電力占終端能源消費比重分析預測方法及應用

葉 彬，秦丹丹，楊 欣，鄭高峰，陳正報

（1.國網安徽省電力公司經濟技術研究院，合肥 230022；2.國網安徽省電力公司，合肥 230022；3.安徽省統計局，合肥 230022）

0 引言

在終端能源消費中，電力是優質、清潔、使用方便的高效能源。電力在終端能源消費中的占比，既是衡量終端能源消費結構的一個重要指標，也是衡量一個國家電氣化程度的重要指標之一。文獻［1］和［2］對電力占終端能源消費比重計算方法進行了較為深入的討論，但其中涉及到電力數據計算部分有待商榷。文獻［3］詳細論述了中國終端能源消費和能源效率。但對于電能占終端能源消費比重的發展趨勢分析預測方面的研究文獻少見報道。

因此，深入研究電力在我國能源消費結構中的現狀及發展趨勢，并有針對性地提出提高電力占比的有效措施，對改善我國能源消費結構、提高能源利用效率、控制能源消費總量具有重大意義。本文基于我國及安徽省終端能源消費現狀，探討了終端能源消費發展方向，展望遠景電力占終端能源消費比重發展趨勢，進而提出了提高電氣化指標的政策措施建議。

1 電力占終端能源消費比重計算方法

1.1 我國能源統計體系與國際通行的準則存在很大差異

按照OECD／IEA的定義，終端能源消費是終端用能設備入口得到的能源。終端能源消費量等于一次能源消費量減去能源加工、轉化和儲運這三個中間環節的損失和能源工業所用能源后的能源量。電力占終端能源消費占比指標的計算，采用的能源消費總量是扣除能源加工轉換損失量和損失量的，電能消費量在進行標準量轉換中以電熱當量法計算為準。

我國能源統計體系中，有“發電煤耗計算法”和“電熱當量計算法”，兩者差別在于把電力消費量轉換成標準量時的方法不同。這兩種方法統計的終端能源消費量并不符合國際準則。按發電煤耗法計算的終端能源消費量未扣除能源工業所用能源和發電損失；按電熱當量法計算的終端能源消耗量，扣除了發電損失，但未扣除能源工業所用能源［3］。按此統計數據計算將造成國內電力消費所占的比例數偏小，擴大了我國電氣化水平與其他發達國家的差距。

因此，為了與國際通行準則一致，需要在我國能源統計數據的基礎上，對影響終端能源消費量和電力消費量計算的重要參數進行修正。

1.2 重要參數修正方法

1.2.1 能源數據

1）能源消費總量 應包括商品能源消費和非商品能源消費，但我國統計體系中未統計非商品能源消費量，該項的缺失會導致電氣化指標計算結果偏大。但非商品能源的逐步淘汰是能源消費的發展趨勢，在開展長期電氣化指標預測時，誤差會逐漸縮小，故暫不考慮此項。

2）能源損失總量 包括加工轉換損失量、能源工業所用能源（煤炭、石油及天然氣）和其他損失量3個部分，其中加工轉換損失量應包括電力轉換損失量。我國能源統計體系中損失量一欄不包含電力轉換損失量和能源工業所用能源兩項，因此在測算時應予以補充。能源損失總量測算公式為：

需要特別提出的是，文獻［1］中電力轉換損失量是采用發電消耗能源總量減去電能終端消費量折標準煤得出，這個差值里不僅包含了電力轉換損失量，還包含了電力傳輸損失量。而中國能源統計體系中“其他損失量”為各種能源儲運損失量，已包含電力輸配損失量，所以電力轉換損失量不應再包含電力輸配損失量。因此，重新定義電力轉換損失量測算表達式為：

3）發電能源消費總量 根據所有發電量與發電煤耗乘積計算，其中發電煤耗取當年火力發電廠平均發電煤耗，該指標為水、火、風等各種機組發電的總能源消耗量，表達式為：

4）終端能源消費總量 可通過上述指標簡單計算而得，公式為：

其中，非商品能源消費總量以零計。

1.2.2 電力數據

1）終端用電量 指各種終端用戶所消耗的電量。文獻［1］中計算終端用電量算法有兩處值得商榷：一是應用售電量扣除中間層損失電量（按售電量5%結算）作為終端用電量，而售電量僅為國家電網公司經營范圍內數值，不包含其他電網經營企業及企業自發自用電量；二是未扣除能源工業所用電量，不符合終端能源消費定義。可將終端用電量修正為應用全社會用電量扣除廠用電量、輸配電損失電量及能源工業所用電量后計算，表達式為：

