如何理解2023年用電量的超額增長(zhǎng)？
時(shí)間：2024-02-05
作者：盛中明
一、2023年可能存在約1200億度的工業(yè)“超額用電”
電力在現(xiàn)代社會(huì)中被廣泛運(yùn)用，用電量是觀察經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)。2023年的用電量有著較為特殊的表現(xiàn)——全社會(huì)用電和工業(yè)用電增速同時(shí)較大幅地高于對(duì)應(yīng)的增加值增速：全社會(huì)用電量9.2萬億度（kWh），較上年增加5869億度，增速6.8%，比GDP增速（5.2%）高出1.6個(gè)百分點(diǎn)；同時(shí)，6.6%的工業(yè)用電增速也顯著高于規(guī)模以上工業(yè)增加值增速（4.6%）2.0個(gè)百分點(diǎn)。
此前，這一現(xiàn)象在近十余年間僅在2018年出現(xiàn)過（圖1、2），但2018年全社會(huì)用電和工業(yè)用電的同步相對(duì)高增主要是因?yàn)椤懊焊碾姟钡裙ぷ骷虚_展。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)披露的數(shù)據(jù)，2018年“以電代煤、以電代油”產(chǎn)生的電能替代總量約1500億度，拉動(dòng)全社會(huì)用電增長(zhǎng)超過2.3個(gè)百分點(diǎn)，這一因素基本可以解釋2018年全社會(huì)用電增速超過GDP增速的部分。
2021年，雖然全社會(huì)用電增速也較大幅地高于GDP增速，但主要是因?yàn)榈谌a(chǎn)業(yè)用電的恢復(fù)性反彈（增速18%），當(dāng)年9.1%的工業(yè)用電增速依然要低于工業(yè)增加值增速（9.6%）。
數(shù)據(jù)來源：Wind
2023年工業(yè)用電增速顯著高于歷史水平（圖3）。2023年，工業(yè)用電近6萬億度，較上年增加約3700億度，增速6.6%（用第二產(chǎn)業(yè)用電增速代替）。這一增速較2015-2019年的平均增速高出2.4個(gè)百分點(diǎn)，也較2020-2022年的平均增速高出2.1個(gè)百分點(diǎn)。
數(shù)據(jù)來源：Wind
工業(yè)用電量的相對(duì)高增情況如此罕見，我們猜想，工業(yè)行業(yè)在2023年或許存在著超出工業(yè)增加值增長(zhǎng)所能解釋的“超額用電量”：
工業(yè)超額用電量=工業(yè)用電實(shí)際值-基于工業(yè)增加值和工業(yè)用電間的相關(guān)關(guān)系計(jì)算的工業(yè)用電擬合值
本文采用三種不同的、可相互驗(yàn)證的方法，測(cè)算結(jié)果均顯示：2023年存在著約1200億度的工業(yè)超額用電量。
方法一：利用2012-2022年工業(yè)用電量和增加值增速的年度數(shù)據(jù)，建立以各行業(yè)用電量增速為因變量、各行業(yè)規(guī)模以上工業(yè)增加值增速為解釋變量的回歸模型，并根據(jù)38個(gè)工業(yè)行業(yè)生成對(duì)應(yīng)的虛擬變量。
根據(jù)回歸結(jié)果，可得各行業(yè)基于增加值增速的用電增速擬合值，進(jìn)一步計(jì)算可得整體工業(yè)用電量擬合值。結(jié)果表明，2023年工業(yè)用電量的擬合值約為5.8萬億度，用電增速擬合值為4.4%；即2023年6.6%的實(shí)際工業(yè)用電增速高于增速擬合值2.2個(gè)百分點(diǎn)，存在約1212億度的超額用電量。
方法二：繼續(xù)使用方法一中的回歸模型，但將數(shù)據(jù)換成2019-2022年工業(yè)用電量和增加值的當(dāng)月同比增速數(shù)據(jù)，也可得到工業(yè)用電的增速擬合值。結(jié)果顯示：2023年工業(yè)用電量擬合值為4.3%，存在約1280億度的超額用電量。
數(shù)據(jù)來源：Wind、作者自行測(cè)算
