浙江區域電能替代潛力預測及效益分析

劉軍+王薇

【摘 要】 本文采用逐步回歸和VAR模型分析影響電能替代的多維因素，運用Monte Carlo模擬和ARIMA模型進行多情景下的參數設置和電能替代潛力預測，并結合浙江省的區域發展，測量電能替代的經濟效益和環保效益。

【關鍵詞】 電能替代 VAR 潛力預測 效益分析

中圖分類號：F426；TK01

1.引言

近年來隨著社會經濟的快速發展，能源資源的需求日益增大，尤其是化石能源的不可再生和環境污染問題，加劇了經濟、資源和環境之間的矛盾。而電能作為二次能源，相對傳統的化石能源具有明顯的清潔、安全、可再生優勢，目前全球約1/5的終端用能來自電力，電能占終端用能的比重持續上升。根據《BP世界能源統計年鑒2017》，隨著世界經濟繼續電氣化，近三分之二的全球新增能源需求來自于發電，全球電能替代潛力巨大，電能終將成為最主要的終端能源消費品種。2013年國家電網公司印發《國家電網公司電能替代實施方案》，全面落實“以電代煤、以電代油、電從遠方來，來的是清潔電”的能源消費新理念。浙江作為經濟大省、資源小省，通過電能替代實現新常態下經濟可持續發展和節能減排的意義尤為重大，2015年浙江出臺《浙江關于加快實施電能替代的意見》，預計“十三五”期間完成電能替代電量250億度。新一輪電力體制改革的重要任務之一是放開售電側，打破現行售電環節電網企業獨家售電的壟斷格局，允許所有符合準入條件的企業逐步從事售電業務，釋放改革紅利。電能替代帶來的直接經濟效益對社會主體進入售電市場有著極大地吸引力。

本文基于以上背景，采用逐步回歸法、向量自回歸模型（VAR）分析電能替代影響因素，運用蒙特卡羅模擬、ARIMA時間序列等方法預測關鍵影響因素，結合浙江區域宏觀環境和政府規劃進行多情景電能替代潛力分析，進而分析電能替代產生的直接經濟效益、間接經濟效益以及環保效益，展望浙江電能替代的重點發展領域和政府政策支持。

2.電能替代影響因素分析

2.1 電能替代的影響因素篩選

本文借鑒孫毅等（2017）關于電能替代量的設計方法，設定基準年TB，第t年電能消耗相比基準電能消耗的增加量定義為電能替代量：

（1）

式中，De，t為電能替代量，Ye，t為第t年的實際電能消耗量，Yt為第t年的終端能源消耗總量。

國內外研究經驗表明，電能替代受到人口、經濟發展、電氣化程度、能源結構和政府政策等因素的綜合影響。為進行量化分析，將以上因素進行指標化，其中人口采用人口增長率；經濟發展采用人均GDP增長率；電氣化程度采用電能消費強度；由于政府主導的產業結構優化調整及清潔能源消費導向作用是影響終端能源替代結構變化的主要因素，且終端清潔能源主要是指電能，因此用電能替代量占電能消耗量表示政府政策扶持力度。

本文采用逐步回歸法對上述五個關鍵因素進行篩選。逐步回歸的基本思想是將變量逐個引入模型，每引入一個解釋變量后都要進行F檢驗，并對已經選入的解釋變量逐個進行t檢驗，當原來引入的解釋變量由于后面解釋變量的引入變得不再顯著時，則將其刪除，確保每次引入新的變量之前回歸方程中只包含顯著性變量，以保證最后所得到的解釋變量集是最優的。依據上述思想，利用逐步回歸篩選并剔除引起多重共線性的變量，最終選取人口、GDP、電氣化、政策扶持四個變量進行電能替代潛力分析。

2.2 電能替代的影響因素分析

在逐步回歸篩選出影響電能替代的關鍵因素后，再通過向量自回歸模型（VAR）建立計量模型如下：

（2）

式中，Dt為第t年電能替代量增長率，Peoplet為第t年人口增長率，Gdpt為第t年的人均GDP增長率，Technologyt為第t年的電氣化程度，Policyt為第t年的政策扶持力度。

選取2000-2015年的浙江省人口、GDP、全省能源消費量、全省電力消費量等指標，數據均來源于《浙江省統計年鑒》，通過公式（1）計算得到電能替代量，所有數據均以2000年作為基期進行調整。使用Eviews7.2軟件運行公式（2）的計量模型，得到結果如下：

R2=0.999461 DW=1.570582

R2接近1，說明模型整體擬合效果好；DW接近2，說明模型不存在一階自相關；除人均GDP指標系數的顯著性水平通不過檢驗，其余指標的系數均在1%的顯著性水平下通過檢驗，因此，模型的整體實證性較強。從擬合結果看，電氣化程度和政府政策扶持力度對電能替代進程作用顯著且通過計量模型檢驗，而人口和經濟增長作為影響電力消費的常規因素，對電能替代也有一定的推動作用。

