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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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