方法三：采用一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法，計(jì)算工業(yè)用電的增加值彈性=工業(yè)用電增速/規(guī)模以上工業(yè)增加值增速。可見除2022年外，2015年供給側(cè)改革以后，歷年的工業(yè)用電彈性基本穩(wěn)定。2016-2021年的用電量彈性均值為0.93（即工業(yè)增加值每增長(zhǎng)1個(gè)百分點(diǎn)，用電量增長(zhǎng)0.93個(gè)百分點(diǎn)）。
以此為基準(zhǔn)計(jì)算，2023年4.6%的工業(yè)增加值增速，對(duì)應(yīng)著4.3%的工業(yè)用電增速和5.84億度的用電量。與工業(yè)實(shí)際用電量比較，顯示2023年存在著約1291億度的超額用電量。
數(shù)據(jù)來源：Wind
二、工業(yè)“超額用電”主要來自新能源產(chǎn)品生產(chǎn)
前文在采用方法一計(jì)算工業(yè)整體超額用電量的過程中，也得到了各工業(yè)行業(yè)的超額用電量（圖6）。超額用電情況最突出的是非金屬礦物制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)，這兩個(gè)行業(yè)的超額用電量占到全部工業(yè)超額用電量的60%。
而這兩個(gè)行業(yè)均與近年表現(xiàn)亮眼的新能源產(chǎn)業(yè)有著密切關(guān)聯(lián)：新能源汽車所用的動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池以及光伏設(shè)備的制造均屬于電氣機(jī)械和器材制造業(yè)；電池、光伏產(chǎn)品制造所需的石墨、光伏玻璃的產(chǎn)業(yè)鏈則涉及非金屬礦物制造業(yè)。
基于這一現(xiàn)象，可以進(jìn)一步猜想：工業(yè)“超額用電量”可能主要來自新能源產(chǎn)品生產(chǎn)耗電。為了驗(yàn)證這一猜想，下文估算了動(dòng)力和儲(chǔ)能電池、光伏產(chǎn)品和新能源汽車這三類主要新能源產(chǎn)品的用電，發(fā)現(xiàn)這些主要新能源產(chǎn)品的全流程生產(chǎn)過程合計(jì)耗電較上年增長(zhǎng)約1197億度，基本可以解釋前文測(cè)算的工業(yè)超額用電量。
數(shù)據(jù)來源：作者自行測(cè)算
動(dòng)力和儲(chǔ)能電池生產(chǎn)用電
隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展以及電能儲(chǔ)存需求的擴(kuò)大，中國(guó)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池的產(chǎn)量在近年也快速擴(kuò)張（圖7），2023年達(dá)到778Gwh（1Gwh=100萬Kwh），較上年增長(zhǎng)42.5%，是2019年產(chǎn)量的9倍有余。
目前的動(dòng)力和儲(chǔ)能電池基本都是鋰離子電池，電池的正極材料是含鋰化合物、負(fù)極材料多使用石墨。我國(guó)生產(chǎn)的動(dòng)力和儲(chǔ)能電池目前主要有磷酸鐵鋰電池和三元材料電池，前者以磷酸鐵鋰作為正極材料，后者正極材料是鎳、鈷、錳（或鋁）三種金屬元素的聚合物，二者在2023年的產(chǎn)量占比分別為68.3%和31.5%。
數(shù)據(jù)來源：Wind
鋰離子電池的生產(chǎn)過程較為耗電，電極涂布后的烘干過程和干燥間的干燥機(jī)組運(yùn)行耗用了大量電力。根據(jù)已有研究（見附錄1），規(guī)?；囯x子電池生產(chǎn)過程的單位耗電量約在35-50kWh/kWh，若取中間值42.5 kWh/kWh（即每生產(chǎn)1kWh的電池耗用42.5度電）計(jì)算，2023年我國(guó)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池生產(chǎn)過程耗電約331億度，較上年增加約99億度。
