十三五期間，我國穩(wěn)步推進電力體制改革，已基本形成了以中長期交易為主的電力市場體系，并在8個地區(qū)開展電力現(xiàn)貨試點，在5個區(qū)域電網(wǎng)、27個省級電網(wǎng)推進了電力輔助服務市場建設。然而，我國現(xiàn)行電價仍不能充分反映電力供給成本和用戶偏好特征。眾多實證研究表明，我國現(xiàn)行的電價機制存在普遍的交叉補貼現(xiàn)象。
此外，與國際發(fā)達市場經(jīng)濟國家和地區(qū)相比，我國電價整體處于較低水平，且居民/工業(yè)電價比價遠低于全球主要國家和地區(qū)的平均水平。因此，需要深入調研交叉補貼問題，從還原電力商品屬性角度進一步完善電價機制，保障“雙碳”目標的順利達成。
目前，我國工業(yè)用電依然占據(jù)我國電力消費結構的主導地位，與發(fā)達國家的“低比例工業(yè)用電”結構呈顯著差異。若進一步降低工業(yè)電價，工業(yè)用電需求的上升會導致電力生產側的碳排放量大幅上升，進而與碳減排的宏觀目標相悖。根據(jù)國外市場經(jīng)驗，間接碳排放造成的電力行業(yè)發(fā)電成本上升最終會通過電力價格轉移給電力用戶。電價目標與碳排放目標之間的兩難問題可以借鑒歐盟、美國等發(fā)達市場經(jīng)濟國家的經(jīng)驗。
在上述背景下，本文參照世界主要國家的電價形成機制，剖析電價與各類影響因素之間的相關性，獲得“雙碳”目標下我國未來電價走勢的指導性建議?；诠I(yè)電價的預測結果，預計到2030年，工業(yè)電價的變化將對我國水泥工業(yè)，電石法生產PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導致其用電負擔分別上升5.30%，13.12%和8.58%。
01、我國現(xiàn)行電價機制及國際電價比較
本文以居民電價和工業(yè)電價為主要研究對象分析我國現(xiàn)行電價機制，并將之與國際電價水平比較。
1.1 我國現(xiàn)行電價機制
1.1.1 居民電價
為鼓勵居民用戶節(jié)約用電，且確保對低收入群體的公平，我國居民電價按用電量增加分三檔制定階梯電價。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，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水平。
圖1 我國各省份居民電價（以第一檔計），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在0.24 CNY/kWh（新疆）至0.68 CNY/kWh（臺灣）區(qū)間內波動。整體來看，我國東南部地區(qū)的居民電價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
我國大工業(yè)用電全面執(zhí)行兩部制電價，部分地區(qū)大型一般工商業(yè)也執(zhí)行兩部制電價。圖2和圖3分別表示我國各省1-10kV的兩部制工業(yè)電度電價和不滿1kV的一般工商業(yè)電價的平均水平。
圖2 各省份大工業(yè)電價，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，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)電度電價在0.3582 CNY/kWh（青海）至0.679 CNY/kWh（天津）區(qū)間內波動。我國不滿1kV的一般工商業(yè)電度電價在0.4101 CNY/kWh（云南）至0.85 CNY/kWh（臺灣）區(qū)間內波動。其中，我國東部地區(qū)大工業(yè)電價和一般工商業(yè)電價整體水平均高于西部地區(qū)。
由于非市場化定價和大規(guī)模交叉補貼，我國的居民電價較工業(yè)電價更為低廉，主要體現(xiàn)在輸配電價中。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和電力市場化改革不斷推進，交叉補貼導致的電價信號扭曲，造成的社會福利凈損失已經(jīng)不容忽視。
1.2 與國際電價水平的比較
國外的電價主要分為居民電價和工商業(yè)電價。圖4和圖5分別表示世界典型國家的居民電價和工業(yè)電價平均水平?？梢钥闯觯袊木用耠妰r處于世界中低位。工業(yè)電價方面，相較于新能源占比高的發(fā)達國家，中國電價更低，但與土耳其、印尼等制造業(yè)國家相當。
圖4 世界典型國家居民電價，數(shù)據(jù)來自statista
圖5 世界典型國家工業(yè)電價，數(shù)據(jù)來自statista
02、居民、典型工業(yè)行業(yè)用電負擔評估
2.1 基于購買力平價的居民用電負擔評估
由于各國經(jīng)濟水平不同，僅采用匯率法的電價并不能準確反映居民的用電負擔。因此，本文將各國的居民電價按各國的綜合價格水平指數(shù)折算，在購買力平價的框架下分析各國電價。
圖6 基于購買力平價的典型國家居民電價，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 基于一價定律的典型工業(yè)行業(yè)用電負擔評估
