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GDP能耗与电耗的关系

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GDP能耗与电耗的关系

  • 分类:节能研究
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  • 发布时间:2013-11-03 14:27

GDP能耗与电耗的关系

 

  摘要:能耗下降电耗会怎样变化?本文采用智能工程的方法模拟实验能耗与电耗的关系。结果显示,2010年GDP能耗要比2005降低20%,则电耗将下降7%。针对过去5年我国产值电耗上升的问题,采用因素分解法发现,由于三次产业结构的变化而引起的行业电耗上升仅占23.35%;而由于行业发展的不均衡、企业的能耗管理不到位、技术改造(进步)投入不足等因素引起的行业电耗上升占了76.65%。通过情景分析,建议“十一五”期间,应抓住部分行业产能过剩的机遇,调整行业内的生产结构、产品结构,淘汰落后生产工艺,加强企业能耗管理,加大技改及技术进步的投入,建立降低能耗、电耗的长效机制。

  关键词:能耗;电耗;产业结构;智能工程

  中图分类号: F407.2 文献标识码:A 文章编号:1003-2355(2006)07-0011-05

  Abstract: What about electricity intensity if energy intensity decreases? The simulation shows that electricity intensity will be 7% if energy intensity falls 20% by Intelligent Engineering. It is shown that the main factors of electricity intensity rising in the last 5 years were the unbalance growth of the sectors, poor energy efficiency management, and lower investment on energy efficiency by decomposition of the factors. It is suggested to strength them to increase the energy efficiency.

  Key words: energy intensity; electricity intensity; industry structure; Intelligent Engineering

  收稿日期:2006-06-12

  作者简介: 胡兆光(1955-),男,博士,教授,国电动力经济研究中心总经济师,国家自然科学基金项目评议人,中国电机工程学会能源与信息专委会副主任委员,从事智能工程及其应用、电力规划、经济效益分析、电力市场供需分析、能源政策、需求侧管理、环境、能源经济与可持续发展等研究工作,享受政府特殊贡献津贴,在国内外发表论文50余篇,著书2本,获省部级科技成果奖多项。

  1 “十五”期间我国能/电耗上升因素分析

  在20世纪的后20年,我国经济增长了5.55倍,能源消费增长了1.16倍,GDP能耗由1980年的3.98tce/万元(2000年价,下同)下降到2000年的1.31tce/万元,20年下降了66.98%,20年累计节能175.6亿tce;电力消费增长了3.57倍,GDP电耗由1980年的1949.8kWh/万元下降到2000年的1361kWh/万元,下降了30.20%,累计节电42160亿kWh,节能成绩突出。

  然而,在过去的5年,情况发生了很大变化。由国家统计局最新公布的经济数据算出:“十五”期间我国GDP增长了57.26%,能源消费增长了67.82%,2005年GDP能耗达到1.40tce/万元,5年上升了6.71%;电力消费增长了83.33%,GDP电耗上升到1587kWh/万元,上升了16.57%。我国能耗问题非常严峻。

  为什么过去5年我国产值能耗不降反而上升?从弹性系数的角度来看,可以证明:能源/电力弹性系数小于1是GDP能耗/电耗下降的充分必要条件。即如果能源/电力弹性系数小于1,则GDP的能耗/电耗下降;如果GDP的能耗/电耗下降,则能源/电力弹性系数小于1。“十五”期间我国能源弹性系数(本文中能源消费弹性系数及电力消费弹性系数均以5年为计算单位。即能源/电力消费弹性系数等于5年能源/电力消费增值率除以5年的GDP增长率)为1.18,使得能耗上升;电力弹性系数为1.46,大大高于能源弹性系数,从而导致“十五”期间我国电耗增幅大于能耗增幅。

  可以通过因素分解的方法分析我国三次产业结构的变化对电耗上升影响。1986~2000年我国行业电耗(不含居民生活用电)下降了295kWh/万元,其中由于三次产业结构的变化而引起的行业电耗却上升了497kWh/万元。“十五”期间我国行业电耗上升了197kWh/万元,其中由于三次产业结构的变化而引起的行业电耗上升了46kWh/万元,仅占23.35%;而由于行业发展的不均衡、企业的能耗管理不到位、技术改造(进步)投入不足等因素引起的行业电耗上升占了76.65%。由于三次产业结构的变化而引起的行业电耗上升在1986~2000年贡献较大,而在“十五”期间贡献不大。

