大型活動(dòng)對(duì)地區(qū)電力消耗變動(dòng)影響分析
——以金磚會(huì)議為例

林紅陽(yáng)，劉 林，李喜蘭，林章歲

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，福州 350012）

在中國(guó)國(guó)際性活動(dòng)召開期間，活動(dòng)舉辦地出于安全保障、電力保障及環(huán)境保障等需要，往往對(duì)活動(dòng)舉辦地及其周邊地區(qū)的目標(biāo)行業(yè)以停產(chǎn)等限制方式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)控，使得相關(guān)地區(qū)電力企業(yè)在較短時(shí)間內(nèi)將面臨電力供需市場(chǎng)中短時(shí)間需求量的急劇波動(dòng)。2017年9月，金磚會(huì)議于福建省廈門市召開，與其他大型活動(dòng)相同，會(huì)議前后廈門市乃至福建省的電力消耗方面必然會(huì)發(fā)生較大變動(dòng)。在此背景下，基于福建省投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，輔以其他相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)廈門與福建金磚會(huì)議前后電力消耗變動(dòng)情形進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)并分析誤差，以期為供電企業(yè)在大型活動(dòng)期間合理調(diào)整供電分配提供信息參考與決策支持。

1 福建與廈門電力消耗情況

2015年福建省社會(huì)用電總量達(dá)1 762億kWh，2015年福建省分行業(yè)電力消耗占比如表1所示。全行業(yè)用電量超過(guò)全省用電量的80%，其中化學(xué)原料與化學(xué)制品制造，非金屬礦物制品制造，黑色與有色金屬冶煉及壓延，交通運(yùn)輸，電子電氣設(shè)備制造等制造業(yè)以及商業(yè)、住宿與餐飲等服務(wù)行業(yè)的用電比例較高，上述行業(yè)在福建省全社會(huì)用電占比已超過(guò)40%。

金磚會(huì)議舉辦地——廈門市的全社會(huì)用電量在2014年已超過(guò)210億kWh。廈門全行業(yè)用電比例也超過(guò)了該市全社會(huì)用電量的78%。而在行業(yè)電力消耗上，廈門市的電力消耗情況與福建省出現(xiàn)了較為顯著的差異，2015年廈門分行業(yè)電力消耗占比如表2所示，廈門市的電力消耗主要集中在食品、飲料與煙草；紡織與鞋帽；橡膠與塑料制品；金屬制品；交通運(yùn)輸、電子、電汽設(shè)備制造以及工藝品與其他制造業(yè)上。

結(jié)合上述數(shù)據(jù)描述可以發(fā)現(xiàn)，福建省電力消耗的主要產(chǎn)業(yè)是化學(xué)原材料與化學(xué)制品；非金屬礦物制造；金屬冶煉及延壓（黑色、有色）等產(chǎn)業(yè)。而在金磚會(huì)議期間，福建省的電力保障與其他會(huì)議保障措施也必然是針對(duì)該地區(qū)的主要能源消耗行業(yè)進(jìn)行控制。因此，在對(duì)于金磚會(huì)議所引起的電力變化分析中，本文將在上述各產(chǎn)業(yè)電力消耗情況的基礎(chǔ)上，從福建省省內(nèi)宏觀政策的整體影響效果的角度對(duì)福建在會(huì)議期間可能發(fā)生的電力變動(dòng)情況進(jìn)行仿真。

表1 2015年福建省分行業(yè)電力消耗占比%

表2 2015年廈門分行業(yè)電力消耗占比%

2 預(yù)測(cè)方法說(shuō)明與模型構(gòu)建

2.1 金磚會(huì)議電力消耗影響模型構(gòu)建

本文采用了宏觀經(jīng)濟(jì)分析中常用的投入產(chǎn)出分析方法作為預(yù)測(cè)工作的基本方法。投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)能夠完整地體現(xiàn)整個(gè)經(jīng)濟(jì)體內(nèi)部投入產(chǎn)出的關(guān)系，既可以量化研究產(chǎn)業(yè)的直接關(guān)聯(lián)效應(yīng)，也可以量化產(chǎn)業(yè)間的間接關(guān)聯(lián)效應(yīng)，故已被廣泛用于研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)能源使用效率的影響。

