结构变化,效率改进与能源需求预测--以中国电力行业为例

2003年第5期结构变化、效率改进与能源需求预测*

)))以中国电力行业为例

林伯强

(亚洲开发银行)

内容提要:本文利用宏观经济学的方法提出一个长期电力需求模型以分析影响中国电力需求的主要因素。如预期的一样,当各种因素受市场力量的进一步约束时,影响需求的各项变量之间的关系在中国经济改革以后更加稳定也更为显著。一个误差修正模型为预测中国电力总需求的短期波动提供了适合的框架。1978年经济改革以后,需求的GDP 弹性估计为0.8左右,低于改革前(1978年以前)。结果表明,虽然GDP仍是影响电力需求的最重要因素,但电力需求与中国的结构变化及效率改进是负相关的。这意味着对于一个快速增长的经济来说,GDP的高速增长并不总是伴随着高的电力需求,并解释了为什么1998年经济增长率为718%,但电力消费却只增长了218%。

关键词:结构变化效率改进电力需求模型

在过去的20年里,中国电力需求的增长比世界任何其他国家都要快(年均增长9%),而且预期还会继续增长。电力需求的精确规划是成功实施电力系统计划的前提条件,对未来GDP的增长也将产生重大影响。1997年中国GDP的增长率为818%,1998年为718%,而电力需求增长率在1997年(414%)和1998年(218%)却相当低,这引起了人们对GDP与电力需求之间稳定关系的怀疑。一些人甚至怀疑这些年GDP增长率的精确性。本文通过分析主要宏观经济变量与电力需求之间的关系,尝试为1997)1998年的现象提供一个合理的解释。

电力系统需求预测的理论研究始于20世纪中叶。在此之前,由于电力系统本身的规模限制及许多其他因素的影响,需求预测的研究一直没有成形。直至20世纪80年代,对于中长期电力需求预测的理论研究才开始兴起,尤其是在发达国家,一系列预测方法,如自回归法(AR)、移动平均法(MR)、一般指数平滑法、自回归移动平均法(ARMA)和自回归整体移动平均法(ARIMA)等,被成功地提出并在电力需求预测中得到广泛的接受(Zhang Chun, 1987)。不仅所有的电力部门对于获取可靠的预测有着日益增长的需求,政府也是如此,因为电力影响着经济增长和环境保护。在快速增长从而电力需求有显著增加的地区,预测的可靠性及置信水平更为重要。当用于成熟且稳定的电力系统的预测问题时,经典预测技术的置信水平不可能与预测动态且快速增长系统的技术的置信水平相同。总的来讲,预测快速增长经济中的电力需求是更为困难、更具挑战性的,因为经济结构变化可以对电力需求产生重大的影响。这要归因于增长的性质、社会经济条件、特殊事件的发生及能源补贴价格等方面的差异(Baraket and Eissa,1989)。不过,如果我们在寻求对已形成的经典预测技术进行进一步改进时考虑了上述差异,就有可能保证经典预测技术的精确性、适合性及可信度。

根据需求函数的定义,总的来说,电力需求取决于几个主要的重要因素,包括GDP、价格和人口。本文通过分析中国经济社会状况的特殊性,将经济结构变化及效率提高等变量引入中国电力需求预测。而且跟以往研究不同的是,本文以两种日益流行的计量经济学方法为基础展开研究,即/单位根检验0(unit root test)和/协整0 (cointegration)模型(Engle and Granger,1987)。采取这些先进方法进行电力需求预测的原因有两方面:第一,原来对于电力能源需求的计量经济学研究一直存在着虚假回归问题(Greene,2000),这一问题在下面的情形下会产生,即当根据时间系列把各种变量放在一起处理时,在有限的样本回归中会出现相关性,尽管这些变量之间不存在实际

*本文为作者本人的学术讨论,不代表作者所在单位的观点和政策意见。

的关系;第二,由于在电力需求方程中所采用的经济变量如GDP 和电价往往都是内生的,因此用单一方程来预测电力需求会产生联立性偏差从而得出不可靠的预测结果。以上两个问题都可以借助协整模型来解决。特别是,如果变量之间存在着长期的均衡关系,可以用协整技术鉴别出来。

