基于新型城鎮化發展的人口與用電消費趨勢預測

鐘成元，陳祥平，徐孟霞，何 彬，石雪梅，葉 斌

(1.國網安徽省電力公司岳西縣供電公司，安徽 安慶 246600；2.國網安徽省電力公司經濟技術研究院, 合肥 230022)

基于新型城鎮化發展的人口與用電消費趨勢預測

鐘成元1，陳祥平1，徐孟霞1，何 彬1，石雪梅2，葉 斌2

(1.國網安徽省電力公司岳西縣供電公司，安徽 安慶 246600；2.國網安徽省電力公司經濟技術研究院, 合肥 230022)

以國家新型城鎮化規劃提出的目標為前提，采用改進的萊斯利模型預測全國人口總量與區域分布；進而以此預測結論為基礎，兼顧世界發達國家用電消費歷史實績，在充分研究國內當前人口布局條件下的全國用電差異化特點的基礎上，分別采用人均用電量目標法、總量人口、經濟法等預測全國用電消費總量水平與分布，同時采用數學模型群補充預測，做到相互校驗，保證預測結論的科學性，為開展適應新型城鎮化的配電網規劃提供基礎性依據。

新型城鎮化；人口預測；人均用電量；電網規則

《國家新型城鎮化規劃(2014-2020年)》(以下簡稱“規劃”)的發布標志著我國新型城鎮化建設正式拉開了序幕。隨著新型城鎮化建設推進，圍繞建設資源節約型、環境友好型社會，用電需求增長在相當程度上將會保持適度超前于經濟社會發展階段，同時又會受到人口發展的影響，并且不同地區、不同發展階段具有不同的特點和規律。一定經濟環境下人口發展的合理判斷，對國內未來用電需求發展趨勢的準確把握的重要性不言而喻，對于進一步科學指導電網規劃和電網建設具有重要意義。同時城鎮化的推進使得人均用電水平上升， 全國各大區域用電消費特點將會發生新的變化，到2030年基于新型城鎮化的目標實現，全國用電需求總量的變化趨勢等問題都是電網公司關注的焦點。因此本文基于新型城鎮化發展的邊界條件開展人口增長與用電消費預測十分必要。

1 新型城鎮化發展邊界條件確定

國家發改委分別于2015年2月4日、2015年11月27日，公布第一批(64個)和第二批(73個)國家新型城鎮化綜合試點地區名單，選擇不同層級、東中西不同區域的若干地方開展試點。2014年底前開始試點，并根據情況不斷完善方案，到2017年各試點任務取得階段性成果，形成可復制、可推廣的經驗；2018—2020年，逐步在全國范圍內推廣試點地區的成功經驗[1]。

第一批選取64個地區，第二批選取73個地區。

規劃確定的城鎮化率總體目標，到2020年常住人口城鎮化率達到60%左右[1-2]。而自改革開放以來，我國城鎮化發展歷程大致可分為三個階段：第一階段1978—1990年，城市體制改革拉動階段，年均城鎮化增幅 0.71%；第二階段1991—1999年，城市外部擴張和內部重組加速階段，年均城鎮化增幅個百分點；第三階段自2000年起，城鄉統籌發展階段，年均城鎮化增幅1.24%；隨著新型城鎮化的推進，預計2020—2030年間，我國城鎮化率將按照年均增幅1個百分點，則2030年即可實現城鎮化率70%的目標，與拉美國家現有的城鎮化水平相當。其中2017年目標值為規劃所提目標，2030年為預測值。2013—2015年我國常住人口城鎮化率實際發展情況與2030年發展目標預測如表1所示。

表1 2013—2030年我國常住人口城鎮化率實際與2030年目標預測 %

2 基于改進萊斯利模型人口預測[3-5]

2.1 模型構建原理闡述

將人口和年份均離散化。人口按年齡大小等間隔地劃分成m個年齡組，時間離散化間隔與年齡組間隔相同。 設時間段t=0,1,2….在時間段t第i年齡組的人口總數為ni(t),i=1,2,…m，定義向量n(t)=[n1(t),n2(t),…nm(t)]T為女性的人口分布n(t)隨t的變化 。設第i年齡組的生育率為bi，即bi是單位時間第年齡組的每個女性平均生育女兒的人數；第i年齡組的死亡率為di，即di是單位時間第i年齡組女性死亡人數與總人數之比，si=1-di稱為存活率。假設bi、si不隨時間t變化 。則有

(1)

在式(1)中假設中已經扣除嬰兒死亡率，即扣除了在時段t以后出生而活不到t+1的那些嬰兒。記矩陣

(2)

