鐘成元，陳祥平，徐孟霞，何 彬，石雪梅，葉 斌

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司岳西縣供電公司，安徽 安慶 246600；2.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院, 合肥 230022)

基于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的人口與用電消費趨勢預(yù)測

鐘成元1，陳祥平1，徐孟霞1，何 彬1，石雪梅2，葉 斌2

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司岳西縣供電公司，安徽 安慶 246600；2.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院, 合肥 230022)

以國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃提出的目標為前提，采用改進的萊斯利模型預(yù)測全國人口總量與區(qū)域分布；進而以此預(yù)測結(jié)論為基礎(chǔ)，兼顧世界發(fā)達國家用電消費歷史實績，在充分研究國內(nèi)當前人口布局條件下的全國用電差異化特點的基礎(chǔ)上，分別采用人均用電量目標法、總量人口、經(jīng)濟法等預(yù)測全國用電消費總量水平與分布，同時采用數(shù)學(xué)模型群補充預(yù)測，做到相互校驗，保證預(yù)測結(jié)論的科學(xué)性，為開展適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化的配電網(wǎng)規(guī)劃提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

新型城鎮(zhèn)化；人口預(yù)測；人均用電量；電網(wǎng)規(guī)則

《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020年)》(以下簡稱“規(guī)劃”)的發(fā)布標志著我國新型城鎮(zhèn)化建設(shè)正式拉開了序幕。隨著新型城鎮(zhèn)化建設(shè)推進，圍繞建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，用電需求增長在相當程度上將會保持適度超前于經(jīng)濟社會發(fā)展階段，同時又會受到人口發(fā)展的影響，并且不同地區(qū)、不同發(fā)展階段具有不同的特點和規(guī)律。一定經(jīng)濟環(huán)境下人口發(fā)展的合理判斷，對國內(nèi)未來用電需求發(fā)展趨勢的準確把握的重要性不言而喻，對于進一步科學(xué)指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃和電網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。同時城鎮(zhèn)化的推進使得人均用電水平上升， 全國各大區(qū)域用電消費特點將會發(fā)生新的變化，到2030年基于新型城鎮(zhèn)化的目標實現(xiàn)，全國用電需求總量的變化趨勢等問題都是電網(wǎng)公司關(guān)注的焦點。因此本文基于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的邊界條件開展人口增長與用電消費預(yù)測十分必要。

1 新型城鎮(zhèn)化發(fā)展邊界條件確定

國家發(fā)改委分別于2015年2月4日、2015年11月27日，公布第一批(64個)和第二批(73個)國家新型城鎮(zhèn)化綜合試點地區(qū)名單，選擇不同層級、東中西不同區(qū)域的若干地方開展試點。2014年底前開始試點，并根據(jù)情況不斷完善方案，到2017年各試點任務(wù)取得階段性成果，形成可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗；2018—2020年，逐步在全國范圍內(nèi)推廣試點地區(qū)的成功經(jīng)驗[1]。

第一批選取64個地區(qū)，第二批選取73個地區(qū)。

規(guī)劃確定的城鎮(zhèn)化率總體目標，到2020年常住人口城鎮(zhèn)化率達到60%左右[1-2]。而自改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段1978—1990年，城市體制改革拉動階段，年均城鎮(zhèn)化增幅 0.71%；第二階段1991—1999年，城市外部擴張和內(nèi)部重組加速階段，年均城鎮(zhèn)化增幅個百分點；第三階段自2000年起，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展階段，年均城鎮(zhèn)化增幅1.24%；隨著新型城鎮(zhèn)化的推進，預(yù)計2020—2030年間，我國城鎮(zhèn)化率將按照年均增幅1個百分點，則2030年即可實現(xiàn)城鎮(zhèn)化率70%的目標，與拉美國家現(xiàn)有的城鎮(zhèn)化水平相當。其中2017年目標值為規(guī)劃所提目標，2030年為預(yù)測值。2013—2015年我國常住人口城鎮(zhèn)化率實際發(fā)展情況與2030年發(fā)展目標預(yù)測如表1所示。

表1 2013—2030年我國常住人口城鎮(zhèn)化率實際與2030年目標預(yù)測 %

2 基于改進萊斯利模型人口預(yù)測[3-5]

