全社會用電量增速高於GDP增速，特別是工業用電量增速高於規模以上工業增加值增速的現象，近十餘年較為罕見
文 | 盛中明
編輯 | 潘潘
2023年全社會用電量增速6.8%，高於GDP增速1.6個百分點；同時，工業用電增速（6.6%）也顯著高於規模以上工業增加值增速（4.6%）。
全社會用電量增速高於GDP增速，特別是工業用電量增速高於規模以上工業增加值增速的現象，在近十餘年中都是較為罕見的。
本文研究發現，2023年可能存在約1200億度的工業“超額用電”，這部分“超額用電量”可能主要來自新能源產品生產耗電；而在第三產業和居民生活領域，新能源車充電可能也對用電量產生了重要影響。
本文的研究清晰顯示了我國用電格局的一些變化，也為我們理解新能源產業、經濟增長和能源需求等問題帶來了新的啟示。
2023年可能存在
約1200億度的工業“超額用電”
電力在現代社會中被廣泛運用，用電量是觀察經濟執行狀態的重要指標。2023年的用電量有著較為特殊的表現——全社會用電和工業用電增速同時較大幅地高於對應的增加值增速：全社會用電量9.2萬億度（kWh），較上年增加5869億度，增速6.8%，比GDP增速（5.2%）高出1.6個百分點；同時，6.6%的工業用電增速也顯著高於規模以上工業增加值增速（4.6%）2.0個百分點。
此前，這一現象在近十餘年間僅在2018年出現過（圖1、2），但2018年全社會用電和工業用電的同步相對高增主要是因為“煤改電”等工作集中開展。根據中國電力企業聯合會披露的資料，2018年“以電代煤、以電代油”產生的電能替代總量約1500億度，拉動全社會用電增長超過2.3個百分點，這一因素基本可以解釋2018年全社會用電增速超過GDP增速的部分。
2021年，雖然全社會用電增速也較大幅地高於GDP增速，但主要是因為第三產業用電的恢復性反彈（增速18%），當年9.1%的工業用電增速依然要低於工業增加值增速（9.6%）。
資料來源：Wind
2023年工業用電增速顯著高於歷史水平（圖3）。2023年，工業用電近6萬億度，較上年增加約3700億度，增速6.6%（用第二產業用電增速代替）。這一增速較2015-2019年的平均增速高出2.4個百分點，也較2020-2022年的平均增速高出2.1個百分點。
資料來源：Wind
工業用電量的相對高增情況如此罕見，我們猜想，工業行業在2023年或許存在著超出工業增加值增長所能解釋的“超額用電量”：
工業超額用電量=工業用電實際值-基於工業增加值和工業用電間的相關關係計算的工業用電擬合值
本文采用三種不同的、可相互驗證的方法，測算結果均顯示：2023年存在著約1200億度的工業超額用電量。
方法一：利用2012-2022年工業用電量和增加值增速的年度資料，建立以各行業用電量增速為因變數、各行業規模以上工業增加值增速為解釋變數的迴歸模型，並根據38個工業行業生成對應的虛擬變數。
根據迴歸結果，可得各行業基於增加值增速的用電增速擬合值，進一步計算可得整體工業用電量擬合值。結果表明，2023年工業用電量的擬合值約為5.8萬億度，用電增速擬合值為4.4%；即2023年6.6%的實際工業用電增速高於增速擬合值2.2個百分點，存在約1212億度的超額用電量。
方法二：繼續使用方法一中的迴歸模型，但將資料換成2019-2022年工業用電量和增加值的當月同比增速資料，也可得到工業用電的增速擬合值。結果顯示：2023年工業用電量擬合值為4.3%，存在約1280億度的超額用電量。
資料來源：Wind、作者自行測算
方法三：採用一個更簡單的方法，計算工業用電的增加值彈性=工業用電增速/規模以上工業增加值增速。可見除2022年外，2015年供給側改革以後，歷年的工業用電彈性基本穩定。2016-2021年的用電量彈性均值為0.93（即工業增加值每增長1個百分點，用電量增長0.93個百分點）。
