提高石油供应安全:中国和印度使用风险优化模型

文摘

本文提出了一种风险优化模型以最小化石油供应风险从多元化的角度。结果表明,中国和印度都有大房间改善石油供应安全。中国应该减少石油进口来自沙特阿拉伯和俄罗斯同时增加石油进口来自美国和哈萨克斯坦。印度应该从美国和俄罗斯进口更多的石油而大幅降低进口从伊拉克和沙特阿拉伯。的区域分析、中东石油进口战略中扮演着至关重要的作用。他们占总数的近一半的石油进口到中国和印度。非洲国家提供另一种选择多元化能源供应风险。石油需求预测的基础上,研究了最优两国石油进口战略,直到2030年和2040年。中国从美国进口和哈萨克斯坦预测到2030年增加10倍以上。印度应该从美国进口的四倍的石油一样,从俄罗斯进口原油的10倍。 Africa and North America will play a more important role in India’s oil supply security.

1。介绍

在过去的二十年里,亚洲新兴国家的快速经济增长大大刺激了对原油的需求。一个安全的和稳定的石油供应中扮演着重要的角色在促进持续的未来经济增长。石油供应的安全越来越关注主要进口国家,如中国和印度。冯等人全面分析能源安全的概念并解释石油供应的原因是能源安全的重点(1]。他们把能源安全政策的核心原则定义为“(1)减少威胁的石油供应和(2)操作的危机管理模式。“根据国际能源机构,中国和印度是世界上最大的原油进口国。中国进口原油甚至比其他亚太国家。中国和印度是预测原油进口超过欧盟。此外,中国的原油进口依赖性和印度不断增加,预计将在2040年达到近80%,这使得进口扮演了一个重要的角色在中国和印度的能源安全。图1说明了中国和印度的年度石油消费量从1993年到2040年期间。根据国际能源机构的“世界能源展望”,中国和印度的石油需求预计达到15600 tb / d(千桶)和7500年结核病/ d,分别在2030年(2]。这两个新兴国家石油需求的增加将导致全球石油需求的增加到2030年的近80%。相反,中国和印度将在2020年和2025年,石油产量达到峰值。因此,中国和印度的对外石油依赖不断增加,如图2。国际能源机构预测,中国和印度的对外石油依赖利率将达到79.49%和89.33%,分别在2030年,在2040年达到80.65%和91.89%。Kraljic表明必须由采购供应管理考虑应对资源稀缺和避免供应中断3]。这种说法源于企业战略的考虑,但也适用于资源供应管理方面的考虑。中国和印度都正在寻求策略,确保出口国家的持续和稳定的石油供应。

炼油能力是另一个重要的约束条件,以确保一个稳定的石油供应。为了应对不断上升的需求和增加供给赤字,中国一直努力提高能源安全采用各种方法,如管道连接与中亚国家和寻求新的石油供应商。(然而,梁认为管道通过中国、俄罗斯和中亚比假定不那么有效。中国石油进口通过管道在未来仍有很长的路要走(4])。与此类似,印度正在加大努力,以分散其油源通过增加进口来自拉丁美洲和非洲。直到2040年中国和印度的炼油能力在图所示3。石油进口应该满足炼油能力,无论在数量和质量(5,6]。中国和印度需要扩大国内炼油能力来满足需求增加成品油和原油进口7,8]。根据国际能源机构的预测,累计投资进入中国的炼油行业在2100亿年将达2035美元。印度预计将投资30亿美元扩大和更新其国内炼油行业。总投资的炼油业以中国和印度将占大约35%的全球炼油投资在2011年和2035年之间(9]。图3说明了样本国家的炼油能力。