2）能源工業所用電量 包括煤炭開采和石油、天然氣提煉業的用電量。

3）廠用電量 按照全社會發電量乘以綜合廠用電率測算，表達式為：

4）輸配電損失電量 按照全社會用電量乘以綜合線損率測算，表達式為：

1.2.3 電氣化指標

本文僅計算電能在終端能源消費中的比重，表達式為：

2 電力占終端能源消費比重預測方法

2.1 能源消費部門劃分

我國能源統計系統中的部門劃分與國際通用的能源消費部門劃分不完全相同，中國的統計系統一般采用一、二、三產業加民用的分類方法（見圖1）。

為了使能源情景分析更能反映不同能源用途的特性，在國家統計年鑒的部門分類基礎上，進行了能源消費部門劃分的必要調整。

圖1 中國統計體系部門劃分

1）涵蓋范圍及部門劃分 由于研究對象是終端能源消費，不包括能源工業所用能源，因此煤炭、石油、天然氣等能源開采及加工、電力以及熱力的生產等均不應納入。為簡化處理，將第一產業和第二產業合并為產業部門，第三產業則調整為服務業，進一步分解為交通運輸業、商業及服務業。

2）產業部門 主體是工業，而工業一直是我國最主要的耗能部門。為了對工業的耗能情況進行深入的研究，對工業中的高耗能行業，如黑色金屬、有色金屬、非金屬、化學原料及化學制品、造紙等給予了特別的關注，對能耗不高的其他行業則進行了合并，組成了其他產業部門。

3）交通運輸業 在我國能源統計體系中，交通運輸業僅包括對從事運營的交通運輸企業的統計，這與國外能源消費統計中對交通運輸用能部門的定義差別比較大。由于交通用能已遠遠超出專業運輸行業的范圍，為便于分析廣義交通用能方面的發展和能源需求，對交通部門的界定采用了國外大交通的概念，既交通部門包括所有的交通運輸工具。據此修正交通運輸能源消費數據，除交通運輸部門營運車輛用油外，工業、建筑業、服務業消費的95%的汽油、35%的柴油用于交通工具；居民生活和農業消費的全部汽油、居民生活消費的95%柴油用于交通［3］。

經過上述調整以后，模型的部門劃分如圖2所示。在大的產業結構劃分上基本與國外在進行能源研究時常用的部門劃分一致，為進行研究結果的國際比較提供了方便。

2.2 預測思路及方法

電力占終端能源消費比重的預測思路如圖3所示。在圖3中，經濟社會發展規劃是整個預測體系的基礎，其主要指標為預測期內人口、城鎮化率、城鎮居民人均可支配收入、農村居民人均純收入、各產業GDP等數據。在此基礎上，將預測體系分為兩個方面，一是終端能源消費總量及行業分布預測；二是電力在終端能源消費中的比重預測。

圖2 參照國際通用做法調整部門劃分

1）終端能源消費總量及行業分布預測 預測對象分為三級，即總量、二級部門（3類）、三級部門（9類）。以經濟社會發展預測為基礎邊界條件，首先預測終端能源消費總量，應用回歸分析法、時間序列法、彈性系數法等多種方法進行預測，推薦各水平年終端能源消費。其次，應用回歸分析法和時間序列法，分別預測圖2所示產業部門、服務業、城鄉居民生活三大類終端能源消費，綜合兩種方案，預測各部門推薦值，同時根據總量預測結果，按權重分布得出各部門預測結果。最后，對圖2中所示第三級部門，即重點行業分別開展時間序列預測，并按預測結果分權重得出各行業終端能源消費總量。

測算方法采用回歸分析法、時間序列法和能源彈性系數法。其中，前兩種方法主要應用EVIEWS軟件，即計量經濟學軟件包。但兩種方法均需要通過統計檢驗，主要采用統計學上的F檢驗、T檢驗、R2檢驗和DW檢驗，所得方程需經過擬合測試確定最佳形式。