投入產(chǎn)出分析的基本公式如式（1）

式中:Xi為第i個(gè)行業(yè)的總產(chǎn)出；xij為產(chǎn)業(yè)i產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)j的生產(chǎn)中的消耗量（即中間消耗量）；yi為產(chǎn)業(yè)i產(chǎn)品被私人家庭、投資、出口等消費(fèi)對(duì)象所消耗的量（即最終消耗量）。式（1）表示某一行業(yè)的總產(chǎn)出，包括被其他產(chǎn)品作為中間產(chǎn)品而消耗的數(shù)量和被消費(fèi)者作為消費(fèi)品消耗的部分。

模型假設(shè)給定時(shí)刻產(chǎn)業(yè)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和技術(shù)水平是固定不變的，并通過(guò)多種系數(shù)來(lái)表示某2個(gè)產(chǎn)業(yè)之間的結(jié)構(gòu)或者技術(shù)關(guān)系。本文引入直接消耗系數(shù)aij來(lái)表示上下游2個(gè)產(chǎn)業(yè)之間的消耗關(guān)系，即每單位產(chǎn)業(yè)j的生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)業(yè)i的消耗量。aij可以由式（2）予以求得

從而可以分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)能源消耗的影響。假設(shè)第n個(gè)行業(yè)總產(chǎn)出變化，其他行業(yè)不變。則第n個(gè)行業(yè)的變動(dòng)影響如式（5）

式（5）表示，某一個(gè)或者某一些產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出量的變化會(huì)通過(guò)中間投入關(guān)系的直接影響和間接影響，影響到其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出量的變化。化簡(jiǎn)得

式中:An-1為n行業(yè)對(duì)其他n-1個(gè)行業(yè)的完全消耗矩陣。從結(jié)果的第e行中，可以獲得第n個(gè)行業(yè)產(chǎn)出變動(dòng)對(duì)于所需要考察行業(yè)的變動(dòng)影響，即福建相關(guān)行業(yè)的變動(dòng)對(duì)該省電力行業(yè)產(chǎn)出的影響。同時(shí)，依據(jù)所掌握的省市兩級(jí)電力消耗數(shù)據(jù)，可區(qū)分出不同行業(yè)電力消耗中，廈門市占福建省的相關(guān)比重。基于這一指標(biāo)，可以獲得福建省相關(guān)宏觀控制政策對(duì)廈門市電力消費(fèi)的間接變動(dòng)影響。

2.2 會(huì)議后復(fù)產(chǎn)工作所帶來(lái)的電力消費(fèi)增加預(yù)測(cè)構(gòu)建

進(jìn)一步考慮當(dāng)金磚會(huì)議結(jié)束之后，該年最后一季度相關(guān)行業(yè)從限產(chǎn)或停產(chǎn)活動(dòng)中恢復(fù)生產(chǎn)所帶來(lái)的額外電力消費(fèi)，依靠同模型進(jìn)行了仿真，以考察后金磚會(huì)議時(shí)期福建與廈門的電力消費(fèi)變動(dòng)。

3 數(shù)據(jù)選擇與情景設(shè)定

本研究利用了福建省2012年投入產(chǎn)出表、福建省2015年分行業(yè)電力消耗，對(duì)金磚會(huì)議可能為福建省帶來(lái)的電力影響進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

