（产业经济学专业论文）四川省电力需求预测.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着电力市场改革不断深入，电力行业快速发展，经济社会发展与电力市 场关系越来越紧密。电力的供需平衡是区域电力市场研究的核心问题之一，四 川省电力的供需在近年常常出现不平衡现象，电力供给如果不能满足经济发展 和人民生活的要求，将严重地制约经济的发展，阻碍竞争、开放的区域电力市 场的构建。本文首先分析了全国电力行业发展现状及趋势，并结合四川省经济 和社会发展对四川省电力行业需求趋势的影响，分析了四川省电力行业发展现 状。在此基础上，首先运用g r a n g e r 因果检验模型、误差修正模型，分析了电 力消费与经济增长之间因果关系的方向，其次分别利用协整理论、误差修正模 型( e c m ) 、灰色预测理论以及指数平滑法对四川省电力需求( 2 0 0 9 - 2 0 1 5 年) 进 行了预测。为四川省在电力短缺和能源资源稀缺及新的电力市场条件下，做好 电源和电网规划与建设工作，做好产业结构调整以促进四川省经济可持续发展 提供科学理论依据。 关键词四川省：电力需求预测：协整理论：灰色预测理论：指数平滑法 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s tr a c t a l o n gw i t ht h ed e e p e n i n gr e f o r mo ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e t ，t h ee l e c t r i cp o w e r p r o f e s s i o nd e v e l o p sf a s t ，t h ee c o n o m i cs o c i e t yd e v e l o p m e n ta n dt h ee l e c t r i cp o w e r m a r k e tr e l a t i o n sa reg e t t i n gm o r ea n dm o r ec l o s e e l e c t r i c i t ys u p p l ya n dd e m a n d b a l a n c ei st h ec o r eo ft h er e g i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e tr e s e a r c ho n eo ft h ei s s u e s t h e r e i so f t e na l li m b a l a n c eo fe l e c t r i c i t ys u p p l ya n dd e m a n di ns i c h u a np r o v i n c ei nr e c e n t y e a r s ，i ft h ep o w e rs u p p l yc a nn o tm e e tt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dp e o p l e s l i v i n gr e q u i r e m e n t s ，i tw i l lb es e v e r e l yr e s t r i c t i n ge c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n d h i n d e r i n gc o m p e t i t i o na n do p e nu pt h e c o n s t r u c t i o no ft h e r e g i o n a le l e c t r i c i t y m a r k e t t h i sp a p e rf i r s ta n a l y z e st h es t a t u so ft h ec o u n t r y se l e c t r i c i t yi n d u s t r ya n d t r e n d s c o m b i n a t i o no ft h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i ca n ds o c i a li n f l u n c eo nt h en e e d s o ft h ep o w e ri n d u s t r yt r e n d si ns i c h u a np r o v i n c e ，t h i sp a p e r a n a l y z e st h es t a t u so ft h e d e v e l o p m e n to fp o w e ri n d u s t r y i ns i c h u a np r o v i n c e o nt h i sb a s i s ，f i r s t l y u s i n g g r a n g e rc a u s a l i t ) ，t e s tm o d e l ，e r r o r c o r r e c t i o n m o d e