深度分析丨新時代下的電力需求預測 2018-03-08 11:43:53
摘要：在“十五”規劃之前，我國電力工業(ye) 由於(yu) 受到東(dong) 南亞(ya) 金融危機的影響，電力消費增速下降，1997年增速為(wei) 4 8%，1998年為(wei) 2 8%。
“十三五”電力規劃與(yu) “十五”電力規劃有相似之處。在“十五”規劃之前，我國電力工業(ye) 由於(yu) 受到東(dong) 南亞(ya) 金融危機的影響，電力消費增速下降，1997年增速為(wei) 4.8%，1998年為(wei) 2.8%。由於(yu) 受到“十五”前幾年低增速的影響，在研究編製“十五”電力規劃時，各主管部門和各研究單位預測2005年發電量和裝機容量偏小，如國家計委預測2005年發電量17300億(yi) 千瓦時，裝機容量3.7億(yi) 千瓦，“十五”期間年均增長率分別為(wei) 4.8%和3%;國家經貿委預測2005年發電量為(wei) 17500億(yi) 千瓦時，裝機容量3.9億(yi) 千瓦，年均增長率分別為(wei) 5.04%和4.0%;研究單位及專(zhuan) 家預測，2005年發電量17500~18500億(yi) 千瓦時，裝機容量為(wei) 3.9~4億(yi) 千瓦，增長率分別為(wei) 5.04%~6.2%及4.08%~4.6%。由於(yu) 實際經濟發展速度比預測的速度快，“十五”期間電力規劃在三年完成，於(yu) 是修訂“十五”電力規劃，預計2005年發電量達到19600~20000億(yi) 千瓦時，年均發電量增長率提高到6%~7.3%，結果仍然偏低。2005年實際完成發電量為(wei) 24975億(yi) 千瓦時，是國家計劃發電量的1.44倍;裝機容量為(wei) 51718萬(wan) 千瓦，是國家計劃裝機容量的1.40倍。
最近幾年，由於(yu) 受國際經濟疲軟的影響，中國經濟進入新常態，電力增速下降，2012年為(wei) 5.9%，2013年8.9%，2014年為(wei) 3.8%，2015年0.96%，2016年為(wei) 5%，在這種情況下，“十三五”電力規劃製定采用全社會(hui) 用電量為(wei) 6.8~7.2萬(wan) 億(yi) 千瓦時，年平均增速為(wei) 3.6%~4.8%，另考慮儲(chu) 備2000億(yi) 千瓦時為(wei) 考量依據。“十三五”電力規劃公布後，2017年全國全社會(hui) 用電量6.3萬(wan) 億(yi) 千瓦時，全社會(hui) 用電量同比增長6.6%，增速同比提高1.6個(ge) 百分點。很可能“十三五”電力規劃的預測跟“十五”一樣，預測負荷偏低。接連幾年電力需求高增長，使電力規劃失去意義(yi) ，需要不斷地滾動修編。其實在新常態下，電力需求年增長7%~8%甚至8%~9%也不為(wei) 過，如果“十三五”規劃從(cong) 2017年開始增長率高於(yu) “十三五”電力規劃值，那麽(me) “十三五”也可能像“十五”電力規劃那樣，需要及時修訂。
不能忘記調查研究
調查研究是電力需求預測的基本功，改革開放以後，我國逐步從(cong) 國外引進了模型預測，彈性係數預測方法體(ti) 係。原電力部計劃司司長曾強調調查研究是計劃、規劃工作的基本功，沒有調查研究就沒有資格做負荷預測。電力規劃工作者應當到農(nong) 林水和各個(ge) 工業(ye) 部門去了解情況，到農(nong) 村、到工廠實地調研，尋找電力供應和消費的規律。
