合作，是解决中国能源供应量不均衡的方式。并且中外合作地区情况复杂，面临多种风险。中国能源合作对能源消费合作有促进作用[87]。

2.4.8　天然气储备方面的研究进展

国外方面，Edmond Baranes等用古诺理论和市场均衡理论，对储存决策使天然气公司在现货市场和下游市场之间的竞争进行分析[88]。

国内方面，董秀成等对中国天然气储备体系和管理进行了相关研究，建立了天然气战略储备最优化储备模型，尤其对天然气供给中断的概率及规模进行了分析，并在此基础上基于市场供求和供给中断的最优储备规模进行了数值模拟[89]。将天然气战略储备的研究，向数学分析方面有推进了一步。当然由于研究重点的不同，战略储备的很多方面还没能涉及。

苏欣、张琳、李岳对我国地下储气库建设技术进行了研究，指出我国地下储气库建设速度不能适应不断增长的天然气消费需求[90]。

吴建发、钟兵、罗涛分析了我国天然气地下储气库现状，针对西气东输管道建设规划，提出了地下储气库建设方面的近期和中远期研究工作内容[91]。

丁国生、谢萍认为未来15年内，中国的天然气需求量的增加会推动储气库的建设和技术发展，并且应在满足调峰和应急供气的基础上向战略储备延伸[92]。

康永尚、徐宝华、徐显生、杨帆认为我国2020年前天然气战略储备的需求将达到250×10⁸立方米的工作气量，选择合适的库址和库型尤为重要[93]。

2.4.9　天然气利用方面的研究进展

国外方面，An Interdisciplinary Mit Study分析，在美国天然气正替代煤作为锅炉和加热燃料，是一种经济的替代燃料，可能符合环境保护机构的最大控制技术标准。在住宅和商业建筑部门基于全燃料生命周期分析的效率标准对当前方法进行改变，使得能够更好地对比不同能源供给选项（尤其是天然气和电力）。效率度量可以作为工具，能够分析气候和电力供给配置的区域差异[94]。

国内方面，张雷、李艳梅构建了产业结构-能源关联、产业结构-单位能耗关联和能源结构-碳排放关联三个基本评价模型，分析了中国能源消费的路径[95]。

孙仁金、邱坤、马杰在对中国城市燃气市场使用波特五力模型进行分析的基础上，提出了解决能源行业垄断的问题，强调了政府政策工具对优化资源配置，以及满足民用气市场的重要性，也指出了包括政府、国企、民企三方各自应解决的问题[96]。

董秀成等根据中国的市场调查指出，中国天然气的重要消费区域主要包括环渤海湾、东北、长三角及东南沿海地区。天然气消费领域包括工业燃料、发电、化工原料、生活用气等。中国政府制定天然气的政策框架要以用户需求的成本为考虑重点[97]。

2.4.10　创新驱动方面的研究进展

国外方面，Chesbrough提出了“开放式创新”概念[98]，Etzkowita创新被认为是在持续变化的环境中提升竞争优势的关键[99]。

克里斯多夫·弗里曼定义了“国家创新系统”（National Innovation System）并概括日本的发展历程[100]。他认为“国家创新系统”是由公共部门和私营部门共同构建的网络，新技术的发起、引进及传播会引起网络组成部分的互动[101]。

理查德·R.尼尔森对不同国家（地区）创新系统进行了比较研究，目标在于提供国家创新系统的解决方案[102]。

迈克尔·波特从产业角度度量竞争力，认为国家或地区竞争优势通过产业竞争力显示其优劣，而产业的创新能力与升级力是竞争力或优势的基础[103]。

国内方面，梅亮、陈劲、刘洋以科学计量方法作为工具，围绕生态系统、价值、创新等对生态理论系统的演进趋势及理论进行研究，创新了生态系统理论框架[104]。

洪银兴[105]认为技术进步发生革命性变化的路径在源头上依赖科学发现，科学发现是衔接和融合知识创新与技术创新的桥梁。科学发现只有在大学和企业的协同情况下，才能走向应用；只有在科学家和企业家的协同的情况下，才能有成功的机会；产学研协同是技术进步发生革命性变化的条件。