此外，電池正、負(fù)極材料以及電解液的生產(chǎn)也較為耗電。以磷酸鐵鋰電池為例，根據(jù)業(yè)內(nèi)企業(yè)披露數(shù)據(jù)，生產(chǎn)1GWh磷酸鐵鋰電池需要磷酸鐵鋰正極材料約2500噸、電解液耗用量約1550噸、石墨1400噸。再根據(jù)磷酸鐵鋰生產(chǎn)單位綜合電耗行業(yè)準(zhǔn)入值為5600度/噸，電解液生產(chǎn)單位綜合電耗約191度/噸，石墨生產(chǎn)單位綜合電耗約1.3萬度/噸，估算出2023年我國(guó)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池生產(chǎn)所需原材料的生產(chǎn)耗電約583億度，較上年增長(zhǎng)174億度。
光伏發(fā)電組件生產(chǎn)耗電
2021-2023年，我國(guó)光伏電池產(chǎn)量保持每年50%左右的增速（圖8），2023年產(chǎn)量達(dá)到54116萬千瓦。光伏制造主要包括晶硅提純、硅錠硅片、光伏電池和光伏組件四個(gè)環(huán)節(jié)。晶硅提純從工業(yè)硅粉中提取太陽能級(jí)晶硅，然后將硅晶體切割加工、刻蝕清洗、印刷電極制成光伏電池片，再由電池片封裝制成最終的光伏組件。其中，晶硅提純需要在高溫條件下完成，要消耗大量的電能。
數(shù)據(jù)來源：Wind
2016年，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)在《關(guān)于光伏行業(yè)所謂的“高耗能”》一文中以原料硅砂為起點(diǎn)，測(cè)算了光伏產(chǎn)品從硅石到可發(fā)電系統(tǒng)的總單位電耗為1.52度/瓦。但行業(yè)節(jié)能進(jìn)展較快，2023年光伏企業(yè)隆基綠能創(chuàng)始人李振國(guó)披露，目前從石英礦開始到產(chǎn)出光伏組件，單位電耗約0.4度/瓦。按照0.4度/瓦的單位電耗測(cè)算，2023年我國(guó)光伏發(fā)電組件全過程生產(chǎn)耗電約2165億度，較上年增長(zhǎng)790億度。
新能源汽車生產(chǎn)用電
新能源汽車產(chǎn)量在2020年后連續(xù)高速增長(zhǎng)（圖9），2023年產(chǎn)量達(dá)到944萬輛，較上年增長(zhǎng)30.8%，是2019年產(chǎn)量的近8倍。汽車行業(yè)車均生產(chǎn)用電在近年來穩(wěn)定在2400度/輛左右的水平（圖10），假設(shè)新能源車生產(chǎn)階段的車均耗電與汽車行業(yè)整體情況一致，則可估算2023年新能源車生產(chǎn)耗電約249億度，較上年增長(zhǎng)70億度。
數(shù)據(jù)來源：Wind
此外，還可以計(jì)算生產(chǎn)新能源車所需的銅、鋁、鋼等主要金屬的生產(chǎn)用電。由于新能源車有電力傳導(dǎo)系統(tǒng)且有著更高的輕量化要求，所以新能源車的用銅量、用鋁量高于燃油車，這些有色金屬制造過程耗電較高，也就使得新能源車原材料的生產(chǎn)較燃油車可能更為耗電。
根據(jù)已有研究，新能源車均用銅約106kg；根據(jù)國(guó)際鋁協(xié)數(shù)據(jù)，2020 年中國(guó)純電動(dòng)和混動(dòng)新能源乘用車單車用鋁分別為158kg和198kg，取其平均值178 kg作為測(cè)算依據(jù)?？紤]新能源車輕量化趨勢(shì)后，有研究計(jì)算新能源乘用車的單車用鋼量為890kg。結(jié)合上述三類金屬的生產(chǎn)單位電耗，2023年生產(chǎn)新能源車所需的銅、鋁、鋼等主要金屬耗用電力合計(jì)約274億度，較上年增加65億度。
綜合上述測(cè)算（表1），動(dòng)力和儲(chǔ)能電池、光伏發(fā)電組件、新能源汽車這三類主要新能源產(chǎn)品在2023年耗用電力約3602億度，較上年增加1197億度，基本可以解釋前文測(cè)算的約1200億度的工業(yè)超額用電量。