以此為基準計算，2023年4.6%的工業增加值增速，對應著4.3%的工業用電增速和5.84億度的用電量。與工業實際用電量比較，顯示2023年存在著約1291億度的超額用電量。
資料來源：Wind
工業“超額用電”
主要來自新能源產品生產
前文在採用方法一計算工業整體超額用電量的過程中，也得到了各工業行業的超額用電量（圖6）。超額用電情況最突出的是非金屬礦物製造業、電氣機械和器材製造業，這兩個行業的超額用電量佔到全部工業超額用電量的60%。
而這兩個行業均與近年表現亮眼的新能源產業有著密切關聯：新能源汽車所用的動力電池、儲能電池以及光伏裝置的製造均屬於電氣機械和器材製造業；電池、光伏產品製造所需的石墨、光伏玻璃的產業鏈則涉及非金屬礦物製造業。
基於這一現象，可以進一步猜想：工業“超額用電量”可能主要來自新能源產品生產耗電。為了驗證這一猜想，下文估算了動力和儲能電池、光伏產品和新能源汽車這三類主要新能源產品的用電，發現這些主要新能源產品的全流程生產過程合計耗電較上年增長約1197億度，基本可以解釋前文測算的工業超額用電量。
資料來源：作者自行測算
動力和儲能電池生產用電
隨著電動汽車的快速發展以及電能儲存需求的擴大，中國動力和儲能電池的產量在近年也快速擴張（圖7），2023年達到778Gwh（1Gwh=100萬Kwh），較上年增長42.5%，是2019年產量的9倍有餘。
目前的動力和儲能電池基本都是鋰離子電池，電池的正極材料是含鋰化合物、負極材料多使用石墨。我國生產的動力和儲能電池目前主要有磷酸鐵鋰電池和三元材料電池，前者以磷酸鐵鋰作為正極材料，後者正極材料是鎳、鈷、錳（或鋁）三種金屬元素的聚合物，二者在2023年的產量佔比分別為68.3%和31.5%。
資料來源：Wind
鋰離子電池的生產過程較為耗電，電極塗布後的烘乾過程和乾燥間的乾燥機組執行耗用了大量電力。根據已有研究（見附錄1），規模化鋰離子電池生產過程的單位耗電量約在35-50kWh/kWh，若取中間值42.5 kWh/kWh（即每生產1kWh的電池耗用42.5度電）計算，2023年我國動力和儲能電池生產過程耗電約331億度，較上年增加約99億度。
此外，電池正、負極材料以及電解液的生產也較為耗電。以磷酸鐵鋰電池為例，根據業內企業披露資料，生產1GWh磷酸鐵鋰電池需要磷酸鐵鋰正極材料約2500噸、電解液耗用量約1550噸、石墨1400噸。再根據磷酸鐵鋰生產單位綜合電耗行業准入值為5600度/噸，電解液生產單位綜合電耗約191度/噸，石墨生產單位綜合電耗約1.3萬度/噸，估算出2023年我國動力和儲能電池生產所需原材料的生產耗電約583億度，較上年增長174億度。
光伏發電元件生產耗電
2021-2023年，我國光伏電池產量保持每年50%左右的增速（圖8），2023年產量達到54116萬千瓦。光伏製造主要包括晶矽提純、矽錠矽片、光伏電池和光伏元件四個環節。晶矽提純從工業矽粉中提取太陽能級晶矽，然後將矽晶體切割加工、刻蝕清洗、印刷電極製成光伏電池片，再由電池片封裝製成最終的光伏元件。其中，晶矽提純需要在高溫條件下完成，要消耗大量的電能。
資料來源：Wind
2016年，中國光伏行業協會在《關於光伏行業所謂的“高耗能”》一文中以原料矽砂為起點，測算了光伏產品從矽石到可發電系統的總單位電耗為1.52度/瓦。但行業節能進展較快，2023年光伏企業隆基綠能創始人李振國披露，目前從石英礦開始到產出光伏元件，單位電耗約0.4度/瓦。按照0.4度/瓦的單位電耗測算，2023年我國光伏發電元件全過程生產耗電約2165億度，較上年增長790億度。
新能源汽車生產用電
