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    建言“十四五” | 葉澤:引入脫鉤彈性系數預測中長期電力需求
    發布時間:2020-01-19  中國閥門信息網   閱讀數:258    

    中國閥門信息網訊

    :根據國家《電力規劃管理辦法》等有關文件,參考過去電力發展五年規劃的內容,“十四五”電力發展五年規劃的起點仍然是相應時期的,其他電源規劃、電網規劃和節能分析、經濟性分析、環境和社會影響評價及政策措施等都以電力需求為基礎。因此,準確預測未來五年的電力需求,是做好新一輪電力發展規劃的前提和基礎。由于電力彈性系數的簡明而且適用,過去電力規劃編制中主要以電力彈性系數為依據。近年來,在高質量發展的背景下,國家供給側結構性改革和產業結構調整力度不斷加大,許多省出現用電量增長與產值增長不相適應的新現象,電力發展與經濟增長的關系不再適合用傳統的電力彈性系數解釋,而需要用新的脫鉤系數解釋。

    (來源:微信公眾號“能源研究俱樂部”  ID:nyqbyj  作者:長沙理工大學副校長、教授 葉澤)

    Part1

    用電力彈性系數預測電力需求的方法

    及其局限

    預測中長期電力需求包括負荷和電量,有很多種方法,比如電力彈性系數法、回歸分析法、時間序列法、投入產出法、灰色預測技術方法、神經網絡法和遺傳規劃法等,電力彈性系數法只是其中的一種方法。電力彈性系數分為電力生產彈性系數和電力消費彈性系數,兩者相差一個固定的損耗,在原理上可以不作區分。電力彈性系數是指一段時間內電力增長速度與國民生產總值增長速度的比值,在假設預測期電力彈性系數與以前時期電力彈性系數相等或者經過適當的調整后,根據國民經濟和社會發展規劃得到預測期的國民生產總值,就可以計算得出預測期的電力需求值。電力彈性系數法的優點是經濟意義明確,簡單、容易計算和理解,缺點是電力彈性系數受很多因素影響,而且隨時發生變化,難以事先準確確定,最終影響電力需求預測的準確程度。電力彈性系數法主要從宏觀上描述電力發展與經濟發展之間相互依賴的數量關系,但是,為了提高預測的準確性,也可以進一步分產業、行業或用戶類型、分地區分別進行預測,然后再匯總計算。在實際電力需求預測中,電力彈性系數法一般與其他方法組合使用,經常作為校核方法用于分析判斷預測結果的科學性和合理性。

    近年來,許多省在分析本省電力彈性系數變化規律的基礎上,總結得出三個階段的結論。比如,2000~2016年間,河南省GDP和全社會用電量保持快速增長,年均增速分別達到11.1%和9.3%,平均電力消費彈性系數為0.84;但按照用電量增速和GDP增速的相對大小即電力彈性系數的大小,這段時期可分為三個階段。第一階段是上升期(2000~2007年),用電量增速、經濟增速同步上升,但用電量增速總體大于經濟增速,電力彈性系數為1.15,大于1;第二個階段是波動期(2008~2011年),用電量增速的波動幅度比經濟增速的波動幅度更大、更明顯,電力彈性系數小于1,為0.89;第三個階段是回調期(2012~2016年),用電量增速、經濟增速同步下降,但用電量增速明顯低于經濟增速,下降幅度更大,電力彈性系數僅為0.25。

    從上面的分析中可以得到兩個結論:第一,如果在某個階段,例如第一個階段上升期內運用電力彈性系數法預測電力需求,可以得出較合理的結論。第二,如果用第一階段的電力彈性系數預測第二個階段的電力需求,或者用第二個階段的電力彈性系數預測第三個階段的電力需求,都會產生顯著的誤差。為什么會出現這種差異?主要與經濟發展狀態和發展方式有關。例如,河南省電力彈性系數所表現出階段性變化特征主要由經濟不同發展階段的產業結構變化造成。在上升期,全省工業進入持續高速發展階段,高耗能行業發展迅速,全省經濟發展重工業化特征明顯,電力彈性系數因此大于1;在波動期,受2008年國際金融危機影響,高耗能行業發展減速,其增加值占GDP比例下降,電力彈性系數開始下降,但仍然較大;在回調期,國家經濟發展進入新常態,全省產業結構深度調整,落后產能進一步淘汰,經濟增速趨緩,電力增速下降明顯,電力彈性系數大幅度降低。綜合上面的分析,在目前國家強調高質量發展和經濟增長方式發生根本性轉變的背景下,傳統的以電力彈性系數進行電力需求預測的方法已經不再適用。

    Part2

    為什么要使用脫鉤彈性系數

    電力發展與經濟發展的相對數量關系變化在世界各國具有普遍的規律性。我國許多省的電力彈性系數開始呈現倒“V”變化,即先增加后過渡再減少的三階段變化,其實在世界許多發達國家已經發生過。電耗強度等于單位GDP的耗電量,用絕對量而不是變化率描述電力發展與經濟發展的相對數量關系,與電力彈性系數本質上有類似的經濟意義。英國電耗強度長期看呈現非常明顯的倒“V”形狀:1900~1971年,英國電耗強度總體處于上升階段,以市場匯率法計算,電耗強度由0.0008千瓦時/美元增長到峰值0.345千瓦時/美元;1971~2008年間則總體處于下降階段,電耗強度比峰值下降了37%。美國電耗強度也呈現出非常明顯的倒“V”形狀:1902~1976年,美國電耗強度總體處于上升階段,電力強度由0.012千瓦時/美元增長到峰值0.471千瓦時/美元;1976~2008年間則總體處于下降階段,電耗強度比峰值下降了24%。英美兩國電耗強度在長時間內的倒“V”變化都與其經濟結構調整有直接的關系??傮w上,隨著經濟的發展和經濟總量的增加,社會對資源消耗會提出減少和節約的內在要求,傳統的資源消耗與經濟增長之間的線性關系需要做相對降低的調整,從而提出了“脫鉤(Decoupling)”的要求,即經濟發展的同時實現資源消耗的相對降低。