一價定律揭示了國內商品價格和匯率之間的一個基本聯(lián)系，適用于高耗能、高貿易強度的工業(yè)產品。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，探討電價水平對這四類典型工業(yè)用電負擔的影響。
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，中國鋼鐵總產量9.96億噸，占全球鋼鐵產量的53.31%，位居全球第一。
圖7 2019年世界主要鋼鐵生產國鋼鐵產量占比，單位：百萬噸，數(shù)據(jù)來自worldsteel
鋼鐵生產工藝主要包括兩種：占據(jù)總量的75%左右高爐-轉爐工藝和占據(jù)總量的25%左右電弧爐工藝。就電力成本在鋼鐵總生產成本中的占比而言，高爐-轉爐流程生產工藝的電力費用占比約為1.06%，而電弧爐生產工藝由于能源投入中50%來自電力，電力費用占比達到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)的第一生產大國，2020年水泥產量為22億噸，占世界總產量的53.66%，如圖8所示。
圖8 2020年世界主要水泥生產國產量，數(shù)據(jù)來自statista
我國水泥生產成本中，原材料、燃料動力、折舊、人工以及其他制造費用這四個部分的占比依次為27%，47%，12%和14%。根據(jù)JRC發(fā)布的能源密集型產業(yè)生產成本報告，我國水泥生產的能源成本中電力成本占比過半，在生產總成本中占比21%左右。
2.2.3 塑料工業(yè)
2019年度，全球生產塑料3.68億噸，中國作為世界塑料第一生產大國，塑料產量占全球市場份額的31%，如圖9所示。
圖9 世界塑料產量占比（按地區(qū)），數(shù)據(jù)來自statista
塑料產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PVC。電石法在生產PVC和焦炭制備電石時都需要耗費電力，生產1噸PVC合計消耗電能約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構，數(shù)據(jù)來自中債資信評估有限責任公司
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國，2020年總生產能力3733.7萬噸，位列全球第一位。
圖11 2020年世界鋁產量，數(shù)據(jù)來自statista
電解鋁的生產成本主要由包括能源、原料、人工和其他費用。對于我國，電力成本是電解鋁生產成本中最主要的成本，生產1噸電解鋁約耗電13500kWh，電力成本占電解鋁生產總成本的34%左右。
03、居民、工業(yè)電價影響因素相關性分析
3.1 影響因素篩選
為探究電力市場的發(fā)展規(guī)律，篩選出與電價較為相關的影響因素，我們以中國，部分電力市場發(fā)展成熟的歐美發(fā)達國家，以及與中國產業(yè)結構相似的制造業(yè)國家等共計18個國家為研究對象，選擇了人均GDP，能源效率，人均發(fā)電量，清潔能源占比，能源強度等因素作為自變量，工業(yè)電價和居民電價作為因變量開展Pearson相關性分析。各個國家的原始數(shù)據(jù)見表1，Pearson相關分析結果見圖12。
表1 研究國家的原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自Our World in Data
注：**和*分別表示在1%和5%的水平下顯著。
圖12 Pearson相關性分析結果
3.1.1 居民電價
根據(jù)Pearson相關性分析結果，居民電價僅與人均GDP相關關系顯著。居民電價與人均GDP之間的相關系數(shù)值為0.724，并且呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，因而說明居民電價和人均GDP之間有著顯著的正相關關系。
3.1.2 工業(yè)電價
根據(jù)Pearson相關性分析結果，工業(yè)電價與人均GDP和能源強度之間相關關系顯著。工業(yè)電價與人均GDP之間的相關系數(shù)值為0.484，并且呈現(xiàn)出0.05水平的顯著性，說明工業(yè)電價和人均GDP之間有著顯著的正相關關系；工業(yè)電價和能源強度之間的相關系數(shù)值為-0.622，并且呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明工業(yè)電價和能源強度之間有著顯著的負相關關系。
3.2 居民電價、工業(yè)電價的回歸分析
根據(jù)3.1節(jié)的影響因素篩選結果，本小節(jié)分別開展居民電價和工業(yè)電價的回歸分析。
3.2.1 居民電價與人均GDP的線性回歸分析
將人均GDP作為自變量，居民電價作為因變量，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果。
表2 居民電價與人均GDP的線性回歸分析結果