本文提出了一个优化模型研究石油供应风险定量从石油进口的多元化的角度。优化模型的基础上,我们提出的最优策略,并为中国和印度提供一些政策建议,以提高他们的石油供应安全。本文的第一个贡献是提出了一种新颖的优化模型研究石油供应安全从分散风险的角度。由于美国已经成为原油供应商在全球市场上,传统的进口国家,如中国和印度,有更多的选择的供应商。成本将是一个重要的因素在决定石油进口政策。因此,本文的第二个贡献是在模型中涉及价格,以反映了进口成本,使模型更现实的政策制定者。本文的结构如下。节2,我们概述了现有文献对能源安全的概念。节3,列出的方法是优化中国和印度的石油进口战略。部分4提供数据的来源和调查当前进口战略。节5,不同的场景,并进一步讨论的结果提出了政策建议。最后,我们的结论总结本文的主要结论和政策建议。

2。文献综述

原油进口的问题已经相当学术研究者关注的一个话题。大量的指数评价了不同国家和地区的能源安全,如Herfindahl-Hirshman指数(HHI),组件技术原理(PCT),供应安全(SOS),能源安全价格指数(ESPI),能源安全物理可用性指数(ESPAI),可持续能源安全(SES)指数,综合评估模型(艾玛),聚合能源安全绩效指标(AESPI)和生态网络分析(ENA) [10- - - - - -24]。Vivoda提出了一种新颖的“能源安全评估工具,其中包括11个广泛能源维度评估在亚太地区能源安全6]。石油出口的份额取消石油生产的石油供应国家也是意义的多元化影响石油供应安全(25]。Lesbirel和太阳表明潜在的趋势更多样化一些亚太国家在该地区加强石油进口安全(26]。中国的能源安全形势恶化由于需求增长,国内资源限制,能源技术障碍和困难在获得资源(27- - - - - -29日]。中国的石油进口风险不断上升,面对多个潜在威胁石油进口供应链的每个阶段,其中来自外部的威胁依赖已经成为最大的挑战[30.]。许多研究调查石油供应风险定量基于一些风险评估模型,比如DEA-like模型和系统动力学模型(6,30.- - - - - -34]。其他的研究评估石油风险通过设计框架和风险因素或风险评估指标22,35,36]。耿和霁构建多维指标来衡量中国的能源供应风险定量(29日]。结果表明,石油进口风险增加百分之一百一十(OIR)将使石油进口增加到22.37亿元。然而,中国扩大了供应商的进口更多的石油贸易伙伴和高潜力的出口。中俄石油合作研究中,中国的石油进口来源往往是不同的,中国和俄罗斯在平衡中扮演一个重要的角色的外部石油供应和减少它的浓度(24]。先前的研究表明,中国应该从较低的国家和地区国家增加石油进口风险。然而,采购从更遥远的西非生产商,中东出口商可以捕获一个inframarginal或区位租金从亚洲国家37]。在国家“一带一路”,中国的石油进口来自伊拉克和卡塔尔更容易受到供应风险,和来自其他产油国的石油进口中东的影响较小(38]。

更详细的研究,中国的西南和东部沿海地区容易受到潜在的石油供应中断,而中国西北享有高供应安全[35]。作为另一个前景看好的新兴市场,印度表明快速的经济增长和不断飙升的石油需求。可用性和效率水平的提高印度可持续能源安全(SES)的可接受性和可购性减少印度的SES [3]。与日益增长的原油需求,颇得预测印度的年石油需求的增加在未来25年约2.9% (39]。尽管印度表明石油进口多元化水平高于中国,欧盟和美国,它需要更多元化的石油供应商,以满足其未来石油需求(21,30.]。沙玛和Kondepati讨论印度和认为,当前的政策措施应对政策应该为应对紧急情况,如石油冲击(40,41]。

