山東省中長期電力市場分析預測

牟 宏 ，王春義 ，薛萬磊 ，汪 湲 ，安 鵬

（1.山東電力集團公司，山東 濟南 250001；2.山東電力經濟技術研究院，山東 濟南 250001）

0 引言

1990年以來，山東省實際GDP增長通常比政府規劃目標高2～3個百分點，比全國GDP高2個百分點左右，經濟高速增長對電網發展提出了較高的需求；堅強智能電網建設、用戶負荷需求和企業自身發展對電網的安全性、可靠性和經濟性提出了更高要求。 對宏觀經濟形勢和中長期電力市場的研判，直接影響未來幾年電網建設項目計劃安排，影響電網設備利用率和企業效益。 由于時間跨度較大，中長期電力市場的變化受經濟發展、自然條件、系統運行特性等較多因素的影響［1-3］。

通過分析山東省經濟發展情況、電力需求和負荷特性；結合山東省經濟發展特點，綜合考慮國內外宏觀經濟形勢，給出了山東經濟發展預測結論，采用用電單耗法、分產業預測法、分地區預測法、回歸模型預測、趨勢外推預測方法［4］預測了山東省全社會用電量，利用增長速度、彈性系數和人均用電量對各種預測結果進行了分析校核；采用最大負荷利用小時數法、分地區預測法和趨勢外推預測法對山東省全社會最大負荷進行預測，提出了2015年、2020年全社會用電量和全社會最高負荷預測推薦方案。

山東省中長期電力市場分析預測結果為山東電網規劃提供了可靠的基礎數據支撐，為項目計劃安排提供了重要依據，可進一步提高山東堅強智能電網的發展質量和效益，提高公司核心競爭力。

1 山東省電力需求現狀

2011年，山東省電力供需基本平衡,全省用電增速在年初出現較快反彈之后，增速有所回落但運行較為平穩。2011年全社會用電量3 635.3億kWh，同比增長10.2%，增幅比去年同期降低了2.0個百分點，比全國同期用電增速低1.5個百分點。2011年山東省全社會用電結構為 2.4：78.2：8.7：10.7，仍然以工業用電為主，一產、二產用電量比重呈下降趨勢，三產和居民生活用電呈上升趨勢。近年來，國際金融危機對國內經濟造成了一定影響，加之國家轉方式調結構和房地產調控等一系列宏觀調控政策的實施對高耗能行業影響較大［5］。 2012年電量增速一直維持低位運行，1—11月，全省全社會用電量3 456.2億kWh，同比增長4.1%，增幅比去年同期降低了6.1個百分點。

2 宏觀經濟運行分析及預測

2.1 國民經濟和社會發展情況分析

山東多年來經濟總量和發展速度一直位居全國前列。1990年以來，山東省GDP年均增長13.2%，比同期全國平均水平高出2.8個百分點。

產業結構方面，2000年以來，山東省工業高速發展，重化工業特征明顯，以化工、建材、黑色、有色為代表的高耗能行業增長迅速，二產比重大幅提高，2006年達到57.4%，高出全國二產比重9.4個百分點。2008年受金融危機及宏觀調控政策的影響，山東省工業高速發展的勢頭有所減緩，2011年二產比重降為52.9%,但其重化工業特征沒有完全改變。

投資、消費、出口變化趨勢方面。2001年至2011年固定資產投資年均增速為30.2%，“十一五”以來，受國家宏觀經濟政策的影響，固定資產投資走勢回穩，2007年以來仍保持在21%以上。2001年至2011年,居民消費年均增速為18.1%，其中，2008年增速水平達到23%，之后受國際金融危機和國內物價水平上升的影響，增速水平有所回落，2011年增長17.3%，同比下降1.3個百分點。2001年至2011年，全省進出口、進口、出口年均增速分別為25.1%、27.7%和23.3%。2011年進出口總額增長24.8%，其中進口增長29.8%，出口增長20.7%。比較分析主要經濟省份對外依存度發現，相比廣東超過110%、江蘇超過90%以及浙江超過70%的對外依存度，山東省2011年的經濟對外依存度僅在33%左右，遠低于其他東南沿海省份，也明顯低于同期全國的50.1%。說明山東省以內向型經濟為主，經濟對外依存度較低，受國際金融危機的影響相對較小。

山東是工業大省，“十五”以來，工業在山東省經濟總量中所占比重一直處于較高水平，成為經濟增長的主要動力。工業占全省經濟的比重從1990年的37.6%，經過逐年快速發展，到2011年為46.9%，表明山東省以工業發展為主要經濟動力，仍處在工業化的重工業階段。