2）電力在終端能源消費中的比重預測 考慮到產業部門中各行業能源結構主要取決于技術進步、能源政策及價格等各種復雜因素，因此主要采用書面調研的方法開展能源消費結構預測；而交通運輸中電力占比甚小，今后的電力消費主要為電氣化鐵路、軌道交通及電動汽車，該三項用電數據可通過相關交通規劃測算而得，因此逐項開展各類交通用電量預測；商業及服務業、城鄉居民生活為兩類傳統用電占比較高行業，同樣直接應用回歸分析、時間序列等方法，預測其用電量。即重點行業通過調研推算電力占比進而間接預測用電量，其他行業則直接預測用電量，累計可得終端總用電量，最終可預測電力占終端能源消費比重。

圖3 電力占終端能源消費比重預測方法示意圖

3 安徽省電力占終端能源消費比重分析預測

以安徽省為例，應用前述方法計算安徽省電力占終端能源消費比重歷史值，并預測其2013—2020年的發展趨勢。

3.1 “十一五”以來電力占比計算

安徽省“十一五”以來電力在終端能源中的消費比值計算結果如表1所示。表1中，能源總消費量、發電能源總消費量按發電煤耗法計算；終端能源消費、電能折標煤按電熱當量法計算。

安徽省電力在終端能源消費中的比重從2005年的13.1%增加到2012年的16.7%，呈逐年增長趨勢，但是增長幅度不大，平均每年約按0.7%增加。安徽省2012年的電力占比低于2005年中國19.2%和世界18.8%的平均電力占比，相對于美國、日本和德國等發達國家，電力在終端能源的比重則有更大差距。主要原因是省內各行業對一次能源（尤其是煤炭）的依賴程度較大，能源利用率低，沒有重大的技術創新來改變現有的能源消費結構比例。

表1 安徽省“十一五”以來電力在終端能源中的消費比重

為促進能源可持續發展，安徽省需要轉變能源消費方式，提高煤炭發電比例，加大新能源和可再生能源利用力度，逐步提高電能在終端能源消費中的比重，優化調整終端能源消費結構，促進能源利用效率的提高。

3.2 電力占比趨勢分析預測

根據前述方法，結合重點行業電力終端消費調研及其他產業用電預測得到的各行業、各產業用電量如表2所示。

表2 行業用電量預測

綜合表1和表2，可得到2015、2020年的電力在終端能源的占比，如表3所示。

表3 電力終端能源消費比重預測

安徽省電力在終端能源消費中的占比，從2005年的13.1%上升到2020年的19.9%，符合電力占比逐步增長的趨勢，但總體水平不高。主要原因有3方面：一是安徽省煤炭資源豐富，具有一定的能源價格優勢，對高耗能行業終端能源消費結構產生影響；二是各行業對一次能源的依賴程度比較大，通過調研了解，測算期內，高耗能產業普遍未能采用重大技術創新調整現有能源消費結構比例；三是我省經濟社會發展水平總體不高，雖然測算期內增速較快，但2020年也僅能達到全國平均水平。

4 終端能源消費發展方向探討

我國各省市能源消費結構總體上有共性特征，為使得問題討論更具有普遍性，以下重點探討全國終端能源消費發展方向。

4.1 能源消費方式發展

我國正處于工業化中期階段，未來能源需求仍將長期持續增長。我國能源消費面臨的主要挑戰為：一是我國能源消費產業結構不合理，工業用能在終端能源消費中一直占據主導地位，2010年達到66%［4］，遠高于OECD（經濟合作發展組織）國家30%左右的水平；二是能源利用效率較低，全國2010年能源利用效率為36.1%，比日本約低8%；三是優質能源在終端能源消費中的比重偏低，從終端能源消費看，大量煤炭被用于終端消費，油、汽、電等優質能源利用不足。2010年，我國煤炭終端消費占比為44%［5］，與不到10%的世界平均水平相比仍然很高。

4.1.2 能源消費方式的轉變

從我國能源消費面臨的形勢來看，當前這種結構不合理、效率低下的能源消費模式已經難以為繼，必須轉變觀念，致力于構建綠色能源消費模式，才能更好地促進能源發展方式轉變和能源戰略轉型，支撐經濟社會的可持續發展［5］。