3所示。方法

在本节中,风险衡量从石油进口来源的多元化的角度提出了自进口供应商的构成决定石油供应风险中起着重要作用[6,12,14]。进口石油供应多样化投资组合提供了一个更大的弹性与供给冲击的国家。换句话说,一个进口的国家能够承受底层地区石油供应短缺的风险,这可能是由于供应中断或其他不可预测的冲击。科恩等人,明et al .,衡量风险被定义为产品提供政治风险的国家,石油进口价格,石油进口数量和Herfindahl-Hirschman指数(HHI) [14,42,43]。风险衡量是最小化获得最优为每个提供国家石油进口。目标函数是消费和炼油厂的约束,使原油供应满足石油消费和进口国家的炼油能力。 在哪里Z表示石油进口风险的措施,石油进口成本,是国家的原油消费总量j,问_我我,代表石油进口的出口国家表示国家的原油出口我。大公鸡的方法后,我们使用Herfindahl-Hirschman指数(HHI)测量 ,评估石油进口来源的多元化。所Holz et al .,价格应该由进口数量决定的。因此,储备需求函数是用来表示从国家原油进口价格吗我。D,公关,R的国内需求、生产和炼油能力分别为每一个国家。 代表国家之间的石油贸易的比例我和j年度石油生产国家我。广域网等人指出,考虑到多元化战略出口国也是必要的25]。石油供应商采用相同的战略目标国家的态度建立一个多样化的投资组合。石油供应商更愿意有更多的多元化目标进口商减少交易风险。另一方面,如果一个石油消费国家进口大量的石油从单个供应商,可能遭受的高风险导致供应短缺的石油供应中断的供应商。换句话说,如果石油出口国家j占更小的比例的总生产供应商,那么进口国j不太可能受到可能的石油供应减少的国家吗我。国家风险指数表示 ,用于捕获一个国家目前的政治局势。国际国家风险指南(ICRG)评级,这是政治风险产生的服务(PRS)集团,是最被广泛接受的国家风险的措施。然而,ICRG政治风险指数是基于规模(0,100),在一个高分表明较低的国家风险。风险指数兼容我们的模型,国家风险指数而不是定义如下: 在哪里从PRS国际政治风险评级为每个石油出口国家风险指导国家吗我。转换后,仍在(0,100),但高值相关的国家的风险我。因此,产品的可以解释为可持续的可用性指数(SAI)的石油,这是符合方et al。23]。高赛意味着出口国的价值我熊在世界石油市场风险更高,或者从一个国家进口我更容易受到冲击。根据需求约束方程(1),国内石油生产和外部的和进口的各进口国应满足消费的需求。在这个模型中,每个国家的最高20供应商进行了分析。(小供应商分析中排除,因为较低的石油交易量通常意味着低电位在短时间内大幅提高石油进口。许多因素可以决定国家之间的石油交易,如运输距离,运费,和政治关系6]。因此,石油进口国没有空间与小供应商改善他们的能源战略。相反,从地缘政治的角度来看,石油进口也反映了两国之间的外交关系出口国和进口国。大量的石油进口通常是一个稳定的双边关系的结果)。2019年,原油进口来自高层的20个提供国家占总数的94.96%和96.19%的石油进口到中国和印度,分别。支付金额最高20提供国家占94.88%,中国和印度的石油进口总额的96.13%支付,分别。它被定义为前20个提供国家的信息集合。

这个观察结果是代表足以概括中国和印度的原油进口策略。中国和印度的共同供应风险最小化。在这里,我们使用表示从十大石油进口的比例提供国家的总进口石油的国家j。另一方面,国内石油生产和外部的和进口的每个进口国应该满足自己的炼油能力,如方程所示(1)。因为有平等与不平等在我们的非线性程序,混合互补问题(MCP)模型,编程在gam,适当的来解决这个问题。因此,我们使用一个标准的MCP和路径算法解算器的调查。目标函数是假定为凹,约束是线性的,指的是GAS-MOD由霍尔兹et al。44]。模型可以解决由拉格朗日公式如下: ,和代表约束的拉格朗日乘子(1)。Karush-Kuhn-Tucker(马)条件方程所示(4为了解决最优量 : 表示原油进口的价格弹性, 从一个国家进口石油的比例吗我其总石油出口。Salant辛恩认为世界石油市场是一个古诺非合作的模式。Al-Sultan还得出结论,Nash-Cournot非合作的模式有更多的优势来解释世界石油市场超过竞争模式45- - - - - -47]。因此,我们假设古诺世界石油市场的竞争,没有球员必须有一个单方面的动机。(Holz等人认为古诺竞争的行为假设,认为在一个纯Cournot-Nash平衡,其他球员必须为零的推测变异(44])。因此,