在全球經濟“大轉型”的新常態下，能源行業(ye) 何去何從(cong) ?我們(men) 首先需要識別出哪些是確定的，哪些是不確定的，哪裏存在著新機會(hui) ，哪些存在著風險。隨著經濟的發展，人類將更加尊重地球生態邊界、氣候變化、空氣質量、環境保護等;人類將推動全球能源結構走向低碳綠色、逐步脫離以化石能源為(wei) 主導的狀態;提高全球電氣化的比重，這些都是確定性的，尤其是電力作為(wei) 終端能源消費的比重不斷升高，這更加確定無疑。總之，通過調查研究，才能夠比較準確地預測負荷。
據國家電力規劃研究中心介紹，“十三五”我國用電需求是用數量經濟模型、電力彈性係數法和分行業(ye) 用電量法預測的。這是我國電力工業(ye) 常用的預測方法，這些預測方法都存在主觀隨意性。
根據數量經濟模型做電力需求預測，外行看了覺得很神秘，很科學，但實際上模型的靈魂是數據。大家的興(xing) 趣在模型，設計建立預測模型，可以寫(xie) 論文，卻沒有人沉下心來研究數據。模型再好，沒有數據或者數據不科學，輸進去的是“垃圾”，出來的成果也是“垃圾”。電力彈性係數法預測，設定第二產(chan) 業(ye) 彈性係數為(wei) 0.5~0.55之間，第三產(chan) 業(ye) 為(wei) 1.05~1.15，居民生活為(wei) 1.1~1.2，綜合計算為(wei) 0.65~0.71之間。從(cong) 國家統計局《中國統計摘要》來看，2008為(wei) 彈性係數為(wei) 0.58，2009年為(wei) 0.75，2010年為(wei) 1.25，2011年為(wei) 1.27，2012年為(wei) 0.77，2013年為(wei) 1.16，2014年為(wei) 0.51，缺乏規律性。
所以自2010年世界能源危機之後，大家認為(wei) 電力彈性係數已經不可作為(wei) 能源、電力需求預測的方法。與(yu) 其花功夫預測電力彈性係數，不如在調查研究上多花點功夫。至於(yu) 行業(ye) 用電量法預測與(yu) 第二種電力彈性係數預測法是類似的——先預測各行業(ye) 電力彈性係數，綜合各行業(ye) 的彈性係數，得出總的電力彈性係數，然後求得2020年全社會(hui) 用電量;而第三個(ge) 預測，則是直接預測各行業(ye) 的用電量，然後各行業(ye) 相加得出全社會(hui) 用電量。三個(ge) 方法預測結果，第一個(ge) 方法為(wei) 7.2~7.4萬(wan) 億(yi) 千瓦時，第二個(ge) 方法為(wei) 7.0~7.3萬(wan) 億(yi) 千瓦時，第三個(ge) 方法為(wei) 6.8~7.4萬(wan) 億(yi) 千瓦時，似乎都很接近，其實搞電力需求預測的人都知道，預測時可以通過試算解決(jue) ，甚至可以使三個(ge) 方案的預測結果都相等。
要預測總發電量
在我國的電力數據統計中，包括發電量和全社會(hui) 用電量，發電量比全社會(hui) 用電量大。有人以為(wei) 發電量包括廠用電、線損，其實全社會(hui) 用電量中也包括廠用電、線損。這個(ge) 差額主要是進出口電量。隨著我國國際交往增加，洲內(nei) 跨國聯網，洲際聯網增加，以及全球能源互聯網的發展，發電量的數字會(hui) 不斷增加，如在2010年差額為(wei) 279億(yi) 千瓦時，占全社會(hui) 用電量0.66%，到2017年已達到1200億(yi) 千瓦時，占全社會(hui) 用電量1.18%。這是我們(men) 承擔的國際義(yi) 務，這部分發電量和全社會(hui) 用電量一樣是不能少的，所以我們(men) 在預測全國用電量之外，應當預測總發電量。2010年~2017年的發電量和全社會(hui) 用電量數字如下表：