3.多情景下的電能替代潛力預測

3.1 多情景下的電能替代參數設定

對情景A、情景B和情景C下的人口、人均GDP、電氣化程度和政府政策扶持參數進行設定，預測電能替代潛力的發展變化。人口增長率預測采用蒙特卡羅模擬（Monte Carlo），選取2000-2015年浙江常住人口數據，通過分析樣本期數據的可能變化范圍及其概率分布，模擬試驗隨機選取各隨機變量的值，并使選擇的隨機值符合各自的概率分布，再使用隨機數或直接用計算機求出隨機數，進行多次模擬試驗，求出人口增長率的概率分布和其他特征值；同時結合浙江省社會科學院發布的《浙江藍皮書：2017年浙江發展報告》中的人口增長率預期，預測人口增長率。人均GDP增長率、電氣化程度變化率、政府政策扶持力度的預測采用ARIMA的時間序列預測法，具體結果見表3-2。其中：為人口增長率，為人均GDP年增長率，為電氣化程度變化率，為政府政策扶持力度變化率。

3.2多情景下的電能替代潛力預測

預測結果如表3-3所示，2016-2020年浙江累計電能替代307億千瓦時，略高于十三五規劃的250億千瓦時。終端電能替代量在情景A、情景B與情景C下，到2035年之前均會呈現增長趨勢。其中情景A下的電能替代量增長幅度小于情景B和情景C，這是因為情景A沒有電氣化推動與相關政策對電能替代工作的推進。情景C由于增加政府對電能替代相關工作的扶持，因此該情景下的電能替代量增長速率大于情景B。2030-2040年之間，由于替代領域接近飽和，電能替代量也逐漸趨于平穩，不會出現大幅增長。endprint

4.電能替代效益分析

實施電能替代能夠從源頭上有效化解浙江化石能源資源緊缺矛盾，減少碳排放，提高全社會電氣化水平，有明顯的環保效益。同時，在售電側放開的電改政策下，能夠釋放明顯的改革紅利，為參與電力市場的社會主體帶來直接經濟效益。

4.1 電能替代的直接經濟效益

電能替代的直接結果就是帶來全社會用電量增長，增加售電企業的收入。依據多情景下浙江省電能替代潛力預測結果，結合浙江省執行電價目錄，測算不同情景下的售電增收情況。如表4-1所示，沒有電氣化和政策推動，每個五年計劃新增電能替代收入保持在62-85億元；在電氣化推動下，新增電能替代收入增加到104-174億元；若在電氣化和政府政策扶持雙重推動下，新增電能替代收入由2020年的185億元達到2040年的419億元。可見，不斷推進電能替代給售電公司帶來顯著的經濟收益。

4.2 電能替代的間接經濟效益

電能替代同時兼具清潔替代的功效，即在能源開發上以清潔能源發電代替火力發電，積極消納風電、光伏，間接減少煤炭的消耗量。本文以節約煤炭量作為電能替代的間接經濟效益，按照完成C情景預定目標值的不同進度，進行電能替代間接效益測算。如表4-2，按照電能替代潛力測算，50%、80%和100%的替代進度下，分別節約用煤614、982和1228萬噸標準煤，折合經濟效益分別為54、86和108億元。

注：1度電=節約0.4千克標準煤；1kg原煤=0.7143kg標準煤；動力煤價格=625.7元/噸（來自商務廳數據）。

4.3 電能替代的環保效益

根據標準煤折算排放污染物系數，分進度對電能替代的預測值和規劃值進行污染物排放量折合，進而對電能替代的環保效益進行比較分析。如表4-3，按電能替代潛力測算，50%-100%的替代進度下，可減少CO2排放1531-3061萬噸，減少粉塵排放418-835萬噸，減少SO2排放46-92萬噸，減少氮氧化物排放23-46萬噸；按十三五規劃值測算，50%-100%的替代進度下，可減少CO2排放1247-2493萬噸，減少粉塵排放340-680萬噸，減少SO2排放38-75萬噸，減少氮氧化物排放19-38萬噸。從環保視角看，電能替代煤炭的減排效果明顯。

注：1度電=節約0.4千克標準煤；節約1kg標準煤=減排2.493kgCO2 =減排0.68kg粉塵=減排0.075kgSO2=減排0.0375kgNXO。

5.展望

浙江作為沿海經濟和能源需求大省，電能替代規劃和發展都走在全國前列。今后浙江電能替代的重點發展領域：一是大力發展電動汽車，加快充換電服務網絡建設；二是積極部署港口岸電，加快空港岸電系統改造，推進海陸空交通領域電能替代全覆蓋。當然電能替代的發展也需要政府政策的扶持：一是規劃引領，將電能替代納入我省能源結構優化和大氣污染防治工作中，加強電能替代潛力分析，明確電能替代工作方案；二是技術支持，加快電能替代的關鍵技術和設備研發，加強知識產權運用和保護，促進成果轉化；三是財政補貼，對符合條件的電能替代項目、電能替代技術研發予以財政支持，對電能替代的大中小型企業，出臺貸款貼息政策。

【參考文獻】

[1] 孫毅，周爽，單葆國，等. 多情景下的電能替代潛力分析[J]. 電網技術，2017（1）：118-123.

[2] 梁曉麗，盧文冰，周海明. 能源轉型中的電能替代[J]. 智能電網，2015（12）：1192-1196.

[3] 王偉，黃珂. 電能替代戰略：機遇、挑戰與政策選擇[J]. 華北電力大學學報（社會科學版），2014（8）：1-5.endprint