十三五期間，我國穩(wěn)步推進(jìn)電力體制改革，已基本形成了以中長期交易為主的電力市場體系，并在8個(gè)地區(qū)開展電力現(xiàn)貨試點(diǎn)，在5個(gè)區(qū)域電網(wǎng)、27個(gè)省級(jí)電網(wǎng)推進(jìn)了電力輔助服務(wù)市場建設(shè)。然而，我國現(xiàn)行電價(jià)仍不能充分反映電力供給成本和用戶偏好特征。眾多實(shí)證研究表明，我國現(xiàn)行的電價(jià)機(jī)制存在普遍的交叉補(bǔ)貼現(xiàn)象。
此外，與國際發(fā)達(dá)市場經(jīng)濟(jì)國家和地區(qū)相比，我國電價(jià)整體處于較低水平，且居民/工業(yè)電價(jià)比價(jià)遠(yuǎn)低于全球主要國家和地區(qū)的平均水平。因此，需要深入調(diào)研交叉補(bǔ)貼問題，從還原電力商品屬性角度進(jìn)一步完善電價(jià)機(jī)制，保障“雙碳”目標(biāo)的順利達(dá)成。
目前，我國工業(yè)用電依然占據(jù)我國電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，與發(fā)達(dá)國家的“低比例工業(yè)用電”結(jié)構(gòu)呈顯著差異。若進(jìn)一步降低工業(yè)電價(jià)，工業(yè)用電需求的上升會(huì)導(dǎo)致電力生產(chǎn)側(cè)的碳排放量大幅上升，進(jìn)而與碳減排的宏觀目標(biāo)相悖。根據(jù)國外市場經(jīng)驗(yàn)，間接碳排放造成的電力行業(yè)發(fā)電成本上升最終會(huì)通過電力價(jià)格轉(zhuǎn)移給電力用戶。電價(jià)目標(biāo)與碳排放目標(biāo)之間的兩難問題可以借鑒歐盟、美國等發(fā)達(dá)市場經(jīng)濟(jì)國家的經(jīng)驗(yàn)。
在上述背景下，本文參照世界主要國家的電價(jià)形成機(jī)制，剖析電價(jià)與各類影響因素之間的相關(guān)性，獲得“雙碳”目標(biāo)下我國未來電價(jià)走勢的指導(dǎo)性建議?；诠I(yè)電價(jià)的預(yù)測結(jié)果，預(yù)計(jì)到2030年，工業(yè)電價(jià)的變化將對我國水泥工業(yè)，電石法生產(chǎn)PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導(dǎo)致其用電負(fù)擔(dān)分別上升5.30%，13.12%和8.58%。
01、我國現(xiàn)行電價(jià)機(jī)制及國際電價(jià)比較
本文以居民電價(jià)和工業(yè)電價(jià)為主要研究對象分析我國現(xiàn)行電價(jià)機(jī)制，并將之與國際電價(jià)水平比較。
1.1 我國現(xiàn)行電價(jià)機(jī)制
1.1.1 居民電價(jià)
為鼓勵(lì)居民用戶節(jié)約用電，且確保對低收入群體的公平，我國居民電價(jià)按用電量增加分三檔制定階梯電價(jià)。其中，第一檔和第二檔電量分別要求覆蓋80%和95%的居民家庭用電。圖1以第一檔計(jì)，通過地圖板塊顏色深淺展示了我國各省份的平均居民電價(jià)水平。
圖1 我國各省份居民電價(jià)（以第一檔計(jì)），單位：CNY/kWh，數(shù)據(jù)來自國家電網(wǎng)
如圖1所示，我國各省份的第一檔居民電價(jià)在0.24 CNY/kWh（新疆）至0.68 CNY/kWh（臺(tái)灣）區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。整體來看，我國東南部地區(qū)的居民電價(jià)普遍高于西部和北部地區(qū)。
1.1.2 大工業(yè)、一般工商業(yè)電價(jià)
我國大工業(yè)用電全面執(zhí)行兩部制電價(jià)，部分地區(qū)大型一般工商業(yè)也執(zhí)行兩部制電價(jià)。圖2和圖3分別表示我國各省1-10kV的兩部制工業(yè)電度電價(jià)和不滿1kV的一般工商業(yè)電價(jià)的平均水平。
圖2 各省份大工業(yè)電價(jià)，單位：CNY/kWh，數(shù)據(jù)來自國家電網(wǎng)