為保證金磚會(huì)議的順利進(jìn)行，福建省環(huán)保廳于2017上半年下達(dá)專門文件（閩環(huán)大氣函2017—13號(hào)文）對(duì)福建省內(nèi)的環(huán)境控制狀況進(jìn)行了布置。其中對(duì)于污染相關(guān)產(chǎn)業(yè)在會(huì)議進(jìn)行時(shí)期，依照污染強(qiáng)度的不同，分別做出了間歇式關(guān)停、產(chǎn)能減半（半數(shù)式關(guān)停）與完全停產(chǎn)的相關(guān)布置。基于這一現(xiàn)實(shí)要求，在針對(duì)福建省宏觀保障政策的影響設(shè)定上，本文采用了分產(chǎn)業(yè)考察的方式，通過(guò)數(shù)據(jù)識(shí)別發(fā)現(xiàn)，食品、飲料和煙草，紡織業(yè)，服裝鞋帽、皮革羽絨及其制品，化學(xué)原材料與化學(xué)制品，非金屬礦物制造，金屬冶煉及延壓（黑色、有色），交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造以及商業(yè)、住宿和餐飲業(yè)在福建省內(nèi)電力消耗比重較高。對(duì)于這些行業(yè)，為保障電力供應(yīng)而減產(chǎn)輕工業(yè)（食品、飲料和煙草，紡織業(yè)，服裝鞋帽、皮革羽絨及其制品）。為保證環(huán)境質(zhì)量而減半或停產(chǎn)重工業(yè)與高耗能行業(yè)（交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造，化學(xué)原材料與化學(xué)制品，非金屬礦物制造，金屬冶煉及延壓）。出于安保考慮而降低商業(yè)、住宿和餐飲業(yè)的接待能力。對(duì)此，針對(duì)不同行業(yè)在會(huì)議舉辦與鄰近期內(nèi)實(shí)施宏觀調(diào)控政策，本文分別設(shè)定宏觀調(diào)控情景如表3所示。

高消耗行業(yè)廈門市占福建省總消耗比重如圖2所示，將相關(guān)行業(yè)的電力消耗以等比例的形式進(jìn)行折算，以獲得對(duì)廈門市相關(guān)電力影響的估計(jì)。

最后，本文假定在產(chǎn)業(yè)限制政策結(jié)束后，廈門市相關(guān)限制產(chǎn)業(yè)將在其后一個(gè)月內(nèi)同比增產(chǎn)20%、福建全省各限制行業(yè)最后一季度全面增產(chǎn)5%（以全年產(chǎn)值計(jì)算）為情景假定，以測(cè)算后金磚會(huì)議時(shí)期福建省與廈門市電力消耗的變化。

表3 福建省產(chǎn)業(yè)控制策略情景設(shè)定

圖2 高消耗行業(yè)廈門市占福建省總消耗比重

4 預(yù)測(cè)結(jié)果

基于第1、第2部分預(yù)測(cè)模型與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本文將相關(guān)情景設(shè)定分別轉(zhuǎn)化為會(huì)議前基于不同產(chǎn)業(yè)停產(chǎn)所帶來(lái)的電力消耗變化與會(huì)議后相關(guān)產(chǎn)業(yè)復(fù)產(chǎn)所帶來(lái)的電力消耗變化。具體仿真結(jié)果如表4與表5所示。

表4 福建省與廈門市不同產(chǎn)業(yè)宏觀控制策略下電力消耗變化

表5 福建省與廈門市不同產(chǎn)業(yè)后金磚會(huì)議時(shí)期電力消耗變化

由于其它產(chǎn)業(yè)與電力產(chǎn)業(yè)之間結(jié)構(gòu)關(guān)系和技術(shù)關(guān)系的不同，停產(chǎn)情況對(duì)電力消耗變化的影響也有所不同。單位產(chǎn)值消耗電力較大的產(chǎn)業(yè)，受金磚會(huì)議的控制政策影響較大；對(duì)高耗電產(chǎn)品的中間需求比較大的產(chǎn)業(yè)，受金磚會(huì)議的控制政策影響也比較大。