  另一方面,从我国经济的三次产业结构的变化可以看出(如图1):1986~2000年二产的比

  重上升了13.5个百分点,而“十五”期间二产的比重上升了2.6个百分点。而三产的比重变化不大,且三产的电耗水平大大低于二产(如图2)。所以,“十五”期间电耗上升与三次产业的结构变化的相关性不大。

  从行业电力需求强度(行业电力需求强度为行业用电增长率与全社会用电增长率之比)可以看出其用电增长的不均衡性。表1显示,“十五”期间黑色金属冶炼行业电力需求强度均大于1,有色也在2003~2004年电力需求强度均大于1。“十五”期间它们总的电力需求强度高达1.2;建材电力需求强度为1.03;化工也在2005年达到1.17。这4个行业的用电占全社会用电量的30%以上。这些行业电力需求强度大大高于1,那么必然会有其他行业电力需求强度大大低于1,行业发展不均衡性很突出。

  由此可见,“十五”期间由于行业发展的不均衡、企业能耗管理不严及技术进步较慢等因素导致二产电耗大幅上升,从而使得GDP电耗上升。

  2 能耗与电耗之间的关系复杂

  随着我国经济的快速发展,资源、环境的矛盾日益突出,以高投入、高消耗、低产出的经济增长模式很难持续下去。如何保持我国经济的可持续发展是摆在我们面前的重要议题。对此,中央提出了节能降耗的目标:“2010年人均GDP比2000年翻一番,GDP能耗要比‘十五’末期降低20%左右”。

  任务很艰巨也具有挑战性。如何达到这个目标?GDP能耗降低20%,电耗应降低多少?能耗与电耗之间的关系如何?这是近来大家所关心的问题,也是一个复杂的问题。

  通常很难直接找到能耗与电耗的联系:1981~1985年,能耗下降了23.49%,电耗下降了17.54%;1986~1990年,能耗下降了11.86%,电耗反而上升了3.54%;1991~1995年,能耗下降了25.53%,电耗下降了9.52%;1996~2000年,能耗下降了34.25%,电耗下降了9.62%。由此可见:产值能耗与电耗的变化很不规则,无章可循,很难直接从能耗的降低导出电耗应降低多少。

  尽管能耗与电耗关系很复杂,但可以通过能源消费弹性系数与电力消费弹性系数的变化及电气化水平的提高给予分析。从理论上可以证明,只有当能源消费弹性系数与电力消费弹性系数相等,能耗与电耗才会同比例升降。但我国历史上各个“五年”时期能源和电力弹性系数是不相等的,而且能源消费弹性系数都小于电力消费弹性系数。

  1981~1985年我国GDP增长了66%,能源消费增长了27.22%,电力消费增长了37.13%。能源弹性系数为0.41,电力弹性系数为0.56。万元产值能耗由1980年的3.98tce/万元下降到1985年的3.04tce/万元,GDP电耗由1980年的1949.8kWh/万元下降到1985年的1607.9 kWh/万元。

  1986~1990年我国GDP增长了46%,能源消费增长约28.7%,电力消费增长了51.2%。能源弹性系数为0.62,电力弹性系数为1.11。万元产值能耗下降到1990年的2.68tce/万元,GDP电耗上升到1990年的1664.8 kWh/万元。

  1991~1995年我国GDP增长了78%,能源消费增长了32.82%,电力消费增长了61.38%。能源弹性系数为0.42,电力弹性系数为0.78。万元产值能耗下降到1995年的2.00tce/万元,GDP电耗下降到1995年的1506.3 kWh/万元。

  1996~2000年我国GDP增长了51%,能源消费降低了0.61,电力消费增长了36.63%。能源弹性系数为-0.01,电力弹性系数为0.72。万元产值能耗下降到2000年的1.31tce/万元,GDP电耗下降到2000年的1361.5 kWh/万元。

  2001~2005年我国GDP增长了57.26%,能源弹性系数为1.18,电力弹性系数为1.46。万元产值能耗上升到2005年的1.40 tce,GDP电耗上升到2005年的1587kWh/万元。

  由此可以看出:能源/电力弹性系数与能/电耗有着直接的联系。能源/电力弹性系数大于1与否决定了能/电耗的升降。能源/电力弹性系数为1成为能/电耗的升降的转折点。

  此外,电气化水平也对GDP的电耗影响很大。由于电能是一种优质、高效、清洁、便利的二次能源。电能在终端使用方面能源利用效率比其他一次能源的利用效率都高。因此,经济的发展必然导致电气化水平的提高。我国电气化水平自1990年代以来上升很快,2003年达到19.1%,美国为19%;OECD国家为18.7%;世界平均水平为18.4%,我国已超过它们的水平。因此,随着电气化水平的提高,GDP的能耗降低,但电耗也可能上升。这又增加了我们研究能耗与电耗问题的难度。