圖3 各省份一般工商業(yè)電價(jià)，單位：CNY/kWh，數(shù)據(jù)來自國家電網(wǎng)
我國的1-10kV的大工業(yè)電度電價(jià)在0.3582 CNY/kWh（青海）至0.679 CNY/kWh（天津）區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。我國不滿1kV的一般工商業(yè)電度電價(jià)在0.4101 CNY/kWh（云南）至0.85 CNY/kWh（臺(tái)灣）區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。其中，我國東部地區(qū)大工業(yè)電價(jià)和一般工商業(yè)電價(jià)整體水平均高于西部地區(qū)。
由于非市場化定價(jià)和大規(guī)模交叉補(bǔ)貼，我國的居民電價(jià)較工業(yè)電價(jià)更為低廉，主要體現(xiàn)在輸配電價(jià)中。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和電力市場化改革不斷推進(jìn)，交叉補(bǔ)貼導(dǎo)致的電價(jià)信號(hào)扭曲，造成的社會(huì)福利凈損失已經(jīng)不容忽視。
1.2 與國際電價(jià)水平的比較
國外的電價(jià)主要分為居民電價(jià)和工商業(yè)電價(jià)。圖4和圖5分別表示世界典型國家的居民電價(jià)和工業(yè)電價(jià)平均水平?？梢钥闯?，中國的居民電價(jià)處于世界中低位。工業(yè)電價(jià)方面，相較于新能源占比高的發(fā)達(dá)國家，中國電價(jià)更低，但與土耳其、印尼等制造業(yè)國家相當(dāng)。
圖4 世界典型國家居民電價(jià)，數(shù)據(jù)來自statista
圖5 世界典型國家工業(yè)電價(jià)，數(shù)據(jù)來自statista
02、居民、典型工業(yè)行業(yè)用電負(fù)擔(dān)評(píng)估
2.1 基于購買力平價(jià)的居民用電負(fù)擔(dān)評(píng)估
由于各國經(jīng)濟(jì)水平不同，僅采用匯率法的電價(jià)并不能準(zhǔn)確反映居民的用電負(fù)擔(dān)。因此，本文將各國的居民電價(jià)按各國的綜合價(jià)格水平指數(shù)折算，在購買力平價(jià)的框架下分析各國電價(jià)。
圖6 基于購買力平價(jià)的典型國家居民電價(jià)，數(shù)據(jù)來自世界銀行，statista
如圖6所示，去除各國的購買力差異后，中國的居民電價(jià)水平處于世界最低檔，約0.118國際元/kWh，不僅低于歐洲高新能源占比的發(fā)達(dá)國家，也低于包括墨西哥、越南等第三世界國家。
2.2 基于一價(jià)定律的典型工業(yè)行業(yè)用電負(fù)擔(dān)評(píng)估
一價(jià)定律揭示了國內(nèi)商品價(jià)格和匯率之間的一個(gè)基本聯(lián)系，適用于高耗能、高貿(mào)易強(qiáng)度的工業(yè)產(chǎn)品。本節(jié)選取鋼鐵工業(yè)、水泥工業(yè)、塑料工業(yè)和電解鋁工業(yè)作為研究對象，探討電價(jià)水平對這四類典型工業(yè)用電負(fù)擔(dān)的影響。
2.2.1 鋼鐵工業(yè)
目前，全球鋼鐵工業(yè)的大部分產(chǎn)能主要集中在中國、印度、日本、美國等國家和地區(qū)。如圖7所示，2019年度，中國鋼鐵總產(chǎn)量9.96億噸，占全球鋼鐵產(chǎn)量的53.31%，位居全球第一。
圖7 2019年世界主要鋼鐵生產(chǎn)國鋼鐵產(chǎn)量占比，單位：百萬噸，數(shù)據(jù)來自worldsteel
鋼鐵生產(chǎn)工藝主要包括兩種：占據(jù)總量的75%左右高爐-轉(zhuǎn)爐工藝和占據(jù)總量的25%左右電弧爐工藝。就電力成本在鋼鐵總生產(chǎn)成本中的占比而言，高爐-轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)工藝的電力費(fèi)用占比約為1.06%，而電弧爐生產(chǎn)工藝由于能源投入中50%來自電力，電力費(fèi)用占比達(dá)到7.97%。
2.2.2 水泥工業(yè)
