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分析|“双碳”目标下 我国电价何时达到拐点?
来源: | 发布日期:2021-08-03 次 | 人气:561
十三五期间,我国稳步推进电力体制改革,已基本形成了以中长期交易为主的电力市场体系,并在8个地区开展电力现货试点,在5个区域电网、27个省级电网推进了电力辅助服务市场建设。然而,我国现行电价仍不能充分反映电力供给成本和用户偏好特征。众多实证研究表明,我国现行的电价机制存在普遍的交叉补贴现象。


此外,与国际发达市场经济国家和地区相比,我国电价整体处于较低水平,且居民/工业电价比价远低于全球主要国家和地区的平均水平。因此,需要深入调研交叉补贴问题,从还原电力商品属性角度进一步完善电价机制,保障“双碳”目标的顺利达成。


目前,我国工业用电依然占据我国电力消费结构的主导地位,与发达国家的“低比例工业用电”结构呈显著差异。若进一步降低工业电价,工业用电需求的上升会导致电力生产侧的碳排放量大幅上升,进而与碳减排的宏观目标相悖。根据国外市场经验,间接碳排放造成的电力行业发电成本上升最终会通过电力价格转移给电力用户。电价目标与碳排放目标之间的两难问题可以借鉴欧盟、美国等发达市场经济国家的经验。


在上述背景下,本文参照世界主要国家的电价形成机制,剖析电价与各类影响因素之间的相关性,获得“双碳”目标下我国未来电价走势的指导性建议。基于工业电价的预测结果,预计到2030年,工业电价的变化将对我国水泥工业,电石法生产PVC的塑料行业,以及电解行业造成显著影响,导致其用电负担分别上升5.30%,13.12%和8.58%。


一、我国现行电价机制及国际电价比较


本文以居民电价和工业电价为主要研究对象分析我国现行电价机制,并将之与国际电价水平比较。


1、我国现行电价机制


(1)居民电价


为鼓励居民用户节约用电,且确保对低收入群体的公平,我国居民电价按用电量增加分三档制定阶梯电价。其中,第一档和第二档电量分别要求覆盖80%和95%的居民家庭用电。图1以第一档计,通过地图板块颜色深浅展示了我国各省份的平均居民电价水平。


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图1 我国各省份居民电价(以第一档计),单位:CNY/kWh


如图1所示,我国各省份的第一档居民电价在0.24 CNY/kWh(新疆)至0.68 CNY/kWh(台湾)区间内波动。整体来看,我国东南部地区的居民电价普遍高于西部和北部地区。


(2)大工业、一般工商业电价


我国大工业用电全面执行两部制电价,部分地区大型一般工商业也执行两部制电价。图2和图3分别表示我国各省1-10kV的两部制工业电度电价和不满1kV的一般工商业电价的平均水平。


图2 各省份大工业电价,单位:CNY/kWh,数据来自国家电网


图3 各省份一般工商业电价,单位:CNY/kWh,数据来自国家电网


我国的1-10kV的大工业电度电价在0.3582 CNY/kWh(青海)至0.679 CNY/kWh(天津)区间内波动。我国不满1kV的一般工商业电度电价在0.4101 CNY/kWh(云南)至0.85 CNY/kWh(台湾)区间内波动。其中,我国东部地区大工业电价和一般工商业电价整体水平均高于西部地区。


由于非市场化定价和大规模交叉补贴,我国的居民电价较工业电价更为低廉,主要体现在输配电价中。随着经济社会发展和电力市场化改革不断推进,交叉补贴导致的电价信号扭曲,造成的社会福利净损失已经不容忽视。


2、与国际电价水平的比较


国外的电价主要分为居民电价和工商业电价。图4和图5分别表示世界典型国家的居民电价和工业电价平均水平。可以看出,中国的居民电价处于世界中低位。工业电价方面,相较于新能源占比高的发达国家,中国电价更低,但与土耳其、印尼等制造业国家相当。


图4 世界典型国家居民电价,数据来自statista


图5 世界典型国家工业电价,数据来自statista


二、居民、典型工业行业用电负担评估


1、基于购买力平价的居民用电负担评估


由于各国经济水平不同,仅采用汇率法的电价并不能准确反映居民的用电负担。因此,本文将各国的居民电价按各国的综合价格水平指数折算,在购买力平价的框架下分析各国电价。


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图6 基于购买力平价的典型国家居民电价,数据来自世界银行,statista