2.1 模型構(gòu)建原理闡述

將人口和年份均離散化。人口按年齡大小等間隔地劃分成m個年齡組，時間離散化間隔與年齡組間隔相同。 設(shè)時間段t=0,1,2….在時間段t第i年齡組的人口總數(shù)為ni(t),i=1,2,…m，定義向量n(t)=[n1(t),n2(t),…nm(t)]T為女性的人口分布n(t)隨t的變化 。設(shè)第i年齡組的生育率為bi，即bi是單位時間第年齡組的每個女性平均生育女兒的人數(shù)；第i年齡組的死亡率為di，即di是單位時間第i年齡組女性死亡人數(shù)與總?cè)藬?shù)之比，si=1-di稱為存活率。假設(shè)bi、si不隨時間t變化 。則有

(1)

在式(1)中假設(shè)中已經(jīng)扣除嬰兒死亡率，即扣除了在時段t以后出生而活不到t+1的那些嬰兒。記矩陣

(2)

則式(1) 為

n(t+1)=Ln(t)

(3)

當L、n(0)已知時，對任意的t=1,2,…有

n(t)=Ltn(0)

(4)

若式(2)中的元素滿足

(ⅰ)si>0，i=1，2，…，m-1；

(ⅱ)bi≥0，i=1，2…，m，至少一個bi>0。

則矩陣L稱為Leslie矩陣L。只要求出Leslie矩陣并根據(jù)人口分布的初始向量n(0)，便可以求出t時段的人口分布向量n(t)。

該模型基于國家生育政策模式不隨時間而改變，同時不考慮人口流動因素對生育率的影響，但實際上國家生育政策已經(jīng)發(fā)生改變，從之前的一胎政策改為全面二胎模式，而隨著新型城鎮(zhèn)化推進大規(guī)模的人口流動對于生育率存在阻滯影響必然需要將城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村人口增長分開預(yù)測等。因此本文對Leslie模型進行了如下改進 ：

引入生育政策變量R(i，j)，使得

bi(j)=β(j)×R(i，j)，β(j)為育齡期婦女總和生育率，育齡期設(shè)為19～49歲時間段。

并區(qū)分城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村分別預(yù)測，則改進后的模型變?yōu)?/p>

Nj+1=[A(j)+B(j)]×Nj

(5)

其中

以上分城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村兩種類型預(yù)測，j=1 表示城鎮(zhèn)，j=2表示鄉(xiāng)村。

通過改進Leslie模型 預(yù)測得到未來十五年我國人口增長結(jié)果如表2所示。

表2 2020—2030年我國人口增長預(yù)測 萬人

2.2 模型預(yù)測結(jié)果

高方案：2010—2030年年均增長0.66%，與 2000—2015年年均增長0.54%相比提高了0.12%，到2020年全國總?cè)丝谶_到14.2億人，2030年15.3億人。到2030年全國，城鎮(zhèn)人口107 008萬人，是2010年的1.6倍。

低方案：2010—2030年年均增長0.56%，與 2000—2015年年均增長0.54%相比提高0.12個百分點，到2020年全國總?cè)丝谶_到14.12億，2030年15億。到2030年全國城鎮(zhèn)人口10.5億，是2010年的1.55倍。

根據(jù)相關(guān)人口普查統(tǒng)計結(jié)論，通常如果一個國家的總和生育率小于2.1(對已發(fā)展國家來說)，則新生人口不足以彌補生育婦女和其伴侶數(shù)量，由于本預(yù)測高方案總和生育率取值為2.1，而底方案取值為1.8，故此采信高方案人口預(yù)測結(jié)果[6-7]。并依據(jù)總量高方案預(yù)測各省人口分布結(jié)果如表3所示。

表3 2020—2030年分大區(qū)常住人口預(yù)測結(jié)果(考慮人口流動) 萬人

注：參考國家行政區(qū)劃，東部11省分別為：北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南。中部 8省分別為：山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖南、湖北；西部12省分別為：內(nèi)蒙古、廣西、重慶、四川、云南、貴州、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆。