水泥屬于“兩高一資”的傳統(tǒng)行業(yè)，中國作為世界水泥工業(yè)的第一生產(chǎn)大國，2020年水泥產(chǎn)量為22億噸，占世界總產(chǎn)量的53.66%，如圖8所示。
圖8 2020年世界主要水泥生產(chǎn)國產(chǎn)量，數(shù)據(jù)來自statista
我國水泥生產(chǎn)成本中，原材料、燃料動(dòng)力、折舊、人工以及其他制造費(fèi)用這四個(gè)部分的占比依次為27%，47%，12%和14%。根據(jù)JRC發(fā)布的能源密集型產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本報(bào)告，我國水泥生產(chǎn)的能源成本中電力成本占比過半，在生產(chǎn)總成本中占比21%左右。
2.2.3 塑料工業(yè)
2019年度，全球生產(chǎn)塑料3.68億噸，中國作為世界塑料第一生產(chǎn)大國，塑料產(chǎn)量占全球市場份額的31%，如圖9所示。
圖9 世界塑料產(chǎn)量占比（按地區(qū)），數(shù)據(jù)來自statista
塑料產(chǎn)品按品類可劃分為聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）。我國的PVC工業(yè)是電力密集型的，主要有電石法和乙烯法這兩種制備工藝。受限于富煤、貧油、少氣的資源條件，我國主要以電石法生產(chǎn)PVC。電石法在生產(chǎn)PVC和焦炭制備電石時(shí)都需要耗費(fèi)電力，生產(chǎn)1噸PVC合計(jì)消耗電能約5450-5650 kWh，電力成本占總成本的52%左右，如圖10所示。
圖10 電石法聚氯乙烯成本結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)來自中債資信評(píng)估有限責(zé)任公司
2.2.4 電解鋁工業(yè)
如圖11所示，我國是全球最大的鋁生產(chǎn)國，2020年總生產(chǎn)能力3733.7萬噸，位列全球第一位。
圖11 2020年世界鋁產(chǎn)量，數(shù)據(jù)來自statista
電解鋁的生產(chǎn)成本主要由包括能源、原料、人工和其他費(fèi)用。對于我國，電力成本是電解鋁生產(chǎn)成本中最主要的成本，生產(chǎn)1噸電解鋁約耗電13500kWh，電力成本占電解鋁生產(chǎn)總成本的34%左右。
03、居民、工業(yè)電價(jià)影響因素相關(guān)性分析
3.1 影響因素篩選
為探究電力市場的發(fā)展規(guī)律，篩選出與電價(jià)較為相關(guān)的影響因素，我們以中國，部分電力市場發(fā)展成熟的歐美發(fā)達(dá)國家，以及與中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相似的制造業(yè)國家等共計(jì)18個(gè)國家為研究對象，選擇了人均GDP，能源效率，人均發(fā)電量，清潔能源占比，能源強(qiáng)度等因素作為自變量，工業(yè)電價(jià)和居民電價(jià)作為因變量開展Pearson相關(guān)性分析。各個(gè)國家的原始數(shù)據(jù)見表1，Pearson相關(guān)分析結(jié)果見圖12。
表1 研究國家的原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自O(shè)ur World in Data
注：**和*分別表示在1%和5%的水平下顯著。
圖12 Pearson相關(guān)性分析結(jié)果
3.1.1 居民電價(jià)
根據(jù)Pearson相關(guān)性分析結(jié)果，居民電價(jià)僅與人均GDP相關(guān)關(guān)系顯著。居民電價(jià)與人均GDP之間的相關(guān)系數(shù)值為0.724，并且呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，因而說明居民電價(jià)和人均GDP之間有著顯著的正相關(guān)關(guān)系。
3.1.2 工業(yè)電價(jià)
