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我國用電增量區域分布的遠期定性分析

中國電力企業管理發布時間:2023-10-31 12:54:46  作者:陳愚

  煤電、氣電、核電等電源項目投資決策時,常用電力電量平衡測算未來幾年的電力盈缺和電源設備利用小時,結合電價、燃料價格、單位造價等參數,測算電源項目的經濟性。電力電量平衡是短期定量預測工具,2~3年內的預測精度較高,3~5年的預測精度下降,難以預測5年之后的電力供需和利用小時。煤電、氣電建設期為18~24個月,核電建設期為5年,投資決策時預測的電力盈缺和利用小時,待到項目建成時,其預測精度已下降、甚至失效。

  煤電、氣電的運行壽期為30年,三代核電運行壽期為60年,需要配套遠期預測工具輔助投資決策。能源模型是遠期預測定量工具,通常是耦合使用自上而下能源經濟模型和自下而上能源技術模型。不論哪種模型,都是系統工程,需要海量數據庫和專業團隊的巨大工作量作為支撐。能源模型的預測結果易受外生給定變量影響。

  大部分研究機構認為,中西部地區因為人均用電水平低,未來用電增速將高于東部地區(定性判斷、外生變量),是用電量增長的主力軍。本文采用極簡的定性分析法,聚焦單一變量——人口,來分析我國遠期用電增量的區域分布,認為未來用電增量大的行業的分布,均與人口聚集和分布高度相關。參考日本人口、用電量達峰回落后的經驗,分析我國人口總量和流動的變化規律,筆者認為:胡煥庸線以東、尤其是東南沿海作為未來的人口凈流入區,將是用電量高增長地區,且營商環境好,是我國最優質的電力市場。

  用電量高增長行業分布和人口分布高度相關

  為了分析用電量的區域分布,筆者首先分析各行業分布和人口分布的相關性(詳見表1)。

  生產側(一產、二產)的電力消費:海拔、降水量等地理氣候因素影響一產分布、繼而影響人口分布,且相當部分一產為勞動密集型,一產的區域分布和人口(勞動者)分布高度相關。制造業中,日用品制造業是勞動密集型產業;高附加值產業需要高素質的勞動者,高素質的勞動者傾向于居住在教育、醫療等資源較好的繁華地區;建筑業在人口聚居區域建設房屋。僅采礦業、高耗能產業等少數行業,產業分布和人口聚集可相對分離,人口相關性低。

  消費側(三產、生活)的電力消費,其用電分布和人口分布高度相關。

  三產和生活用電的電量占比提高

  自2005年開始,多數年份我國二產的用電量增速低于全社會用電量增速,三產和生活用電的增速高于全社會用電量增速(詳見表2、圖1)。

  二產用電量增速低,導致我國二產的用電量占比顯著下降,由2005年的75.4%下降到2022年的66.0%;此消彼長,三產和生活用電的占比逐漸提升,由2005年的合計占比21.6%,提高至2022年的32.7%。

  三產和生活的用電量及占比將繼續提高

  2022年,我國三產和生活的用電量占比提高至32.7%,但遠低于美、英、法、德、日等后工業化國家——二產、三產和生活用電“三分天下”(詳見圖2)。

  從人均用電量看,2022年我國人均工業用電量為4038千瓦時/人·年,已經超過英、法、德、美;三產和生活人均用電量分別為1053、947千瓦時/人·年,和發達國家相比,還有一定差距。

  經濟發展的重要目的是提高人民生活水平,人均生活用電量是衡量居民生活水平的重要指標。我國的人均三產、生活用電顯著低于對標的發達國家,未來發展空間很大,將成為用電量增長的主力軍,用電占比將繼續提高。

