基于新型城镇化发展的人口与用电消费趋势预测

钟成元，陈祥平，徐孟霞，何 彬，石雪梅，叶 斌

(1.国网安徽省电力公司岳西县供电公司，安徽 安庆 246600；2.国网安徽省电力公司经济技术研究院, 合肥 230022)

基于新型城镇化发展的人口与用电消费趋势预测

钟成元1，陈祥平1，徐孟霞1，何 彬1，石雪梅2，叶 斌2

(1.国网安徽省电力公司岳西县供电公司，安徽 安庆 246600；2.国网安徽省电力公司经济技术研究院, 合肥 230022)

以国家新型城镇化规划提出的目标为前提，采用改进的莱斯利模型预测全国人口总量与区域分布；进而以此预测结论为基础，兼顾世界发达国家用电消费历史实绩，在充分研究国内当前人口布局条件下的全国用电差异化特点的基础上，分别采用人均用电量目标法、总量人口、经济法等预测全国用电消费总量水平与分布，同时采用数学模型群补充预测，做到相互校验，保证预测结论的科学性，为开展适应新型城镇化的配电网规划提供基础性依据。

新型城镇化；人口预测；人均用电量；电网规则

《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》(以下简称“规划”)的发布标志着我国新型城镇化建设正式拉开了序幕。随着新型城镇化建设推进，围绕建设资源节约型、环境友好型社会，用电需求增长在相当程度上将会保持适度超前于经济社会发展阶段，同时又会受到人口发展的影响，并且不同地区、不同发展阶段具有不同的特点和规律。一定经济环境下人口发展的合理判断，对国内未来用电需求发展趋势的准确把握的重要性不言而喻，对于进一步科学指导电网规划和电网建设具有重要意义。同时城镇化的推进使得人均用电水平上升， 全国各大区域用电消费特点将会发生新的变化，到2030年基于新型城镇化的目标实现，全国用电需求总量的变化趋势等问题都是电网公司关注的焦点。因此本文基于新型城镇化发展的边界条件开展人口增长与用电消费预测十分必要。

1 新型城镇化发展边界条件确定

国家发改委分别于2015年2月4日、2015年11月27日，公布第一批(64个)和第二批(73个)国家新型城镇化综合试点地区名单，选择不同层级、东中西不同区域的若干地方开展试点。2014年底前开始试点，并根据情况不断完善方案，到2017年各试点任务取得阶段性成果，形成可复制、可推广的经验；2018—2020年，逐步在全国范围内推广试点地区的成功经验[1]。

第一批选取64个地区，第二批选取73个地区。

规划确定的城镇化率总体目标，到2020年常住人口城镇化率达到60%左右[1-2]。而自改革开放以来，我国城镇化发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段1978—1990年，城市体制改革拉动阶段，年均城镇化增幅 0.71%；第二阶段1991—1999年，城市外部扩张和内部重组加速阶段，年均城镇化增幅个百分点；第三阶段自2000年起，城乡统筹发展阶段，年均城镇化增幅1.24%；随着新型城镇化的推进，预计2020—2030年间，我国城镇化率将按照年均增幅1个百分点，则2030年即可实现城镇化率70%的目标，与拉美国家现有的城镇化水平相当。其中2017年目标值为规划所提目标，2030年为预测值。2013—2015年我国常住人口城镇化率实际发展情况与2030年发展目标预测如表1所示。

表1 2013—2030年我国常住人口城镇化率实际与2030年目标预测 %

2 基于改进莱斯利模型人口预测[3-5]

2.1 模型构建原理阐述

将人口和年份均离散化。人口按年龄大小等间隔地划分成m个年龄组，时间离散化间隔与年龄组间隔相同。 设时间段t=0,1,2….在时间段t第i年龄组的人口总数为ni(t),i=1,2,…m，定义向量n(t)=[n1(t),n2(t),…nm(t)]T为女性的人口分布n(t)随t的变化 。设第i年龄组的生育率为bi，即bi是单位时间第年龄组的每个女性平均生育女儿的人数；第i年龄组的死亡率为di，即di是单位时间第i年龄组女性死亡人数与总人数之比，si=1-di称为存活率。假设bi、si不随时间t变化 。则有

(1)

在式(1)中假设中已经扣除婴儿死亡率，即扣除了在时段t以后出生而活不到t+1的那些婴儿。记矩阵

(2)

则式(1) 为

n(t+1)=Ln(t)

(3)

