居民生活用气量指标与家用电器影响因子研究

摘 要

摘要：对统计数据通过数理统计方法，按95%的置信度进行计算，得到居民生活用气量指标的置信区间。分析了居民生活用气量指标的影响因素，得出了家用电器对居民生活用气量指标的影响
摘要：对统计数据通过数理统计方法，按95%的置信度进行计算，得到居民生活用气量指标的置信区间。分析了居民生活用气量指标的影响因素，得出了家用电器对居民生活用气量指标的影响因子。
关键词：数理统计；居民生活用气量指标；影响因子；家用电器
Study on Domestic Gas Consumption Target and Impact Factors of Domestic Electric Appliances
WANG Ming，TIAN Guansan，ZHANG Mingguang
Abstract：The statistic data are calculated by mathematical statistics，with a 95% confidence level，and a confidence interval for domestic gas consumption target is obtained.The factors for influencing the domestic gas consumption target are analyzed，and the impact factors of domestic electrical appliances on the domestic gas consumption target are obtained.
Key words：mathematical statistics；domestic gas consumption target；impact factor；domestic electrical appliance
    新时期的燃气专项规划中城市输配系统压力级制、居民生活用气量指标的选取均发生了较大变化。通过对德州市中心城区、文登市、曲阜市、安丘市等几个城市的居民用气量进行统计，发现新时期燃气专项规划中居民生活用气量指标比以往的经验值小，远期规划的居民生活用气量指标也在逐步减小。分析得知，主要原因是随着经济的发展，人民生活质量提高，家用电器的普及水平也得到了提高。
1 居民生活用气量指标的影响因素
    在确定居民生活用气量指标时，应对燃气公司的用户进行抽样调查，调查的基本信息有家庭人口、燃气用具数量和种类、家用电器数量和种类、年耗气量。燃气用具统计种类包括燃气灶、燃气热水器、燃气壁挂炉和其他燃气设备；家用电器统计种类包括电饭煲、微波炉、饮水机、电磁炉、电热水器。
    通过对德州市中心城区、曲阜市、安丘市和文登市2009年的用气量进行调研，得到这几个城市2009年实际和规划居民生活用气量指标，见表1。
表1 几个城市2009年实际和规划居民生活用气量指标    MJ/(人·a)
城市
2009年
2015年
2020年
德州市中心城区
1758.5
1884.2
1674.8
曲阜
1507.3
1758.5
1674.8
安丘
1591.1
1884.2
1674.8
文登
1222.6
1674.8
1465.5
    将表1与传统的居民生活用气量指标[1]比较可知，这几个城市2009年实际和规划居民生活用气量指标比传统居民生活用气量指标小，分析原因是：
   ① 随着现代生活水平的不断提高，家用电器(电饭煲、微波炉等)越来越多[2]。使用家用电器会大幅度地减少燃气的使用，是影响新时期居民生活用气量指标的主要因素。
   ② 由于现代家庭向小家庭发展，家庭人口由原来的4人/户减少至2.9～3.0人/户[3]。小家庭会成为今后的主要趋势，该因素对居民生活用气量指标的影响将长期存在。
2 统计结果
以德州市中心城区为例进行分析，计算居民生活用气量指标。截至2009年底，德州市中心城区共有居民用户15.5×104户，商业用户1014户，工业用户72户，年耗气量为1370.6×104m3/a。笔者随机抽取了德城区199户、高新区100户，共计299户居民用户进行调查。由于壁挂炉的用气量很大，计算居民生活用气量指标时主要以无壁挂炉的用户作为统计重点。对281户无壁挂炉用户的年用气量进行统计，家庭人口平均为3.3人/户。统计学中的组距计算公式为：
 
式中I——组距，m3/(人·a)
    qmax——样本中的最大人均年用气量，m3/(人·a)
    qmin——样本中的最小人均年用气量，m3/(人·a)
    n——样本容量
   qmax=140m3/(人·a)，qmin=7m3/(人·a)，n=281，则由式(1)得I=6.74m3/(人·a)。按取整原理对组距取整为10m3/(人·a)，样本频率分布见表2，其中频率等于频数除以样本容量。
从统计数据可以看出，样本总体服从t分布，则可对样本值为30～40m3/(人·a)的数据作出参数估计。样本服从t分布，表示随机变量服从自由度为n-1的t分布[4]：
 
式中——样本均值，m3/(人·a)
μ——样本估计值，m3/(人·a)
S——标准差，m3/(人·a)
    qi——样本值，m3/(人·a)
 
表2 样本频率分布
人均年用气量/(m3·人-1·a-1)
频数
频率
＞100
1
0.004
90～100
2
0.007
80～90
3
0.011
70～80
5
0.018
60～70
10
0.036
50～60
25
0.089
40～50
63
0.224
30～40
89
0.316
20～30
50
0.178
10～20
32
0.113
＜10
1
0.004
   