重工業(yè)對(duì)電力消耗影響較大，服務(wù)業(yè)其次，輕工業(yè)排第三。同時(shí)，金磚會(huì)議期間上述8個(gè)產(chǎn)業(yè)的控制政策減少了福建省的電力消耗，從絕對(duì)值上來(lái)說(shuō)，金屬冶煉及延壓產(chǎn)業(yè)的影響最大，化學(xué)原材料與化學(xué)制品產(chǎn)業(yè)次之，非金屬礦物制造排第三。

而就會(huì)議后復(fù)產(chǎn)工作所帶來(lái)的電力消費(fèi)增加的比例上來(lái)看，重工業(yè)產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)對(duì)電力產(chǎn)業(yè)的影響程度要比輕工業(yè)的影響程度大一些。同時(shí)，產(chǎn)業(yè)恢復(fù)增加福建省電力消耗的絕對(duì)值顯示，商業(yè)、住宿和餐飲業(yè)的影響最大，金屬冶煉及延壓產(chǎn)業(yè)次之，化學(xué)原材料與化學(xué)制品產(chǎn)業(yè)排第三。福建省的宏觀保障政策或在全省范圍內(nèi)造成106 843萬(wàn)kWh電力消耗的減少，間接造成廈門電力消耗減少總計(jì)可達(dá)7 505萬(wàn)kWh。在完成仿真后，進(jìn)一步選取了廈門市與福建省2016年及2017年6—8月實(shí)際用電數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，以考察仿真結(jié)果與真實(shí)情況間的差異。實(shí)際數(shù)據(jù)表明，廈門市在2017年6—8月期間化學(xué)原材料與化學(xué)制品產(chǎn)業(yè)總計(jì)減少電力消耗729萬(wàn)kWh，輕工業(yè)合計(jì)減少電力消耗7 143萬(wàn)kWh，商業(yè)住宿與餐飲業(yè)則增加2 249萬(wàn)kWh，其中7月該行業(yè)下降228萬(wàn)kWh。而福建全省同時(shí)期內(nèi)，采礦業(yè)電力消耗總計(jì)下降6 548萬(wàn)kWh，金屬冶煉及壓延加工業(yè)減少電力消耗23 976萬(wàn)kWh，商業(yè)住宿與餐飲業(yè)數(shù)據(jù)則與廈門市一樣體現(xiàn)為正向增加。與實(shí)際情況對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，采用仿真模擬方式進(jìn)行模擬的數(shù)據(jù)在對(duì)工業(yè)電力消耗的仿真上存在方向與比例值上的一致性，但對(duì)于受影響因素較多的行業(yè)如商業(yè)住宿與餐飲等，因未考慮會(huì)議可能帶來(lái)的旅游熱潮等效應(yīng)，導(dǎo)致模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)其預(yù)測(cè)能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，采用投入產(chǎn)出分析法所獲得的變化預(yù)測(cè)分析結(jié)果可在一定程度上準(zhǔn)確反應(yīng)區(qū)域短期電力波動(dòng)情況。由于投入產(chǎn)出表的編制在我國(guó)各市均有開展，利用該預(yù)測(cè)方法可較有效地為我國(guó)各省市的電力供應(yīng)部門在大型活動(dòng)前掌控區(qū)域電力波動(dòng)狀況，制定更合理的預(yù)案提供決策輔助與參考，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力需求側(cè)的預(yù)測(cè)與管理工作。但同時(shí)需要指出的是，這一仿真所使用的數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)存在較大的時(shí)滯，從而其仿真意義更多體現(xiàn)在比例值的變化上，而非絕對(duì)數(shù)值的變動(dòng)，因此將現(xiàn)有的靜態(tài)預(yù)測(cè)分析進(jìn)行動(dòng)態(tài)化擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)期的適時(shí)預(yù)測(cè)，提高預(yù)測(cè)精度與方法普適度，可成為此類研究未來(lái)較為重要的發(fā)展與改進(jìn)方向之一。D