当L、n(0)已知时，对任意的t=1,2,…有

n(t)=Ltn(0)

(4)

若式(2)中的元素满足

(ⅰ)si>0，i=1，2，…，m-1；

(ⅱ)bi≥0，i=1，2…，m，至少一个bi>0。

则矩阵L称为Leslie矩阵L。只要求出Leslie矩阵并根据人口分布的初始向量n(0)，便可以求出t时段的人口分布向量n(t)。

该模型基于国家生育政策模式不随时间而改变，同时不考虑人口流动因素对生育率的影响，但实际上国家生育政策已经发生改变，从之前的一胎政策改为全面二胎模式，而随着新型城镇化推进大规模的人口流动对于生育率存在阻滞影响必然需要将城镇、乡村人口增长分开预测等。因此本文对Leslie模型进行了如下改进 ：

引入生育政策变量R(i，j)，使得

bi(j)=β(j)×R(i，j)，β(j)为育龄期妇女总和生育率，育龄期设为19～49岁时间段。

并区分城镇和乡村分别预测，则改进后的模型变为

Nj+1=[A(j)+B(j)]×Nj

(5)

其中

以上分城镇、乡村两种类型预测，j=1 表示城镇，j=2表示乡村。

通过改进Leslie模型 预测得到未来十五年我国人口增长结果如表2所示。

表2 2020—2030年我国人口增长预测 万人

2.2 模型预测结果

高方案：2010—2030年年均增长0.66%，与 2000—2015年年均增长0.54%相比提高了0.12%，到2020年全国总人口达到14.2亿人，2030年15.3亿人。到2030年全国，城镇人口107 008万人，是2010年的1.6倍。

低方案：2010—2030年年均增长0.56%，与 2000—2015年年均增长0.54%相比提高0.12个百分点，到2020年全国总人口达到14.12亿，2030年15亿。到2030年全国城镇人口10.5亿，是2010年的1.55倍。

根据相关人口普查统计结论，通常如果一个国家的总和生育率小于2.1(对已发展国家来说)，则新生人口不足以弥补生育妇女和其伴侣数量，由于本预测高方案总和生育率取值为2.1，而底方案取值为1.8，故此采信高方案人口预测结果[6-7]。并依据总量高方案预测各省人口分布结果如表3所示。

表3 2020—2030年分大区常住人口预测结果(考虑人口流动) 万人

注：参考国家行政区划，东部11省分别为：北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南。中部 8省分别为：山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖南、湖北；西部12省分别为：内蒙古、广西、重庆、四川、云南、贵州、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。

3 新的人口布局条件下的电量消费预测

3.1 现状人口布局下的电量消费现状特点

人均用电量这个指标可以在一定程度上反映一个国家或地区经济发展水平和人民生活水平,人均用电量水平较高的国家和地区，则经济发展程度和人民生活水平也相对较高，因此本文选取人均用电量指标变化历程来反映城镇化进程过程中城乡居民生活质量的变迁与改善。从全球角度，人均用电量通常可以分为这样四个档次：第一档主要是北美、北欧及澳大利亚等发达国家，人均用电量在1万kWh及以上；第二档，主要是大部分发达国家，人均用电量5 000～10 000 kWh；第三档主要是新兴市场及金砖国家，2 000～5 000 kWh；第四档主要是一些发展中国家和欠发达地区，人均用电量2 000 kWh及以下[8]。

从2005～2015年我国电量消费水平来看，全国全社会用电量在十年内增加了近3倍，年均增长9 %左右，其中东、中、西部地区用电量分别增加了2.8、2.6、3.5倍。人均用电量在十年内增加了近2.7倍，年均增长8.7%，其中东、中、西部地区用电量分别增加了2.44、2.56、3.38倍。人均生活用电量在十年内增加了近3 倍，年均增长10%左右，其中东、中、西部地区用电量分别增加了2.6、3.3、5.5倍，见表4～表6。

2015年全国人均用电水平达到4 037 kWh/人，基本接近世间平均水平。其中东、中、西部地区人均用电量分别为5 038 kWh/人、2 681 kWh/人、4 001 kWh/人；东部地区是全国平均水平的1.25倍，已接近已达到世界平均水平；西部地区全国平均水平；中部地区人均用电却只达到全国平均水平的66%，离全国平均水平相比仍然有较大的增长空间。