2.2 經濟發展預測

從國際環境看，經濟全球化深入發展，科技創新孕育新突破，國際環境總體上有利于我國和平發展。同時，國際金融危機影響深遠，世界經濟增長速度減緩，全球需求結構出現明顯變化，圍繞市場、資源、人才、技術、標準等方面的競爭更加激烈，我國發展的外部環境更趨復雜。

從國內環境看，我國工業化、信息化、城鎮化、市場化深入發展，社會主義市場經濟體制更加完善，綜合國力大幅提升，政府宏觀調控能力明顯提高，加快轉變經濟發展方式成為未來的主導趨勢。另一方面，社會兩極分化嚴重，城鄉差距、區域差距拉大，經濟發展不均衡、產業結構不合理等國內不利于經濟健康發展的因素不可忽視。總體來看，我國經濟正在實現政策刺激向自主增長有序轉變，經濟增長的內生動力正不斷增強，有望逐步走出金融危機的影響。根據山東省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要提出的發展目標：地區生產總值年均增長9%，到2015年三次產業比例調整為7∶48∶45，經濟結構戰略性調整取得重大進展，全省城鎮化水平達到55%以上。

對所處經濟發展階段的準確判斷，是預測未來山東省經濟發展的重要基礎。“輕加工業發展階段→重化工業發展階段→高加工度化發展階段→技術集約化階段”，是被普遍認可的工業化進程規律。通過類比美國、法國、德國、日本等發達國家所走過的工業化進程，以產業結構的變化為主要依據，結合人均收入、城鎮化率等指標綜合判斷：山東省目前處于工業化進程的中后期，基礎工業仍占較大比重，城鎮化率上升還有較大空間；經濟對外依存度低，受國際金融危機的影響相對較小；基礎工業仍占較大比重，擁有健全的工業體系和扎實的工業基礎，實體經濟穩健發展為經濟發展提供了基礎保障；自然及土地資源相對豐富，支撐經濟可持續發展；人均經濟指標和消費水平低，部分地市具有后發優勢，帶動全省經濟持續增長；山東半島藍色經濟區、黃河三角洲高效生態經濟區、魯南經濟帶、省會城市經濟圈等多個重點區域帶動戰略深入實施，拓展了發展空間；民營企業發展活力增強，給經濟發展帶來新動力。“十二五”期間，重工業發展會有所減緩，但仍可維持較高的增長速度，至“十三五”時期逐步向高加工度階段轉變。 即未來10年山東省經濟總量還有較大的上升空間。

綜合預測，全省“十二五”期間經濟年均增長10.5%，到2015年 GDP達到64 620億元（2010年可比價，下同）；“十三五”期間經濟年均增長9.2%，到2020年GDP達到100 500億元。

3 山東省電力市場分析

3.1 電力消費市場分析

1990年至2011年，全省全社會用電量年均增速10.5%，比同期全國全社會用電量年均增速高0.4個百分點。“十一五”以來，由于國際金融危機與國內結構調整等多重因素影響，全省用電量增速波動幅度較大，至今仍處于震蕩調整階段，2006—2011年年均增速10.7%。 2012年以來，在外需走弱和內需放緩的共同作用下，全省經濟尤其是工業經濟受到影響，用電增速持續回落，一季度增長5.0%，二季度增長3.9%。

2011年三次產業和居民生活用電比重為2.3：78.2：8.7：10.8。中長期來看，隨著山東省經濟結構從“二三一”向“三二一”的轉變，第一、第二產業用電比重下降將成為大趨勢，第三產業和居民生活用電比重有望穩步提高。

3.2 負荷特性分析

2000年以來山東省全社會最大負荷年均增長12.5%，由2000年的15 600 MW增加至2011年的57 160 MW。山東電網統調用電負荷年均增長12.8%，由2000年的13 020 MW增加至2011年的49 107 MW。2011年山東電網統調負荷年平均日負荷率87.1%，季不均衡系數90.8%，年負荷率73.5%。由于山東省自備機組以及地方小火電較多，統調負荷與全社會負荷的差異較大。“十一五”以來，山東電網年負荷曲線基本具有夏、冬雙高峰特征。山東電網97%以上最大負荷持續時間在20～30 h，95%以上最大負荷持續時間在45～65 h。