  3 智能工程模拟实验

  尽管能耗与电耗之间的关系很难确定,但从理论上可以证明:“在能源消费弹性系数小于电力消费弹性系数的情况下,当能源弹性系数大于1时,GDP能耗及电耗将上升,且电耗上升的幅度大于能耗的增幅;当能源弹性系数小于1时,GDP能耗将下降。当电力弹性系数也小于1时,电耗也将下降,且电耗下降的幅度小于能耗的下降幅度。”

  要达到中央提出2010年人均GDP比2000年翻一番及GDP能耗要比“十五”末期降低20%的目标,必然使得“十一五”期间我国能源弹性系数小于1;根据我国国情,电力弹性系数也将小于1,且大于能源弹性系数。由此可以得出结论:“若2010年人均GDP比2000年翻一番,2010年GDP能耗要比2005年降低20%,电气化水平保持适当的提高,则其电耗也将降低,且降低的幅度一定会小于20%。”电耗应降低多少?可以通过模拟实验综合分析。

  能耗与电耗之间的关系与我国经济结构、经济增长模式、技术进步及电气化水平等具有很大的相关性。宏观经济方面的研究大多是一些半结构化决策问题。也有一些模型,但涉及到许多社会、经济等不确定性因素,难以在模型中充分体现。能不能像做物理实验一样,对电力经济中的一些半结构化问题采用人工智能、神经网络、模糊数学、Agent等新技术在计算机上通过人机交互的方式进行模拟实验?这是十几年来一直思考的问题。

  人工智能、神经网络、模糊数学三者之间有着一个共同点,这就是它们都试图模拟人类的智能行为。然而,由于它们各自采用不同的方法,所以各有优点和不足。若将这三种方法结合起来,称为智能工程(Intelligent Engineering),以求在解决复杂问题时共享各种方法之优点,同时避免其不足,是模拟实验的主要思路。

  研究能耗与电耗问题可以归为在智能空间I=〈P,S〉中寻找问题B=〈S0,D,PB〉的a-优越解。这里S0是初始状态的集合,D是目标状态的集合,PB是S0到D之间智能路径的集合,它是智能空间中智能路径P的子集。模拟实验显示(如图3):在不同的经济结构、经济增长模式、技术进步及电气化水平的条件下,能耗与电耗的坐标点是不同的。如在能耗下降28%的情况下,对应电耗可以下降8%、10%、13%及14.5%。但实验表明:图3中的斜线基本能反映“十一五”期间我国经济结构、经济增长模式、技术进步及电气化水平的发展情况。此时,能耗下降20%,电耗约下降7%左右。

  可以算出:“十一五”期间,人均GDP比2000年翻一番,GDP需要增长36.5%;GDP能耗要比“十五”末期降低20%,则要求能源需求增长9.2%,能源弹性系数为0.25;同时,随着电气化水平的提高,则使得电力需求增长26.95%,电力弹性系数为0.74,2010年GDP电耗为1476kWh/万元,比2005年下降7%。若2010年经济增长比2000年大于一倍,则能源/电力弹性系数也会相应地增大。

  但是,可以预见:2006年的电力弹性系数还将大于1,GDP电耗还会上升。所以,2010年GDP电耗比2005年下降7%,将主要集中在“十一五”的后几年内完成。

  4 降低电耗情景分析

  要达到2010年GDP能耗比“十五”末期降低20%,GDP电耗比2005年下降约7%的目标,三次产业结构应如何调整?二产三产的电耗应如何控制?本文采用情景分析的方法,以2005年为基数,三次产业比重分别为:11.4%、48.5%及40.1%;由于一产的电耗变化不大,这里只考虑二产、三产的电耗,它们分别为:2453kWh/万元及414 kWh/万元。若要在2010年GDP电耗下降7%,即GDP电耗为1476kWh/万元,行业电耗为1269kWh/万元,那么三次产业结构及二产、三产的电耗将会怎样变化?表2中列举了8种情景分别分析。由于三产电耗波动较大,本文采用最大427kWh/万元与最小381kWh/万元情景分别分析。

  情景1 若2010年三次产业比重分别为:11%、46.5%及42.5%,则二产电耗最大为2292kWh/万元(高于2003年2283kWh/万元的水平),<span style="COLOR: black; FONT-FAMILY: 宋体; mso-bidi-font-size: 10.5pt; mso-font-kerning: 0pt; mso-b

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