在“十三五”我國用電需求預測的文章中，關(guan) 於(yu) 電力需求預測用了三個(ge) 名詞：在數量經濟模型預測中，2020年全國需電量為(wei) 7.2萬(wan) ~7.4萬(wan) 億(yi) 千瓦時，這裏用的是“全國需電量”;在電力彈性係數法預測，2020年全社會(hui) 需電量預測為(wei) 7.0萬(wan) ~7.3萬(wan) 億(yi) 千瓦時，這裏用的是“全社會(hui) 需電量”;在分行業(ye) 用電量法預測中，2020年全社會(hui) 用電量在6.8萬(wan) ~7.4萬(wan) 億(yi) 千瓦時，這裏用的是“全社會(hui) 用電量。”前麵講的是三種預測方法，可是後麵又加了一種人均用電量法共四種名詞，但並沒有介紹人均用電量法的測算。在最後總結中2020年統一歸結為(wei) 全社會(hui) 用電量6.8~7.2萬(wan) 億(yi) 千瓦小時，應該說三種預測方法預測的都是全社會(hui) 用電量。
要推進電能替代
為(wei) 貫徹落實中央財經領導小組第六次會(hui) 議《國務院關(guan) 於(yu) 印發大氣汙染防治行動計劃的通知》(國發〔2013〕37號)及《能源發展戰略行動計劃(2014~2020年)》(國辦發〔2014〕31號)相關(guan) 部署，國家發展改革委等八部委以發改能源〔2016〕1054號文聯合印發了《關(guan) 於(yu) 推進電能替代的指導意見》，要求“2016~2020年，實現能源終端消費環節電能替代散燒煤，燃油消費總量約1.3億(yi) 噸標煤，帶動電煤占煤炭消費比重提高到1.9%，帶動電能占終端能源消費比重提高約1.5%，促進電能占終端能源消費比重達到約27%。”
有一件事情始終沒有弄清楚，就是以電代煤，要代替1.3億(yi) 噸標煤，需要多少電?後來媒體(ti) 公布，代替1.3億(yi) 噸標煤要用4500億(yi) 千瓦時電力。因為(wei) 以電代煤，不是用電去代替聲、光、通信等高效用電，以電代煤是用電去代替經濟性差的供熱部分。因為(wei) 這部分經濟性差，所以一直還是用煤炭、石油、天然氣等化石燃料供應。最近幾年由於(yu) 熱泵技術的發展，1千瓦時電可以獲得2千瓦時、3千瓦時、甚至4千瓦時電的能量。用電製熱效率高了，經濟性有所提高，但由於(yu) 發電和熱泵需要巨大的投資和運行費用，因此目前熱泵的經濟性並不高，有待於(yu) 技術水平的提升。
目前來看，用電鍋爐代替煤鍋爐，環境效益好，但能效和經濟性還不高。現在關(guan) 於(yu) 以電代煤公布了一些數字：國家電網公司從(cong) 2013~2016年累計推廣實施電能替代電量達1030億(yi) 千瓦時，首次突破1000億(yi) 大關(guan) ，相當於(yu) 在能源消費終端減少燃煤4037萬(wan) 噸，減排二氧化碳7190萬(wan) 噸，減排二氧化硫等汙染物76萬(wan) 噸，環保、社會(hui) 效益顯著。還有一種估計，在“十三五”期間，電能替代在國家電網公司供電區域內(nei) 可完成5000億(yi) 千瓦時替代量，南方電網公司供電區域內(nei) 可完成1000億(yi) 千瓦時電能替代(沒有提到內(nei) 蒙古電力公司供電區域內(nei) 可以完成多少)，至少兩(liang) 大電網公司可完成6000億(yi) 千瓦時，加上這筆用電量，2020年全社會(hui) 用電增長率至少可以達到6.5%。
這裏是按電能替代電能利用高效率來計算耗電量的，每億(yi) 千瓦時電能可以替代3億(yi) 噸左右標準煤或4億(yi) 噸左右原煤來計算的，象電鍋爐、電炊具達不到這麽(me) 高效率，要替代1.3億(yi) 噸標準煤，替代電量還要增加，“十三五”相應的全社會(hui) 用電量和全社會(hui) 用電量增長率還會(hui) 增加。因為(wei) 電能替代1.3億(yi) 噸標準煤是必須完成的。所以電能替代的電量是一定能夠完成的，應當納入電力規劃。
