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新常态下的电力需求预测

2018-04-14朱成章

大众用电 2018年2期
关键词:需求预测装机容量用电量

● 朱成章

“十三五”电力规划似乎充满了信心,负责起草规划的国家电力规划研究中心写了不少文章。也有一些专家认为煤电搞多了,都以“十三五”电力规划中的需求预测为标准来说话,没有人讨论“十三五”电力规划中需求预测是否偏小、是否准确、是否有可能要修改规划。

“十三五”电力规划与“十五”电力规划有相似之处。在“十五”规划之前,由于受东南亚金融危机的影响,电力消费增长率 1997年下降为4.8%,1998年为2.8%,1999年为6.1%......由于受“十五”前几年低增长的影响,在研究编制“十五”电力规划时,各主管部门和各研究单位预测2005年发电量和装机容量普遍偏小,如国家计委预测2005年发电量17300亿千瓦时,装机容量3.7亿千瓦,“十五”期间年均增长率分别为4.8%和3%;国家经贸委预测2005年发电量为17500亿千瓦时,装机容量3.9亿千瓦,年均增长率分别为5.04%和4.0%;研究单位及专家预测为17500~18500亿千瓦时,装机容量为3.9~4亿千瓦,增长率分别为5.04%~6.2%和4.08%~4.6%。由于实际经济发展速度比预测的速度快,“十五”电力规划3年完成,于是修订“十五”电力规划,预计2005年发电量达到19600亿~20000亿千瓦时,年均发电量增长率提高到6%~7.3%,结果仍然偏低。2005年实际完成发电量为24975亿千瓦时,是国家计委计划发电量的1.44倍;装机容量为51718万千瓦,是国家计委计划装机容量的1.40倍。

最近这几年由于受国际经济疲软的影响,中国经济进入新常态,电力增长率下降,2012年为5.9%,2013年为 8.9%,2014年为 3.8%,2015年为 0.96%,2016年为5%,在这种情况下,“十三五”电力规划全社会用电量为6.8万亿~7.2万亿千瓦时,年平均增速为3.6%~4.8%,另考虑储备2000亿千瓦时。“十三五”电力规划公布后,2017年第一季度GDP增长6.9%,电力增长率同样是6.9%,比原计划增速高2.1%~3.3%。中能智库专家在《一季度全国能源形势分析与预测》的预测和展望中说,电力需求增速加快。“从一季度相关数据来看,尽管中国宏观经济面临一定压力,但二季度往上走的态势越来越明显。能源是经济发展的基础。二季度经济发展向好,工业生产也将加大力度,钢铁、建材、有色等高耗电工业领域用电将保持增长。综合看来,二季度电力需求将超过一季度的增长水平。”“十三五”电力规划的预测很可能跟“十五”一样,预测负荷太低,接连几年电力需求高增长,使电力规划失去意义,要不断地修改规划。其实在新常态下,电力需求年增长7%~8%甚至8%~9%也不为过,如果“十三五”规划从2017年开始增长率高于“十三五”电力规划值,那么“十三五”也可能像“十五”电力计划那样,要修订规划。“十三五”电力需求预测确实也存在一些问题。

1 不能忘记了调查研究

调查研究是电力需求预测的基本功。改革开放以后,逐步从国外引进模型预测、弹性系数预测方法等,于是调查研究逐步被这些预测方法所替代。记得在改革开放初期,老计划司司长在计划司职工中强调调查研究是计划、规划工作的基本功,没有调查研究就没有资格做负荷预测。电力计划工作者应当到农林水和各个工业部门去了解情况,到农村、工厂去了解用电情况,寻找电力供应和消费的规律。在全球经济的“大转型”的新常态下,能源行业何去何从?我们首先需要识别出哪些是确定的,哪些是不确定的,哪里存在着新机会,哪些存在着风险。比如人类将推动全球能源结构走向低碳绿色、逐步脱离以化石能源为主导的状态,提高全球电气化的比重,这点是确定的。电力在终端能源消费的比重会不断提高,这也是确定无疑的。总之,通过调查研究,能够比较准确地预测负荷。