任保平、郭晗[106]认为创新驱动包括从产业到制度乃至文化等各个方面的内容。而机制创新是供给侧改革的根本途径，也是经济发展方式转变的真正目标。

洪银兴[107]提出创新驱动涉及由外生到内生，由内生到外生等多方面的要素；同时知识创新和技术创新的协同是成功的创新驱动的必要条件。

余泳泽、刘大勇[108]使用DEA模型分析创新过程各阶段创新效率，从知识创新开始，到科研创新阶段，一直到产品创新阶段，研究结果表明这三个阶段间在空间上存在明显的相关性；而且除了科研创新与知识创新之间外，创新效率的空间外溢效应在各阶段都较为明显。

陈劲、阳银娟[109]认为协同创新是创新链中的各个主体之间以知识增值为核心的共同努力的表征，它需要创新组织模式并进行大跨度整合，而协同创新的框架可从以整合维度和互动强度两个维度进行构建。

成金华、李世祥[110]认为中国工业化发展主要受经济结构因素、技术进步因素以及能源市场化改革因素影响。而工业化阶段的变化与经济结构的演进紧密相关，经济结构的演进从长期来说对能源效率有影响，技术进步在相对稳定的短期对能源效率的提升有影响。应当促使机制方面的改革，从长期方面驱动经济结构的转变，在相对稳定的短期引导技术进步。

彭永忠[111]从影响经济增长的关键因素方面，到技术进步对经济增长的影响方面，分两个侧面分析了技术进步与经济增长的关系，并在此基础上研究了构建的相关模型；同时探讨了技术进步的实现方式，以及技术进步对经济增长的影响方式。

徐瑛、陈秀山、刘凤良[112]分析新古典经济增长理论到新增长理论的演化，在理论分析的基础上，建立技术进步贡献率的计量模型，分析中国经济发展的进程。内生技术变化，把产业结构演进、资本利用率、人力资本外溢效应加入模型做为变量，使技术进步贡献率更能准确地刻画技术进步的状态，分析表明中国技术进步状态良好，有很大的潜力。

韩宇、高志刚[113]利用超越对数生产函数模型，对新疆各能源要素的产出弹性、替代弹性和技术进步进行回归分析。认为1978—2010年改革开放以来，各主要能源要素的产出弹性呈递增的态势；并且新疆各主要能源要素对煤的替代性高；新疆各主要能源要素的技术进步程度较低，需要提高科技进步水平。

高建、董秀成[114]从上下游石油企业的产出角度上，分类评价石油企业的技术创新进，其中工艺创新基础指标主要根据生产工艺流程来设计；指标权重通过修正熵值法确定，并运用变异系数进行验证，对一些上游石油企业的技术创新能力进行了评价。

颜鹏飞、王兵[115]运用电子设计自动化（DEA）的方法测度了改革开放以来1978—2001年中国全要素生产率的变化以及变化的原因，研究结果表明全要素生产率变化的主要原因为人力资本和制度因素，同时效率提高以及技术进步同样会受到人力资本和制度因素很大影响。

朱文宇[116]对1978—2005年中国能源行业的发展进行了研究并提出了建议，认为技术进步和产业结构演化可以提高能源效率。

董大忠、蔚远江、杨涛、李峰[117]通过研究中国石油天然气股份有限公司第三次油气资源评价，指出石油地质理论与勘探技术的进步是中国陆上主要含油气盆地油气资源潜力增大的原因。这些理论和技术是对中国含油气盆地资源潜力加深认识的依据和保障。

陈红梅、宁云才[118]以相关的技术创新理论为基础，运用主成分分析和数据包络分析（DEA），构建了区域综合评价模型，评价了中国各地区的技术创新效率，评价结果表明创新投入不足影响各地区技术创新的效率，因此各地区应有针对性地制定相关政策和规划。