与国际发达国家美国比较来看： 2010年全国全社会用电量为41 999亿kWh，约为美国当年用电量的95%(美国2010年全社会用电量为44 009亿kWh)；2010年全国人均用电量为3 132 kWh，约为美国的 22%(美国人均用电量约为14 335 kWh)。而到了2013年全国全社会用电量为53 225亿kWh，用电量为美国的近1.4倍(美国2013年美国用电总量约为38 300亿kWh)。2013年全国人均用电量为3 912 kWh，约为美国的29%。由此可知，我国全社会用电量、人均用电量水平与发达国家相比差距较大。

表4 2005—2015年 东、中、西部地区全社会电量变化情况 亿kWh

表5 2005—2015年东、中、西部地区人均用电量变化情况 kWh/人

表6 2005—2015年 东、中、西部地区人均居民生活用电量变化情况 kWh/人

我国人均用电量与人均生活用电量分区呈现如下特点。

表8 人均用电量分大区预测法结果 亿kWh

西部地区、中部地区增速高于东部发达地区。究其原因就是常住人口的变化所引起，从人口统计数据及迁移调研结果显示，近10年来东部地区常住人口在“十一五”，“十二五”，“2003—2015”年增速分别达到1.6%、0.7%、1.1%；而此期间西部地区对应的人口增速仅为0.1%、0.6%、0.3%；中部地区则对应的人口增速也只有0.3%、0.4%、0.2%。这与西部、中部欠发达地区人口向东部地区迁移有着密切的联系；此外调研结果还显示，由于中、西部农村外出务工的人员绝大多数年龄在16～59岁之间，属于生育年龄段，由于长期从事低等体力劳动以及生活规律性较差以及居无定所等等因素的影响，导致总和生育率下降，再加上国家在2015年之前尚未放开生育二胎政策，因此使得西部、中部人口增长率较低成为必然。

东部地区人均用电量、人均生活用电量明显高于中部、西部地区。2010年东、中、西部地区人均用电量分别为4 120 kWh/人、2 145 kWh/人、2 746 kWh/人；东部地区是全国平均水平的1.32倍；中部、西部地区是全国平均水平的68%、87.6%。

3.2 新的人口布局条件下用电消费预测

基于本文对人口预测的结果，分别采用人均电量分大区预测法， 总量人口、经济目标预测法分别预测2020—2030年全国电量消费总量 。

3.2.1 人均电量分大区预测法[9]

我国地域辽阔，东部、中部、西部地区受地理位置，气候条件，资源禀赋、人文环境等因素影响，经济发展水平和发展速度均存差异性。东部地区由于区位优势明显，经济发展处于全国前列，而中、西部地区则发展相对较缓。

预测选取的边界条件：参考美、日、德等国家人均用电量当前水平，见表7。

表7 2011年部分发达国家人均用电量 kWh/人

东部沿海地区为我国经济较发达地区，2015年人均用电量已达到世界平均水平，未来十年达到发达国家人均用电序列应该没有问题；因此按照2020年、2030东部地区人均6600、9 000 kWh预计；中、西部地区相对发展较缓，但随着新型城镇化的推进，稳增长调结构的基调保持下，人均用电水平具有较大增长空间，中部2020年、2030年按照3 650、4 650 kWh预计，西部地区2020年、2030年按照5 500、6 700 kWh预计，跻身于世界新兴市场国家平均水平。预测的结果见表8。

3.2.2 总量人口、经济目标预测法[9]

预测选取的边界条件：

(1)按照国网能源研究院对于未来中长期发展阶段的经济增长判断，我国2015—2020年的GDP年均增速8.1%、2020—2030年GDP年均增速5.6%。

(2)按照十八大要求，2020 国家经济总量较2010年实现翻一翻目标，要实现此目标，国民经济按照6.5%～7%即可实现。

(3)常住人口城镇化率到2020年达到60%左右，2030年达到70%左右。与之相适应的新型城镇化的基础要求城乡基础建设一等化体现的固定资产投资拉动经济增长成为不容忽视的动力，与此同时，农村人口城镇化会带来包括人均可支配收入的增长以及对于生活质量的更高要求，从而表现为用电量的结构性调整与增长，也是电力消费需求的另一重要原因。

表9 总量人口、经济目标法预测结果 万人、亿kWh

表10 数学组合模型群预测结果 亿kWh

表11 全国用电量推荐结果 亿kWh

(4)兼顾以上考虑，因此本节考虑2020年之前全国GDP年均增长7%左右，2020—2025年均增长5.6%、2030—2025年年均增长4%作为电量消费需求预测的边界条件。