則式(1) 為

n(t+1)=Ln(t)

(3)

當L、n(0)已知時，對任意的t=1,2,…有

n(t)=Ltn(0)

(4)

若式(2)中的元素滿足

(ⅰ)si>0，i=1，2，…，m-1；

(ⅱ)bi≥0，i=1，2…，m，至少一個bi>0。

則矩陣L稱為Leslie矩陣L。只要求出Leslie矩陣并根據人口分布的初始向量n(0)，便可以求出t時段的人口分布向量n(t)。

該模型基于國家生育政策模式不隨時間而改變，同時不考慮人口流動因素對生育率的影響，但實際上國家生育政策已經發生改變，從之前的一胎政策改為全面二胎模式，而隨著新型城鎮化推進大規模的人口流動對于生育率存在阻滯影響必然需要將城鎮、鄉村人口增長分開預測等。因此本文對Leslie模型進行了如下改進 ：

引入生育政策變量R(i，j)，使得

bi(j)=β(j)×R(i，j)，β(j)為育齡期婦女總和生育率，育齡期設為19～49歲時間段。

并區分城鎮和鄉村分別預測，則改進后的模型變為

Nj+1=[A(j)+B(j)]×Nj

(5)

其中

以上分城鎮、鄉村兩種類型預測，j=1 表示城鎮，j=2表示鄉村。

通過改進Leslie模型 預測得到未來十五年我國人口增長結果如表2所示。

表2 2020—2030年我國人口增長預測 萬人

2.2 模型預測結果

高方案：2010—2030年年均增長0.66%，與 2000—2015年年均增長0.54%相比提高了0.12%，到2020年全國總人口達到14.2億人，2030年15.3億人。到2030年全國，城鎮人口107 008萬人，是2010年的1.6倍。

低方案：2010—2030年年均增長0.56%，與 2000—2015年年均增長0.54%相比提高0.12個百分點，到2020年全國總人口達到14.12億，2030年15億。到2030年全國城鎮人口10.5億，是2010年的1.55倍。

根據相關人口普查統計結論，通常如果一個國家的總和生育率小于2.1(對已發展國家來說)，則新生人口不足以彌補生育婦女和其伴侶數量，由于本預測高方案總和生育率取值為2.1，而底方案取值為1.8，故此采信高方案人口預測結果[6-7]。并依據總量高方案預測各省人口分布結果如表3所示。

表3 2020—2030年分大區常住人口預測結果(考慮人口流動) 萬人

注：參考國家行政區劃，東部11省分別為：北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南。中部 8省分別為：山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖南、湖北；西部12省分別為：內蒙古、廣西、重慶、四川、云南、貴州、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆。

3 新的人口布局條件下的電量消費預測

3.1 現狀人口布局下的電量消費現狀特點

人均用電量這個指標可以在一定程度上反映一個國家或地區經濟發展水平和人民生活水平,人均用電量水平較高的國家和地區，則經濟發展程度和人民生活水平也相對較高，因此本文選取人均用電量指標變化歷程來反映城鎮化進程過程中城鄉居民生活質量的變遷與改善。從全球角度，人均用電量通常可以分為這樣四個檔次：第一檔主要是北美、北歐及澳大利亞等發達國家，人均用電量在1萬kWh及以上；第二檔，主要是大部分發達國家，人均用電量5 000～10 000 kWh；第三檔主要是新興市場及金磚國家，2 000～5 000 kWh；第四檔主要是一些發展中國家和欠發達地區，人均用電量2 000 kWh及以下[8]。

從2005～2015年我國電量消費水平來看，全國全社會用電量在十年內增加了近3倍，年均增長9 %左右，其中東、中、西部地區用電量分別增加了2.8、2.6、3.5倍。人均用電量在十年內增加了近2.7倍，年均增長8.7%，其中東、中、西部地區用電量分別增加了2.44、2.56、3.38倍。人均生活用電量在十年內增加了近3 倍，年均增長10%左右，其中東、中、西部地區用電量分別增加了2.6、3.3、5.5倍，見表4～表6。

2015年全國人均用電水平達到4 037 kWh/人，基本接近世間平均水平。其中東、中、西部地區人均用電量分別為5 038 kWh/人、2 681 kWh/人、4 001 kWh/人；東部地區是全國平均水平的1.25倍，已接近已達到世界平均水平；西部地區全國平均水平；中部地區人均用電卻只達到全國平均水平的66%，離全國平均水平相比仍然有較大的增長空間。