l ，a n a l y s i s o fe l e c t r i c i t y c o n s u m p t i o na n de c o n o m i cg r o w t hi nt h ed i r e c t i o no fc a u s a t i o nb e t w e e n ，f o l l o w e d b yt h eu s eo fc o i n t e g r a t i o nt h e o r y , e r r o rc o r r e c t i o nm o d e l ( e c m ) ，伊a yp r e d i c t i o n t h e o r ya n dt h ee x p o n e n t i a ls m o o t h i n gm e t h o d ，t h ed e m a n df o re l e c t r i c i t yi ns i c h u a n p r o v i n c e ( 2 0 0 9 2 0 15 ) w e r ep r e d i c t e d t h es i c h u a np r o v i n c ei nt h ep o w e rs h o r t a g e s a n ds c a r c i t yo fe n e r g yr e s o u r c e sa n dt h en e wp o w e rm a r k e tc o n d i t i o n s ，g o o dp o w e r s u p p l ya n dp o w e rm dp l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o nw o r k ，d oag o o dj o ba d j u s t i n gt h e i n d u s t r i a ls 仃u c n l r ei no r d e rt op r o m o t es u s t a i n a b l ee c o n o m i c d e v e l o p m e n ti n s i c h u a np r o v i n c et op r o v i d eas c i e n t i f i ct h e o r y k e y w o r d s ：s i c h u a np r o v i n c e ；e l e c t r i c i t y d e m a n d f o r e c a s t s ；c o i n t e g r a t i o n t h e o r y ；g r a yp r e d i c t i o nt h e o r y ；e x p o n e n t i a ls m o o t h i n g 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密口，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：哆，； 日期： h f 驴1 ， 指导老师签名：锺硒 日期：渺， 7 1 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出的个人和集体，均已在文中 作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 本文首先利用协整理论以及e c m 的g r a n g e r 因果关系检验经济增长与电力 消费之间因果关系方向，并以此作为下文需求预测的理论基础。 2 利用协整理论及误差修正模型( e c m ) 对四川省电力需求及其影响因素的 关系进行量化分析，建立四川省经济增长与电力消费之间的协整模型，比较各 个因素对电力需求的贡献率，找到电力需求模型中的变量之间的长期均衡关系， 短期波动及长期均衡对短期波动的影响，并预测四川省未来几年的电力需求量。 3 运用灰色系统方法和二次指数预测四川省未来几年的的电力需求量，选 取2 0 0 0 2 0 0 8 年为数据检验段，并对两种预测方法的优缺点做出了评价。 国 ，。；j 1 、 、。i q ；1 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 课题提出的背景及意义 电力是国民经济发展的先行基础或先决条件。电力工业是关系国民经济命 脉的重要行业，电力工业的发展是国民经济发展和社会进步的重要基础，其发 展速度与国民经济的发展水平直接相关，保证电力的稳定、充足供应，是国民 经济发展的基础，也是电力工业发展的最高目标。 建国以来的我国的电力供应一直在绝对短缺与相对过剩之间徘徊。1 9 9 7 年 亚洲金融危机后，随着经济发展速度的放慢，我国告别电力短缺进入了一个电 力相对富余的阶段。电力行业发展政策随之调整，电力建设速度放慢。2 0 0 0 年 以来电力需求走出低谷，用电量连续四年快速增长，严重缺电的局面再度出现。 2 0 0 4 年我国拉限电省份有2 4 个，全国电力缺口超过3 1 0 0 万千瓦。严重的拉限 电不但给国民经济的正常运行带来了明显的不利影响，还威胁电网安全运行。 