    事實上,目前我國電力發展與經濟發展之間的相對數量關系正處在倒“V”形轉變中。新中國成立以來特別是改革開放以來,我國電力發展與經濟發展處在快速增長時期,兩者有明顯的線性關系,而且電力發展相對較快。但是,隨著經濟發展新常態的出現,電力發展與經濟發展的相對關系正在不同地區發生不同程度的變化。如果以電耗強度這個指標分析,一方面,我國電耗強度與世界發達國家有明顯的差距,2018年我國電耗強度為0.52千瓦時/美元,比印度0.57千瓦時/美元稍低,但明顯高于美國0.22千瓦時/美元,英國0.12千瓦時/美元,德國0.16千瓦時/美元,法國和日本的0.21千瓦時/美元。這說明了我國電力發展與經濟發展存在脫鉤的緊迫性。另一方面,我國不同地區的電耗強度有非常大的差異,2018年寧夏電耗強度為1.9千瓦時/美元,而北京只有0.249千瓦時/美元,寧夏是北京的7.6倍;湖南省只有0.317千瓦時/美元,寧夏是湖南的6倍。我國不同地區的電耗強度差距非常大,這個結果說明了我國電力發展與經濟發展“脫鉤”的可能性。(以上我國各地2018年電耗強度按2018年人民幣對美元平均匯率100美元=661.74元人民幣計算,數據來源:國家統計局)

    一些省已經從經濟發展的實際中提出了“脫鉤”的問題。由于產業結構調整和節能改造的影響,江蘇省2018年工業用電彈性系數發生變化,用電量與工業增加值之間的關聯度明顯下降,單位工業用電量對工業增加值的影響力不斷減弱,傳統的用電量分析方法受到了一定的局限和挑戰,即可以以較低的電量消費實現較快的工業增長,工業用電開始與工業增長呈現強脫鉤效應。湖南省2019年前三季度工業用電量679.66億千瓦時,增長2.1%,但1~10月湖南規模工業增加值增長8.2%。工業用電量與增加值的相對數量關系相對于通常狀態的“脫鉤”使人難以相信,同時也引起了社會對這種新的數量關系的關注和期待。

    Part3

    如何運用脫鉤彈性系數預測電力需求

    經濟學家在分析“脫鉤”現象時也提出了“脫鉤”彈性系數指標。目前,使用較多的是Tapio彈性模型。Tapio脫鉤彈性系數的定義形式上與電力彈性系數相同,即用電量變化比例與經濟增長比例的比值,但是,在指標運用時有相對獨立的分析內容。Tapio根據脫鉤彈性系數的計算結果及其相關參數的構成情況,把脫鉤細分成八種類型,其中每種類型的經濟含義非常清晰,比如弱脫鉤狀態表示總體用電量和經濟增長都在增加的同時,經濟增長的增速要快于總體用電量的增速;增長連接體現的是用電量增速與經濟增速基本持平等(見下表)。

    以省為例,實際計算中,可以按照類似電力彈性系數計算的方法,將各年全省用電量變化和經濟增長總量變化、變化率及其比值分別計算得出相應值,然后將計算結果與表中間三列參數值進行對照,即可確定某省用電量與經濟增長之間的脫鉤狀態,結果會表明不同年份該省用電量與經濟增長之間脫鉤類型。也可以分產業或行業、用戶類型、分地區分別進行上述計算,其結果相應表明不同年份該省某產業或行業、某用戶類型、某地區用電量與經濟增長之間脫鉤類型。由于脫鉤類型比電力彈性系數的分類更加細致,而且有明確的經濟意義,因此,運用脫鉤彈性系數實際上是用Tapio脫鉤狀態體系表分析和判斷用電量與經濟增長之間定性和定量關系,會更加準確而有針對性。

    表 Tapio 脫鉤狀態體系表

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    注:ΔTP、ΔTE分別表示用電量和經濟增長量的變化;E(TP,TE)表示脫鉤彈性系數

    與運用電力彈性系數進行電力需求預測相似,以上年的用電數量和經濟增長量為初始參數,根據該省國民經濟與社會發展目標速度,結合國家節能減排等相關政策,在分析確定預測期脫鉤彈性系數的情況下,比如選擇一定歷史時期的平均脫鉤彈性系數和最低脫鉤彈性系數兩個參數值,利用脫鉤彈性系數計算公式,逐年計算得出預測期內各年電量需求。

    與運用電力彈性系數進行電力需求預測相比,運用脫鉤彈性系數預測電力需求能夠更好地揭示電力發展與經濟增長之間的相互數量關系,不僅體現在滿足經濟增長的電力發展數量上,也體現在保證經濟增長前提下用電數量的減少和降低的過程或機制和結果上,比如能夠清楚地說明脫鉤結果是來自于使用效率提升,還是產業結構調整包括轉移。因此,更能滿足高質量發展的需要,也能夠更準確地解釋當前電力發展與經濟發展的非關聯現象。

    原文首發于《電力決策與輿情參考》2020年1月3日第1、2期



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