中国2050 年终端电力消费可能被高估 ——从人均电力消费看终端电力消费预测

预测电力消费的方式一般使用情景分析方法。量化主要影响因子的变化可能性,对各种因子如何分别和综合影响电力消费设定一个模型,推演模拟后得出不同结果,从而勾勒出未来电力消费的若干情景。影响未来电力需求的主要结构性因素包括人口数量、GDP 增长和经济发展质量。这些因素不仅对电力需求有直接影响,而且彼此间也会有相互作用并综合起来对电力需求产生影响。一般来说,人口和GDP 的增长都会带来更多电力消费。GDP 稳定持续的增长也会带来经济结构的调整,导致农牧业和工业占比降低,服务业占比逐渐占据主导,这正是一个经济发展质量提升的过程。当经济发展到一定阶段,人口的出生率会下降,人口老龄化趋势出现,人口规模逐渐缩小或者趋于稳定,这对电力需求的推动是反向的。当经济发展质量持续提升,进入后工业化发展阶段,电力需求的增长也会放缓,甚至出现负增长。

2050 年中国电力总消费预测对未来三十年中国能源投资的方向和力度、对实现能源系统低碳转型所采用的方法和遵循的路径,都会产生重要影响。但预测长期电力消费并非易事。本文无意比较不同情景分析的优缺点,而是从人均电力消费【1这一指标入手,先横向比较当下中国与德国、日本和美国三个世界主要经济体人均电力消费的差距,然后纵向审视美、德、日三个发达国家过去三十五年人均电力消费的变化。这样的比较或许有助于我们认识中国未来电力消费的增长趋势。中国制定了到2050 年发展成为一个中等发达国家的战略目标,我们这里假设这样的目标如期实现,其次,我们假设到2050 年中国的经济质量与同样有着雄厚工业制造基础、较大农业规模和发达服务业的美、德、日的2015 年前后的水平接近,从而假设2050 年的中国人均电力消费水平与最发达的美、德、日三国在2015 年左右的水平接近。依据这样的假设,通过横向和纵向两个维度的比较,我们试着回答一个问题:中国2050 年的电力总消费量究竟应处于怎样的水平?

终端能源消费中电力比例将大幅增长

中国2010 年终端能源总消费量约为17.47 万亿千瓦时,其中电力总消费量为4.19 万亿千瓦时,占终端能源消费的比例为24%【2。根据电量(千瓦时)、标煤(tce)和标油(toe)之间的换算关系,我们可以得到中国2010 年的终端能源消耗为21.5 亿吨标煤或者15 亿吨标油。根据《中国2050 高比例可再生能源发展情景暨途径研究》(以下简称《高比例研究》) 【3】,2050 年终端能源消费将达到32 亿吨标煤,相当于26.05 万亿千瓦时,其中电力占60%,那么终端电力消费约15.63 万亿千瓦时。

图1

随着以电气化率升高为特征的能源结构的转变,中国的电力消费在这40 年中增长273%。 同期,基数庞大的中国人口进入老龄化,人口出生率低,人口的规模基本保持不变,人口变化对电力消费的刺激作用有限。从GDP 增长来看,经济发展速度虽会放缓,但经济总量预期仍会继续增加,因此对电力消费有推动作用。从经济结构和发展质量的角度来看,服务业比重将持续加大,技术创新和生产效率提升,导致经济发展的电力需求弹性会逐步降低,即同样的GDP 产出需要的能源或者电力的投入将越来越少。因此,四十年内之所以有接近三倍的电力消费增长,最可能的原因是能源系统电气化比重的大幅提高,即发改委能源所预计的从2010 年的24% 提高到2050 年的60%。然而有趣的是,当我们将美国能源信息管理局(Energy Information Administration, EIA)对于美国终端电力消费占比2040 预测拿来参考时,却看到截然不同的情形。在国际能源展望2013(International Energy Outlook 2013)里,美国终端能源消费中的电力占比2010 年为18%,而2040 年略微升高到20%【4。这虽然不是美国2050 年的数据,但仍然可以作为参照。相较于中国2050 年60% 的预测目标,存在巨大差距。为什么在终端能源消费电气化率目标方面中国设定了比美国远远超前的目标?我们认为一个主要原因可能在于中国预测电动汽车将成为未来交通部门的主流。

假设中国到2050 年终端能源消费达到32 亿吨标煤,能够实现60% 的电气化比例,那么我们从人均电力消费的角度来看2050 年15.63 万亿千瓦时的电力消费需求的预测是否合理。