“十三五”我国用电需求预测用的是数量经济模型法、电力弹性系数法和分行业用电量法。这是我国电力部门常用的预测方法,这些预测方法都存在主观随意性。数量经济模型搞电力需求预测,外行看了觉得很神秘、很科学,但实际上模型的灵魂是数据,大家的兴趣在模型,却没有人沉下心来搞数据。电力弹性系数法预测,设定第二产业弹性系数为0.5~0.55,第三产业为1.05~1.15,居民生活为 1.1~1.2,综合计算为 0.65~0.71。 从国家统计局《中国统计摘要》来看,2008年为0.58,2009年为0.75,2010 年为 1.25,2011 年为 1.27,2012 年为 0.77,2013 年为1.16,2014年为0.51,没有一个规律性。所以自世界能源危机之后,大家认为电力弹性系数已经不可能作为能源、电力需求预测的方法。与其花功夫预测电力弹性系数,不如在调查研究上多花点功夫。至于分行业用电量法预测与电力弹性系数预测法是类似的,一个是先预测各行业电力弹性系数,综合各行业的弹性系数,得出总的电力弹性系数,然后求得2020年全社会用电量;而第三个预测法则是直接预测各行各业的用电量,然后相加得出全社会用电量。3个方法预测结果,第一个方法为7.2~7.4万亿千瓦时,第二个方法为7.0~7.3万亿千瓦时,第三个方法为6.8~7.4万亿千瓦时,似乎都很接近,其实搞需求预测的都知道,预测时可以通过试算解决,甚至可以使3个方法的预测结果都相等。

2 要预测总发电量

在我国的统计中,有发电量和全社会用电量,发电量比全社会用电量大。有人以为发电量包括厂用电、线损,其实全社会用电量中也包括厂用电和线损。这个差额主要是进出口电量。随着我国国际交往和洲内跨国联网、洲际联网的增加,以及全球能源互联网的发展,这个数字会不断增加,如这个差额在2010年为279亿千瓦时,差额是0.66%,到2016年已达到699亿千瓦时,差额是1.18%。这是我们承担的国际义务,这部分发电量和全社会用电量一样是不能少的,所以我们除了预测全国用电量之外,应当预测总发电量。

在有关“十三五”我国用电需求预测的文章中,关于电力需求预测用了3个名词。在数量经济模型预测中,2020年全国需电量为7.2万亿~7.4万亿千瓦时,这里用的是“全国需电量”;在电力弹性系数法预测中,2020年全社会需电量预测为7.0万亿~7.3万亿千瓦时,这里用的是“全社会需电量”;在分行业用电量法预测中,2020年全社会用电量在6.8万亿~7.4万亿千瓦时,这用的是“全社会用电量”。前面讲的是3种预测方法,可是后面又加了一种人均用电量法,但文中并没有介绍人均用电量法。在最后总结中,2020年统一归并为全社会用电量6.8万亿~7.2万亿千瓦时,应该说3种预测方法预测的都是全社会用电量。

3 要推进电能替代

为贯彻落实中央财经领导小组第六次会议《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》(国发[2013]37号)、《能源发展战略行动计划 (2014~2020年)》(国办发[2014]31号)相关部署,国家发改委等八部委以发改能源[2016]1054号文联合印发了 《关于推进电能替代的指导意见》,要求“2016~2020年,实现能源终端消费环节电能替代散烧煤、燃油消费总量约1.3亿吨标准煤,带动电煤占煤炭消费比重提高约1.9%,带动电能占终端能源消费比重提高约1.5%,促进电能占终端能源消费比重达到约27%。”

