摘要：對新疆全社會用電量的供給與需求進行科學合理預測分析，并提出電能消納的有效途徑，不僅能夠為疆內電網的規劃及運維提供參考，而且對電源建設和電能消納政策制定具有重要意義，可以促進地區電網的可持續發展。首先對新疆2017—2030年電力需求進行了多情景預測分析，得出2030年新疆全社會用電量預計在2 823億~3 839億kW˙h;其次，對新疆未來電力供給情況進行分析，對比得到新疆“十三五”期間將面臨電力供給遠大于需求的發展態勢;最后提出：推進“疆電外送”通道建設、建設堅強的疆內750 kV骨干網架和扎實落實“電氣化新疆”戰略是解決新疆電力產能過剩現象的有效途徑。

關鍵詞：電力需求 電力供給 產能過剩 電化新疆 特高壓建設

引言

新疆是中國重要的能源戰略基地，自改革開放以來，特別是中央新疆工作座談會召開以后，新疆的經濟與社會得到了快速的發展，其電力工業也取得了長足進步[1]。新疆電網2017年用電量為2 000.9億kW˙h，其中，第一產業用電量123.7億kW˙h，同比增長0.4%;第二產業用電量1 665.5億kW˙h，占比最大，同比增長11.8%;第三產業用電量130.2億kW˙h，同比增長21.9%;城鄉居民用電量81.6億kW˙h，同比增長9.2%[2]。近些年，新疆電力工業迎來嶄新的發展時期：一方面，處于大建設、大開放、大發展時期的新疆，其用電需求快速增長，新疆電力工業成為推動新型工業化、農牧業現代化、新型城鎮化發展的基礎動力之一;另一方面，在全球能源互聯網及“一帶一路”戰略發展背景下，隨著“疆電外送”工程的全面建設，新疆電力工業將成為中國能源戰略布局上的重要一環[3]。但與此同時，受中國宏觀經濟表現出的經濟增速換擋、產業結構優化、增長動力轉換“新常態”影響，新疆省內電力需求增速放緩。

近些年，新疆新能源發電發展迅速。截至2017年年底，新疆電網新能源總裝機容量達到3405.2萬kW，裝機容量居全國之首，其中風電裝機1835.4萬kW，占比53.9%;光伏裝機907.6萬kW，占比26.65%，成為國內大型風光電基地。面對井噴式的裝機和趨緩的電力需求，當前新疆棄風棄光現象比較嚴重，2017年 1—11月棄風率高達29.3%，棄光率為21.4%[4]。在此背景下，綜合考慮新疆經濟社會發展因素，對新疆電力需求與供給的準確預測至關重要，其對電網調度運營、電源建設及電能消納具有重要意義。

本文綜合考慮影響電力需求的經濟社會因素，運用灰色系統理論對新疆電力需求與主要經濟社會發展指標進行了關聯分析，進而運用協整理論分多種情景預測得到新疆2017—2030年的電力需求，并對新疆未來供求情況進行研究，通過對比分析得到新疆電力產能過剩的結論，最后提出了解決新疆電力產能過剩的有效措施。

1 新疆電力需求多情景預測分析

1.1 基于灰色關聯理論的新疆電力需求與經濟社會發展的關聯分析

灰色關聯分析理論是灰色系統理論重要的一部分，其基本思想是根據曲線間的相似程度來判斷因素間的關聯程度，通常對反映各因素變化特性的數據序列進行幾何比較[5-8]。

影響全社會電力需求(Q)的主要經濟社會因素包括經濟增長、產業結構、人口、消費水平和城鎮化進程等[9-11]，其中經濟增長可由地區生產總值(GDP)、第三產業增加值(GDP3)和工業增加值(GDPg)3個指標表征;產業結構可由第三產業增加值占GDP比重(M3)和工業增加值占GDP比重(Mg)2個指標表征;人口可由人口總數(POP)指標表征;消費水平可由居民消費水平(CL)指標表征;城鎮化進程可由城鎮化率(CITY)指標表征。影響全社會電力需求的主要經濟社會發展指標如圖1所示。

圖 1 影響全社會電力需求的主要經濟社會發展指標

Fig. 1 Main economic and social development indicators for whole society electricity consumption

表 1 全社會用電量與經濟社會發展指標的灰色關聯系數

Table 1 Grey correlation coefficient of economic and social development indicators

運用灰色關系分析方法對新疆2005—2016年全社會用電量及其主要經濟社會發展指標進行分析，得到的灰色關聯系數如表1所示。從表1可見，相關經濟社會發展指標與全社會用電量的灰色關聯系數均大于0.600 0。因此，本文綜合考慮這8個主要經濟社會發展指標來構建經濟社會發展與電力需求之間的關系模型，以此識別各類經濟社會發展因素對電力需求的影響程度，并在此基礎上對新疆全社會電力需求進行預測。