3 新的人口布局條件下的電量消費預(yù)測

3.1 現(xiàn)狀人口布局下的電量消費現(xiàn)狀特點

人均用電量這個指標可以在一定程度上反映一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平和人民生活水平,人均用電量水平較高的國家和地區(qū)，則經(jīng)濟發(fā)展程度和人民生活水平也相對較高，因此本文選取人均用電量指標變化歷程來反映城鎮(zhèn)化進程過程中城鄉(xiāng)居民生活質(zhì)量的變遷與改善。從全球角度，人均用電量通?？梢苑譃檫@樣四個檔次：第一檔主要是北美、北歐及澳大利亞等發(fā)達國家，人均用電量在1萬kWh及以上；第二檔，主要是大部分發(fā)達國家，人均用電量5 000～10 000 kWh；第三檔主要是新興市場及金磚國家，2 000～5 000 kWh；第四檔主要是一些發(fā)展中國家和欠發(fā)達地區(qū)，人均用電量2 000 kWh及以下[8]。

從2005～2015年我國電量消費水平來看，全國全社會用電量在十年內(nèi)增加了近3倍，年均增長9 %左右，其中東、中、西部地區(qū)用電量分別增加了2.8、2.6、3.5倍。人均用電量在十年內(nèi)增加了近2.7倍，年均增長8.7%，其中東、中、西部地區(qū)用電量分別增加了2.44、2.56、3.38倍。人均生活用電量在十年內(nèi)增加了近3 倍，年均增長10%左右，其中東、中、西部地區(qū)用電量分別增加了2.6、3.3、5.5倍，見表4～表6。

2015年全國人均用電水平達到4 037 kWh/人，基本接近世間平均水平。其中東、中、西部地區(qū)人均用電量分別為5 038 kWh/人、2 681 kWh/人、4 001 kWh/人；東部地區(qū)是全國平均水平的1.25倍，已接近已達到世界平均水平；西部地區(qū)全國平均水平；中部地區(qū)人均用電卻只達到全國平均水平的66%，離全國平均水平相比仍然有較大的增長空間。

與國際發(fā)達國家美國比較來看： 2010年全國全社會用電量為41 999億kWh，約為美國當年用電量的95%(美國2010年全社會用電量為44 009億kWh)；2010年全國人均用電量為3 132 kWh，約為美國的 22%(美國人均用電量約為14 335 kWh)。而到了2013年全國全社會用電量為53 225億kWh，用電量為美國的近1.4倍(美國2013年美國用電總量約為38 300億kWh)。2013年全國人均用電量為3 912 kWh，約為美國的29%。由此可知，我國全社會用電量、人均用電量水平與發(fā)達國家相比差距較大。

表4 2005—2015年 東、中、西部地區(qū)全社會電量變化情況 億kWh

表5 2005—2015年東、中、西部地區(qū)人均用電量變化情況 kWh/人

表6 2005—2015年 東、中、西部地區(qū)人均居民生活用電量變化情況 kWh/人

我國人均用電量與人均生活用電量分區(qū)呈現(xiàn)如下特點。

表8 人均用電量分大區(qū)預(yù)測法結(jié)果 億kWh

西部地區(qū)、中部地區(qū)增速高于東部發(fā)達地區(qū)。究其原因就是常住人口的變化所引起，從人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)及遷移調(diào)研結(jié)果顯示，近10年來東部地區(qū)常住人口在“十一五”，“十二五”，“2003—2015”年增速分別達到1.6%、0.7%、1.1%；而此期間西部地區(qū)對應(yīng)的人口增速僅為0.1%、0.6%、0.3%；中部地區(qū)則對應(yīng)的人口增速也只有0.3%、0.4%、0.2%。這與西部、中部欠發(fā)達地區(qū)人口向東部地區(qū)遷移有著密切的聯(lián)系；此外調(diào)研結(jié)果還顯示，由于中、西部農(nóng)村外出務(wù)工的人員絕大多數(shù)年齡在16～59歲之間，屬于生育年齡段，由于長期從事低等體力勞動以及生活規(guī)律性較差以及居無定所等等因素的影響，導(dǎo)致總和生育率下降，再加上國家在2015年之前尚未放開生育二胎政策，因此使得西部、中部人口增長率較低成為必然。

東部地區(qū)人均用電量、人均生活用電量明顯高于中部、西部地區(qū)。2010年東、中、西部地區(qū)人均用電量分別為4 120 kWh/人、2 145 kWh/人、2 746 kWh/人；東部地區(qū)是全國平均水平的1.32倍；中部、西部地區(qū)是全國平均水平的68%、87.6%。