另一方面，2 0 0 2 年电力体制改革以来，持续缺电的局面激发了发电项目建设进 程的加快，由于电站投资巨大，电力建设周期较长，在缺电时开工的电力项目 不能马上发电用以缓解电荒压力，而是至少要在两三年后发电，而同期经济回 到理性发展轨道，届时电力需求增长的回落和电力项目集中投产同步发生，必 将使电力出现大规模过剩。根据国家发展与改革委员会的统计，至2 0 0 5 年初全 国违规开工项目总计达1 2 5 亿千瓦，2 0 0 6 年也有大量违规开工项目，很大程度 上出现了电力建设的盲目无序局面。电力建设发展超越国民经济需要，不仅对 国民经济造成很大的浪费，而且对环境、资源产生无谓的压力。无论是短期还 是长期，都不利于国民经济和电力行业自身的可持续发展。因此有必要分析电 力需求与经济发展的变化特征，研究电力需求与经济发展的内在关系，为电力 需求分析与预测提供理论指导。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 四川是全国的人口大省之一，同时又是西部地区最主要的产业基地，在生 产和生活两个方面对电力能源都有旺盛的需求。四j | i 作为全国的能源大省，除 了保证省内的需求外，还要承担对省外输出电力的战略性任务。然而，四川省 的电力供给状况并不容乐观。 目前四川省电力存在的最大的问题是电力供需不平衡，电力供应呈现典型 的“丰期窝电，枯期缺电”特点，在枯水期，由于水电来水量的减少，发供电缺口 较大，拉闸限电现象突出；而丰水期流域属正常来水年，丰期高峰出现短时电力 不足、需安排避峰，整个丰水期电力电量供给处于供大于求的局面；火电因电煤 短缺造成停机以及减负荷的现象突出，整个电网电力、电量不能满足用电需求。 四川省处于工业化初期的后期阶段，制定了工业强省的跨越式经济发展战略使 四川经济和社会进入了一个全新阶段。所以，在“十一五”或更长的时期里， 四川省的电力消费会出现大幅度增长的趋势。如何加强电力需求预测和电力发 展规划工作，使电力工业能够更好地与国民经济协调发展，是一个需要面对的 重要问题。最近几年，学术界已有关于中国经济增长与电力消费关系的研究， 但大部分研究都是从全国经济的层面进行的，利用省级数据探索电力消费与g d p 的关系，更具有根本性，因为全国数据是依据省级数据调整而成的。本文在分 析电力需求与经济增长的基础上，运用现代预测方法对四川省的电力需求进行 了预测，希望能为四川省的电力工业发展提供一定理论依据。 1 2 电力预测的特点 电力商品的特殊性决定了电力需求预测有以下的特点： 1 电力需求预测具有宏观性。影响电力需求变化的因素很多，而且各种因 素互相影响，错综复杂，使得电力需求预测不能像其他行业的需求预测 那样，仅从本行业出发，而是要着眼于国民经济，因而具有宏观预测 的性质。 2 电力需求预测的复杂性。电力的需求来源于经济的发展，而经济发展 本身就是一个复杂的大系统，它受许多内部因素及外部环境的影响。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 可见，电力需求的预测也是十分复杂的。 3 电力需求预测最主要的是中长期预测。由于电站投资巨大，电力工业 建设周期长。所以电力需求预测要具有宏观性和中长期性。 1 2 1 电力需求预测的分类 电力需求预测的种类很多，可以从不同的角度划分。 1 ) 按电力需求预测的内容分类 包括负荷预测( k w ) 和用电量预测( k w h ) 两部分，即电力预测和电量预测。 按这种方法划分，可以将电力需求预测分为电量预测和电力预测。电量预测是 指对供电地区在一定时间内生产或消费的电力总量进行的预测。电力预测又叫 负荷预测，是指对发电、供电地区或电网在某一瞬间所承担的工作负载进行的 预测。 2 ) 按电力需求预测的时间进行分类 分为超短期预测、短期预测、中期预测、长期预测。超短期预测主要是负 荷预测，一般是预测1 2 天以后的9 6 点( 每1 5 分钟为一个测点) 或4 8 点或 2 4 点负荷值。该预测对电力市场的竞价上网及经济调度很有意义。短期预测的 规划期一般为几个小时到几个星期。在每天的日常运行中例如机组出力、经济 调度、水火电的协调、负荷管理等，短期预测发挥着重要作用。短期预测一般 指小时负荷预测。中期预测的规划期为几周到几个月甚至几年，对于燃料计划 采购，机组计划检修，电力交易和收入评估等，中期预测是非常必要的。长期 预测的规划期一般为5 2 5 年，这种预测对于决定系统发电和传输配电扩展规 划有着重要意义。长期预测一般指年最高负荷和用电量预测。 3 ) 按电力需求预测的方法进行分类 一般分为经典预测模型和现代预测模型，模型包括定性和定量两种，定性 预测是根据个人知识和经验，判断未来事物发展的趋势和状态，方法简单，计 算粗略，主观判断因素比较多，一般有专家意见法和类比法等。定量的预测模 型一般是最常用的，利用统计资料凭借一定的模型对预测对象未来发展趋势和 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 状态进行预。主要包括时间序列模型和回归预测技术、灰色系统理论预测技术 等。 1 2 2 电力需求预测方法概述 从国外研究情况来看，由于发达国家电力负荷与需求发展趋于稳定的缘故， 当前关于中长期的研究远远少于短期的研究。就中国而言，中长期和短期的研 究理论都有很大的不足，与西方发达国家相同的是中国的经济发展速度也非常 快，而且社会经济结构本身在发生着深刻变化。