(5)2015年世界64个国家人均GDP超过1万美元，其中最高达11万美元卢森堡，最低马来西亚1万美元，其中美国5.6万美元，韩国2.7万美元、英国4.4美元、法国3.8美元、德国4.1美元、日本3.2万美元，预计2030年我国人均GDP达到2万美元，达到中等发达国家平均水平。

具体预测结果见表9。

为检验以上预测结论的科学性，并相互印证，本文再选取数学模型群预测法对上述预测结果予以校核(见表10)。

3.2.3 数学组合模型群预测[10-13]

本论文选取改进时间序列、弹性系数、灰色系统三类模型方法对全国各大区电量消费需求展开预测，部分预测方法的边界条件如下。

弹性系数法按照2016—2020年GDP年均增长6.5%，2030—2020 GDP年均增长4.6%考虑经济边界条件，分别参考国网能源院以及高盛公司对我国经济发展的总体预测。弹性系数历史区间波动较大，主要受结构调整及气候因素影响，剔出气候等不可预见因素，取2016—2020年弹性系数0.95、2020—2030年弹性系数0.92预测。

推荐结果如表11所示。

4 结语

人口预测结果：到2020年全国总人口达到14.2亿人，2030年15.3亿人，其中东部11省约6.3亿人、中部8省4.8亿人、西部12省约4.1亿人。到2030年全国城镇人口 约107 008万人，是2010年的1.6倍。

全社会用电量预测结果：到2020年全国总用电量约74 043亿kWh，按照142 213万人预测，到2020年人均用电量约5 300 kWh，达到法国1986年人均用电水平；2030年全国总用电量约117 592亿kWh，按照152 868万人预测，到2030年人均用电量约7 000 kWh左右，达到法国2010年人均用电水平，2030—2015年全国人均用电水平年均增长5.1%，其中东部人均用电水平年均增长5.4%，中、西部人均用电水平年均增长4.9%。

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(本文编辑：杨林青)

电力简讯

国家发改委、能源局联合印发《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》

《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》提出，到2020年全面启动能源革命体系布局，推动化石能源清洁化，根本扭转能源消费粗放增长方式，能源自给能力保持在80%以上，基本形成比较完善的能源安全保障体系。

2021年至2030年，能源消费总量控制在60亿吨标准煤以内，非化石能源占能源消费总量比重达到20%左右，新增能源需求主要依靠清洁能源满足。单位国内生产总值能耗达到目前世界平均水平。同时，到2050年，能源消费总量基本稳定，非化石能源占比超过一半，能效水平、能源科技、能源装备达到世界先进水平。

《战略》要求，未来东部地区将发展核电、分布式可再生能源和海上风电；中部地区降低煤炭生产规模，加快发展煤层气，建设区外能源输入通道及能源中转枢纽；西南地区大力发展水电、天然气、生物质能源；西北地区，建设化石能源和可再生能源大型综合能源基地；东北地区，大力发展新能源和可再生能源，实现供需平衡，完善国外能源输入通道。

《战略》提出，将从推进能源生产智能化、建设分布式能源网络和发展基于能源互联网的新业态三个方面全面建设“互联网+”智慧能源。

(本刊讯)

Forecast of Population and Electricity Consumption Trends Based on New Urbanization

ZHONG Chengyuan1, CHEN Xiangping1, XU Mengxia1, HE Bin1, SHI Xuemei2, YE Bin2

(1. Yuexi County Power Supply Company，State Grid Anhui Electric Power Company, Anqing 246600, China;2. Institute of Economics and Technology, State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 230022, China)

Based on the goal of the new urbanization plan, the improved Leslie Model is applied to predict the total population and regional distribution of China. Then based on this forecast conclusion, considering the historical achievements in electricity consumption in developed countries, this research fully studies the national electricity differentiation characteristics under the condition of current domestic population layout , and predicts the national power consumption level and distribution by means of electricity consumption per capita-object method, total population and economic method, respectively. At the same time, the mathematical models are used to supplement prediction in order to check each other, ensure scientific forecast conclusion, and provide fundamental basis for distribution network planning. adaptive to the new urbanization.

new urbanization; population forecast; electricity consumption per capita ; power grid planning

10.11973/dlyny201703015

国家电网公司科技指南项目“适应新型城镇化的配电网协调规划关键技术及实证研究”(52120916000400k)

钟成元(1974—)，男，硕士，高级工程师，从事电网规划与电力技术经济研究。

TM732

A

2095-1256(2017)03-0283-06

2017-03-29