李清亮

（神華集團(tuán)有限責(zé)任公司銷售管理部，北京市東城區(qū)，100011）

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)煤炭市場(chǎng)供大于求形勢(shì)較為明顯?；鹆Πl(fā)電及電煤消耗的變化主要受經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響，而火力發(fā)電及電煤消耗有較強(qiáng)的季節(jié)性特征。在夏季用煤階段，氣溫的變化對(duì)火力發(fā)電和電煤消耗有著重要影響，并在很大程度上影響著煤炭市場(chǎng)的短期走勢(shì)，在煤炭市場(chǎng)總體低迷的形勢(shì)下，氣溫對(duì)于火力發(fā)電及電煤需求的影響更為明顯。經(jīng)驗(yàn)表明，“迎峰度夏”期間，氣溫的提高會(huì)對(duì)火力發(fā)電和煤炭消費(fèi)有一定的拉動(dòng)作用。

國(guó)內(nèi)已有部分文獻(xiàn)對(duì)氣溫和發(fā)電的關(guān)系做了定量的研究。汪發(fā)明等 （2011）以湖北電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)和武漢日氣溫?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了2011年湖北電網(wǎng)最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間、負(fù)荷與氣溫關(guān)系、非氣溫敏感性負(fù)荷以及空調(diào)負(fù)荷情況。發(fā)現(xiàn)根據(jù)敏感性分析結(jié)果，日最高氣溫在32℃～34℃期間，氣溫每升高1℃，全省用電負(fù)荷增加約930 MW；最高氣溫在34℃～36℃期間，氣溫每升高1℃，全省用電負(fù)荷增加約1070 MW。

江岳文等 （2007）分析了福州市居民用電情況和負(fù)荷曲線的特點(diǎn)，對(duì)最高負(fù)荷與各氣象因素進(jìn)行相關(guān)分析，著重分析了居民日負(fù)荷與氣溫的關(guān)系并計(jì)算了單位溫升效應(yīng)。分析表明，居民負(fù)荷的晚高峰對(duì)全網(wǎng)負(fù)荷晚高峰有較大影響；氣溫對(duì)居民負(fù)荷的影響較直接和明顯，夏季居民最大負(fù)荷與氣溫之間呈三次關(guān)系模型；夏季氣溫每升高1℃居民負(fù)荷大致增加3%～4%。

吳向陽(yáng)等 （2008）以北京市2002-2004 年氣溫和電力負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，構(gòu)建氣溫對(duì)電力負(fù)荷影響的數(shù)學(xué)模型，檢查北京市電力負(fù)荷與氣溫的關(guān)系。從模型估計(jì)看，平均氣溫高于參考溫度越多表示氣溫越高，需要制冷強(qiáng)度越大，這個(gè)差距每增加1℃，電力負(fù)荷約增加3%。

朱斌等 （2004）針對(duì)夏季降溫電力負(fù)荷的比例較大而造成大部分地區(qū)電力短缺的問題，分析了江蘇省2003 年夏季最大用電需求與最高溫度、最低溫度的關(guān)系，劃分了影響電力負(fù)荷變化的溫度敏感區(qū)，得出了敏感區(qū)內(nèi)溫度對(duì)負(fù)荷的影響結(jié)論。這一結(jié)論對(duì)于電力主管部門進(jìn)行來(lái)年的負(fù)荷預(yù)測(cè)、合理制定電力調(diào)度計(jì)劃，具有實(shí)際的參考價(jià)值。

以上研究為氣溫與高峰火電負(fù)荷建立了較好的數(shù)量關(guān)系，但氣溫與火力發(fā)電及電煤消耗之間的數(shù)量關(guān)系尚未建立。在分析過程中，該系列研究很少控制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等因素的影響，氣溫的作用很可能被放大。本文利用神華集團(tuán)所屬部分電廠的月度發(fā)電數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)貧鉁財(cái)?shù)據(jù)構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型，控制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、裝機(jī)容量等因素的影響，得到氣溫與火力發(fā)電量的影響。

1 火力發(fā)電量與氣溫之間關(guān)系的定性分析

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在氣溫較高的期間，無(wú)論是在南北方，氣溫越高空調(diào)負(fù)荷等就越高，火力發(fā)電量往往就越高。從國(guó)華臺(tái)山電廠2009-2012年的發(fā)電數(shù)據(jù)和廣州的氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在氣溫較高的季節(jié)，氣溫與火電發(fā)電量有明顯的正相關(guān)性，如圖1。

圖1 廣州氣溫與臺(tái)山電廠發(fā)電量之間的變化關(guān)系

但是，同樣根據(jù)圖1，在不少時(shí)段氣溫與火電發(fā)電量之間會(huì)出現(xiàn)變化不一致的情況。這是因?yàn)檫€有其他一些重要因素影響電力需求：

（1）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)用電量有基礎(chǔ)性影響。例如，2009 年下半年，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速回升，用電需求增長(zhǎng)較快，盡管當(dāng)年8月份后廣州天氣逐步轉(zhuǎn)涼，但是社會(huì)的用電需求并未減少。更為重要的是，即使在氣溫與發(fā)電量變化一致的時(shí)期，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與氣溫變化對(duì)發(fā)電的影響也是疊加的，并且前者對(duì)于發(fā)電的影響往往要大于后者。