有一件事情始终没有弄清楚,就是以电代煤,要代替1.3亿吨标准煤,需要多少电?后来媒体公布,代替1.3亿吨标准煤要用4500亿千瓦时电能。因此,以电代煤不是用电去代替声、光、通信等高效用电,是用电去代替经济性差的供热部分。因为这部分经济性差,所以一直还是用煤炭、石油、天然气等化石燃料供应,最近几年由于热泵技术的发展,用电制热效率高了,经济性有所提高,但由于发电和热泵需要巨大的投资和运行费用,因此目前热泵的经济性并不高,仍有待于技术水平的提高。目前来看,用电锅炉代替煤锅炉,环境效益好,但能效和经济性还赶不上。现在关于以电代煤公布了一些数字:1.3亿吨标准煤的替代要消耗4500亿千瓦时电能。到目前为止,国家电网公司从2013~2016年累计推广实施电能替代电量达1030亿千瓦时,首次突破1000亿大关,相当于在能源消费终端减少燃煤4037万吨,减排二氧化碳7190万吨,减排二氧化硫等污染物76万吨,环保和社会效益显著。还有一种估计,在“十三五”期间,国家电网公司供电区域内可完成5000亿千瓦时电能替代,南方电网公司供电区域内可完成1000亿千瓦时电能替代,没有说内蒙古电力公司供电区域内可以完成多少,至少两大电网公司可完成6000亿千瓦时,加上这笔用电量,2020年全社会用电增长率至少可以达到6.5%。这里是按电能利用高效率来计算耗电量的,每亿千瓦时电能可以替代3万吨左右标准煤或4万吨左右原煤来计算的。电锅炉、电炊具达不到这么高的效率,要替代1.3亿吨标准煤,替代电量还要增加,“十三五”相应的全社会用电量及其增长率还会增加。因为电能替代1.3亿吨标准煤是必须完成的,所以电能替代的电量应当纳入电力规划。

4 关于灵活电源平衡

在建国初期,我国电力短缺,为了多发电力满足电力需求,那时倾向于多建基荷电厂,可以用有限的装机容量多发电量。但是尖峰电厂、腰荷电厂和基荷电厂的经济性是不同的。后来装机容量比较富余之后,为了保持各类电厂运行的灵活性、可靠性和经济性,在进行电力规划时,不仅要保证有足额的装机容量,而且要根据负荷特性,使尖峰电厂、腰荷电厂和基荷电厂有合理的比例。现在处在化石能源发电向可再生能源和新能源大转换时期,要大力发展可再生能源电力和新能源电力,需要用火电(天然气发电和煤电)、储能和需求响应来解决可再生能源电力和新能源电力的间歇性、随机性和季节性问题,特别是在目前储能和需求响应尚不能大规模发展时,主要靠火电调峰、调频、辅助服务的情况下,矛盾比较突出,“三北”弃风、弃光,云南、四川弃水,局部地区调峰能力不足,煤电利用小时数不断下降,输电系统利用率偏低。为了解决这些问题,我们在进行电力需求预测时,是否应该测算一下,我们发展可再生能源电力、核电、风电、太阳能电力需要多少调峰、调频容量,需要多少辅助服务容量?我们有多少调峰、调频、辅助服务容量?是否平衡?能否满足发展水电、核电、风电、太阳能发电要求?在“十三五”期间能否解决弃水、弃风、弃光,甚至弃核的要求?“十三五”规划中虽有水电、风电、太阳能发电、核电的装机规模,也有天然气发电、煤电、抽水蓄能电站的规模,但没有水电、风电、太阳能发电、核电需要多少调峰、调频和辅助服务容量,不知道非化石能源电力的辅助服务要求能否满足,弃水、弃风、弃光、弃核的问题能否解决?调峰、调频,灵活电源最好多准备点,以便水电、风电、光电、核电超计划完成时保证不丢弃、少丢弃电能。

5 关于饱和用电水平

饱和用电水平是关系国家及地区电力规划的关键指标,对其进行科学研究,将有助于远近结合、统筹兼顾,将有助于指导当前能源电力发展建设。过去有人研究认为2030年是电力饱和的年份。最近南方能源报刊登《基于国际比较的我国饱和用电水平研判》,认为我国人均用电量约为7000~8000千瓦时/年,2032年或2042年达到饱和时期全社会用电量预计将达到11.7万亿千瓦时(8000千瓦时/人/年×14.6亿人口=11.68万亿,约等于11.7万亿千瓦时)。