與國際發達國家美國比較來看： 2010年全國全社會用電量為41 999億kWh，約為美國當年用電量的95%(美國2010年全社會用電量為44 009億kWh)；2010年全國人均用電量為3 132 kWh，約為美國的 22%(美國人均用電量約為14 335 kWh)。而到了2013年全國全社會用電量為53 225億kWh，用電量為美國的近1.4倍(美國2013年美國用電總量約為38 300億kWh)。2013年全國人均用電量為3 912 kWh，約為美國的29%。由此可知，我國全社會用電量、人均用電量水平與發達國家相比差距較大。

表4 2005—2015年 東、中、西部地區全社會電量變化情況 億kWh

表5 2005—2015年東、中、西部地區人均用電量變化情況 kWh/人

表6 2005—2015年 東、中、西部地區人均居民生活用電量變化情況 kWh/人

我國人均用電量與人均生活用電量分區呈現如下特點。

表8 人均用電量分大區預測法結果 億kWh

西部地區、中部地區增速高于東部發達地區。究其原因就是常住人口的變化所引起，從人口統計數據及遷移調研結果顯示，近10年來東部地區常住人口在“十一五”，“十二五”，“2003—2015”年增速分別達到1.6%、0.7%、1.1%；而此期間西部地區對應的人口增速僅為0.1%、0.6%、0.3%；中部地區則對應的人口增速也只有0.3%、0.4%、0.2%。這與西部、中部欠發達地區人口向東部地區遷移有著密切的聯系；此外調研結果還顯示，由于中、西部農村外出務工的人員絕大多數年齡在16～59歲之間，屬于生育年齡段，由于長期從事低等體力勞動以及生活規律性較差以及居無定所等等因素的影響，導致總和生育率下降，再加上國家在2015年之前尚未放開生育二胎政策，因此使得西部、中部人口增長率較低成為必然。

東部地區人均用電量、人均生活用電量明顯高于中部、西部地區。2010年東、中、西部地區人均用電量分別為4 120 kWh/人、2 145 kWh/人、2 746 kWh/人；東部地區是全國平均水平的1.32倍；中部、西部地區是全國平均水平的68%、87.6%。

3.2 新的人口布局條件下用電消費預測

基于本文對人口預測的結果，分別采用人均電量分大區預測法， 總量人口、經濟目標預測法分別預測2020—2030年全國電量消費總量 。

3.2.1 人均電量分大區預測法[9]

我國地域遼闊，東部、中部、西部地區受地理位置，氣候條件，資源稟賦、人文環境等因素影響，經濟發展水平和發展速度均存差異性。東部地區由于區位優勢明顯，經濟發展處于全國前列，而中、西部地區則發展相對較緩。

預測選取的邊界條件：參考美、日、德等國家人均用電量當前水平，見表7。

表7 2011年部分發達國家人均用電量 kWh/人

東部沿海地區為我國經濟較發達地區，2015年人均用電量已達到世界平均水平，未來十年達到發達國家人均用電序列應該沒有問題；因此按照2020年、2030東部地區人均6600、9 000 kWh預計；中、西部地區相對發展較緩，但隨著新型城鎮化的推進，穩增長調結構的基調保持下，人均用電水平具有較大增長空間，中部2020年、2030年按照3 650、4 650 kWh預計，西部地區2020年、2030年按照5 500、6 700 kWh預計，躋身于世界新興市場國家平均水平。預測的結果見表8。

3.2.2 總量人口、經濟目標預測法[9]

預測選取的邊界條件：

(1)按照國網能源研究院對于未來中長期發展階段的經濟增長判斷，我國2015—2020年的GDP年均增速8.1%、2020—2030年GDP年均增速5.6%。

(2)按照十八大要求，2020 國家經濟總量較2010年實現翻一翻目標，要實現此目標，國民經濟按照6.5%～7%即可實現。

(3)常住人口城鎮化率到2020年達到60%左右，2030年達到70%左右。與之相適應的新型城鎮化的基礎要求城鄉基礎建設一等化體現的固定資產投資拉動經濟增長成為不容忽視的動力，與此同時，農村人口城鎮化會帶來包括人均可支配收入的增長以及對于生活質量的更高要求，從而表現為用電量的結構性調整與增長，也是電力消費需求的另一重要原因。

表9 總量人口、經濟目標法預測結果 萬人、億kWh

表10 數學組合模型群預測結果 億kWh

表11 全國用電量推薦結果 億kWh

(4)兼顧以上考慮，因此本節考慮2020年之前全國GDP年均增長7%左右，2020—2025年均增長5.6%、2030—2025年年均增長4%作為電量消費需求預測的邊界條件。