如图6所示,去除各国的购买力差异后,中国的居民电价水平处于世界最低档,约0.118国际元/kWh,不仅低于欧洲高新能源占比的发达国家,也低于包括墨西哥、越南等第三世界国家。


2、基于一价定律的典型工业行业用电负担评估


一价定律揭示了国内商品价格和汇率之间的一个基本联系,适用于高耗能、高贸易强度的工业产品。本节选取钢铁工业、水泥工业、塑料工业和电解铝工业作为研究对象,探讨电价水平对这四类典型工业用电负担的影响。


(1)钢铁工业


目前,全球钢铁工业的大部分产能主要集中在中国、印度、日本、美国等国家和地区。如图7所示,2019年度,中国钢铁总产量9.96亿吨,占全球钢铁产量的53.31%,位居全球第一。


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图7 2019年世界主要钢铁生产国钢铁产量占比,单位:百万吨,数据来自worldsteel


钢铁生产工艺主要包括两种:占据总量的75%左右高炉-转炉工艺和占据总量的25%左右电弧炉工艺。就电力成本在钢铁总生产成本中的占比而言,高炉-转炉流程生产工艺的电力费用占比约为1.06%,而电弧炉生产工艺由于能源投入中50%来自电力,电力费用占比达到7.97%。


(2)水泥工业


水泥属于“两高一资”的传统行业,中国作为世界水泥工业的第一生产大国,2020年水泥产量为22亿吨,占世界总产量的53.66%,如图8所示。


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图8 2020年世界主要水泥生产国产量,数据来自statista


我国水泥生产成本中,原材料、燃料动力、折旧、人工以及其他制造费用这四个部分的占比依次为27%,47%,12%和14%。根据JRC发布的能源密集型产业生产成本报告,我国水泥生产的能源成本中电力成本占比过半,在生产总成本中占比21%左右。


(3)塑料工业


2019年度,全球生产塑料3.68亿吨,中国作为世界塑料第一生产大国,塑料产量占全球市场份额的31%,如图9所示。


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图9 世界塑料产量占比(按地区),数据来自statista


塑料产品按品类可划分为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)。我国的PVC工业是电力密集型的,主要有电石法和乙烯法这两种制备工艺。受限于富煤、贫油、少气的资源条件,我国主要以电石法生产PVC。电石法在生产PVC和焦炭制备电石时都需要耗费电力,生产1吨PVC合计消耗电能约5450-5650 kWh,电力成本占总成本的52%左右,如图10所示。


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图10 电石法聚氯乙烯成本结构,数据来自中债资信评估有限责任公司


(4)电解铝工业


如图11所示,我国是全球最大的铝生产国,2020年总生产能力3733.7万吨,位列全球第一位。


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图11 2020年世界铝产量,数据来自statista


电解铝的生产成本主要由包括能源、原料、人工和其他费用。对于我国,电力成本是电解铝生产成本中最主要的成本,生产1吨电解铝约耗电13500kWh,电力成本占电解铝生产总成本的34%左右。


三、居民、工业电价影响因素相关性分析


1、影响因素筛选


为探究电力市场的发展规律,筛选出与电价较为相关的影响因素,我们以中国,部分电力市场发展成熟的欧美发达国家,以及与中国产业结构相似的制造业国家等共计18个国家为研究对象,选择了人均GDP,能源效率,人均发电量,清洁能源占比,能源强度等因素作为自变量,工业电价和居民电价作为因变量开展Pearson相关性分析。各个国家的原始数据见表1,Pearson相关分析结果见图12。


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表1研究国家的原始数据,数据来自Our World in Data注:**和*分别表示在1%和5%的水平下显著。


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图12 Pearson相关性分析结果


(1)居民电价


根据Pearson相关性分析结果,居民电价仅与人均GDP相关关系显著。居民电价与人均GDP之间的相关系数值为0.724,并且呈现出0.01水平的显著性,因而说明居民电价和人均GDP之间有着显著的正相关关系。


(2)工业电价


根据Pearson相关性分析结果,工业电价与人均GDP和能源强度之间相关关系显著。工业电价与人均GDP之间的相关系数值为0.484,并且呈现出0.05水平的显著性,说明工业电价和人均GDP之间有着显著的正相关关系;工业电价和能源强度之间的相关系数值为-0.622,并且呈现出0.01水平的显著性,说明工业电价和能源强度之间有着显著的负相关关系。