  現代化工業分布和人口分布高度相關

  黨的二十大強調,高質量發展是全面建設社會主義現代化國家的首要任務,我國將繼續建設現代化產業體系,推進新型工業化,支持專精特新企業發展,推動制造業高端化、智能化、綠色化發展?,F代化工業體系、高端制造業需要高素質人才,高素質人才傾向于居住在發達、繁榮的大城市;亦即,二產的用電增量主體,將和人口分布高度相關。

  我國人口達峰回落和大城市化

  我國人口于2021年達峰,2022年人口開始下降。城市化、大城市化進程中,人口向大城市(主要分布在東南沿海)匯集,胡煥庸線以西人口下降速度將高于全國均值,東南沿海依靠人口遷入、人口可繼續增長一段時間。

  人是終極資源

  美國人口經濟學家、世界銀行首席經濟學家Paul Romer提出內生經濟增長模型:人是終極資源。人口規模的增長,在一定條件下,可以使得更多人從事科研和創新的工作,創造出更多的科研成果,這些成果為全社會所用,從而推動經濟的發展。

  在古羅馬帝國,煤被當做黑玉,是裝飾品;燃燒時有煙,被認為可通靈、辟邪,和亡靈的世界溝通;煤在中世紀開始成為燃料,提供熱能;蒸汽機發明后,化石能源的熱能轉化為動能;發電機發明后,動能轉化為電力。物質一直都存在,發揮什么樣的作用,取決于人的認知能力。

  我國人口于2021年達峰

  2021年末,我國人口達到141260萬人的峰值。2022年,我國出生956萬人、死亡1041萬人,人口比上年末減少85萬人,是建國以來首次人口負增長,2022年底人口下降至141175萬人。中國工程院院士、北京大學醫學部主任喬杰預計,2023年出生人口數約為700~800多萬,2023年人口將比2022年底減少約300萬。

  1991年我國總和生育率為1.91,首次低于世代更替率2.1;之后,我國的生育率始終低于世代更替率。根據第七次人口普查,2020年我國總和生育率為1.3,遠低于世代更替率。生育觀念成型后,扭轉難度較大,預計未來我國人口將持續下降(詳見圖3)。

  人口流動:胡煥庸線的固化

  1935年,人口地理學家胡煥庸提出了“黑河—騰沖線”,后人稱之為胡煥庸線,將我國分成東南和西北兩部分:胡煥庸線東南部面積占比為43.8%,西北部56.2%,面積基本相當,但人口分布疏密差異懸殊:東南部人口占比96%,西北部4%。胡煥庸線深刻揭示了中國自然、經濟、人文等因素的綜合格局。

  根據2020年第七次人口普查結果,西北部人口占比6.5%,東南部人口占比93.5%,兩側的人口占比變化極小,顯示了胡煥庸線的穩固性。

  2000、2010、2020 年,東部沿海地區的人口占比分別為 35.6%、37.98%、39.99%,20年間提高了4.39%。胡煥庸線固化的同時,人口向東部沿海地區、尤其是東南沿海匯集。

  規模效應:城市化伴生大城市化

  理論物理學家Geoffrey West的《規?!芬粫?,對城市的規模效應進行了定量分析:城市人口翻倍,人均收入、專利數等經濟參數遵從約1.15的指數增長,人均電線長度、加油站數量等基礎設施成本降低15%。大城市的規模效應、產業聚集效應、人才聚集效應,促進了大城市的人口占比提高。

  英國、美國、日本的城市化率分別在1850年、1920年、1950年超過50%,2018年城市化率分別為:英國83.4%、美國82.3%、日本91.6%。城市化的同時伴生大城市化,例如,美國有300個MSA(類似我國地級市),1920年,22%的美國人生活在top20的MSA,2010年,該比例提高到37.5%,人口逐漸朝超級大都市匯聚。日本人口峰值的2008年,東京人口占全國人口的10.1%,2020年東京人口占比提高至11.1%。

  截至2022年底,我國城鎮化率65.2%,處于城鎮化中期。參考發達國家的規律,我國在后續的城市化進程中,也將伴生大城市化。而大部分存量大城市,分布在胡煥庸線以東,尤其是東南沿海。

