浙江区域电能替代潜力预测及效益分析

刘军+王薇

【摘 要】 本文采用逐步回归和VAR模型分析影响电能替代的多维因素，运用Monte Carlo模拟和ARIMA模型进行多情景下的参数设置和电能替代潜力预测，并结合浙江省的区域发展，测量电能替代的经济效益和环保效益。

【关键词】 电能替代 VAR 潜力预测 效益分析

中图分类号：F426；TK01

1.引言

近年来随着社会经济的快速发展，能源资源的需求日益增大，尤其是化石能源的不可再生和环境污染问题，加剧了经济、资源和环境之间的矛盾。而电能作为二次能源，相对传统的化石能源具有明显的清洁、安全、可再生优势，目前全球约1/5的终端用能来自电力，电能占终端用能的比重持续上升。根据《BP世界能源统计年鉴2017》，随着世界经济继续电气化，近三分之二的全球新增能源需求来自于发电，全球电能替代潜力巨大，电能终将成为最主要的终端能源消费品种。2013年国家电网公司印发《国家电网公司电能替代实施方案》，全面落实“以电代煤、以电代油、电从远方来，来的是清洁电”的能源消费新理念。浙江作为经济大省、资源小省，通过电能替代实现新常态下经济可持续发展和节能减排的意义尤为重大，2015年浙江出台《浙江关于加快实施电能替代的意见》，预计“十三五”期间完成电能替代电量250亿度。新一轮电力体制改革的重要任务之一是放开售电侧，打破现行售电环节电网企业独家售电的垄断格局，允许所有符合准入条件的企业逐步从事售电业务，释放改革红利。电能替代带来的直接经济效益对社会主体进入售电市场有着极大地吸引力。

本文基于以上背景，采用逐步回归法、向量自回归模型（VAR）分析电能替代影响因素，运用蒙特卡罗模拟、ARIMA时间序列等方法预测关键影响因素，结合浙江区域宏观环境和政府规划进行多情景电能替代潜力分析，进而分析电能替代产生的直接经济效益、间接经济效益以及环保效益，展望浙江电能替代的重点发展领域和政府政策支持。

2.电能替代影响因素分析

2.1 電能替代的影响因素筛选

本文借鉴孙毅等（2017）关于电能替代量的设计方法，设定基准年TB，第t年电能消耗相比基准电能消耗的增加量定义为电能替代量：

（1）

式中，De，t为电能替代量，Ye，t为第t年的实际电能消耗量，Yt为第t年的终端能源消耗总量。

国内外研究经验表明，电能替代受到人口、经济发展、电气化程度、能源结构和政府政策等因素的综合影响。为进行量化分析，将以上因素进行指标化，其中人口采用人口增长率；经济发展采用人均GDP增长率；电气化程度采用电能消费强度；由于政府主导的产业结构优化调整及清洁能源消费导向作用是影响终端能源替代结构变化的主要因素，且终端清洁能源主要是指电能，因此用电能替代量占电能消耗量表示政府政策扶持力度。

本文采用逐步回归法对上述五个关键因素进行筛选。逐步回归的基本思想是将变量逐个引入模型，每引入一个解释变量后都要进行F检验，并对已经选入的解释变量逐个进行t检验，当原来引入的解释变量由于后面解释变量的引入变得不再显著时，则将其删除，确保每次引入新的变量之前回归方程中只包含显著性变量，以保证最后所得到的解释变量集是最优的。依据上述思想，利用逐步回归筛选并剔除引起多重共线性的变量，最终选取人口、GDP、电气化、政策扶持四个变量进行电能替代潜力分析。

2.2 电能替代的影响因素分析

在逐步回归筛选出影响电能替代的关键因素后，再通过向量自回归模型（VAR）建立计量模型如下：

（2）

式中，Dt为第t年电能替代量增长率，Peoplet为第t年人口增长率，Gdpt为第t年的人均GDP增长率，Technologyt为第t年的电气化程度，Policyt为第t年的政策扶持力度。

选取2000-2015年的浙江省人口、GDP、全省能源消费量、全省电力消费量等指标，数据均来源于《浙江省统计年鉴》，通过公式（1）计算得到电能替代量，所有数据均以2000年作为基期进行调整。使用Eviews7.2软件运行公式（2）的计量模型，得到结果如下：

R2=0.999461 DW=1.570582

R2接近1，说明模型整体拟合效果好；DW接近2，说明模型不存在一阶自相关；除人均GDP指标系数的显著性水平通不过检验，其余指标的系数均在1%的显著性水平下通过检验，因此，模型的整体实证性较强。从拟合结果看，电气化程度和政府政策扶持力度对电能替代进程作用显著且通过计量模型检验，而人口和经济增长作为影响电力消费的常规因素，对电能替代也有一定的推动作用。