4 電力需求預測

4.1 全省全社會用電量預測

4.1.1 綜合用電單耗法

以2010年可比價計算分析，1990年以來，山東省用電單耗整體呈下降趨勢。1991—2011年，全社會用電單耗年均下降2.4%，“十一五”期間累計下降9.5%。2011年山東省每萬元GDP用電單耗為837 kWh，比2005年減少 94 kWh，比1990年減少564 kWh。2012年以來，受轉方式、調結構和國內外宏觀經濟形勢影響，經濟增速回落，用電增速大幅下降，用電單耗將為近年的低點。 “十二五”期間，在結構調整及節能降耗等因素影響下，GDP電耗整體上仍將繼續下降，但考慮經濟以及用電增長有望在2013年回暖，用電單耗可能有所反彈。預計“十二五”期間山東省GDP用電單耗下降幅度應低于 “十一五”時期。結合歷史數據變化規律，綜合預測2015年GDP用電單耗降到805 kWh/萬元，當年可比價GDP為64 620億元，則預測全社會用電量為5 205億kWh；2020年單耗降到733 kWh/萬元，當年可比價GDP為100 500億元，則預測全社會用電量為7 370億kWh。

4.1.2 分產業預測法

“十二五”期間，隨著山東省調整產業結構、發展方式轉變，重化工業特征減弱，預計以可比價計算的二產比重有望出現峰值拐點，并逐步轉入下行通道。預測山東省產業結構從2011年的8.6：54.6：36.8（2010年可比價，下同）調整為2015年的6.4：53.5：40.1。“十三五”期間二產比重繼續下降，三產比重持續上升，到2020年產業結構調整為4.7：51.3：44。

第一產業每萬元增加值用電單耗 “十一五”期間上升了73 kWh。預計“十二五”期間隨著農網改造提高農村供電能力、新農村建設等影響，用電單耗將繼續小幅上升。預測2015年用電單耗241 kWh/萬元，增加值4 355億元，則2015年用電量105億kWh；2020年用電單耗244 kWh/萬元，增加值4 925億元，則2020年用電量120億kWh。

“十一五”期間重工業發展較快，但受金融危機以及節能減排影響，第二產業每萬元增加值用電單耗下降了222 kWh。預計“十二五”期間，第二產業用電單耗總體趨勢為繼續下降，但經濟低谷過后單耗可能在短期內有所反彈，因此判斷單耗整體降幅不大。預測2015年第二產業用電單耗1 180 kWh/萬元，增加值34 596億元，則2015年用電量4 081億kWh；2020年二產用電單耗1 088 kWh/萬元，增加值51 896億元，則2020年用電量5 647億kWh。

第三產業每萬元增加值用電單耗在 “十一五”以來基本持平略降，預計“十二五”至“十三五”期間大力發展現代服務業，三產用電單耗小幅下降，總體基本持平。預測2015年三產用電單耗188 kWh/萬元，增加值25 668億元，則2015年用電量483億kWh；2020年三產用電單耗184 kWh/萬元，增加值43 679億元，則2020年用電量805億kWh。

人均居民生活用電“十一五”年均增速為11.1%。預測“十二五”期間人均居民生活用電年均增長9.0%，2015年達到591kWh/人，人口年均增長0.51%，2015年達到9827萬人，則2015年全省居民生活用電量達到581億kWh；“十三五”期間人均居民生活用電年均增長7.7%，2020年達到858 kWh/人，人口年均增長0.35%，2020年達到1億人的峰值，則2020年全省居民生活用電量達到858億kWh。

綜上所述，分產業（產值單耗）法預測山東省全社會用電量“十二五”年均增長9.7%，到2015年達到5 250億kWh；“十三五”年均增長7.2%，到2020年達到7 430億kWh。4.1.3 分地區預測法

根據山東省17地市的用電量預測結果，通過匯總分析和適當修正，得到山東省全社會用電量“十二五”年均增長10.9%，到2015年達到5 450億kWh；“十三五”年均增長 7.2%，到 2020年達到7 710億kWh。

4.1.4 回歸模型預測

通過對1990—2011年全社會用電量和GDP（以下均為2010年價）進行回歸分析，建立長期、中期和短期回歸模型如式（1）～（3）所示。

將預測的“十二五”各年以及2020年GDP數值帶入以上模型分別計算，對三種回歸模型計算結果取平均值，得到一元線性回歸預測2015年用電量結果為5 334億kWh，2020年為8 146億kWh。

4.1.5 趨勢外推（時間序列）預測

通過對1995—2011年全社會用電量進行三階、二階和指數多項式回歸，建立模型如式（4）～（6）所示。

對三種趨勢外推模型計算結果取均值，得到趨勢外推預測2015年和2020年用電量結果分別為5 242億 kWh、7 847億 kWh。

4.1.6 預測結果分析及校核

對前面各種模型方法預測山東省 “十二五”期間及2020年全社會用電量結果匯總如表1所示。

表1 各種預測結果匯總

由于山東省“十三五”及以后將逐步完成工業化，用電單耗、彈性系數等指標顯著下降，用電和經濟關聯關系與歷史有較大變化，因此用回歸及時間序列模型預測遠期用電量會有較大偏差。