预测快速增长经济中的电力需 求具有挑战性，这要归因于增长的性质、社会经济条件、特殊事件的发生等方 面，会加大预测的难度，本文主要针对四川省的电力需求进行短期预测，因此 我们主要回顾电力需求预测方法的研究成果。 一、时间序列预测方法可分为确定型和随机型两类，确定型时间序列作为 模型残差用于估计预测区间的大小。随机型时间序列预测模型可以看作一个线 性滤波器。根据线性滤波器的特性，时间序列可划为自回归( ( a r ) 、移动平均 ( m a ) 、自回归一动平均( a r m a ) 、累计式自回归一动平均( a r i m a ) 、传递函数( t f ) 几类模型，其负荷预测过程一般分为模型识别、模型参数估计、模型检验、负 荷预测、精度检验预测值修正五个阶段。 二、因果模型是在假设用电量和相关影响因素存在某种关系，通过其它变 量的统计数据预测用电量，用电量常常称为因变量，其它变量称为自变量或解 释变量。计量经济模型是因果模型最典型方法。电力需求预测的计量经济模型 法，是在调查研究经济和电力现状的基础上，综合考虑影响电力需求的各类因 素，应用计量经济学的方法，建立电力需求预测模型，并用来预测。计量经济 模型一般用于中长期电力需求预测。 三、随着电力市场的发展，负荷预测的重要性日益显现，并且对负荷预测 精度的要求越来越高。传统的预测方法比较成熟，预测结果具有一定的参考价 值，但要进一步提高预测精度，就需要对传统方法进行一些改进，越来越多的 现代预测技术开始应用，决定电网的增容和改建，决定电网的建设和发展，2 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 世纪8 0 年代后期，一些基于新兴学科理论的现代预测方法逐渐得到了成功应用。 这其中主要有灰色系统理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。 灰色系统理论：是把负荷序列看作一个真实的系统输出，它是众多影响因 子的综合作用结果。这些众多因子的未知性和不确定性，成为系统的灰色特性。 灰色系统理论把负荷序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模， 用于负荷预测。它把一般系统论、信息论、控制论的观点和方法延伸到社会、 经济、生态等抽象系统，并结合数学方法，发展成为一套解决信息不完备系统即 灰色系统的理论和方法。 神经网络理论：是利用神经网络的学习功能，让计算机学习包含在历史负 荷。数据中的映射关系，再利用这种映射关系预测未来负荷。由于该方法具有 很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力，因此有很 大的应用市场，但其缺点是学习收敛速度慢，可能收敛到局部最小点：并且知识 表达困难，难以充分利用调度人员经验中存在的模糊知识。 模糊负荷预测：是近几年比较热门的研究方向。模糊控制是在所采用的控 制方法上应用了模糊数学理论，使其进行确定性的工作，对一些无法构造数学 模型的被控过程进行有效控制。模糊系统不管其是如何进行计算的，从输入输 出的角度讲它是一个非线性函数。模糊系统对于任意一个非线性连续函数，就 是找出一类隶属函数，一种推理规则，一个解模糊方法，使得设计出的模糊系 统能够任意逼近这个非线性函数。 专家系统预测法：专家系统是人工智能的一个重要的研究领域，它是具有 大量专门知识与经验的计算机程序系统，专家系统可以从人类专家那里获得知 识，用一定的方法进行表达，并进行储存、管理和维护。通过对专家知识和经 验的综合应用以及判断和推理，专家系统才得以解决现实世界中的复杂问题 小波分析：目前主要应用于短期负荷预测，是指可把负荷曲线看作多种频率 交织在一起的混合信号，在变换的基础之上的，需要将电力需求曲线分割处理， 须借助计算机的辅助计算。这种方法可以分析出电力需求变化的周期。 1 3 国内外研究状况回顾与述评 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 3 1 电力预测的国内外研究现状 电力系统需求预测的理论研究始于2 0 世纪中叶。在此之前，由于电力需求 预测因其内容多，受影响因素复杂，在实用和理论两方面都在探索、发展，需 求预测的研究一直没有成形。直至2 0 世纪8 0 年代，对于中长期电力需求预测 的理论才开始兴起，尤其是在发达国家，如j a y z a m l k a u u ，f e n g y i u ， l e s t e r c h u n t ， g u y j u d g e ，等从电力需求弹性及预测的角度，采用各种预测方 法，如自回归法( a r ) 、移动平均法( m r ) 、一般指数平滑法、自回归移动平均法 ( a r m a ) 和自回归整体移动平均法( a r l m a ) 、灰色系统预测法等，研究了电力需 求历史数据的变化及未来的变化趋势。2 0 0 3 年，a l b e r tw l y a o 和s c c l l i 综合 了残差修正模型和人工神经网络信号处理技术，提出了应用改进的灰色模型， 并且将其应用于台湾的电力需求预测中，证明了所提出的模型有效性、准确性。 2 0 0 6 年，d i y a r a k a y 和m e h m e ta t a k 使用一种独特设计的动态机制灰色模型预 测土耳其的长期社会总电力需求和工业部门电力需求。