關(guan) 於(yu) 靈活電源平衡
在建國初期電力短缺，為(wei) 了多發電力滿足電力需求，往往采取調班用電，提高發電設備利用小時數。那時傾(qing) 向於(yu) 多建基荷電廠。後來裝機容量比較富裕之後，為(wei) 了保持各類電廠運行的靈活性、可靠性和經濟性，在進行電力規劃中，不僅(jin) 要保證有足額的裝機容量，而且要根據負荷特性，使高峰電廠、腰荷電廠和基荷電廠有合理的比例。
目前我國處在化石能源發電向可再生能源和新能源發電大轉換時期，要大力發展可再生能源電力和新能源電力，需要用火電(天然氣發電和煤電)、儲(chu) 能和需求響應來解決(jue) 可再生能源電力和新能源電力的間歇性，隨機性和季節性問題。特別是目前需求響應尚不能大規模發展時，主要靠火電調峰、調頻、輔助服務的情況下，矛盾比較突出。“三北”棄風棄光，雲(yun) 南、四川棄水，局部地區調峰能力不足，煤電利用小時數不斷下降，輸電係統利用率偏低。為(wei) 了解決(jue) 這些問題，我們(men) 在進行電力需求預測時，是否應該測算一下，我們(men) 發展可再生能源電力、核電電力，風電、太陽能電力，需要多少調峰、調頻容量?需要多少輔助服務容量?我們(men) 有多少調峰、調頻、輔助服務容量，是否平衡，能否滿足發展水電、核電、風電、太陽能發電要求?在“十三五”期間能否解決(jue) 棄水、棄風、棄光，甚至棄核的要求?
“十三五”規劃中雖有水電、風電、太陽能發電、核電的裝機規模，也有天然氣發電、煤電、抽水蓄能電站的規模，但沒有水電、風電、太陽能發電、核電需要多少調峰、調頻和輔助服務容量。不知道非化石能源電力的輔助服務要求能否滿足?棄水、棄風、棄光、棄核的問題能否解決(jue) ?最好是調峰、調頻、靈活電源多準備些，以便水電、風電、光電、核電超計劃完成，才能保證不丟(diu) 棄、少丟(diu) 棄電能。
關(guan) 於(yu) 飽和用電水平
飽和用電水平是關(guan) 係國家及地區電力規劃的關(guan) 鍵指標，對其進行科學研究，將有助於(yu) 遠近結合，統籌兼顧，將有助於(yu) 指導當前能源電力發展建設。過去有人研究認為(wei) 2030年是電力發展峰值年。最近南方能源報刊登《基於(yu) 國際比較的我國飽和用電水平研判》，認為(wei) 我國人均用電量約為(wei) 7000~8000千瓦時/年，2032年或2042年達到飽和時期，全社會(hui) 用電量預計將達到11.68萬(wan) 億(yi) 千瓦時(8000千瓦時/人/年×14.6億(yi) 人口。
能源轉型對於(yu) 飽和用電水平有很大影響，所以首先要了解清楚能源轉型。能源轉型包含多種理解：一是在供給側(ce) ，用清潔能源替代化石能源;在能源消費側(ce) 實施清潔能源替代。這裏所說的清潔能源是指風能、太陽能、水能等可再生能源，還包括煤炭清潔高效利用和天然氣等。另一種理解則是，發展以電力為(wei) 中心，實現“兩(liang) 個(ge) 替代”，能源開發實施“清潔替代”，以太陽能、風能、水能等清潔能源替代化石能源，能源消費實行“電能替代”，以電代煤、以電代油、以電代天然氣，實現一個(ge) 回歸(化石能源回歸基本屬性，主要作為(wei) 工業(ye) 原料和材料使用)，一個(ge) 提高(即提高電氣化水平)。因為(wei) 第一方案缺乏必要的數據，難以估算，現在按第二方案，能源供給實施可再生能源和核電替代，能源消費以電能替代，估計需要電能20萬(wan) 億(yi) 千瓦時(按國家發改委等八部委電能4500億(yi) 千瓦時替代標準煤1.3億(yi) 噸計算)。