3.2 新的人口布局條件下用電消費預(yù)測

基于本文對人口預(yù)測的結(jié)果，分別采用人均電量分大區(qū)預(yù)測法， 總量人口、經(jīng)濟目標預(yù)測法分別預(yù)測2020—2030年全國電量消費總量 。

3.2.1 人均電量分大區(qū)預(yù)測法[9]

我國地域遼闊，東部、中部、西部地區(qū)受地理位置，氣候條件，資源稟賦、人文環(huán)境等因素影響，經(jīng)濟發(fā)展水平和發(fā)展速度均存差異性。東部地區(qū)由于區(qū)位優(yōu)勢明顯，經(jīng)濟發(fā)展處于全國前列，而中、西部地區(qū)則發(fā)展相對較緩。

預(yù)測選取的邊界條件：參考美、日、德等國家人均用電量當前水平，見表7。

表7 2011年部分發(fā)達國家人均用電量 kWh/人

東部沿海地區(qū)為我國經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)，2015年人均用電量已達到世界平均水平，未來十年達到發(fā)達國家人均用電序列應(yīng)該沒有問題；因此按照2020年、2030東部地區(qū)人均6600、9 000 kWh預(yù)計；中、西部地區(qū)相對發(fā)展較緩，但隨著新型城鎮(zhèn)化的推進，穩(wěn)增長調(diào)結(jié)構(gòu)的基調(diào)保持下，人均用電水平具有較大增長空間，中部2020年、2030年按照3 650、4 650 kWh預(yù)計，西部地區(qū)2020年、2030年按照5 500、6 700 kWh預(yù)計，躋身于世界新興市場國家平均水平。預(yù)測的結(jié)果見表8。

3.2.2 總量人口、經(jīng)濟目標預(yù)測法[9]

預(yù)測選取的邊界條件：

(1)按照國網(wǎng)能源研究院對于未來中長期發(fā)展階段的經(jīng)濟增長判斷，我國2015—2020年的GDP年均增速8.1%、2020—2030年GDP年均增速5.6%。

(2)按照十八大要求，2020 國家經(jīng)濟總量較2010年實現(xiàn)翻一翻目標，要實現(xiàn)此目標，國民經(jīng)濟按照6.5%～7%即可實現(xiàn)。

(3)常住人口城鎮(zhèn)化率到2020年達到60%左右，2030年達到70%左右。與之相適應(yīng)的新型城鎮(zhèn)化的基礎(chǔ)要求城鄉(xiāng)基礎(chǔ)建設(shè)一等化體現(xiàn)的固定資產(chǎn)投資拉動經(jīng)濟增長成為不容忽視的動力，與此同時，農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化會帶來包括人均可支配收入的增長以及對于生活質(zhì)量的更高要求，從而表現(xiàn)為用電量的結(jié)構(gòu)性調(diào)整與增長，也是電力消費需求的另一重要原因。

表9 總量人口、經(jīng)濟目標法預(yù)測結(jié)果 萬人、億kWh

表10 數(shù)學(xué)組合模型群預(yù)測結(jié)果 億kWh

表11 全國用電量推薦結(jié)果 億kWh

(4)兼顧以上考慮，因此本節(jié)考慮2020年之前全國GDP年均增長7%左右，2020—2025年均增長5.6%、2030—2025年年均增長4%作為電量消費需求預(yù)測的邊界條件。

(5)2015年世界64個國家人均GDP超過1萬美元，其中最高達11萬美元盧森堡，最低馬來西亞1萬美元，其中美國5.6萬美元，韓國2.7萬美元、英國4.4美元、法國3.8美元、德國4.1美元、日本3.2萬美元，預(yù)計2030年我國人均GDP達到2萬美元，達到中等發(fā)達國家平均水平。

具體預(yù)測結(jié)果見表9。

為檢驗以上預(yù)測結(jié)論的科學(xué)性，并相互印證，本文再選取數(shù)學(xué)模型群預(yù)測法對上述預(yù)測結(jié)果予以校核(見表10)。

3.2.3 數(shù)學(xué)組合模型群預(yù)測[10-13]

本論文選取改進時間序列、彈性系數(shù)、灰色系統(tǒng)三類模型方法對全國各大區(qū)電量消費需求展開預(yù)測，部分預(yù)測方法的邊界條件如下。