3.多情景下的电能替代潜力预测

3.1 多情景下的电能替代参数设定

对情景A、情景B和情景C下的人口、人均GDP、电气化程度和政府政策扶持参数进行设定，预测电能替代潜力的发展变化。人口增长率预测采用蒙特卡罗模拟（Monte Carlo），选取2000-2015年浙江常住人口数据，通过分析样本期数据的可能变化范围及其概率分布，模拟试验随机选取各随机变量的值，并使选择的随机值符合各自的概率分布，再使用随机数或直接用计算机求出随机数，进行多次模拟试验，求出人口增长率的概率分布和其他特征值；同时结合浙江省社会科学院发布的《浙江蓝皮书：2017年浙江发展报告》中的人口增长率预期，预测人口增长率。人均GDP增长率、电气化程度变化率、政府政策扶持力度的预测采用ARIMA的时间序列预测法，具体结果见表3-2。其中：为人口增长率，为人均GDP年增长率，为电气化程度变化率，为政府政策扶持力度变化率。

3.2多情景下的电能替代潜力预测

预测结果如表3-3所示，2016-2020年浙江累计电能替代307亿千瓦时，略高于十三五规划的250亿千瓦时。终端电能替代量在情景A、情景B与情景C下，到2035年之前均会呈现增长趋势。其中情景A下的电能替代量增长幅度小于情景B和情景C，这是因为情景A没有电气化推动与相关政策对电能替代工作的推进。情景C由于增加政府对电能替代相关工作的扶持，因此该情景下的电能替代量增长速率大于情景B。2030-2040年之间，由于替代领域接近饱和，电能替代量也逐渐趋于平稳，不会出现大幅增长。endprint

4.电能替代效益分析

实施电能替代能够从源头上有效化解浙江化石能源资源紧缺矛盾，减少碳排放，提高全社会电气化水平，有明显的环保效益。同时，在售电侧放开的电改政策下，能够释放明显的改革红利，为参与电力市场的社会主体带来直接经济效益。

4.1 电能替代的直接经济效益

电能替代的直接结果就是带来全社会用电量增长，增加售电企业的收入。依据多情景下浙江省电能替代潜力预测结果，结合浙江省执行电价目录，测算不同情景下的售电增收情况。如表4-1所示，没有电气化和政策推动，每个五年计划新增电能替代收入保持在62-85亿元；在电气化推动下，新增电能替代收入增加到104-174亿元；若在电气化和政府政策扶持双重推动下，新增电能替代收入由2020年的185亿元达到2040年的419亿元。可见，不断推进电能替代给售电公司带来显著的经济收益。

4.2 电能替代的间接经济效益

电能替代同时兼具清洁替代的功效，即在能源开发上以清洁能源发电代替火力发电，积极消纳风电、光伏，间接减少煤炭的消耗量。本文以节约煤炭量作为电能替代的间接经济效益，按照完成C情景预定目标值的不同进度，进行电能替代间接效益测算。如表4-2，按照电能替代潜力测算，50%、80%和100%的替代进度下，分别节约用煤614、982和1228万吨标准煤，折合经济效益分别为54、86和108亿元。

注：1度电=节约0.4千克标准煤；1kg原煤=0.7143kg标准煤；动力煤价格=625.7元/吨（来自商务厅数据）。

4.3 电能替代的环保效益

根据标准煤折算排放污染物系数，分进度对电能替代的预测值和规划值进行污染物排放量折合，进而对电能替代的环保效益进行比较分析。如表4-3，按电能替代潜力测算，50%-100%的替代进度下，可减少CO2排放1531-3061万吨，减少粉尘排放418-835万吨，减少SO2排放46-92万吨，减少氮氧化物排放23-46万吨；按十三五规划值测算，50%-100%的替代进度下，可减少CO2排放1247-2493万吨，减少粉尘排放340-680万吨，减少SO2排放38-75万吨，减少氮氧化物排放19-38万吨。从环保视角看，电能替代煤炭的减排效果明显。

注：1度电=节约0.4千克标准煤；节约1kg标准煤=减排2.493kgCO2 =减排0.68kg粉尘=减排0.075kgSO2=减排0.0375kgNXO。

5.展望

浙江作為沿海经济和能源需求大省，电能替代规划和发展都走在全国前列。今后浙江电能替代的重点发展领域：一是大力发展电动汽车，加快充换电服务网络建设；二是积极部署港口岸电，加快空港岸电系统改造，推进海陆空交通领域电能替代全覆盖。当然电能替代的发展也需要政府政策的扶持：一是规划引领，将电能替代纳入我省能源结构优化和大气污染防治工作中，加强电能替代潜力分析，明确电能替代工作方案；二是技术支持，加快电能替代的关键技术和设备研发，加强知识产权运用和保护，促进成果转化；三是财政补贴，对符合条件的电能替代项目、电能替代技术研发予以财政支持，对电能替代的大中小型企业，出台贷款贴息政策。

【参考文献】

[1] 孙毅，周爽，单葆国，等. 多情景下的电能替代潜力分析[J]. 电网技术，2017（1）：118-123.

[2] 梁晓丽，卢文冰，周海明. 能源转型中的电能替代[J]. 智能电网，2015（12）：1192-1196.

[3] 王伟，黄珂. 电能替代战略：机遇、挑战与政策选择[J]. 华北电力大学学报（社会科学版），2014（8）：1-5.endprint