改革開放以後的能源預測，都或多或少在考慮能源轉型，用清潔、低碳能源替代化石能源。從(cong) 1996年到2015年收集到14個(ge) 預測資料來看，絕大部分預測的時間節點為(wei) 2050年。隨著對能源轉型的認識，2050年的發電量和裝機容量不斷提高，但到目前為(wei) 止，2050年的發電量預測還沒有提高到20萬(wan) 億(yi) 千瓦小時。
“十三五”規劃中2020年發電量6.8~7.2萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量20億(yi) 千瓦。2012年國家開發銀行的預測，2050年發電量為(wei) 13.8萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量35億(yi) 千瓦;2012年中國電力企業(ye) 聯合會(hui) 王誌軒預測，2050年發電量為(wei) 16.3萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量達49億(yi) 千瓦。2014年華北電力大學羅建國等人預測，2050年發電量15萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量41億(yi) 千瓦，2015年國家電網公司能源研究院白建華預測，發電量15萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量68.4億(yi) 千瓦(其中包括儲(chu) 能容量為(wei) 6億(yi) 千瓦)。如果按白建華的預測2050年發電設備利用小時數為(wei) 2200小時，那麽(me) 要達到飽和電量20萬(wan) 億(yi) 千瓦時，裝機容量應該達到90.9億(yi) 千瓦。如果要想用電力完全替代所有各種化石能源，以全球綜合電力網替代全球綜合能源網，20萬(wan) 億(yi) 千瓦時是不夠的，關(guan) 鍵是4500億(yi) 千瓦時電力替代不了1.3億(yi) 噸標煤。看來認為(wei) 2030年是電力發展峰值年是不可靠的。
最近有人說，在2017年前中國一直存在著兩(liang) 個(ge) 潛在的風險，第一個(ge) 是能源，第二個(ge) 是糧食。自從(cong) 在技術上獲得三大突破，中國有可能排除兩(liang) 大風險。這三大突破一是地熱發電的研究成功;二是低成本沙漠化土壤改良;三是海水、鹽堿地、水稻種植。熱幹岩勘查取得重大突破，其儲(chu) 量比煤炭、石油的儲(chu) 量高幾十倍，甚至可能使人類放棄高聚變生產(chan) 能源。熱幹岩如能開采成功，可以彌補我國能源資源的不足，對於(yu) 電能的替代，電力飽和水平也可能有影響。電力飽和用電水平的高低，取決(jue) 於(yu) 用電力替代化石能源的水平(用電力替代化石能源的比例，例如替代50%，80%或是全替代)。再一個(ge) 就是電力替代化石能源的速度，替代速度愈快，飽和用電水平就會(hui) 愈快到來。而這兩(liang) 個(ge) 發展速度的快慢取決(jue) 於(yu) 經濟性的實現。同時，我們(men) 也希望頁岩氣的利用技術能很快成熟，與(yu) 地熱發電一同為(wei) 我國電力發展作貢獻。
新時代、新征程、新常態下，就要有新的電力預測方法，要拋棄電力彈性係數法、人均用電量法，要用調查研究來預測負荷。
(本文刊載於(yu) 《中國電力企業(ye) 管理》2018年2期，作者係本刊特約撰稿人)