在显著性水平α=0.05的情况下，对30～40m3/(人·a)的样本区间进行区间估计，即置信度为95%。有：
 
由式(5)得：
 
   =35.33m3/(人·a)，S=2.77m3/(人·a)，n=89，查t分布表[4]得=1.994，则μ的置信区间为34.68～35.98m3/(人·a)。
    在α=0.05的情况下，对其他样本区间进行区间估计，得到各区间置信度为95%的置信区间，见表3。
表3各样本区间置信度为95%的置信区间    m3/(人·a)
样本区间
/(m3·人-1·a-1)
样本容量
样本均值/(m3·人-1·a-1)
标准差(m3·人-1·a-1)
置信区间(m3·人-1·a-1)
20～30
50
25.42
3.16
24.52～26.32
30～40
89
35.33
2.77
34.68～35.98
40～50
63
45.60
2.85
44.84～46.33
7～140
281
38.13
17.O6
36.45～39.81
3 家用电器的影响因子
    将统计的299户居民用户根据有无壁挂炉、燃气热水器、家用电器(5种家用电器为电热水器、电饭煲、微波炉、饮水机、电磁炉)进行分类计算，得到各类居民用户生活用气量指标，见表4。
表4 德州市中心城区各类居民用户生活用气量指标
用户类型
用户数量
用气量指标/
(MJ·人-1·a-1)
全部用户
299
1755.3
有壁挂炉
18
4577.4
无壁挂炉
281
1441.3
无壁挂炉，有燃气热水器
19
3109.5
无壁挂炉、燃气热水器
262
1381.4
有5种家用电器
105
1059.1
无5种家用电器
32
1599.1
家用电器中无电饭煲
73
1069.5
家用电器中无电饭煲、微波炉
86
1104.7
家用电器中无微波炉、电磁炉、电热水器
22
1418.6
家用电器中只有电热水器
47
1374.7
家用电器中只有电磁炉
13
1406.9
    由表4可知，有壁挂炉用户的用气量指标明显偏高，燃气热水器对用气量指标也有较大的影响。由于壁挂炉和燃气热水器比电器对用气量指标的影响大，故只对无壁挂炉、燃气热水器的家用电器用户的用气量指标进行计算。设电热水器、电饭煲、微波炉、饮水机、电磁炉这5种家用电器的影响因子分别为X1、X2、X3、X4、X5，则根据表4有：
 
    求解方程组(7)得到家用电器对居民生活用气量指标的影响因子，见表5。
表5 家用电器对居民生活用气量指标的影响因子
电器
电热水利电饭煲
微波炉
饮水机
电磁炉
影响因子
0.40
0.02
0.10
0.15
0.33
通过统计计算，求出德州市中心城区的居民生活用气量指标和家用电器对居民生活用气量指标的影响因子。居民生活用气量指标的选取还应结合国家政策、当地气源、经济发展水平等状况进行相应的调整[5～6]。
4 结论
    ① 通过对德州市中心城区281户无壁挂炉居民用户的用气量进行统计，得到了无壁挂炉用户不同人均年用气量区间置信度为95%的置信区间。
    ② 德州市中心城区无壁挂炉用户人均年用气量的置信区间为36.45～39.81m3/(人·a)，即居民生活用气量指标为1297.26～1416.84MJ/(人·a)，为新时期燃气专项规划中居民生活用气量指标的选取提供了依据。
    ③ 分析了影响居民生活用气量指标的影响因素，得出了德州市中心城区家用电器对居民生活用气量指标的影响因子，对其他经济发展水平相近城市居民生活用气量指标的选取具有借鉴意义。
    ④ 新时期的燃气专项规划应符合新时期燃气发展的要求，居民生活用气量指标的选取应深入调查城市燃气供应现状，保障供气的安全可靠，使燃气专项规划具有更好的可操作性。
参考文献：
[1] 段常贵.燃气输配[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2001：34.
[2] 严铭卿，宓亢琪，田贯三，等.燃气工程设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：85-89.
[3] 严铭卿.城镇燃气规划与编制[J].煤气与热力，2009，29(1)：B54-B57.
[4] 沈恒范.概率论与数理统计教程[M].4版.北京：高等教育出版社，2006：155-157.
[5] 张岩冰，张恺，王丽燕.燃气规划与经营管理模式的协调统一[J].煤气与热力，2007，27(9)：44-46.
[6] 陈秋涛.浅谈影响燃气管网规划的因素[J].沿海企业与科技，2006(9)：73-74.
 
(本文作者：王明1～3 田贯三1～3 张明光1～3 1.可再生能源建筑利用技术省部共建教育部重点实验室 山东济南 250101；2.山东省建筑节能技术重点实验室 山东济南 250101；3.山东建筑大学 热能工程学院 山东济南 250101)