基于節(jié)能減排約束的區(qū)域能源需求預(yù)測方法研究
——以河南省為例

楊 萌 王江波 鄧方釗 國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 河南鄭州 450000

王 翀 中國石化銷售有限公司河南石油分公司 河南鄭州 450000

唐金祥 國網(wǎng)寧波供電公司 浙江寧波 315000

能源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)保障。長期以來，我國較為粗放的能源生產(chǎn)、消費(fèi)方式，導(dǎo)致資源環(huán)境日益成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要約束。當(dāng)前，各地政府主管部門出臺了一系列能源、環(huán)境領(lǐng)域政策措施，旨在促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。河南作為我國經(jīng)濟(jì)、能源、人口大省，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，能源發(fā)展高消耗、高排放的特征突出。因此，以節(jié)能減排條件下的區(qū)域能源發(fā)展為著眼點(diǎn)，研究科學(xué)的能源需求預(yù)測方法，對于指導(dǎo)相關(guān)政策制定，促進(jìn)河南能源低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 區(qū)域能源需求研究模型框架體系

本文基于LEAP模型，結(jié)合河南產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及能源發(fā)展特點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可得性，構(gòu)建了分層分級研究河南中長期能源需求的模型方法，整體框架如圖1所示。模型將區(qū)域能源需求總量劃分為終端需求用能和能源加工轉(zhuǎn)換用能。其中，終端需求用能包括居民用能、工業(yè)用能、建筑業(yè)用能、交通運(yùn)輸及倉儲郵政業(yè)用能、商業(yè)用能，對難以按照部門或行業(yè)劃分的用能需求打包作為其他用能進(jìn)行研究；能源加工轉(zhuǎn)換用能，主要包括能源生產(chǎn)行業(yè)用能及能源加工轉(zhuǎn)換、傳輸過程中的損失等。

圖1 區(qū)域能源需求研究框架體系

研究區(qū)域能源需求總量時，基于該模型的框架體系，采用“自下而上”的方法分別對各層級、各部門用能進(jìn)行分析，同時，統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、節(jié)能政策要求、能效提升、能源替代等因素，實(shí)現(xiàn)對各部門和區(qū)域能源需求總量的細(xì)化研究。

2 分部門能源需求研究方法

2.1 居民用能需求研究

考慮用能方式和類型不同，將居民用能進(jìn)一步劃分為城鎮(zhèn)居民用能和農(nóng)村居民用能進(jìn)行研究，下面以城鎮(zhèn)居民用能為例，詳細(xì)說明研究方法和思路。城鎮(zhèn)居民用能模塊分為電能需求、烹飪用能需求、動力能源需求和其他能源需求。電能需求主要包括家用空調(diào)、冰箱和電燈等各類可量化電器用能；烹飪用能需求主要包括煤、液化石油氣和天然氣；動力能源需求主要包括私家車用柴油、汽油；其他用能主要是集中供熱的熱力能源消費(fèi)。

圖2 城鎮(zhèn)居民用能研究框架

基于上述框架，通過獲取基準(zhǔn)年和研究年份的城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民戶數(shù)，主要耗電電器的保有量，電器功率、每天開放的時間段等數(shù)據(jù)，并考慮技術(shù)進(jìn)步、能效提升、能源替代等因素，可實(shí)現(xiàn)對居民用能需求的精細(xì)分析。

2.2工業(yè)用能需求研究

工業(yè)是區(qū)域能源消費(fèi)的最核心部門，尤其是鋼鐵、水泥、化工高耗能行業(yè)。為提高預(yù)測準(zhǔn)確性，模型構(gòu)建時根據(jù)區(qū)域能源發(fā)展特點(diǎn)，對地區(qū)高耗能行業(yè)用能進(jìn)行單獨(dú)分析，其他工業(yè)行業(yè)用能進(jìn)行報(bào)告預(yù)測。各工業(yè)行業(yè)用能需求分析時，將能源需求劃分為原材料用能、動力用能和熱力用能等類型，其中原材料用能主要針對化工等以石油為原材料的加工工業(yè)；動力用能主要包括為帶動機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)消耗能源；熱力用能主要指加熱、取暖消耗的煤炭、天然氣、燃料油和液化石油氣等。各行業(yè)消耗能源依據(jù)行業(yè)生產(chǎn)流程用能及能源的相互替代關(guān)系進(jìn)行分類。

圖3 工業(yè)部門用能研究框架

交通運(yùn)輸及倉儲郵政業(yè)用能、能源加工轉(zhuǎn)換用能的研究框架分別如圖4和圖5所示。

圖4 交通運(yùn)輸及倉儲郵政業(yè)用能研究框架

圖5 能源加工轉(zhuǎn)換用能部門用能研究框架

3 節(jié)能減排條件下河南省中長期能源需求預(yù)測

3.1 節(jié)能減排情景設(shè)定

根據(jù)河南省經(jīng)濟(jì)、能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃、河南省“十三五”煤炭消費(fèi)總量控制工作方案及其他相關(guān)政策文件，采用情景分析法，確定河南省中長期能源需求預(yù)測模型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和行業(yè)節(jié)能目標(biāo)等研究邊界，分別設(shè)置節(jié)能減排基準(zhǔn)情景和不節(jié)能情景進(jìn)行對比研究。

表1 情景設(shè)定

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3.2 河南省中長期能源需求預(yù)測

根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果，節(jié)能減排情境下“十三五”期間，南省一次能源需求總量將以年均2%的速度低速增長，預(yù)計(jì)2020年河南省能源需求總量將達(dá)到2.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；2020-2030年，南省一次能源需求增速將進(jìn)一步降至1%左右，如圖6所示。

圖6 節(jié)能減排情境下河南省中長期能源需求總量預(yù)測

一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，在當(dāng)前河南主動轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式等政策帶動下，河南煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的比重將由2015年的76.5%下降至2020年的72.6%，2030年將進(jìn)一步下降至68%左右。

表2 河南省中長期一次能源結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果

結(jié) 語

采用本文提出的區(qū)域能源需求預(yù)測模型，能夠綜合考慮節(jié)能減排政策約束、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、、能源替代等各類因素，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域中長期能源需求的細(xì)化研究分析。從河南省未來能源發(fā)展看，當(dāng)前政策提出的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展思路、各項(xiàng)節(jié)能減排的政策措施將起到良好效果，預(yù)計(jì)“十三五”期間，河南能源消費(fèi)將保持年均2%左右的低速增長，并在2020-2030年進(jìn)一步降低至1%左右。