彈性系數(shù)法按照2016—2020年GDP年均增長6.5%，2030—2020 GDP年均增長4.6%考慮經(jīng)濟邊界條件，分別參考國網(wǎng)能源院以及高盛公司對我國經(jīng)濟發(fā)展的總體預(yù)測。彈性系數(shù)歷史區(qū)間波動較大，主要受結(jié)構(gòu)調(diào)整及氣候因素影響，剔出氣候等不可預(yù)見因素，取2016—2020年彈性系數(shù)0.95、2020—2030年彈性系數(shù)0.92預(yù)測。

推薦結(jié)果如表11所示。

4 結(jié)語

人口預(yù)測結(jié)果：到2020年全國總?cè)丝谶_到14.2億人，2030年15.3億人，其中東部11省約6.3億人、中部8省4.8億人、西部12省約4.1億人。到2030年全國城鎮(zhèn)人口 約107 008萬人，是2010年的1.6倍。

全社會用電量預(yù)測結(jié)果：到2020年全國總用電量約74 043億kWh，按照142 213萬人預(yù)測，到2020年人均用電量約5 300 kWh，達到法國1986年人均用電水平；2030年全國總用電量約117 592億kWh，按照152 868萬人預(yù)測，到2030年人均用電量約7 000 kWh左右，達到法國2010年人均用電水平，2030—2015年全國人均用電水平年均增長5.1%，其中東部人均用電水平年均增長5.4%，中、西部人均用電水平年均增長4.9%。

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(本文編輯：楊林青)

電力簡訊

國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016-2030)》

《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016-2030)》提出，到2020年全面啟動能源革命體系布局，推動化石能源清潔化，根本扭轉(zhuǎn)能源消費粗放增長方式，能源自給能力保持在80%以上，基本形成比較完善的能源安全保障體系。

2021年至2030年，能源消費總量控制在60億噸標準煤以內(nèi)，非化石能源占能源消費總量比重達到20%左右，新增能源需求主要依靠清潔能源滿足。單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗達到目前世界平均水平。同時，到2050年，能源消費總量基本穩(wěn)定，非化石能源占比超過一半，能效水平、能源科技、能源裝備達到世界先進水平。

《戰(zhàn)略》要求，未來東部地區(qū)將發(fā)展核電、分布式可再生能源和海上風電；中部地區(qū)降低煤炭生產(chǎn)規(guī)模，加快發(fā)展煤層氣，建設(shè)區(qū)外能源輸入通道及能源中轉(zhuǎn)樞紐；西南地區(qū)大力發(fā)展水電、天然氣、生物質(zhì)能源；西北地區(qū)，建設(shè)化石能源和可再生能源大型綜合能源基地；東北地區(qū)，大力發(fā)展新能源和可再生能源，實現(xiàn)供需平衡，完善國外能源輸入通道。

《戰(zhàn)略》提出，將從推進能源生產(chǎn)智能化、建設(shè)分布式能源網(wǎng)絡(luò)和發(fā)展基于能源互聯(lián)網(wǎng)的新業(yè)態(tài)三個方面全面建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源。

(本刊訊)

Forecast of Population and Electricity Consumption Trends Based on New Urbanization

ZHONG Chengyuan1, CHEN Xiangping1, XU Mengxia1, HE Bin1, SHI Xuemei2, YE Bin2

(1. Yuexi County Power Supply Company，State Grid Anhui Electric Power Company, Anqing 246600, China;2. Institute of Economics and Technology, State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 230022, China)

Based on the goal of the new urbanization plan, the improved Leslie Model is applied to predict the total population and regional distribution of China. Then based on this forecast conclusion, considering the historical achievements in electricity consumption in developed countries, this research fully studies the national electricity differentiation characteristics under the condition of current domestic population layout , and predicts the national power consumption level and distribution by means of electricity consumption per capita-object method, total population and economic method, respectively. At the same time, the mathematical models are used to supplement prediction in order to check each other, ensure scientific forecast conclusion, and provide fundamental basis for distribution network planning. adaptive to the new urbanization.

new urbanization; population forecast; electricity consumption per capita ; power grid planning

10.11973/dlyny201703015

國家電網(wǎng)公司科技指南項目“適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)及實證研究”(52120916000400k)

鐘成元(1974—)，男，碩士，高級工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃與電力技術(shù)經(jīng)濟研究。

TM732

A

2095-1256(2017)03-0283-06

2017-03-29