中国人均电力消费的未来或接近德国、日本,而非美国

人均电力消费在很大程度上代表着一个国家、社会或者区域的经济发展水平,一般来讲,经济发展水平越高,人均电力消费会越高。从表1 可以看出,美、德、日三个发达国家的人均电力消费要远远高过中国。在中国,经济最发达的上海,人均电力消费不仅远远超过全国平均,而且显著高于北京。

经济结构和社会发展质量对人均电力消费也有显著影响。虽然同为发达国家,并且有先进的制造业,且制造业在经济中占有相当的比重,但美国、德国和日本的人均电力消费存在很大的差异。造成三国之间明显差异的原因并不简单,但他们之间在与建筑(如居住面积)和交通(如人均驾车里程)相关的电力消费方面有着显著的差距。美国人均居住面积大,城市公共交通不发达导致人们出行严重依赖汽车;德国和日本人均居住面积较小,发达的公共交通使交通相关的电力消费量较低。由此角度来讲,基于国家资源禀赋和人口密度的角度来看,中国未来的人均电力消费水平更倾向于接近日本与德国的水平,而不是美国的模式。

表1

经济增长与人均电力消费未来可能呈现弱相关性

图2

在未来经济增长中扮演日益重要角色的会是制度、教育、服务、技术、效率和创新等,能源投入推动增长的作用会日渐降低。这正是经济发展质量提升的过程。图2 表明,1980 年至2013 年,德、日、美三国的人均电力消费增长幅度分别为21%,66% 和32%。2000 年以来,人均电力消费的增长幅度变小,德国出现平稳态势,2000-2013,仅增加了6%,同期的美国和日本却出现下降的情形。在全球应对气候变化的大背景下,发达国家的人均电力消费到2050 年不会出现显著上升的情形,在平稳中缓慢下降可能性较大。当然如果发达国家未来出现建筑和交通部门电气化驱动的终端能源消费电气化率大幅上升的情形,人均电力消费量可能出现明显的增加。不过如果考虑到分布式发电系统和智能电网带动的电力供应效率的提升,以及制造业能效的持续改善,我们认为发达国家人均电力消费在未来30 到40 年的变化更趋于平稳,不太可能出现大起大落。

结语:

在设定了人口、GDP 和经济发展质量等三个影响终端电力消费的主要因素之后,本文预测了未来中国在这三个高因素上的变化趋势,之后对美国、德国和日本三国的人均电力消费的变化历史进行了对比,我们认为即使将全球能源的电气化率大幅提升这一因素考虑在内,技术的改进和效率的提升,加上中国的资源禀赋和人口密度等基本条件,对于中国2050 年电力消费达到15.63万亿千瓦时的预测可能过高了。中国未来的人均电力消费水平更可能接近于德国和日本的水平。中国2050 年如果仅达到德国、日本2013 年的水平,那么中国的人均电力消费约为7429 千瓦时/人【5】,全国终端电力消费总量约为10 万亿千瓦时。即使假设德、日两国到2050 年人均电力消费增幅达到25%,并且届时中国也达到同期德、日的水平,那么中国的人均电力消费将达到9286 千瓦时/人,全国总量达到12.52 万亿千瓦时。无论是10 万亿千瓦时还是12.52 万亿千瓦时,都与《高比例研究》中预测的15.6 万亿千瓦时的水平有显著差异。

作者:赵昂、林佳乔

尾注:

【1】在本文的分析中,人均电力消费指一个国家一年的电力消费总量除以人口总数得到的值,单位为千瓦时/人。这一指标在很大程度上反映了一个国家的社会、经济发达水平。

【2China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Road Map Study. Page 7&12. Energy Research Institute, 2015. 链接:http://www.efchina.org/Attachments/Report/report-20150420/ 中国2050 高比例可再生能源发展情景暨途径研究- 摘要报告.pdf . 获取时间:2015 年12 月9 日。

【3】同上。

【4】根据以下表格中提供的数据计算得出,链接:http://www.eia.gov/forecasts/archive/ieo13/pdf/ieorefendusetab_3.pdf , 获取时间:2015 年12 月5 日。

【5】根据国际能源署的数据,2013 年德国和日本的人均电力消费分别为7022 千瓦时/人和7836 千瓦时/人,我们取中间值7429 千瓦时/人。

 

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