1.2 基于協整理論的電力需求與經濟社會發展均衡關系分析

1.2.1 時間序列平穩性檢驗

在構建電力需求與經濟社會發展指標之間的長期均衡關系模型時，首先需要對各變量進行平穩性檢驗。為消除數據的異方差性，對Q、GDP、GDP3、GDPg、POP以及CL等變量直接取對數后進行平穩性檢驗，CITY、M3和Mg分別乘以100后再取對數。各變量檢驗結果如表2所示。

表 2 各變量的平穩性檢驗結果

Table 2 Stationary test result of each variable

根據單位根檢驗結果可知：各變量在5%的顯著性水平下均為非平穩序列，且都是一階單整。在同類型數據中只選取一個變量，結合灰色關聯分析結果，最終選取lnQ、lnGDP、lnMg、lnPOP和lnCL這5個變量進行協整檢驗，構建電力需求與經濟社會發展之間的長期均衡模型。

1.2.2 變量的協整檢驗

基于前文的時間序列平穩性檢驗結果可知，lnQ、lnGDP、lnMg、lnPOP和lnCL這5個序列為同階單整序列，據此采用Johansen協整檢驗判斷變量間的協整關系，首先需要構建由lnQ、lnGDP、lnMg、lnPOP和lnCL這5個變量構成的VAR模型。

(1)VAR模型滯后期的確定

在建立VAR模型前，首先需要確定VAR模型的最優滯后期數。Schwarz信息標準法常常被用來確定VAR中恰當的滯后長度，利用Eviews軟件，所得結果如表3所示，由信息標準法確定的最優滯后階數為2，即建立VAR(2)模型。

表 3 最優滯后階數

Table 3 The optimal lag order number

(2)Johansen協整檢驗

將2005—2016年lnQ、lnGDP、lnMg、lnPOP和lnCL這5個變量的時間序列輸入Eviews軟件中進行多變量的協整關系檢驗，輸出結果如表4和表5 所示。

表 4 JJ檢驗結果(跡檢驗)

Table 4 JJ test results (trace test)

表 5 JJ檢驗結果(最大特征根檢驗)

Table 5 JJ test results(the biggest acteristic root test)

Johansen協整檢驗結果表明，在2005—2016年的樣本區間內，跡檢驗和最大特征根檢驗結果說明全社會用電量與地區生產總值、工業增加值占GDP比重、居民消費水平、人口4個變量之間存在協整關系。各變量的協整系數如表6所示。

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Table 6 JJ test cointegration coefficient

最終得到的電力需求與經濟社會發展主要指標之間的長期均衡模型為

lnQ=0.4337lnGDP+0.1498lnCL+0.1723lnPOP+0.1425lnMg+0.2732ln?Q=0.4337ln?GDP+0.1498ln?CL+0.1723ln?POP+0.1425ln?Mg+0.2732 (1)

根據該長期均衡模型，可對新疆全社會電力需求進行預測。1.3 新疆電力需求多情景預測分析

1.3.1 主要經濟社會發展指標情景的設定

根據新疆維吾爾自治區第十二屆人民代表大會第四次會議公布的相關規劃，以及新疆全社會用電量主要影響因素的歷史發展趨勢，對主要經濟社會發展指標GDP、CL、POP、Mg設置高中低3種發展情景，從而對新疆電力需求進行分情景預測。3種情景具體特征描述如表7所示。

表 7 主要經濟社會指標發展情景設定

Table 7 The developmentscenario settingof main economic and social indicators scenario setting

根據設定的情景，得到2017—2030年新疆GDP、工業增加值占GDP比重、人口和居民消費水平的預測值。

1.3.2 電力需求預測結果分析

將新疆GDP、工業增加值占GDP比重、人口和居民消費水平的分情景預測值代入式(1)，可得到2017—2030年新疆全社會用電量的分情景預測結果，如圖2所示。

圖 2 2017—2030年新疆全社會用電量分情景預測

Fig. 2 The predicted whole society electricity consumption of Xinjiang from 2016 to 2030 according to different scenarios

預測結果表明：未來新疆全社會用電量將保持中速增長態勢，到2020年，新疆全社會用電量預計在2 167億~2 432億kW˙h;2030年新疆全社會用電量預計在2 823億~3 839億kW˙h，“十三五”期間新疆全社會用電量將保持中速增長，平均年增速約為4.8%~7.9%。