表1：主要新能源產(chǎn)品生產(chǎn)用電量
數(shù)據(jù)來源：作者自行測(cè)算
如果剔除上述主要新能源產(chǎn)品生產(chǎn)的用電，2023年的工業(yè)用電增速將下降1.9個(gè)百分點(diǎn)至4.7%，與2023年規(guī)模以上工業(yè)增加值的增速基本吻合（圖11）。這說明，新能源產(chǎn)品的高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)及其更高的單位耗電量，可以成為解釋2023年工業(yè)用電增速高于增加值增速的主要原因。
數(shù)據(jù)來源：Wind
三、2023年新能源車充電也耗用了近700億度電力
既然在工業(yè)領(lǐng)域，新能源產(chǎn)品生產(chǎn)帶來了更高的用電量；那么，在第三產(chǎn)業(yè)和居民生活領(lǐng)域，新能源車充電也可能會(huì)對(duì)用電量產(chǎn)生重要影響。
到2023年底，我國(guó)新能源汽車保有量已達(dá)2041萬輛，保有量增速連續(xù)三年超過50%。與此同時(shí)，充電設(shè)施也同步擴(kuò)張，2023年公共充電樁和私人充電樁保有量分別達(dá)到273萬和587萬臺(tái)，是2020年的3.4和6.7倍。
在電力領(lǐng)域，新能源汽車到公共充電樁充電所耗用的電量會(huì)被計(jì)入“批發(fā)零售業(yè)”下屬的“充換電服務(wù)業(yè)”用電；新能源汽車在私人充電樁充電則在大部分地區(qū)執(zhí)行居民生活用電價(jià)格，其耗電應(yīng)屬于居民生活用電。
數(shù)據(jù)來源：Wind
本文使用兩種不同的方法測(cè)算了新能源汽車充電耗用電力，交叉驗(yàn)證后兩種方法的結(jié)果基本一致（表2）。2023年新能源汽車充電耗用電力約692億度，較上年增加278億度。
表2：新能源汽車充電耗用電力測(cè)算
數(shù)據(jù)來源：作者自行測(cè)算
方法一通過公共和私人充電樁充電數(shù)據(jù)測(cè)算得到：（1）假設(shè)私人充電樁與新能源汽車按1：1比例配建，且配建了私人充電樁的汽車不會(huì)到公共充電樁充電；（2）每年到公共充電樁充電的新能源汽車數(shù)量=新能源汽車總保有量-私人充電樁數(shù)量；（3）假設(shè)公共充電樁耗用電力等于“充換電服務(wù)業(yè)”用電，則到公共充電樁充電的新能源汽車年均耗電=“充換電服務(wù)業(yè)”用電/到公共充電樁充電的新能源汽車數(shù)量。（4）以近三年到公共充電樁充電的新能源汽車年均耗電均值，為私人樁樁均耗電值（3317度），私人樁耗電=私人樁數(shù)量*私人樁樁均耗電值。
方法二則基于新能源汽車保有量，根據(jù)行業(yè)調(diào)查獲得的汽車年均行駛里程和百公里電耗得到：根據(jù)汽車之家研究院聯(lián)合新能源汽車國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布報(bào)告中的數(shù)據(jù)，新能源營(yíng)運(yùn)汽車年均行駛約7.2萬公里、非營(yíng)運(yùn)汽車年均行駛約1.5萬公里，新能源汽車百公里電耗約17度。由表2可見，兩種方法測(cè)算得到的新能源車充電耗電量在近年基本吻合，下文分析中采用方法一得到的結(jié)果。
剔除新能源車充電因素后，第三產(chǎn)業(yè)+居民生活合計(jì)用電的增速在2023年為6.2%，較剔除前的增速低了0.9個(gè)百分點(diǎn)。
數(shù)據(jù)來源：作者自行測(cè)算
四、總結(jié)與啟示
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本文節(jié)選自《如何理解2023年用電量的增長(zhǎng)？》，作者盛中明系中國(guó)金融四十人研究院青年研究員。微信掃碼可閱讀完整文章。
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