根據(jù)Pearson相關(guān)性分析結(jié)果，工業(yè)電價(jià)與人均GDP和能源強(qiáng)度之間相關(guān)關(guān)系顯著。工業(yè)電價(jià)與人均GDP之間的相關(guān)系數(shù)值為0.484，并且呈現(xiàn)出0.05水平的顯著性，說明工業(yè)電價(jià)和人均GDP之間有著顯著的正相關(guān)關(guān)系；工業(yè)電價(jià)和能源強(qiáng)度之間的相關(guān)系數(shù)值為-0.622，并且呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明工業(yè)電價(jià)和能源強(qiáng)度之間有著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。
3.2 居民電價(jià)、工業(yè)電價(jià)的回歸分析
根據(jù)3.1節(jié)的影響因素篩選結(jié)果，本小節(jié)分別開展居民電價(jià)和工業(yè)電價(jià)的回歸分析。
3.2.1 居民電價(jià)與人均GDP的線性回歸分析
將人均GDP作為自變量，居民電價(jià)作為因變量，利用SPSS軟件開展線性回歸分析，得到如表2所示的線性回歸分析結(jié)果。
表2 居民電價(jià)與人均GDP的線性回歸分析結(jié)果
由表3得到的模型公式為：居民電價(jià)=0.104+0.7×人均GDP。模型R2值為0.525，意味著人均GDP可以解釋居民電價(jià)的52.5%變化原因。對模型進(jìn)行F檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗(yàn)(F=17.662，p=0.001<0.05)，這也說明人均GDP一定會(huì)對居民電價(jià)產(chǎn)生影響關(guān)系。人均GDP的回歸系數(shù)值為0.7(t=4.203，p=0.001<0.01)，意味著人均GDP會(huì)對居民電價(jià)產(chǎn)生顯著的正向影響關(guān)系。
3.2.2 工業(yè)電價(jià)與能源強(qiáng)度、人均GDP的分層回歸分析
將能源強(qiáng)度和人均GDP作為自變量，工業(yè)電價(jià)作為因變量，利用SPSS軟件開展分層回歸分析，得到如表3所示的分層回歸分析結(jié)果。
表3 工業(yè)電價(jià)與能源強(qiáng)度人均GDP的分層回歸分析結(jié)果
模型1的自變量為能源強(qiáng)度。分析結(jié)果顯示，模型R2為0.387，意味著能源強(qiáng)度可以解釋工業(yè)電價(jià)的38.7%變化原因。對模型進(jìn)行F檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗(yàn)(F=10.107，p<0.05)，也說明能源強(qiáng)度一定會(huì)對工業(yè)電價(jià)產(chǎn)生影響關(guān)系。能源強(qiáng)度的回歸系數(shù)值為-0.596，并且呈現(xiàn)出顯著性(t=-3.179，p=0.006<0.01)，意味著能源強(qiáng)度會(huì)對工業(yè)電價(jià)產(chǎn)生顯著的負(fù)向影響關(guān)系。
模型2在模型1的基礎(chǔ)上加入人均GDP后，F(xiàn)值變化沒有呈現(xiàn)出顯著性(ΔF=3.922, Δp=0.066>0.05)，意味著人均GDP加入后對模型不具有解釋意義。
最終得到的模型公式為：工業(yè)電價(jià)=0.649－0.596×能源強(qiáng)度。
3.2.3 預(yù)測電價(jià)下的居民、工業(yè)用電負(fù)擔(dān)分析
按照我國GDP潛在增長能力測算，預(yù)測中國實(shí)現(xiàn)“十四五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展主要目標(biāo)和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)應(yīng)該在未來15年內(nèi)保持4.7%到4.9%的年平均增長速度。根據(jù)對第七次全國人口普查結(jié)果的特點(diǎn)和趨勢分析，我國人口總量即將在2025到2030年間達(dá)到峰值。據(jù)此預(yù)計(jì)，到2025年“十四五”結(jié)束時(shí)人均GDP達(dá)到14359.46USD，到2030年，會(huì)達(dá)到18152.92USD。根據(jù)居民電價(jià)的回歸模型，2025年和2030年，我國居民電價(jià)將分別達(dá)到0.136USD/kWh和0.149USD/kWh，較2020年分別增長61.94%和77.68%。