(5)2015年世界64個國家人均GDP超過1萬美元，其中最高達11萬美元盧森堡，最低馬來西亞1萬美元，其中美國5.6萬美元，韓國2.7萬美元、英國4.4美元、法國3.8美元、德國4.1美元、日本3.2萬美元，預計2030年我國人均GDP達到2萬美元，達到中等發達國家平均水平。

具體預測結果見表9。

為檢驗以上預測結論的科學性，并相互印證，本文再選取數學模型群預測法對上述預測結果予以校核(見表10)。

3.2.3 數學組合模型群預測[10-13]

本論文選取改進時間序列、彈性系數、灰色系統三類模型方法對全國各大區電量消費需求展開預測，部分預測方法的邊界條件如下。

彈性系數法按照2016—2020年GDP年均增長6.5%，2030—2020 GDP年均增長4.6%考慮經濟邊界條件，分別參考國網能源院以及高盛公司對我國經濟發展的總體預測。彈性系數歷史區間波動較大，主要受結構調整及氣候因素影響，剔出氣候等不可預見因素，取2016—2020年彈性系數0.95、2020—2030年彈性系數0.92預測。

推薦結果如表11所示。

4 結語

人口預測結果：到2020年全國總人口達到14.2億人，2030年15.3億人，其中東部11省約6.3億人、中部8省4.8億人、西部12省約4.1億人。到2030年全國城鎮人口 約107 008萬人，是2010年的1.6倍。

全社會用電量預測結果：到2020年全國總用電量約74 043億kWh，按照142 213萬人預測，到2020年人均用電量約5 300 kWh，達到法國1986年人均用電水平；2030年全國總用電量約117 592億kWh，按照152 868萬人預測，到2030年人均用電量約7 000 kWh左右，達到法國2010年人均用電水平，2030—2015年全國人均用電水平年均增長5.1%，其中東部人均用電水平年均增長5.4%，中、西部人均用電水平年均增長4.9%。

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(本文編輯：楊林青)

電力簡訊

國家發改委、能源局聯合印發《能源生產和消費革命戰略(2016-2030)》

《能源生產和消費革命戰略(2016-2030)》提出，到2020年全面啟動能源革命體系布局，推動化石能源清潔化，根本扭轉能源消費粗放增長方式，能源自給能力保持在80%以上，基本形成比較完善的能源安全保障體系。

2021年至2030年，能源消費總量控制在60億噸標準煤以內，非化石能源占能源消費總量比重達到20%左右，新增能源需求主要依靠清潔能源滿足。單位國內生產總值能耗達到目前世界平均水平。同時，到2050年，能源消費總量基本穩定，非化石能源占比超過一半，能效水平、能源科技、能源裝備達到世界先進水平。

《戰略》要求，未來東部地區將發展核電、分布式可再生能源和海上風電；中部地區降低煤炭生產規模，加快發展煤層氣，建設區外能源輸入通道及能源中轉樞紐；西南地區大力發展水電、天然氣、生物質能源；西北地區，建設化石能源和可再生能源大型綜合能源基地；東北地區，大力發展新能源和可再生能源，實現供需平衡，完善國外能源輸入通道。

《戰略》提出，將從推進能源生產智能化、建設分布式能源網絡和發展基于能源互聯網的新業態三個方面全面建設“互聯網+”智慧能源。

(本刊訊)

Forecast of Population and Electricity Consumption Trends Based on New Urbanization

ZHONG Chengyuan1, CHEN Xiangping1, XU Mengxia1, HE Bin1, SHI Xuemei2, YE Bin2

(1. Yuexi County Power Supply Company，State Grid Anhui Electric Power Company, Anqing 246600, China;2. Institute of Economics and Technology, State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 230022, China)

Based on the goal of the new urbanization plan, the improved Leslie Model is applied to predict the total population and regional distribution of China. Then based on this forecast conclusion, considering the historical achievements in electricity consumption in developed countries, this research fully studies the national electricity differentiation characteristics under the condition of current domestic population layout , and predicts the national power consumption level and distribution by means of electricity consumption per capita-object method, total population and economic method, respectively. At the same time, the mathematical models are used to supplement prediction in order to check each other, ensure scientific forecast conclusion, and provide fundamental basis for distribution network planning. adaptive to the new urbanization.

new urbanization; population forecast; electricity consumption per capita ; power grid planning

10.11973/dlyny201703015

國家電網公司科技指南項目“適應新型城鎮化的配電網協調規劃關鍵技術及實證研究”(52120916000400k)

鐘成元(1974—)，男，碩士，高級工程師，從事電網規劃與電力技術經濟研究。

TM732

A

2095-1256(2017)03-0283-06

2017-03-29