能源转型对于饱和用电水平有很大影响,所以首先要弄清楚能源转型,因为对于能源转型可以有好几种理解。一是在开发侧,用清洁能源替代化石能源,在能源消费侧实施清洁能源替代。这里所说的清洁能源是指风能、太阳能、核能、水能等可再生能源,还包括煤炭清洁高效利用和天然气等。另一个是:能源发展以电力为中心,实现“两个替代”,能源开发实施“清洁替代”,以太阳能、风能、水能等清洁能源替代化石能源,能源消费实行“电能替代”,以电代煤、以电代油、以电代天然气,实现一个回归(化石能源回归其基本属性,主要作为工业原料和材料使用),一个提高(即提高电气化水平)。因为第一方案缺乏必要的数据,难以估算,现在按第二方案,能源开发实施新能源、可再生能源和核电替代,能源消除以电能替代,估计需要电能20万亿千瓦时(按4500亿千瓦时电能替代1.3亿吨标准煤计算)。这个数字与南方电网公司估计的饱和度相差很多。

改革开放以后的能源预测,都或多或少在考虑能源转型,用清洁、低碳能源替代化石能源。从1996年到2015年收集到14个预测资料,绝大部分预测到2050年。随着对能源转型的认识,2050年的发电量和装机容量不断提高,但到目前为止,2050年的发电量还没有提高到20万亿千瓦时。1996年能源部课题组预测,到2050年发电量不到7万亿千瓦时,装机容量14.86亿千瓦,还不到“十三五”规划2020年发电量6.8万亿~7.2万亿千瓦时,装机容量20亿千瓦。2012年国家开发银行吴敬儒的预测,2050年发电量为13.8万亿千瓦时,装机容量35亿千瓦。2012年中国电力企业联合会王志轩预测,2050年发电量为16.3万亿千瓦时,装机容量达49亿千瓦。2014年华北电力大学罗建国等人预测,2050年发电量15万亿千瓦时,装机容量41亿千瓦。到2015年国家电网公司能源研究院白建华预测,发电量15万亿千瓦时,装机容量68.4亿千瓦 (其中包括储能容量6亿千瓦)。如果按白建华的预测2050年发电设备利用小时数为2200小时,那么要达到饱和电量20万亿千瓦时,装机容量应该达到90.9亿千瓦。如果要想用电力完全替代所有各种化石能源,以全球综合电力网替代全球综合能源网,20万亿千瓦时是不够的,关键是4500亿千瓦时电力替代不了1.3亿吨标煤。目前2050年的预测已经有好几个超过了南方电网公司的预判,但却都没有超过关于20万亿千瓦时的预测,看来认为2030年达到电力的饱和用电水平是不可靠的。

最近有人说,在2017年前中国一直存在着两个潜在的风险,第一个是能源,第二个是粮食。自从在技术上获得三大突破,中国有可能排除两大风险。这三大突破是:(1)地热干热岩的研究成功;(2)低成本沙漠化土壤改良;(3)海水、盐碱地、水稻种植。干热岩勘查的重大突破,它比煤炭、石油的储量高几十倍,甚至可能使人类放弃高温核聚变生产能源的努力。干热岩如能开采成功,可以弥补我国能源资源的不足,对于电能的替代,电力饱和水平也可能有影响。电力饱和用电水平的高低,取决于用电力替代化石能源的水平(用电力替代化石能源的比例,例如替代50%、80%,还是全替代),再一个就是电力替代化石能源的速度,替代速度越快,饱和用电水平就会越快到来。而这两项速度的高低取决于经济性。我们希望干热岩的利用技术能很快成熟,干热岩能为中国电力替代作贡献。

新时代、新征程、新常态下,就要有新的电力预测方法,要抛弃电力弹性系数法、人均用电量法,要用调查研究来预测负荷。

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