欧美各国的电力需求预 测和决策的研究，在一定的时期和范围内确实取得了显著的效果。如美国建立 和发展专门的智囊机构，发展预测和决策技术，开展预测和决策研究、咨询活 动。 国内学者也对此问题进行了大量的理论和经验研究。当前比较流行的是单 位根检验和协整分析，协整方法可以揭示各个变量之间的长期稳定关系，对于 样本量和时间序列的平稳性质要求较高，而对于突发事件的反应不够灵敏【2 h 6 】。 曾思勇，杨文君( 1 9 9 9 ) 运用线性回归分析在电力需求预测中的具体应用，验 证了用该方法预测的准确性，介绍了使用该方法提高预测准确性的手段。同年， 王成山等对各种不同灰色系统预测模型进行详细分析比较，针对城市年用电量 需求增长的特点，总结出各种模型的优劣及其适用范围，为电力系统工作人员 进行年用电量预测提供参考依据。朱成章( 2 0 0 3 ) 利用电力弹性系数分析了点 了与经济的相关关系，这种方法一直是国内许多研究人员讨论的热点，但是这些 讨论都是基于统计数据来分析电力与经济的相关关系：没有考虑到利用电力弹 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 性系数方法预测的适应性，电力弹性系数本身是随着经济发展水平而不断变化 的因素，只运用电力弹性系数进行电力需求分析存在着局限性：( 1 ) 忽视了产 业结构变化和能源效率提高对电力经济关系的影响；( 2 ) 假定经济增长为已知。 王国霞( 2 0 0 5 ) 在灰色系统理论的基础上，对影响电力消费的社会经济因子进 行灰色关联分析。结果表明作为重工业发展基地的山西省电力需求与国民经济 发展水平及工业发展有密切关系。运用灰色预测模型较好地预测了2 0 0 3 2 0 2 0 年山西省的电力需求。 1 3 2 电力与经济增长的关系研究综述 自上世纪7 0 年代末以来，学术界对能源消费与经济增长之间的因果关系进 行了大量的实证研究。最早的研究工作是1 9 7 8 年k r a f t j 和k r a f t a 在他们的能 源经济研究中首次对美国1 9 4 7 年到1 9 7 4 年的g n p 与能源消费关系的分析，研 究表明美国g n p 与能源消费之间存在着的格兰杰因果关系m 。后来学者s t e md i 采用计量经济学方法中流行的“单位根检验”和“协整”模型来分析经济与电 力( 能源) 消费之间的关系。r o s sf e r g u s o n ，w i l l i a mw i l k i n s o n ，r o b e r th i l l ( 2 0 0 0 ) 分析了1 0 0 多个国家电力消费与经济发展之间的相关性。结果表明，发达国家 比落后国家在电力消费与经济发展之间有着更强的相关性。而且，电力消费与 经济发展的相关性要显著于总能源消费与经济发展之间的关系。其中，中国的 电力消费与经济发展的相关性是非常高的，并将这种相关性解释为工业化的作 用。l e e ( 2 0 0 5 ) 利用协整板面技术对1 8 个发展中国家的能源消费与国内生产总 值之间的因果关系进行了研究，研究表明能源消费在长、短期都是国内生产总值 的因果关系，反之则不成立【8 】。y u 和c h o i 运用e n g l e - - g r a n g e r 两阶段方法估计 了美国于1 9 7 4 一1 9 9 0 年的这种关系；s t e m 运用了四因素( g d p 、劳动、资本和 能源) v a r 模型并将数据扩大到1 9 4 7 1 9 9 0 年；c h e n g 和l a i 将j o h a n s e n 方法 运用于中国台湾1 9 5 5 1 9 9 3 年的数据【9 】；y a n g 进一步将该方法应用于1 9 5 4 1 9 9 7 年的数据，分别考虑g d p 与各种能源( 煤、石油、天然气及电) 的关系， 结果发现g d p 与总能源、煤、电3 变量分别存在双向因果关系，以及天然气到 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 g d p 、g d p 到石油的单向因果关系【1 0 】；s o y t a s 和s a r i ( 2 0 0 3 ) 将此方法运用于“七 国集团”和除中国以外的1 6 个新兴国家；g e o r g eh o n d r o y i a n _ n _ i s 和s a r a n t i sl o l o s 运用向量误差修正模型分析了希腊1 9 6 0 - - 1 9 9 6 年间g d p 与能源间的关系i n 。 计量分析的结果说明了能源与经济之间存在着相关关系。 近年我国学者采用计量分析方法研究了中国电力( 能源) 与经济社会发展 关系。林伯强( 2 0 0 3 、2 0 0 4 ) 的研究认为，1 9 7 8 2 0 0 1 年间g d p 电力弹性系数估 计为0 7 8 ，而1 9 5 2 - - 2 0 0 1 年间的为0 8 6 ，他将这种差异解释为能源效率提高 与经济结构变化；然而林伯强对1 9 9 7 、1 9 9 8 电力分别增长4 4 和2 8 的解释 ( 对应的g d p 增长分别为8 8 和7 8 ) 却不令人信服，基于计量分析结果给出 2 0 0 2 - 2 0 0 5 年均电力增长6 7 的预测也没能经过现实的检验，2 0 0 0 年以来电力 弹性系数连续5 年大于i t l 2 】- 【1 3 】。