由表3得到的模型公式為：居民電價=0.104+0.7×人均GDP。模型R2值為0.525，意味著人均GDP可以解釋居民電價的52.5%變化原因。對模型進行F檢驗時發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗(F=17.662，p=0.001<0.05)，這也說明人均GDP一定會對居民電價產生影響關系。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會對居民電價產生顯著的正向影響關系。
3.2.2 工業(yè)電價與能源強度、人均GDP的分層回歸分析
將能源強度和人均GDP作為自變量，工業(yè)電價作為因變量，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果。
表3 工業(yè)電價與能源強度人均GDP的分層回歸分析結果
模型1的自變量為能源強度。分析結果顯示，模型R2為0.387，意味著能源強度可以解釋工業(yè)電價的38.7%變化原因。對模型進行F檢驗時發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗(F=10.107，p<0.05)，也說明能源強度一定會對工業(yè)電價產生影響關系。能源強度的回歸系數(shù)值為-0.596，并且呈現(xiàn)出顯著性(t=-3.179，p=0.006<0.01)，意味著能源強度會對工業(yè)電價產生顯著的負向影響關系。
模型2在模型1的基礎上加入人均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=0.649－0.596×能源強度。
3.2.3 預測電價下的居民、工業(yè)用電負擔分析
按照我國GDP潛在增長能力測算，預測中國實現(xiàn)“十四五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展主要目標和2035年遠景目標應該在未來15年內保持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果的特點和趨勢分析，我國人口總量即將在2025到2030年間達到峰值。據(jù)此預計，到2025年“十四五”結束時人均GDP達到14359.46USD，到2030年，會達到18152.92USD。根據(jù)居民電價的回歸模型，2025年和2030年，我國居民電價將分別達到0.136USD/kWh和0.149USD/kWh，較2020年分別增長61.94%和77.68%。
為實現(xiàn)我國2030年國家自主決定貢獻(NDC)目標和減排承諾，“十四五”和“十五五”期間單位GDP的能源強度下降幅度應均不低于14%。2020年我國GDP為1015986億元，能源消費為497714萬噸標準煤，折合單位GDP能源強度為0.374kWh/CNY，按2020年購買力平價折算為1.832kWh/USD。若按能源強度年均下降率3%計，到2025年和2030年我國單位GDP能源強度分別為1.573 kWh/USD和1.351 kWh/USD。根據(jù)工業(yè)電價的回歸模型，2025年和2030年，我國工業(yè)電價將分別達到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)的用電負擔評估結果，鋼鐵、水泥、塑料和電解鋁工業(yè)的用電負擔變化如表5所示。
表4 預測電價下典型工業(yè)行業(yè)用電負擔變化
參照歐盟關于碳價對行業(yè)競爭力影響的判斷標準，我們將電力成本超過總生產成本比重5%的行業(yè)判定為用電負擔嚴重。那么，在2030年，工業(yè)電價的變化將對我國水泥工業(yè)，電石法生產PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導致用電負擔嚴重。
04、總結
我國現(xiàn)行電價機制存在嚴重的交叉補貼問題，且碳交易機制尚不完善，導致電價不能完全反映電力供給成本，用戶偏好以及環(huán)境成本。為探尋我國電價在電改和碳減排雙目標下的走向，本文選取了部分世界主要國家作為參照對象，剖析電價與各類影響因素之間的相關性，預測得到我國2025年和2030年的居民和工業(yè)電價。
結果表明，2030年預測工業(yè)電價將對我國水泥工業(yè)，電石法生產PVC的塑料行業(yè)，以及電解行業(yè)造成顯著影響，導致其用電負擔分別上升5.30%，13.12%和8.58%。
當然，除了用電負擔，我國不同工業(yè)行業(yè)的盈利能力、需求價格彈性及對電價水平的反映程度也存在差異。為緩解電價調整對于承受成本強度較大的行業(yè)的影響，我國需要制定合理的電價調整及行業(yè)補貼政策，以降低競爭力損失。
作者簡介：
周蘇洋(1987)，男，東南大學電氣工程學院，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，東南大學電氣工程學院，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，東南大學電氣工程學院，教授，主要從事綜合能源系統(tǒng)、電力系統(tǒng)運行控制的研究，[email protected]