2、居民电价、工业电价的回归分析


根据3.1节的影响因素筛选结果,本小节分别开展居民电价和工业电价的回归分析。


(1)居民电价与人均GDP的线性回归分析


将人均GDP作为自变量,居民电价作为因变量,利用SPSS软件开展线性回归分析,得到如表2所示的线性回归分析结果。


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表2 居民电价与人均GDP的线性回归分析结果


由表3得到的模型公式为:居民电价=0.104+0.7×人均GDP。模型R2值为0.525,意味着人均GDP可以解释居民电价的52.5%变化原因。对模型进行F检验时发现模型通过F检验(F=17.662,p=0.001<0.05),这也说明人均GDP一定会对居民电价产生影响关系。人均GDP的回归系数值为0.7(t=4.203,p=0.001<0.01),意味着人均GDP会对居民电价产生显著的正向影响关系。


(2)工业电价与能源强度、人均GDP的分层回归分析


将能源强度和人均GDP作为自变量,工业电价作为因变量,利用SPSS软件开展分层回归分析,得到如表3所示的分层回归分析结果。


表3 工业电价与能源强度人均GDP的分层回归分析结果

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模型1的自变量为能源强度。分析结果显示,模型R2为0.387,意味着能源强度可以解释工业电价的38.7%变化原因。对模型进行F检验时发现模型通过F检验(F=10.107,p<0.05),也说明能源强度一定会对工业电价产生影响关系。能源强度的回归系数值为-0.596,并且呈现出显著性(t=-3.179,p=0.006<0.01),意味着能源强度会对工业电价产生显著的负向影响关系。


模型2在模型1的基础上加入人均GDP后,F值变化没有呈现出显著性(ΔF=3.922, Δp=0.066>0.05),意味着人均GDP加入后对模型不具有解释意义。


最终得到的模型公式为:工业电价=0.649-0.596×能源强度。


(3) 预测电价下的居民、工业用电负担分析


按照我国GDP潜在增长能力测算,预测中国实现“十四五”时期经济社会发展主要目标和2035年远景目标应该在未来15年内保持4.7%到4.9%的年平均增长速度。根据对第七次全国人口普查结果的特点和趋势分析,我国人口总量即将在2025到2030年间达到峰值。据此预计,到2025年“十四五”结束时人均GDP达到14359.46USD,到2030年,会达到18152.92USD。根据居民电价的回归模型,2025年和2030年,我国居民电价将分别达到0.136USD/kWh和0.149USD/kWh,较2020年分别增长61.94%和77.68%。


为实现我国2030年国家自主决定贡献(NDC)目标和减排承诺,“十四五”和“十五五”期间单位GDP的能源强度下降幅度应均不低于14%。2020年我国GDP为1015986亿元,能源消费为497714万吨标准煤,折合单位GDP能源强度为0.374kWh/CNY,按2020年购买力平价折算为1.832kWh/USD。若按能源强度年均下降率3%计,到2025年和2030年我国单位GDP能源强度分别为1.573 kWh/USD和1.351 kWh/USD。根据工业电价的回归模型,2025年和2030年,我国工业电价将分别达到0.098USD/kWh和0.111USD/kWh,较2020年分别增长9.57%和25.23%。


基于2.2节的用电负担评估结果,钢铁、水泥、塑料和电解铝工业的用电负担变化如表5所示。


表4预测电价下典型工业行业用电负担变化

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参照欧盟关于碳价对行业竞争力影响的判断标准,我们将电力成本超过总生产成本比重5%的行业判定为用电负担严重。那么,在2030年,工业电价的变化将对我国水泥工业,电石法生产PVC的塑料行业,以及电解行业造成显著影响,导致用电负担严重。


四、总结


我国现行电价机制存在严重的交叉补贴问题,且碳交易机制尚不完善,导致电价不能完全反映电力供给成本,用户偏好以及环境成本。为探寻我国电价在电改和碳减排双目标下的走向,本文选取了部分世界主要国家作为参照对象,剖析电价与各类影响因素之间的相关性,预测得到我国2025年和2030年的居民和工业电价。


结果表明,2030年预测工业电价将对我国水泥工业,电石法生产PVC的塑料行业,以及电解行业造成显著影响,导致其用电负担分别上升5.30%,13.12%和8.58%。


当然,除了用电负担,我国不同工业行业的盈利能力、需求价格弹性及对电价水平的反映程度也存在差异。为缓解电价调整对于承受成本强度较大的行业的影响,我国需要制定合理的电价调整及行业补贴政策,以降低竞争力损失。

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