这说明，虽然电力与经济增长之间存在长期稳 定关系，但短期波动关系同样值得关注。黄飞( 2 0 0 1 ) 并运用灰色关联度分析了 能源消费与经济发展的关系：蒋金荷、姚愉芳( 2 0 0 2 ) 通过对影响全国用电量的因 素分析，对经济增长与电力发展的关系进行定量分析，认为短期内电力与经济发 展关系可能发生突变，但长期两者之间具有一定的规律 14 1 。黄波、曾玉红( 2 0 0 4 ) 利用回归分析得出，用电量增长率和国内生产总值增长率具有一定的相关关系， 但两者相关性并不显著，并不能简单的用国内生产总值的增长速度解释电力消 费的增长速度，用g d p 的增长率来预测用电量的增长还须考虑其他因素【i5 1 。周 少甫、阂娜( 2 0 0 5 ) 认为经济增长与能源消费总量，石油和天然气消费量之间均 存在显著的协整关系；贲兴振、杨宝臣( 2 0 0 5 ) 利用1 9 5 3 - - 2 0 0 3 年的年度数据， 采用协整分析技术、误差修正模型和因果关系检验方法，检验了中国的能源消 费总量以及各组成部分煤炭、石油、天然气、水电的消费量和国内生产总值之 间的关系。实证表明，中国的能源消费总量与经济社会发展之间存在协整关系， 能源消费促进经济增长，但中国的能源消费结构需要改善；王海鹏等( 2 0 0 5 ) 运 用协整理论和格兰因杰因果关系检验，实证研究了我国电力消费与经济增长之 间的协整关系和因果关系，通过协整分析以及建立了电力消费和之间的协整关 系和误差修正模型，分别描述电力消费与经济增长间的长期均衡关系和短期动 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 态关系，并且得出电力消费与经济增长之间存在双向因果关系【l6 】。陈汉利、马 超群、秦滔( 2 0 0 7 ) 运用h s i a o 版的格兰杰因果关系检验，分析电力消费与经 济增长之间的关系。在此研究基础上，结合预测方差分解技术，就以上变量间 因果关系的强弱程度做了进一步的分析【1 7 】。 1 3 3 文献述评 各种预测方法的提出，提高了我国电力需求预测的理论研究水平。但电力 需求预测的最大缺陷是大多数预测方法大都基于一个内涵假设，即电力需求与 经济增长之间存在着某种稳定的相关关系，然而对于这种关系进行实证检验的 研究不多。迄今，关于电力需求增长和经济增长之间因果关系的大量文献所得 出的结论互相矛盾，无法统一，没有一种公共解决方案，这说明现有的需求预 测理论，缺少电力与经济关系研究的理论支撑。因此，本论文在电力需求与经 济增长之间存在着某种相关关系进行实证检验的基础上，预测四川省2 0 0 9 一- 2 0 1 5 年的电力需求量，使预测建立在理论基础之上。 1 4 本文的研究内容与篇章结构 1 4 1 研究内容 本论文首先分析了中国的电力市场基本特征，然后运用消费弹性系数、社会 发展与电力市场的关联性理论，深入探讨四川1 省经济社会发展与电力需求的内 在关系，并分析四川省电力市场需求趋势，其次，利用协整理论及误差修正模 型( e c m ) ，建立四川省经济增长与电力消费之间的协整模型，再利用e c m 的 g r a n g e r 因果关系来检验经济增长与电力消费之间因果关系的方向，论证四川省 经济增长与电力消费之间的某种相关关系。然后在此基础上，利用灰色系统理 论以及二次指数预测法对四川省的2 0 0 9 2 0 1 5 年电力消费增长趋势做出了预测， 并在此前提下提出了四川省电力市场发展的相关政策建议。 本文分研究背景及意义、我国电力发展现状、四川省电力需求分析、电力 与经济增长关系的实证分析、电力需求预测、结论六个部分进行探讨： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 1 4 2 篇章结构 第一章绪论 本章介绍了本文的研究背景及意义，分析了国内外关于电力与经济增长的 关系的研究，以及电力预测问题的现状，针对四川省的实际情况讨论了现在方 法的不足，提出了论文的研究思路。 第二章我国电力行业发展现状分析 本章介绍了我国电力市场发展的基本特征，了解和掌握我国电力市场发展 趋势及存在的问题。 第三章四川省电力市场的需求分析 本章对四川省电力需求的现状进行了详细分析和研究，同时分析了四川电 力需求影响因素，并预测了四川电力需求的增长趋势。 第四章四川省电力需求与经济增长的关系的实证分析 本章首先系统阐述了协整理论，误差修正模型，然后运用此模型分析了四 川省电力需求与经济增长之间的g r a n g e r 因果关系。 第五章四川省的电力需求预测 本章分别运用协整理论与误差修正模型对四川省电力需求及其影响因素的 关系进行了量化分析，得出电力需求的长期均衡关系，并对四川省2 0 0 9 - - 2 0 1 5 年的电力需求量进行短期预测。同时也运用了灰色系统方法和指数平滑法，预 测了四川省未来几年电力需求量。 第六章结论和建议 本章对几种预测方法的优缺点做出了评价，并在以上研究的基础上，提出了 四川省的电力开发建议。 