摘要：对于是否应建立天然气储备国内外的学者专家们莫衷一是，一种观点认为目前的天然气储量较丰富，出现供给不足中断的概率非常小，而且现在许多国家的气源都是多元化的，所以没有必要耗费成本来储备天然气。另一种则认为建立自己国家的天然气储备是相当必要的，由于天然气是一种清洁能源，在未来全球低碳环保的大方向指引下，天然气的消费量和对外依存度还将不断上升，进口气来源的政治环境不稳定，必将影响到国家的经济利益，文章通过冯·纽曼——摩根斯坦效用函数来进行不确定问题的决策行为选择，论证了我国建立天然气的战略储备的必要性。
关键词：天然气储备战略储备效用函数最优化
1.中国天然气储备现状
中国的战略储备体系目前还没有建立，只有以调峰为目的储备设施——储气库，地下储气库建设起步也较晚，1999年建成了大张坨、板876和板中北3座地下储气库，有效工作采气量为6×108m3/a，特殊时期最大日调峰能力为1000×104m3，总调峰气量约20×108m3。为了保证长三角地区用户和“西气东输”沿线用户的正常用气，又在江苏的金坛盐矿和刘庄气田改建了2座地下储气库，设计总工作气量为20×108m3。除此之外，为保证忠武线的安全平稳供气，又建设与该输气管道配套的地下储气库。同时为确保京津地区的平稳供气，又陆续在板中南构造、京58气顶油藏及文23凝析气藏等地进行了储气库的建设。
已建和在建的储气库在2013年之前已全部投产，在此期间国家能源局公布了天然气发展十二五规划，指出十二五期间，我国还将总投资811亿元重点建设24座储气库。目前加大储气库建设已成为国家能源发展的重要战略之一，但调峰是储气库建设的初衷。据有关专家估算，2020年市场需求为2000×108m3，其中800×108m3依赖进口，进口量占总消费量的40%。与需求量的对比结果可知，中国目前的天然气储备量还远远不能满足用气高峰的调峰需要，这段时期学术界有两种观点，一种认为天然气发生中断的几率很小，没有必要建立战略储备，只需要一般的民用储备即可；另一种观点认为天然气依存度越来越高，需要尽快建立天然气的战略储备，本文将从效用论角度出发来论证中国建立天然气战略储备的必要性。
2.冯·纽曼——摩根斯坦效用函数
冯·纽曼——摩根斯坦效用函数（vonNeumann-Morgensternutilityfunction）也称VNM函数，在上世纪五十年代，冯·纽曼和摩根斯坦运用逻辑和数学工具，在公理化假设的基础上对不确定条件下的理性人选择进行分析，并建立了其框架。该理论后来被阿罗和德布鲁吸收进瓦尔拉斯均衡的框架中，成为处理不确定性决策问题的分析范式。该效用函数的基本理论是随机变量X取值xi的概率为Pi（i=1，2，…，n），而某人能够得到xi时的效用为u（xi），则该随机变量给他的效用便是：
U（X）=E[u（x）]=P1u（x1）+P2u（x2）+...+Pnu（xn）（公式1）
其中，E[u（x）]表示随机变量X的期望效用，而U（X）就被称为期望效用函数，又称为冯·诺依曼—摩根斯坦效用函数。另外，要说明的是期望效用函数失去了保序性，不具有序数性。
3.模型假设及参数设定
假设天然气的储备规模用年来表示，当发生冲击时所有的天然气储备都用来弥补供需缺口。天然气的用气来源不是单一的，且发生中断时都是各自独立的概率。需要的参数主要有天然气供需缺口、天然气储备量、国民经济损失及期望值、天然气总进口量、动乱地区和平稳地区各自占进口天然气总量的百分比、发生中断的概率等等，指标非常多，下面通过表2来归纳和明确。
表2参数设定汇总表
4.建模及储备条件分析
（1）当T=0时，也就是天然气没有储备的情况下，则某气源天然气发生中断和不发生中断的概率组合如下：
表3天然气中断的概率组合及国民经济损失
这时计算国民经济损失的期望值公式如下：
E（S）=λdλpYQ+（1-λd）（1-λp）Y（Q-J）+λd（1-λp）Y（Q-bpJ）+（1-λd）λpY（Q-bdJ）=Y[Q-（1-bdλd-bpλp）J]（公式2）
再把上述公式分别对Q和J求偏导可得：
=Y>0，=-Y（1-bdλd-bpλp）<0
可见，不进行天然气储备，当发生供应中断时，一定会发生国民经济损失。
（2）当T≠0时，也就是有一定的天然气储备，当发生天然气的供应中断时，可以动用储备来缓解天然气缺口所带来的国民经济损失，这是正向的，但同时储备天然气需要高额的成本费用，所以要在二者之间进行衡量后才能确定是否建立储备。表4为国家存在天然气储备情况下的各项组合。
表4天然气中断的概率组合及国民经济损失
这时计算国民经济损失的期望值公式如下：
E（S）=λdλp[Y（Q-T）+CT]+（1-λd）（1-λp）[Y（Q-J-T）+CT]+λd（1-λp）[Y（Q-bpJ-T）+CT]+（1-λd）λp[Y（Q-bdJ-T）+CT]=Y[Q-（1-bdλd-bpλp）J]-（Y-C）T（公式3）
比较公式（2）和公式（3）可见：当Y>C时，E（S）与T负相关，即建立天然气战略储备可以减少国民经济损失；当Y5.结论
由于文章是站在天然气的战略管理角度高度上来讨论的，而战略储备的气量相对较大，这时最有效率和效果的方式就是储气库的建设，所以储气库的成本是重点的考察对象，把我国的储气库投资及维护成本大约为每方3.04元，该数据是取各类型储气库单位成本的平均数。由天然气需求和GDP的函数关系可求出每立方米天然气带来的GDP增加值为20.68元，远远大于储气的成本，符合目前的实际情况，其储备收益远远大于储备发生的成本费用。所以建立天然气的战略储备是可行的，也是应该的。假设目前2012年我国的天然气战略储备量为50×108m3，则可以递减的国民经济损失额为（20.68-3.04）×50×108=882×108元，如果以2011年的GDP为441761.13亿元，那么50×108m3的天然气储备为国家节省的开支占到GDP总额的0.3%左右；根据专家预测，2015年我国的天然气供需缺口将达到402.94×108m3，所以未来的储备量根据能源局的规定应达到消费量的25%左右，至少储备为326.75×108m3，这时储备所带来的国民经济损失减少额为7511.98亿元人民币。由上论证可见我国是应该建立天然气的战略储备的，该行为能够在天然气的安全保障环节提供强有力的支持，保证国家的天然气供给安全和经济的可持续发展。
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