新能源汽車產量在2020年後連續高速增長（圖9），2023年產量達到944萬輛，較上年增長30.8%，是2019年產量的近8倍。汽車行業車均生產用電在近年來穩定在2400度/輛左右的水平（圖10），假設新能源車生產階段的車均耗電與汽車行業整體情況一致，則可估算2023年新能源車生產耗電約249億度，較上年增長70億度。
資料來源：Wind
此外，還可以計算生產新能源車所需的銅、鋁、鋼等主要金屬的生產用電。由於新能源車有電力傳導系統且有著更高的輕量化要求，所以新能源車的用銅量、用鋁量高於燃油車，這些有色金屬製造過程耗電較高，也就使得新能源車原材料的生產較燃油車可能更為耗電。
根據已有研究，新能源車均用銅約106kg；根據國際鋁協資料，2020 年中國純電動和混動新能源乘用車單車用鋁分別為158kg和198kg，取其平均值178 kg作為測算依據。考慮新能源車輕量化趨勢後，有研究計算新能源乘用車的單車用鋼量為890kg。結合上述三類金屬的生產單位電耗，2023年生產新能源車所需的銅、鋁、鋼等主要金屬耗用電力合計約274億度，較上年增加65億度。
綜合上述測算（表1），動力和儲能電池、光伏發電元件、新能源汽車這三類主要新能源產品在2023年耗用電力約3602億度，較上年增加1197億度，基本可以解釋前文測算的約1200億度的工業超額用電量。
表1：主要新能源產品生產用電量
資料來源：作者自行測算
如果剔除上述主要新能源產品生產的用電，2023年的工業用電增速將下降1.9個百分點至4.7%，與2023年規模以上工業增加值的增速基本吻合（圖11）。這說明，新能源產品的高增長態勢及其更高的單位耗電量，可以成為解釋2023年工業用電增速高於增加值增速的主要原因。
資料來源：Wind
2023年新能源車
充電也耗用了近700億度電力
既然在工業領域，新能源產品生產帶來了更高的用電量；那麼，在第三產業和居民生活領域，新能源車充電也可能會對用電量產生重要影響。
到2023年底，我國新能源汽車保有量已達2041萬輛，保有量增速連續三年超過50%。與此同時，充電設施也同步擴張，2023年公共充電樁和私人充電樁保有量分別達到273萬和587萬臺，是2020年的3.4和6.7倍。
在電力領域，新能源汽車到公共充電樁充電所耗用的電量會被計入“批發零售業”下屬的“充換電服務業”用電；新能源汽車在私人充電樁充電則在大部分地區執行居民生活用電價格，其耗電應屬於居民生活用電。
資料來源：Wind
本文使用兩種不同的方法測算了新能源汽車充電耗用電力，交叉驗證後兩種方法的結果基本一致（表2）。2023年新能源汽車充電耗用電力約692億度，較上年增加278億度。
表2：新能源汽車充電耗用電力測算
資料來源：作者自行測算
方法一透過公共和私人充電樁充電資料測算得到：
假設私人充電樁與新能源汽車按1：1比例配建，且配建了私人充電樁的汽車不會到公共充電樁充電；
每年到公共充電樁充電的新能源汽車數量=新能源汽車總保有量-私人充電樁數量；
假設公共充電樁耗用電力等於“充換電服務業”用電，則到公共充電樁充電的新能源汽車年均耗電=“充換電服務業”用電/到公共充電樁充電的新能源汽車數量。
以近三年到公共充電樁充電的新能源汽車年均耗電均值，為私人樁樁均耗電值（3317度），私人樁耗電=私人樁數量*私人樁樁均耗電值。
方法二則基於新能源汽車保有量，根據行業調查獲得的汽車年均行駛里程和百公里電耗得到：根據汽車之家研究院聯合新能源汽車國家大資料聯盟釋出報告中的資料，新能源營運汽車年均行駛約7.2萬公里、非營運汽車年均行駛約1.5萬公里，新能源汽車百公里電耗約17度。由表2可見，兩種方法測算得到的新能源車充電耗電量在近年基本吻合，下文分析中採用方法一得到的結果。
剔除新能源車充電因素後，第三產業+居民生活合計用電的增速在2023年為6.2%，較剔除前的增速低了0.9個百分點。
資料來源：作者自行測算
（本報告的完整版請前往微信公眾號“中國金融四十人論壇”索取）