1 5 本文采用的研究方法及工具 本文研究四川省电力需求预测，数据基于1 9 7 8 - 2 0 0 8 年四川省g d p 与四川 省用电量等统计数据，利用e v i e w s 5 0 软件建立协整方程以及误差修正模型， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 并预测2 0 0 9 年到2 0 1 5 年四川省电力需求量，为电力市场的发展提供理论依据。 本文的研究方法主要采用理论分析与实证分析、定性分析和定量分析相结 合的方法。 首先对四川省电力需求现状及发展趋势进行了定性分析和总结，然后用实 证分析、定量分析确定具体影响因素和影响力大小，并利用协整理论及误差修 正模型论证四川省经济增长与电力需求之间的某种相关关系，并根据研究的需 要以及可获得的数据选择不同的预测方法。在预测电力需求时，将定性问题定 量化，研究结果更具说服力。 1 6 本文的主要工作 ( 1 ) 考虑到经济变量在一个较长时间跨度内具有非平稳的特性，本文首先 利用协整理论以及e c m 的g r a n g e r 因果关系检验经济增长与电力消费之间因果 关系方向，并以此作为下文需求预测的理论基础。 ( 2 ) 利用协整理论及误差修正模型( e c m ) 对四川省电力需求及其影响因 素的关系进行量化分析，建立四川省经济增长与电力消费之间的协整模型，比 较各个因素对电力需求的贡献率，找到电力需求模型中的变量之间的长期均衡 关系，短期波动及长期均衡对短期波动的影响，并预测四川省未来几年的电力 需求量。 ( 3 ) 运用灰色系统方法和二次指数预测四川省未来几年的的电力需求量， 选取2 0 0 0 - - 一2 0 0 8 年为数据检验段，并对两种预测方法的优缺点做出了评价。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 第二章我国电力工业发展现状分析 改革开放三十多年来，我国电力工业发展迅速，在电源建设、电网建设、 电源结构等方面均取得了令世人瞩目的成就，现在已经开始步入实现区域乃至 全国范围的电力资源优化配置，建立区域电力市场的新阶段，对中国电力体制 改革意义重大。目前，我国电力行业发展主要呈现以下几个方面的特点： 2 1 我国电力需求现状 受国民经济快速增长的拉动，电力消费量持续增长( 图2 - 1 ) ，2 0 0 3 年以 来，全社会用电量年均增长率高达1 4 7 。2 0 0 7 、2 0 0 8 年全社会用电量达到 3 2 6 2 3 亿千瓦时和3 6 8 6 4 亿千瓦时，增长率分别为1 5 和1 3 。经济的快速增长 是促进用电量持续增长的主要因素。 图2 1 我国2 0 0 2 2 0 0 8 年电力消费量( 单位：亿千瓦时) 随着产业结构的升级，工业生产用电仍然是推动全社会用电量高速增长的 主要力量。重工业和高耗电产业的发展导致了对电力整体需求的上升，同时， 工业化带来的城市化也加剧了居民用电量的上升。最近几年，电力消费的增长 大部分在工业用电上，我国工业用电量占全社会用电量的比重已经从2 0 0 0 年的 7 1 7 5 上升到2 0 0 8 年的7 5 5 ( 表2 - 1 ) ，2 0 0 0 - 2 0 0 8 年间工业用电年均增长 1 2 8 ，占全社会用电增长量的7 5 8 。 o o o 0 o o 0 o 0 o 0 0 0 0 0 o o 0 o 0 o 0 5 o 5 o 5 o 5 3 3 2 2 1 1 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 表2 - 1 我国2 0 0 2 2 0 0 8 年电力需求结构变化 年份第一产业 第二产业第三产业 生活消费 2 0 0 24 77 3 29 81 2 2 2 0 0 34 17 4 0l o 11 1 8 2 0 0 43 77 4 91 0 11 1 2 2 0 0 53 57 5 o1 0 11 1 3 2 0 0 63 37 5 2 1 0 0 4 1 1 4 2 0 0 73 07 6 21 0 11 1 1 2 0 0 82 6 7 5 51 0 2 1 1 8 数据来源：中国统计年鉴2 0 0 8 表( 2 - 1 ) 显示，社会用电结构中，第三产业用电一直平稳快速的增长，用 电比重由1 9 9 5 年的9 3 上升到2 0 0 8 年的1 0 2 。从逐年累计用电增速的变化 趋势来看，第二产业用电比重有所下降，总体呈现前低后高、逐年加快的态势， 工业用电增速继续高于全社会用电，重工业用电增速继续明显高于轻工业用电。 2 0 0 8 年，轻、重工业用电量分别为4 5 11 亿千瓦时和2 0 9 8 4 亿千瓦时，同比分别 增长0 9 9 和4 2 4 ，轻、重工业增幅比2 0 0 7 年分别下降7 9 2 和1 3 4 5 个百分 点( 2 0 0 8 全国电力工业统计快报) ，但重工业用电高于全社会用电增速0 9 个 百分点，重工业对全社会用电增长的贡献率进一步提高。居民生活用电比重继 续提高，由2 0 0 4 年的n 2 上升到2 0 0 8 年的1 1 8 。但与世界发达国家相比， 我国在用电构成方面还有很大的差距，生活用电和第三产业用电比例还有待提 高。 