然后,方程(4)可以表示如下:

σ表示对原油需求的价格弹性。库珀(后48),使用多元回归模型来估计短期和长期的23个国家对原油的需求弹性。如果我们使用和表示一年的长期和短期对石油的需求t,和代表真正的石油价格和人均实际GDP年t,为原油长期需求函数可以表示如下: 在哪里b长期石油需求的价格弹性表示,石油需求的逐步调整过程可以表示如下:

然后,可以解决如下:

然后,我们得到

采取对数(10),

然后,我们得到的回归模型如下:

在方程(12GDP的),我们使用数据,人口,和原油价格数据的回归结果如下:

结果表明,短期内中国原油需求的价格弹性是0.014和长期价格弹性 。这意味着由于不断增加的石油进口和刚性的需求,短期和长期的石油需求增加与原油价格的上涨。这个结果显然是不同于其他国家,但与铜和帮派的结果(48,49]。相反,短期原油需求的价格弹性印度−−0.038和长期价格弹性 。短期和长期的原油需求价格弹性对印度是负的。这意味着短期和长期石油需求减少与原油价格的上涨。这个结果符合大多数国家的结果(48]。

4所示。数据和现状

4.1。数据描述

各种各样的数据作为模型的输入参数。中国最高20石油进口来源的数据来自海关总署的中华人民共和国。印度的石油进口来自联合国Comtrade数据数据库。中国和印度的预测原油消费数据来自英国石油公司统计(2019)和《世界能源展望》(2019),国际能源机构(2,50]。中国和印度的石油产量预测是基于世界能源展望(2019)(2]。炼油能力收集从世界能源展望(2019)2]。原油生产收集从世界能源展望(2019)根据新的政策场景和能源机构的网站。我们使用国家综合风险评价和预测从ICRG报告。ppr集团的产生和广泛应用于先前的研究[10,12,14]。

4.2。目前进口的战略分析

提出最优策略之前,我们需要了解当前石油供应形势的中国和印度在2019年。最常见的特点是两国的严重依赖中东的石油进口。图4说明了中国原油进口和分解通过提供国家风险的措施。结果表明,沙特阿拉伯是中国最大的原油供应国,紧随其后的是俄罗斯和伊拉克。中国原油进口的一半(46%)来自中东。国家是不均匀分布的风险措施。最高的石油供应风险来自安哥拉,紧随其后的是刚果、加蓬、和南苏丹。此外,四大风险供应商提供50%的总风险的措施。所有这些数据意味着有大量的中国改善其石油进口安全的空间。

印度的原油进口和风险评估的分解如图5。伊拉克在所有供应商中位列第一,紧随其后的是沙特阿拉伯,阿拉伯联合酋长国(阿联酋),尼日利亚和委内瑞拉。中东国家贡献大约64%的石油进口。尽管有一些能源合作,俄罗斯仍占一小部分印度石油进口的组合。值得注意的是,在供应安全方面,风险测量(Z在2019年土耳其)达到1871.87。这么高的测量可以归因于两个事实。首先,土耳其的最高油价在所有供应商。第二,土耳其的政治风险也很高,这是第四高在所有供应商。

4.3。优化结果

在本节中,我们目前的中国和印度的最优策略。优化预测在2030年和2040年结束的。

4.3.1。2019年的最优策略

基于提出的模型部分3,得到最佳的中国和印度石油进口战略,分别如表所示1。结果表明,印度的最优和当前风险是低于中国。目前仍有很大的差距,中国和印度最优风险。因此,中国和印度的巨大房间改善石油供应证券。