1）增長速度校核。

山東省用電量 “十五”以來年均增長達12.67%。其中，“十五”年均增速為14.53%，“十一五”期間由于受全球金融危機及國內經濟調整影響，用電增速下降較快，年均增長10.84%。“十二五”中后期隨著經濟、尤其是工業經濟的企穩回暖，山東省用電增速將進入平穩增長期；同時，國內外經濟、能源發展環境更為復雜，不確定性增大，國內結構調整、節能降耗、房價調控等宏觀調控措施對用電增長也有抑制作用。因此，“十二五”較“十一五”年均用電增速會延續下降趨勢。另一方面，“十二五”期間，也有對用電增長有利的一面，如全球經濟正在從之前的危機底部緩慢復蘇、新的節能降耗指標壓力小于“十一五”時期、新能源及智能電網的發展將進一步促進電能在終端能源消費中的比例提高等，因此“十二五”用電增速較“十一五”下降有限。

綜合判斷，預計“十二五”全社會用電量增速降幅應小于2個百分點，增速區間為9.0%～10.7%，對應用電量區間為5 075～5 496億kWh，中值5 285億kWh。以此標準來校核之前各模型的預測結果均符合此區間。

2）電力消費彈性系數校核。

1981—1990年，山東省用電量增長速度低于國民經濟增長速度，電力消費彈性系數為0.9；“九五”期間彈性系數為0.57。“十五”時期，由于山東經濟重工業化特征明顯，用電量快于經濟增長，彈性系數大于1，期間最大值超過了1.3。“十一五”前期延續了“十五”的發展趨勢，彈性系數仍在1附近，但2008年受金融危機及經濟調整影響，重工業比重下降，彈性系數迅速降到0.5以下，后兩年快速回升，2010年重新恢復到接近于1的水平，整個“十一五”時期電力消費彈性系數0.83。 “十二五”初期，高耗能行業反彈，全省用電重新釋放，彈性系數回升至0.94，但2012年受經濟持續低迷影響，彈性系數再次下滑，預計全年在0.7左右。

通過對美國、日本等世界發達國家工業化過程中電力消費彈性系數的分析，對近幾年國民經濟走勢分析及國家宏觀政策的研究，考慮世界金融危機的持續影響和山東省目前工業特點，預計2013年隨著經濟重新回暖，山東省電力消費彈性系數可能恢復到較高值，在0.9以上。

隨著科技進步，發展方式的不斷轉變以及產業結構進一步優化調整，單位產品能耗逐步降低，“十二五”末期及以后電力彈性系數逐步下降將成為大趨勢。綜合判斷，“十二五”時期山東省電力消費彈性系數應較“十一五”有所回升，但會明顯低于“十五”水平，預計應在0.85～0.98之間。

預測“十二五”GDP增速10.5%，則用電增速在8.9%～10.3%，對應用電量區間為5 052～5 385億kWh。最樂觀的估計，如果“十二五”中后期，國際國內經濟環境復蘇較好，山東省經濟快速增長，且中間不發生大的自然災害，GDP年均增速有可能達到10.9%，電力消費彈性系數達到0.99，則2015年全社會用電量上限值可以達到5 506億kWh。以此標準來校核之前各模型的預測結果均符合此區間。

3）人均用電量校核。

山東省2000年人均用電量為1 112 kWh/人，與韓國1983年的水平相當；2005年為2 132 kWh/人，比韓國1989年略高；2009年為3 106 kWh/人，基本與韓國1993年水平一致。考慮到山東未來與韓國歷史發展的相似及差異情況后，判斷山東在2009—2015年的人均用電量增速將略高于韓國在1993—1999年的增速。 因此預計到“十二五”末山東省人均用電量水平應與韓國2000年水平相近。實際預測山東省2015年人均用電量5 343 kWh/人，高于1999年但低于2000年韓國的人均用電水平，符合之前的判斷，在合理范圍內。

4.1.7 推薦方案

根據對前面各種模型方法預測結果的匯總和校核，結合山東省實際用電特點和趨勢，經專家預測法縮減預測取值區間以提升精度，確定全社會用電量預測高、中、低方案如表2所示。 山東省全社會用電量預測推薦結論取中方案。