2 0 0 8 年黑色金属冶炼和压延加工、有色金属冶炼和压延加工、化学原料、 电力等四大高耗电行业合计增加值、用电的比重分别为2 6 和5 3 5 ( 2 0 0 9 年上 半年分别为2 3 6 和5 2 1 ) ，高耗电行业用电在经历了长期的快速增长时期， 由于本次国际金融危机对规模以下工业企业的影响更甚于对规模以上工业企业 的影响，2 0 0 9 年上半年，上述四个行业增加值分别回落1 3 6 、8 3 、7 0 1 、9 5 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 个百分点，而用电分别回落2 2 1 、2 4 1 、1 5 7 、1 2 1 个百分点，即用电量比增 加值下降幅度更大。“十一五 以来，由于节能减耗技术的应用以及企业余热、 余能回收利用等节能项目建设推进很快，技术节能( 节电) 估计影响工业用电 降低1 5 个多百分点，导致最近几年第二产业用电有所下降。但是，我国的高 速经济增长在近期内仍以投资拉动需求，投资高速增长导致钢铁、水泥、电解 铝等高耗能产业迅速扩张，从而电力消费仍然呈快速增长的趋势。 2 2 我国电力供需基本特征 ( 1 ) 全国大部分地区电力供需形势得到缓和 2 0 0 5 年以来国家经济结构调整和节能政策推动作用下，能源生产、消费弹 性出现明显拐点，2 0 0 5 2 0 0 6 年电力的供应和需求都有大幅度的增长，经济增长 对能源的依赖程度有所降低，经济效益有一定提高，2 0 0 6 年一些高耗能行业耗 能指标明显下降，电力供需形势较往年明显缓解。随着电力供应能力极大增强 和电网输送能力的大幅提高，2 0 0 7 年，虽然电力消费增长超过预期，但是电力 供应能力持续增强，一次能源供应基本正常。通过更加频繁有效的跨区跨省电 能交易，全国电力供需形势表现为总体基本平衡。2 0 0 8 年以来特别是8 、9 月份 以后，全国跨区域送电量保持平稳增长，全国跨区送电量1 0 4 9 亿千瓦时，增长 1 0 5 9 ，极大缓解了供需形势相对紧张地区。 区域内西电东送电量稳步增加，“西电东送”总输送能力也已经达到4 7 5 0 万千瓦，在华北电网区域内，京津唐电网从山西、内蒙共受进电量1 7 5 6 0 亿千 瓦时，增长1 4 3 2 。在南方电网区域内，西电送广东累计完成7 8 6 7 7 亿千瓦时， 同比增长2 9 1 0 ；西电送广西累计完成7 6 1 6 亿千瓦时，同比增长1 7 0 1 。 ( 2 ) 虽然电力需求趋势减缓，由于燃料供应偏紧，自然灾害频发，以及电 网制约等因素影响，部分地区电力供需形势呈现趋紧态势。 尽管新增装机快速增长，但受冰灾和燃料供应、枯水季节等因素影响，有 效供应能力不足，全国2 0 个省级电网电力供应出现不同程度紧张，南方和华中 等地区供需矛盾较突出。拉限电情况增多，需要进一步加强需求侧管理。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 目前，总体来看缺电范围明显减少，缺电程度也明显减轻。今年，随着金 融危机的影响，中国社会用电量大幅下降的情况将在2 0 0 9 年持续，中国全年电 力供需形势持续供大于求的态势。分地区来看，全国各区域电力供需总体平衡， 部分地区略有富余。其中，华中、西北地区总体电力富余，东北、华北、华东、 南方区域基本实现平衡。局部地区受来水、电煤供应等不确定因素影响，仍可 能出现短时供需紧张。安徽、河南、江苏、内蒙等部分地区富余容量较多。 2 3 我国发电总量与结构 当前，我国电力已经开始逐步进入跨大区联网和推进全国联网的新阶段。 我国电网的可靠性、灵活性和经济性得到显著提高，并初步形成了东北电网、 华北电网、华东电网、华中电网、西北电网、川渝电网和南方互联7 个跨省区 电网。电力工业保持了持续快速健康发展，电力供应能力持续增强。2 0 0 7 、2 0 0 8 年全国发电量完成3 2 5 5 9 亿千瓦时和3 4 3 3 4 亿千瓦时，同比分别增长1 4 4 、 5 1 8 。我国电力装机容量自2 0 0 2 年以来连续实现4 亿千瓦、5 亿千瓦和6 亿千 瓦三次标志性跨越，2 0 0 7 年实现了全国电力装机突破7 亿千瓦( 表2 2 ) 。6 年 中增加电力装机接近前5 2 年的总和，装机容量和发电量连续1 2 年列为世界第 二位。 表2 2 中国装机容量及发电量的历史统计数据 年份装机容量( g w )增长率( )发电量( w h )增长率( ) 2 0 0 23 5 6 5 75 3 41 6 5 4 21 1 4 7 2 0 0 33 9 1 4 19 7 71 9 0 5 21 5 1 8 2 0 0 44 4 0 7 01 2 5 92 1 8 7 01 4 8 0 2 0 0 55 1 7 1 81 6 9 l2 4 9 7 51 3 8 2 2 0 0 66 2 2 0 02 0 32 8 3 4 41 3 5 2 0 0 7 7 1 3 2 9 1 4 43 2 5 5 91 4 4 2 0 0 87 9 2 5 31 0 3 43 4 3 3 45 1 8 数据来源：中国统计年鉴2 0 0 8 、电力联合协会 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 2 0 0 8 年底，全国发电设备容量7 9 2 5 3 万千瓦，增长i 0 3 4 ，水、火电占总 容量的比例同比分别上升1 o o 个百分点和下降1 5 5 个百分点，核电装机容量 没有增长，风电装机容量已连续两年实现翻一番增长。发电量增速回落明显， 火电尤为明显。分地区看，发电量同比增长排在前3 位的依次为：安徽( 2 5 8 ) 、