结果也为每个国家提出最优策略来确定最优路径,以改善其能源安全,如图6。由于生产水平较高和较低的美国政策风险,2019年从美国进口远远低于他们的最佳水平,这是符合最优策略(2018年42]。中国只有1%的原油进口来自美国国际关系的影响下。情况给中国留下大房间改善石油供应风险。然而,跨国关系使两个国家之间的国际贸易的增加不确定性。另一方面,中国应减少从沙特阿拉伯进口的石油,安哥拉,伊拉克大约一半多样化高政治风险的非洲和中东国家。另外,货物从非洲回到中国并不是一个有利可图的交易策略,这使得中国和非洲之间的石油贸易的增加县不容易(4]。中国也应该大大减少石油进口来自俄罗斯由于增加和进口比例高,以及俄罗斯的国内风险。最后,中国应当适度提高原油从哈萨克斯坦进口和阿联酋,减少石油进口来自巴西和阿曼同时保持石油进口从刚果、加蓬稳定。

比较最优和实际数据,印度进口太多原油从伊拉克和沙特阿拉伯。从这两个国家进口的石油占印度2019年的石油进口总量的43%,这使得印度石油供应安全脆弱。一旦两国面对内部动荡或原油供应危机,印度将遭受巨大的进口风险。特别是,两个油田的沙特阿拉伯国家石油公司2019年被无人机袭击,增加了国家沙特阿拉伯的风险。此外,尼日利亚、委内瑞拉、墨西哥、阿联酋也比最优进口更多的原油进口。(然而,Dalei等人指出,阿联酋仍相对比其他国家至少首选国家印度进口原油(51])。因此,它是最优转移一些从沙特和伊拉克原油进口其他国家为了提高印度的石油供应安全。原油进口印度的实际数量从2019年的美国远低于最优数量。有两种可能的原因这一现象。首先,美国的政治风险是最低的所有印度进口商之一。低的美国国家风险提供了保障印度的原油供应的稳定性。这个结果符合任的分析(52]。美国原油生产水平最高,年生产7.467亿吨在2019年。由于2019年原油产量高,印度有能力提高更多的石油从俄罗斯为了多元化石油供应风险。此外,印度目前的从哈萨克斯坦进口,阿尔及利亚,埃及,卡塔尔,和巴西约为200万吨。所有这些国家可以成为印度的目标国家的原油进口多元化由于原油价格低。最后,结果表明,从科威特和墨西哥进口非常接近最优水平。

区域分析见图7。一个明显的现象是,中东国家贡献38%的石油进口对中国和印度的石油进口的43%。显然,寻求一个稳定的石油供应从中东石油进口战略中扮演着至关重要的作用。这一发现是一致认为,中东地区将更加关注其化石燃料出口到亚洲和大幅增加对亚洲国家的石油销售53,54]。尽管中东最大的原油进口地区仍将是未来,提出了原油进口的比例减少。2030年的预测结果表明,印度的原油从北美进口比例应该从9%上升到26%,而非洲原油进口的比例应该增加到2040年的21%。相反,俄罗斯是一个重要的和不可或缺的中国供应商。中东的石油进口来自俄罗斯和中国将取决于投资的跨国石油管道。由于相对较高的国家风险,最优策略建议降低原油进口来自非洲国家。相反,非洲国家为中国和印度提供另一种选择多元化能源供应风险。非洲是印度第二大区域供应商,约占石油进口总量的14%。