迄今为止,经济学文献中还没有对中国的电力总需求进行过实证检验。这导致在计算电力消费的GDP 弹性时产生了一些误解¹。另外,目前省级预测电力需求的计量经济学模型往往仅包括GDP 、电价和人口增长等主要变量。本文试图在预测中国电力总需求中将经济结构变化和生产效率提高对电力需求的影响包括进来,以弥补这一空白。文章的第二部分介绍影响电力需求的因素,建立需求函数并讨论数据来源;第三部分对计量经济分析及结果进行了详细的讨论;第四部分引入了短期误差纠正模型。

一、影响电力需求的因素及数据来源

总的来讲,电力需求主要取决于电价和GDP 这两个因素。这是一个普遍被接受的需求函数的定义。在现代经济中,电力是生产过程及人们日常生活中必需的投入品,而不是普通的商品。因此,许多重要的且有时会相互抵消的因素会改变电力需求的模式(Gellings,1996)。从而,影响经济活动及消费模式的因素会对电力消费产生重要的影响。确定中国的电力需求时还可能存在许多其它需要适当注意的因素,例如天气因素及天然气的竞争。

天然气消费的增长及天然气的全面推行,在能源市场上对电力产生了不断增加的竞争。不过,直接竞争主要局限在小型冷暖市场上水暖方面的某些竞争。由于中国有限的天然气资源,天然气的消费不会对电力的消费造成很大的冲击。技术改革与消费者偏好会从正反两方面对电力需求的增长产生影响,而且,如果竞争引起电价下调,中国竞争的电力市场的发展也会影响电力消费。环境政策会导致较高的供给成本并对电力需求产生负面影响。不过,所有这些因素在中国经济发展的现阶段都不会对电力需求造成重大的影响。

更进一步,对于不同类型的消费者和不同的地区来说,电力需求的增长率也是不同的。对于某个省或某个电网,可以根据部门情况做出短期和长期的电力需求预测。可是,如果进行中国电力总需求的预测,则很难收集到足够的数据来做出有实际意义的、立足于部门(sector -base)的电力需求预测。区域性的电力需求预测也受到数据可获得性的限制。本文的中心是建立一个可用来分析电力消费与宏观经济变量的关系并为宏观经济计划(如总装机容量的增量、所需的投资及对环境的影响)提供关键信息的预测模型。为此,可以认为利用全国性宏观经济数据的总量方法是合适的。

A 1主要因素

下面五个因素被确认为对中国长期电力需求具有重要影响的因素。11国内生产总值

国内生产总值在文献中被认为是电力消费的最重要的决定因素。经济增长及其对生活标准的影响,是促进电力消费增长的主要动力。经验研究证明了在GDP 与电力消费之间存在着显著且稳定的正相关关系。

21电价

电价就如收入效应一样,是影响电力需求的另一个重要因素。不过,中国的电价是根据供给成本行政性地确定的,供给成本包括全部燃料、运行和维护成本、以及需回收的建设成本及合理的利润。由于各级政府的许多主管部门及许多利益相关者介入了电价的批准过程º,因此中国的电价制定是一个复杂且敏感的部门问题。尽管这样,电价仍因其对电力需求的影响而成为电力需求函数中的一个重要变量»。在中国,电价由各省分别确定,电价调整需要漫长的时间以进行评估并获得一致同意,而且还因层层的地方(甚至到村)附加费(据估计为最终消费者所付电费的10%)15%)而使其进一步复杂化。所以,各省之间、甚至同一个省内的电价,都有很大的不同,因而不可能

林伯强:结构变化、效率改进与能源需求预测

¹º

»

例如,向电力消费大户提供较低的电价增强了投资推动型增长效应,并在1999年和2000年实现了比预期更好的电力消

费。

1985年前,中国的电价在许多年内保持了较低的水平,平均为0107元P kwh 。从1985年开始,因为燃料价格的提高以及其

他资本和运营成本的增加,电费随之上涨。电价调整方案是由省级电力公司和省级政府部门(主要是省物价局)联合提出,上报中央政府(主要是国家计委)而获批准的。

例如:吴敬儒(2002)在5第十个五年计划后三年中的严重电力供应短缺6一文中,用公式/电力增长率P GDP 增长率0计算出1995年的GDP 弹性为0184,2000年为1137,2001年为1115。