（2）水電負(fù)荷。在電力需求一定的情況下，火電與水電等其他電力能源存在相互替代的關(guān)系。例如，2011年上半年，南方地區(qū)來(lái)水偏枯，火電發(fā)電量受此影響大幅增長(zhǎng)；2012 年上半年，南方地區(qū)來(lái)水偏豐，火電發(fā)電量受到一定影響。此外，華東、華南地區(qū)有大量的西電 （很大部分是水電）調(diào)入，這也會(huì)影響到當(dāng)?shù)氐幕鹆Πl(fā)電。

（3）季節(jié)性因素。在夏季用煤高峰前后，氣溫與發(fā)電量正相關(guān)；在冬季用煤高峰前后，氣溫與發(fā)電量負(fù)相關(guān)。

（4）裝機(jī)容量。電廠的裝機(jī)容量可能變化，例如，2011年3月和11月，國(guó)華臺(tái)山電廠裝機(jī)容量分別提高100 萬(wàn)kW，直接提高了電廠的發(fā)電水平，這與氣溫等其他因素之間沒有關(guān)系。

2 數(shù)據(jù)說(shuō)明

利用相關(guān)數(shù)據(jù)和計(jì)量回歸模型控制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、水電、裝機(jī)容量、季節(jié)等因素的作用，相對(duì)準(zhǔn)確地反映氣溫對(duì)火電量的影響。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于神華集團(tuán)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家氣象局。

時(shí)間區(qū)段：2009-2012 年，每年4～10 月份（2012年4～5月），共計(jì)23個(gè)月。由于冬季北方直接的取暖用煤需求存在，使得我們并不容易得到火力發(fā)電與耗煤之間的直接關(guān)系，因此排除冬季氣溫與發(fā)電量的反向關(guān)系，只研究夏季二者之間的正向關(guān)系。

火電數(shù)據(jù)：根據(jù)數(shù)據(jù)的可得性和延續(xù)性，我們選用了熱電、三河、定州、滄東、太倉(cāng)、寧海、惠州、臺(tái)州、寧東、億利、米東等11家神華所屬電廠時(shí)間區(qū)段內(nèi)實(shí)際存在的月均發(fā)電數(shù)據(jù)。

圖2 北京與廣州的平均氣溫變化情況

氣溫?cái)?shù)據(jù)：根據(jù)選取的電廠所處的區(qū)域，我們采用了電廠所在地省會(huì)城市時(shí)間區(qū)段內(nèi)的月均氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)代表該區(qū)域內(nèi)的整體氣溫情況，具體包含北京、石家莊、南京、杭州、廣州、銀川、呼和浩特、烏魯木齊等8個(gè)城市。我們認(rèn)為，平均氣溫相對(duì)于最高氣溫或者最低氣溫更有代表性。比如，某日下午2點(diǎn)的氣溫高達(dá)38℃，但是雷陣雨突然來(lái)臨，當(dāng)日天氣整體轉(zhuǎn)涼，下午和晚上的空調(diào)負(fù)荷下降，雖然當(dāng)日溫度一度達(dá)到38℃，但是總體的氣溫卻并不高，如果我們采用最高氣溫，則不能反映當(dāng)日整體的空調(diào)負(fù)荷情況；此外，在一個(gè)月時(shí)間段內(nèi)，如果某一天出現(xiàn)極端高溫天氣，顯然也不能代表整月的氣溫情況。當(dāng)然，采用平均氣溫和人們的認(rèn)知常識(shí)會(huì)有一定的差異，如圖2所示，北京、廣州的月度平均氣溫的最大值接近30℃，與我們?nèi)粘Ｊ煜さ?0℃左右高氣溫有一定認(rèn)知差距。

水電數(shù)據(jù)：北京、河北、江蘇、浙江、廣東、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等8個(gè)省區(qū)市時(shí)間區(qū)段內(nèi)的月度水力發(fā)電數(shù)據(jù)。

經(jīng)濟(jì)增速：北京、河北、江蘇、浙江、廣東、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等8個(gè)省市區(qū)時(shí)間區(qū)段內(nèi)的工業(yè)增加值月度同比增速。

裝機(jī)容量：在某時(shí)間區(qū)段內(nèi)的11家自備電廠中，臺(tái)山、定州、寧海等3家電廠分別出現(xiàn)了兩次擴(kuò)容，其他電廠裝機(jī)容量不變。我們據(jù)此對(duì)火電量做了相應(yīng)比例的調(diào)整。

表1 各變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征匯總

4 模型與回歸結(jié)果

4.1 模型與基本假設(shè)

根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)，我們構(gòu)建如下計(jì)量模型：

式中：lnpowerit——某一電廠當(dāng)月發(fā)電量的自然對(duì)數(shù)；

α0——常數(shù)項(xiàng)；

tempit——某地當(dāng)月的平均氣溫；

lnwaterit——某地當(dāng)月水力發(fā)電量的自然對(duì)數(shù)；

iagit——某地當(dāng)月工業(yè)增加值增速；

montht——月份。根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)，我們主要需要驗(yàn)證如下假設(shè)：