  日本人口和用電量變化

  美德法日等發達國家中,美國人口在持續增長,2008年后用電量進入平臺期;德法的人口保持增長,2008年后用電量略有下降;日本的人口和用電量,2008年之后均下降。因此,本文選取日本,分析分區域用電量變化趨勢。

  日本人口達峰后,少數核心區域人口繼續增長

  1957年起,日本的總和生育率低于世代更替率2.1,因為死亡率降低,總人口量繼續增長至2008年的峰值1億2808萬人。近年日本生育率低至1.3,截至2023年3月1日,日本人口為1億2457萬人,比2008年減少351萬人。據分析,2050~2065年日本人口將下降到1億以下。

  總人口下降,但日本少數區域人口保持增長,以2015~2016年為例,東京、埼玉、千葉、神奈川、愛知、福岡等地人口增長,主要是因為外來人口遷入(社會增減率),沖繩的人口增長,主要依靠較高的出生率(自然增減率);其余大部分區域人口自然增長率(出生<死亡)和社會增減率(遷入<遷出)均為負值,人口衰減(詳見圖4)。

  2008~2020年,日本總人口下降1.2%,8個縣(埼玉、千葉、東京、神奈川、愛知、滋賀、福岡、沖繩)人口保持增長,除福岡、沖繩外,其中6個縣均隸屬于三大都市圈;其余39個縣的人口下降,其中青森、巖手、秋田、山形、福島、德島、高知等7個縣的人口降幅超過10%。

  人口增長區域的用電量降幅低于全國均值

  日本的用電量和終端電力消費量峰值出現在2007年,隨后逐年下降。2019年,日本終端電力消費量8095億千瓦時,比2007年下降12.8%。2007~2019年,日本人口保持增長的8個縣,其中7個縣的終端電力消費量降幅低于全國均值,僅福岡縣的降幅(-13.8%)略高于全國均值。

  東南沿海區域用電量增長后勁足

  我國未來產業升級,用電增量主要來自高附加值的二產、三產和生活用電等行業,這些行業的分布和人口分布密切相關。

  每一個理性人用腳投票,匯聚而成的人口流動趨勢,是預測區域經濟發展、電力消費增長最重要的自變量;同時,人口又是經濟發展的因變量,人口不斷向經濟發達地區匯集。人口增長和經濟增長互為因果,不斷迭代。

  我國人文地理的先天條件,導致人口在胡煥庸線東南側區域聚集,城市化和大城市化的規模效應將持續強化這一過程。區域經濟發展和人口流動遵循馬太效應,損不足以補有余,強者愈強。2021年我國人口達峰后回落,疊加大城市化、人口向東南沿海匯聚,意味著中西部人口的衰減速度將高于全國平均水平;東南沿海省份作為人口流入區域,有望在全國總人口開始下降后,依然保持一段時間的繼續增長。

  我國的人口已經達峰,但人均用電量保持增長,全社會用電量將繼續增長一段時間。我國用電量達峰之后,參考歐美發展經驗,總用電量可能進入平臺期;但不同區域的用電量增減趨勢將發生分化,而人口變化趨勢是導致用電量變化的重要因素(詳見圖5)。

  預計東南沿海省份,在全國總用電量達峰前,用電量保持平穩增長;全國用電量達峰后,因為區域人口繼續凈增長,區域用電量依然保持一段時間的增長,且營商環境好,是我國最優質的電力市場。

  我國人口2021年達峰后開始衰減,不再保持單向遞增,這種重大的不連續性,將對各行各業產生深遠影響。煤電、氣電項目的運營期是30年,三代核電是60年,水電甚至可運行百年,因此,電力投資決策時需充分考慮當地人口增長趨勢對未來用電量的影響,科學規劃電力發展。

  本文刊載于《中國電力企業管理》2023年09期,作者系電力從業者


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