4.2 全省全社會最大負荷預測

（1）最大負荷利用小時數法。

全社會最大負荷利用小時數在“十五”期間先降后升，至2006年達到本世紀以來最高值6 762 h。“十一五”期間，受金融危機、結構調整以及節能降耗等多重因素影響，重工業用電對全社會用電增長貢獻率降低，最大負荷利用小時數回落，2011年下降到6 360 h。

表2 全社會用電量預測結果高、中、低方案

預計“十二五”期間，第三產業加快發展、居民消費升級，三產和居民生活用電占全社會用電的比重逐漸上升，隨著經濟增長方式的轉變以及產業結構的調整，最大負荷利用小時數整體上應為逐漸下降趨勢。另一方面也有促進小時數上升或保持不變的因素。目前，山東省重工業發展階段尚未結束，中短期內工業用電比重不會連續大幅下滑，最大負荷利用小時數將呈現平穩小幅下降的走勢。同時，今年以來山東省峰谷分時電價執行率不斷提高，更多企業為減少電費支出主動采取削峰填谷措施，使平均日負荷率和最大負荷利用小時數有所提升。 隨著電能在終端能源消費中的比例逐步上升以及更多需求側管理措施的實現，可在一定程度上延緩和減少最大負荷利用小時數的下降。 特別是在2013年經濟回暖的預期下，最大負荷利用小時數有望出現反彈，之后逐步降低。

綜合分析，預計“十二五”期間，山東省全社會最大負荷利用小時數略降，“十三五”期間隨著工業化進程逐步接近完成，負荷利用小時數下降幅度有擴大趨勢。 預測2015年最大負荷利用小時數6325h，則全社會最大負荷83 000 MW，“十二五”年均增長9.8%；2020年最大負荷利用小時數6 270 h，則全社會最大負荷118 500 MW，“十三五”年均增長7.4%。

（2）分地區（同時率）預測法。

根據各地市負荷預測的情況，綜合預測山東省17地市“十二五”期間電網負荷。根據同時率歷史變化，“十二五”后四年同時率取2000年以來各年的平均值為0.934，預測結果為2015、2020年山東省全社會最大負荷分別為87 000 MW和12 400 MW。

（3）趨勢外推（時間序列）預測。

對2000—2011年全社會最大負荷采用三階多項式、二階多項式、線性和指數回歸，建立模型如式（7）～式（10）所示：

對四種回歸模型計算結果取平均值，得到時間序列外推預測全社會最大負荷結果如表3所示。

表3 時間序列法預測全社會最大負荷結果 MW

（4）用電負荷預測推薦方案

綜合考慮以上各模型負荷預測結果、山東電網用電特性及其發展趨勢，經專家預測法縮減預測取值區間，確定全社會最大負荷預測高、中、低方案如表4所示。 以中方案為推薦方案，即2015年全社會最大負荷83 000 MW，“十二五”年均增長9.8%；2020年全社會最大負荷118 500 MW，“十三五”年均增長7.4%。

表4 全社會最大負荷預測結果高、中、低方案

5 主要結論

目前，全省處于工業化進程的中后期，城鎮化率還有較大上升空間；經濟對外依存度低，受國際金融危機的影響相對較小；自然及土地資源相對豐富，能夠支撐經濟可持續發展；雖然經濟降速、結構調整和發展低碳經濟的要求，使山東省電力需求難以繼續保持過去十幾年來的高速增長，但是發展定位與產業分工，決定了山東省以工業經濟為主的區域經濟特征將在未來相當一段時期不會發生本質變化。未來5～10年全省用電進入平穩較快增長階段。

綜合預測，全省經濟“十二五”期間年均增長10.5%，“十三五”期間年均增長9.2%。按推薦方案，全社會用電量“十二五”年均增長9.7%，到2015年達到5 250億kWh；“十三五”年均增長7.2%，2020年達到7 430億kWh。 全社會最大負荷“十二五”年均增長9.8%，到2015年達到83 000 MW；“十三五”年均增長7.4%，2020年達到118 500 MW。

［1］ 牛東曉，曹樹華，盧建昌，等.電力負荷預測技術及其應用［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］ 鄭志杰，李磊，趙蘭明.考慮數據不確定性的中長期電力負荷預測［J］.電力系統保護與控制，2011，39（7）：123-126.

［3］ 譚忠富，張金良，吳良器，等.中長期負荷預測的計量經濟學與系統動力學組合模型［J］.電網技術，2011，35（1）：186-190.

［4］ 康重慶,夏清,張伯明.電力系統負荷預測研究綜述與發展方向的探討［J］.電力系統自動化，2004，28（17）：1-11.

［5］ 山東省統計局，國家統計局山東調查總隊.山東統計年鑒2012［M］.北京：中國統計出版社，2012.