4.3.2。战略的角度预测期

情景分析为我们提供了一个机会来估计未来石油供应的趋势。基于预测的石油需求和生产水平的能源机构和英国石油公司统计,最优石油进口战略对中国和印度在预测期间估计,如表所示2。中国的石油供应风险将继续上升增加石油进口依赖的结果。美国将是最大的原油供应商在我们的预测期间,沙特阿拉伯和俄罗斯紧随其后。这个结果是一致的预测在2025年和2040年中国最佳进口(42]。以满足快速增长的石油需求在未来,中国的原油进口来自美国和哈萨克斯坦预测是17倍和10倍,分别到2019年的2030。最优策略意味着石油供应从阿联酋到中国应该在2030年增加了两倍。然而,原油进口从安哥拉和刚果预测增长缓慢。这可以归因于相对较高的国家风险和预测两国生产增长放缓。考虑到峰值原油生产(根据国际能源机构的预测,中国的国内石油产量将达到4200年的峰值2015年结核病/ d。随后,产量将逐步下降),中国应继续将原油进口来源多元化,探索非传统的石油市场,以弥补未来国内生产下降。的区域分析,如表所示3,中东的主导地位将保持石油供应预测期间。优化结果显示总数的近一半的石油供应将来自波斯湾国家。因此,一个稳定的石油供应从中东对中国来说是非常重要的,以确保它的石油安全。另一方面,中国应该提高其石油炼油能力处理重油从中东高硫原油。北美也是一个重要的原油供应商在中国。美国将有助于中国超过20%的进口石油在预测期间。除此之外,我们发现从哈萨克斯坦进口原油的增长率很高。哈中管道是中国的一个重要跨国石油管道。我们的最优策略表明,原油进口来自俄罗斯将减少在2030年和2040年,这可以解释为中国与俄罗斯的管道的有效性。贷款换石油交易之间能源合作将大大促进中国、俄罗斯和哈萨克斯坦。

印度的进口原油总量将在2030年达到2.7414亿吨。由于更少的依赖化石燃料和减少石油消费,2040年进口总额将略有减少。美国在2040年预测是最大的供应商。此外,最佳的原油进口来自俄罗斯,哈萨克斯坦,卡塔尔,巴西,和阿曼预计达到5至8倍目前的进口。值得注意的是,印度的进口原油总量将会下降2040。从美国进口的预计下降最多。相比之下,从委内瑞拉进口,墨西哥,和卡塔尔2040年比2030年略高。

5。结论

本文提出了一种风险优化模型来确定最优多样化投资组合的中国和印度的石油进口。目前每个国家的石油进口结构意味着中东国家维持主导地位在中国和印度的所有供应商。他们占总数的近一半的石油进口到中国和印度。供应商国家风险高的措施,比如南苏丹和伊拉克,恶化当前石油供应安全。因此,有效的原油进口多元化能源安全中起着重要的作用。优化结果表明,中国和印度都有很大的提升空间的石油供应安全。为了减少石油供应风险,中国应该增加石油进口来自美国和哈萨克斯坦和减少进口来自沙特阿拉伯,俄罗斯,和安哥拉了一半。印度应该增加石油从美国和俄罗斯进口和降低原油进口来自伊拉克和沙特阿拉伯。

基于预测的石油消费和生产、最优石油进口战略提出了中国和印度在预测期。为了满足中国快速增长的石油需求,原油进口来自美国和哈萨克斯坦是预测到2030年增加10倍以上。从其他国家进口应该在2040年增加一倍或翻了三倍。中国应继续将原油进口来源多元化,探索非传统的石油,以弥补国内生产石油峰值后下降即将发生。印度需要一个类似的多元化战略,以确保其石油供应安全。原油进口来自所有当前的供应商将增加在2030年和2040年。非洲和北美将扮演更重要的角色在印度的石油供应安全。

数据可用性

中国最高20石油进口来源的数据来自海关总署的中华人民共和国。印度的石油进口的数据收集来自联合国Comtrade数据库。中国和印度的预测原油消费数据来自英国石油公司统计(2019)和《世界能源展望》(2019),国际能源机构。中国和印度的石油产量预测是基于世界能源展望》(2019)。炼油能力收集从世界能源展望》(2019)。原油生产收集从世界能源展望(2019)根据新的政策场景和能源机构的网站。我们使用国家综合风险评价和预测从ICRG报告。

信息披露

资助者没有作用的设计研究,在收集、分析、和解释数据,撰写的手稿,或决定发布结果。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了中国国家社会科学基金的资助(20 bjy233)。

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