建立綠色能源消費模式的戰略重點可從以下幾個方面著手：一是實施節能優先戰略。終端環節節能具有倍數很大的放大效應，終端設備每提高1%的相對效率就相當于能源生產環節提高4%～5%的相對效率，而節約1 k Wh的電能相當于節約3倍左右的一次能源；二是實施以提高電氣化水平為主要目標的終端能源替代戰略。我國能源資源以煤為主，油氣資源不足，石油對外依賴度高，決定了我國油氣資源占終端能源消費比重難以大幅提升，以電氣化提高和電能替代為主要方向推進終端能源替代更符合我國的基本國情；三是實施以發展電動汽車為核心舉措的綠色交通戰略，積極開發推廣和使用電動汽車等綠色交通工具是現代化交通發展的方向，也是構建綠色能源消費模式的客觀需要和重要內容。

4.2 電力終端能源消費占比遠景展望

全國電力在終端能源消費所占比重已從1971年的8.8%提高到2010年的21.3%，并且這一趨勢還在加快，預計2015年中國電力消費占終端能源消費的比重將達到25%。而2005年，中國電能消費占終端能源消費中的比重為19.2%，高于18.8%的世界平均水平，但低于OECD國家的20%，其中日本高達24.1%［6］。雖然我國的電力占比高于世界平均水平，但這并不能掩蓋終端能源消費結構不合理和能源總體利用效率低下的事實。中國的電力占比發展情況與其自身的能源消費結構緊密相關，能源消費中主要以煤炭為主，而美國、日本等發達國家主要是以天熱氣和石油等化石能源為主。因此隨著時間的推移，發達國家的能源消費結構將很難有大的改變，電力占比的增長速度將會逐漸下降。相反，隨著科技的進步、節能技術的發展和消費習慣的改變，中國對煤炭的依賴程度將會越來越小，未來中國電能消費比重上升的空間會很大。

展望我國終端能源消費發展情景，在工業領域，隨著科技創新的不斷推廣應用，電氣化步伐將逐步加快；在交通領域，2030年以后將迎來能源技術革命，電動汽車將占據交通用能主導地位；在建筑用能領域，隨著城鎮化的不斷推進，人們生活水平將快速提高，我國商業服務業、城鄉居民生活用電還將有長足的發展。據國家發改委能源研究所測算［7－8］，2050年，在強化低碳發展情景下，我國終端能源消費中，電力比重將增加到29%，而煤炭比重則下降到19%。

我國能源消費總量控制將促進電氣化水平提高，電網將發揮更大的能源資源優化配置作用，電力占比的提升潛力給電力工業發展帶來巨大的發展紅利。可以預見，隨著經濟社會發展方式的轉變，我國能源消費總量將進入緩慢增長階段，但用電需求仍將保持長時間的高位增長。

5 結論

本文在已有文獻的基礎上進一步完善了電力在終端能源消費中的比重計算方法，提出了其發展趨勢預測方法，并應用到安徽省電力在終端能源消費中的計算及預測中。總體來看，我國多數省市在2020年前將呈現較為共性特征，一是終端能源消費總量增幅減緩，能源消費的產業結構漸趨合理；二是能源消費總量控制任務艱巨，煤炭終端消費占比過大的結構特征急需轉變；三是交通領域和工業領域電氣化潛力較大，電力工業仍將保持相對較快發展。

基于本文研究結論，提出相關政策建議作為推動電力終端能源消費比重的促進措施：一是大力開發利用可再生能源，提高一次能源電力比重，從源頭上保障充足的電力供應；二是完善能源消費政策和價格機制，有效引導電力終端消費，優化調整能源結構；三是積極發展電動汽車，推動交通能源消費方式變革；四是加大宣傳力度，引導社會用能習慣。

［1］ 朱成章.對我國在電氣化指標計算中存在問題的探討［J］.電力需求側管理，2000（02）：12-15.

［2］ 孫薇.我國電力消費占終端能源消費比重計算方法的探討［J］.電力技術經濟，2003（4）：32-33.

［3］ 王慶一.中國2007年終端能源消費和能源效率［J］.節能與環保，2009（2）：14-17.

［4］ 王慶一.中國能源效率評析［J］.中國能源，2012，34（8）：5-11.

［5］ 劉振亞.中國電力與能源［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［6］ 王慶一.國民經濟電氣化初探［J］.電力技術經濟，2008，20（3）：15-16.

［7］ 2050年中國能源和碳排放課題組.2050年中國能源和碳排放報告［R］.北京：科學出版社，2009.

［8］ 國家發展和改革委員會能源研究所課題組.中國2050年低碳發展之路［M］.北京：科學出版社，2009.