為實(shí)現(xiàn)我國2030年國家自主決定貢獻(xiàn)(NDC)目標(biāo)和減排承諾，“十四五”和“十五五”期間單位GDP的能源強(qiáng)度下降幅度應(yīng)均不低于14%。2020年我國GDP為1015986億元，能源消費(fèi)為497714萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，折合單位GDP能源強(qiáng)度為0.374kWh/CNY，按2020年購買力平價(jià)折算為1.832kWh/USD。若按能源強(qiáng)度年均下降率3%計(jì)，到2025年和2030年我國單位GDP能源強(qiáng)度分別為1.573 kWh/USD和1.351 kWh/USD。根據(jù)工業(yè)電價(jià)的回歸模型，2025年和2030年，我國工業(yè)電價(jià)將分別達(dá)到0.098USD/kWh和0.111USD/kWh，較2020年分別增長9.57%和25.23%。
基于2.2節(jié)的用電負(fù)擔(dān)評(píng)估結(jié)果，鋼鐵、水泥、塑料和電解鋁工業(yè)的用電負(fù)擔(dān)變化如表5所示。
表4 預(yù)測電價(jià)下典型工業(yè)行業(yè)用電負(fù)擔(dān)變化
參照歐盟關(guān)于碳價(jià)對行業(yè)競爭力影響的判斷標(biāo)準(zhǔn)，我們將電力成本超過總生產(chǎn)成本比重5%的行業(yè)判定為用電負(fù)擔(dān)嚴(yán)重。那么，在2030年，工業(yè)電價(jià)的變化將對我國水泥工業(yè)，電石法生產(chǎn)PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導(dǎo)致用電負(fù)擔(dān)嚴(yán)重。
04、總結(jié)
我國現(xiàn)行電價(jià)機(jī)制存在嚴(yán)重的交叉補(bǔ)貼問題，且碳交易機(jī)制尚不完善，導(dǎo)致電價(jià)不能完全反映電力供給成本，用戶偏好以及環(huán)境成本。為探尋我國電價(jià)在電改和碳減排雙目標(biāo)下的走向，本文選取了部分世界主要國家作為參照對象，剖析電價(jià)與各類影響因素之間的相關(guān)性，預(yù)測得到我國2025年和2030年的居民和工業(yè)電價(jià)。
結(jié)果表明，2030年預(yù)測工業(yè)電價(jià)將對我國水泥工業(yè)，電石法生產(chǎn)PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導(dǎo)致其用電負(fù)擔(dān)分別上升5.30%，13.12%和8.58%。
當(dāng)然，除了用電負(fù)擔(dān)，我國不同工業(yè)行業(yè)的盈利能力、需求價(jià)格彈性及對電價(jià)水平的反映程度也存在差異。為緩解電價(jià)調(diào)整對于承受成本強(qiáng)度較大的行業(yè)的影響，我國需要制定合理的電價(jià)調(diào)整及行業(yè)補(bǔ)貼政策，以降低競爭力損失。
作者簡介：
周蘇洋(1987)，男，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，副教授，主要從事綜合能源系統(tǒng)和電力市場的研究，[email protected]
邱玥(1997)，女，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，博士研究生，主要從事綜合能源系統(tǒng)和電力市場的研究，[email protected]
顧偉(1981)，男，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，教授，主要從事綜合能源系統(tǒng)、電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的研究，[email protected]