2 新疆未來電力供需分析

2.1 新疆“十三五”發電裝機發展分析

準東、吐哈和伊犁是新疆3個重要火電能源基地。準東地區煤炭資源豐富，水資源相對匱乏，煤電建設需要水利工程專供煤電基地，2020年以前煤電開發主要受水資源約束。哈密煤電基地位于哈密地區的哈密市、巴里坤和伊吾縣，基地內各礦區煤層淺、開采技術條件好，外部供電、運輸等條件基本具備，伊犁地區水資源較為豐富，但利用程度低，后期煤電基地建設應充分利用伊犁河水利用工程，預計新疆“十三五”期間火電裝機容量可達75 000 MW。

新疆水力資源理論蘊藏量38 178.7 MW，占全國資源總量的5.6%，位居全國第四位。技術可開發量16 564.9 MW，年發電量712.6億kW˙h;經濟可開發量15 670 MW，年發電量682.8億kW˙h。新疆水力資源主要集中在伊犁河流域、額爾齊斯河流域、開都河流域和葉爾羌河流域。全疆理論蘊藏量最大的河流是伊犁河，總蘊藏量為7 063 MW，可開發電站38座，總裝機容量為2 548 MW，年發電量98.25億kW˙h。新疆水力資源最大的特點是徑流年際變化不大，這與冰川融水補給的規律相符，但徑流隨季節變化很大，冬季枯水期來水量往往僅為夏季豐水期的10%~20%，加之新疆水電站調節能力差，導致新疆水電冬季枯水期出力大幅下降，一般僅為裝機容量的20%~30%，預計新疆“十三五”期間新增水電142 MW。

新疆擁有九大具有開發價值的風區，包括烏魯木齊達坂城風區、小草湖風區、哈密東南部風區、三塘湖-淖毛湖風區、哈密十三間房風區、額爾齊斯河河谷風區、阿拉山口風區、塔城老風口風區和羅布泊風區。新疆的九大風區多處于戈壁上，地形平坦，可開發面積大，建場條件優越;年平均風功率密度均在150 W/m2以上，有效風速小時數在5 500 h以上，具備建設大型風電場的條件，除九大風區外，新疆自治區發改委又先后核準批復了博州三臺風區、吐魯番樓蘭風區、準東地區木壘風區等風區規劃，以充分利用新疆風能資源。截至2015年年底全疆風電總裝機14 790 MW，預計到2020年全疆風電總裝機26 000 MW。

根據上文分析及新疆電力發展規劃，預計“十三五”末新疆電源裝機總容量達到123 840.9 MW，火電75 090.9 MW，水電5 750 MW，風電26 000 MW，光伏17 000 MW。具體情況如圖3所示。

圖 3 新疆“十三五”發電裝機發展情況

Fig. 3 The installed capacity developmentin Xinjiang during the period of 13th Five-Year Plan

2.2 電力需求不足造成的電力產能過剩分析

為充分發揮水、火電的互補調節效應，電力電量平衡按新疆全網統一平衡考慮，根據新疆電網電力“十三五”規劃，新疆“十三五”期間火電、水電、風電和光伏電源發電利用小時數分別為4 966 h、3 000 h、1 800 h和1 300 h。據此可計算得到，2020年新疆理論發電總量可達到4 586億kW˙h。其中，新增火電發電總量3 724.5億kW˙h，新增水電發電總量172.5億kW˙h，新增風電發電總量468億kW˙h，新增光伏發電總量221億kW˙h。根據預測結果，到2020年新疆電力需求最高為2 432億kW˙h，這遠遠小于新疆電網發電量，電力產能過剩現象嚴重。

新疆電力產能過剩的原因主要是由于當前及今后一個時期，自治區經濟發展面臨新形勢，呈現新特點。受增速換擋期、結構調整期、政策消化期“三期疊加”因素影響，經濟下行壓力與轉型優化升級并存，近期主要表現為“四降一升”，即：經濟增速下降，工業品價格下降，實體企業盈利下降，財政收入增幅下降，經濟風險發生概率上升，經濟探底過程可能還將持續一段時間。發展方式從規模速度型粗放增長轉向質量效率型集約增長。經濟增速放緩、產業結構調整，傳統高耗能行業用電需求趨緩，電力供需狀況進一步趨于平衡。隨著國家持續推進節能減排和環境保護，加快轉變經濟發展方式，電力市場開拓面臨重大考驗。從經濟形式來看，當前經濟復蘇的基礎仍然脆弱，金融領域風險沒有完全消除，氣候變化、能源資源等全球性問題突出，外部環境不穩定、不確定因素依然存在。建設以低碳排放為特征的產業體系和消費模式，以工業、交通、建筑為重點大力推進節能，提高能源效率，加快淘汰落后產能，對電力需求增長貢獻率最大的大工業用電比重造成巨大影響。