（1）氣溫對(duì)于時(shí)間區(qū)段內(nèi)的火力發(fā)電量有顯著的正的影響。

（2）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)于時(shí)間區(qū)段內(nèi)的火力發(fā)電量有顯著的正的影響。

（3）水力發(fā)電對(duì)于時(shí)間區(qū)段內(nèi)的火力發(fā)電量有顯著的負(fù)的影響。

4.2 回歸結(jié)果

4.1 回歸結(jié)果及解釋

我們采用的隨機(jī)效應(yīng)模型得到如下回歸結(jié)果見表2：

表2 計(jì)量回歸結(jié)果

表2的結(jié)果顯示：4～10月份，月均氣溫與火電發(fā)電量呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，即，氣溫每提高1℃，火電發(fā)電量將增長(zhǎng)1.97%。由于我們控制了其他因素的影響，這個(gè)值低于已有的文獻(xiàn)中氣溫對(duì)于火電負(fù)荷的影響。

工業(yè)增加值與火力發(fā)電量之間也呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，即工業(yè)增加值增速每提高1%，火電發(fā)電量將增長(zhǎng)1.3%。兩者的比值為1.3，反映了工業(yè)電力消費(fèi)的彈性系數(shù)。根據(jù)我國(guó)2009-2012年實(shí)際的能源消耗彈性系數(shù)，1.3的水平處于合理的區(qū)間。

水電量與火電量之間負(fù)相關(guān)，但是沒能通過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。我們認(rèn)為造成不顯著的原因主要有兩個(gè)：

（1）在北方地區(qū)，水電比重很小，水電增長(zhǎng)對(duì)火電的影響甚微，而華北地區(qū)電力供應(yīng)還受到蒙西、山西外電調(diào)入的較大影響。

（2）廣東、江蘇、浙江三省有大量的西電調(diào)入和部分核電、風(fēng)電，由于無(wú)法得到電網(wǎng)之間較為準(zhǔn)確的流向數(shù)據(jù)，我們未能把這部分電量納入到回歸分析中。2012年1～5月份，廣東省累計(jì)購(gòu)入西電256.91億kW 時(shí)，占全省發(fā)購(gòu)電總量的14.4%，此數(shù)據(jù)缺陷在一定程度上影響了我們的分析結(jié)果。

4.2 回歸結(jié)果的驗(yàn)證

以上回歸結(jié)果，我們以廣東省的情況來(lái)具體驗(yàn)證：2012年5月份，廣州平均氣溫26.7℃，同比上升1.8℃，根據(jù)回歸結(jié)果，火電發(fā)電量將因此增長(zhǎng)3.5%；廣東工業(yè)增加值增速為7.1%，根據(jù)回歸結(jié)果，火電發(fā)電量將因此同比增長(zhǎng)9.2%；兩因素共計(jì)為火電帶來(lái)12.7%的同比增速。2012年5月份，廣東省火電發(fā)電量實(shí)際同比增長(zhǎng)11.8%，這與我們估計(jì)的結(jié)果非常接近。估計(jì)值與實(shí)際值略有差異的原因有兩個(gè)：一是我們1.97和1.4的估計(jì)系數(shù)是各省平均數(shù)；二是西電、核電、風(fēng)電數(shù)據(jù)的缺失在一定程度上影響了估值的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

通過一個(gè)簡(jiǎn)單的隨機(jī)效應(yīng)模型，實(shí)際驗(yàn)證了氣溫與火力發(fā)電之間的直接關(guān)系。通過控制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、水電等因素的影響，我們發(fā)現(xiàn)4～10月份，月均氣溫與火電發(fā)電量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，即氣溫每提高1℃，火電發(fā)電量將增長(zhǎng)1.97%。此外，由于火力發(fā)電與電煤消耗之間有高度的正相關(guān)性，我們認(rèn)為在平均意義上，氣溫與火力發(fā)電之間的關(guān)系也適用于氣溫與電煤需求。以上結(jié)論對(duì)于 “迎峰度夏”時(shí)節(jié)的電力生產(chǎn)和煤炭銷售業(yè)務(wù)具有一定借鑒意義。

［1］ 汪發(fā)明，彭昌勇，方仍存，杜治等.2011 年湖北用電負(fù)荷與氣溫關(guān)系及負(fù)荷特性分析 ［J］ .湖北電力，2011 （12）

［2］ 江岳文，陳沖，溫步瀛等.福州市居民用電情況及其與氣溫關(guān)系分析 ［J］.福州大學(xué)學(xué)報(bào)，2007 （4）

［3］ 吳向陽(yáng)，張海東等.北京市氣溫對(duì)電力負(fù)荷影響的計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析 ［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2008 （10）

［4］ 朱斌，李 揚(yáng)，劉一丹，胡仁杰，宋宏坤等.江蘇省2003 年夏季氣溫對(duì)電力負(fù)荷的影響 ［J］.江西電機(jī)工程，2004 （3）