與此同時，新疆自備電廠占比過大也制約電力產業的健康發展，一些問題也日益突出。一是沒有核準而并網的自備機組既面臨政策風險，也為后續市場準入設置了障礙;二是共有585萬kW的自備機組無配套產業項目或僅有部分配套產業項目支撐(其中已并網270萬kW，支撐產業僅用負荷113萬kW)，目前尚有315萬kW的自備電廠建設完成(支撐產業僅有負荷3.6萬kW)無法接入電網;三是自備電廠故障頻發嚴重影響了電網安全運行，2015年自備電廠發電機組非計劃停運136臺次，占全部發電廠故障總數的57.87%;四是不參與電網調峰調頻，極大地制約了新能源消納。

3 解決新疆未來電力產能過剩的有效途徑

3.1 加快推進“疆電外送”通道建設

“十三五”期間，國家電網將構建交直流協調發展的特高壓電網，連接五大國家綜合能源基地和中東部主要負荷中心，形成大規模“西電東送”、“北電南送”輸電格局，滿足大型能源基地開發外送需要和中東部用電需求。新疆是中國五大綜合能源基地之一，新疆能源資源開發是中國重要的能源戰略，結合中國能源資源稟賦及經濟發展特點，新疆電力外送應主要考慮我國華中、華東負荷中心用電需要，全面優化和升級超特高壓骨干網架，到2020年形成“三交、六直”9條交直流外送通道，進一步增強電力的大容量、遠距離輸送能力，充分滿足能源基地的大規模開發，提升外送能力。積極通過“援疆+市場化”等電力外送方式擴大外送規劃。加強跨國間基礎設施互聯互通，積極推進中巴聯網工程，建設±800 kV庫車—伊斯蘭堡直流通道，將其作為落實中巴經濟走廊戰略、推動“一帶一路”戰略和電力基礎設施互聯互通的旗艦項目。

3.2 建設堅強的疆內750 kV骨干網架

綜合自治區能源資源開發、經濟發展需求等因素，在現有環烏昌核心區域環網、環天山東環網和即將建成的環天山西環網的基礎上，建設環塔里木盆地環網、環喀什經濟特區環網，加大南疆地區骨干網架建設力度，在2020年形成750 kV電網“內供五環網”的局面。通過建設750 kV主網架能克服新疆區域面積廣、送電距離遠的難題，解決220 kV伏電壓等級聯網送電能力低的問題，進一步加強疆內各區域之間的電力聯系，大幅度提高疆內地州間電網送電能力，滿足新疆各區域用電需求，確保電力“送得出、落得下、用得上”，有效保證“十三五”期間新增用電負荷的接入。以750 kV電網為基礎，積極構建全疆統一的電力市場，為全疆負荷優化轉移奠定基礎。

3.3 扎實落實“電氣化新疆”戰略

以“電氣化新疆”為戰略契機，加快實施工業、建筑、交通、旅游等多領域重點行業電能替代，通過強化需求側管理、重點項目實施、新型產業培育、配套電網建設等方面工作，不斷提高替代水平，增加能源消納水平、特別是新能源的消納水平。加大政府的支持力度，制約自備電廠等產能發展，通過出臺環保、財政補貼及電采暖電價政策，積極引導電能替代。落實業擴“綠色通道”，及時響應大用戶、工業園區新增用電需求。實行315 kV˙A以上業拓項目日跟蹤管理，推動潛在電量早日見效。

4 結論

當前新疆區內有效電力需求增速放緩，加之新能源發電裝機的快速發展和輸配電網規劃建設的滯后，疆內棄風棄光現象較為嚴重。對新疆未來電力供給與需求進行預測分析，不僅能夠有利于電網的規劃、建設和運維，也對電源建設及電能消納具有重要意義，同時對電力供求不平衡的態勢進行分析，提出有效建議及措施，有利于電網的可持續發展。本文基于灰色系統和協整理論對新疆2017—2030年疆內電力需求進行了多情景預測，預測結果表明：“十三五”期間新疆全社會用電量將保持中速增長，年平均增速約為4.8%~7.9%，2020年新疆全社會用電量預計在2 167億~2 432億kW˙h，而2020年新疆理論發電總量可達到4 586億kW˙h，新疆將面臨嚴重的電力產能過剩現象。為有效解決新疆未來可能面臨的產能過剩問題，本文立足于政治、經濟、社會“三大責任”，圍繞內供、外送、接納新能源“三大任務”，提出推進“疆電外送”通道建設、建設堅強的疆內750 kV骨干網架和扎實落實“電氣化新疆”戰略，實現“電化新疆，清潔全國”目標，是解決新疆電力產能過剩問題的有效途徑。

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作者：郭森, 崔永軍 , 賈浩 , 趙名銳 , 王玉瑋 , 趙會茹 , 任義生