韓小夢，崔 彬，郝建成

（中國地質(zhì)大學(xué) （北京），北京 100083）

煤炭和電力業(yè)是我國的兩大能源產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的基礎(chǔ)地位，不僅僅為其他部門的發(fā)展和居民生活需要提供物質(zhì)技術(shù)和基礎(chǔ)能源，而且，其本身也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要增長點(diǎn)。煤電產(chǎn)業(yè)的良性互動(dòng)和健康發(fā)展，對于促進(jìn)我國能源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

1 因子方法簡介

因子分析法是對原數(shù)據(jù)的一種降維處理，它是用少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的變量去描述原變量之間的關(guān)系，它可以將相關(guān)關(guān)系比較大的幾個(gè)變量歸為一類，其中的每一類就是一個(gè)因子，因?yàn)檫@些變量是不可觀測，而是通過線性變換得來的，因此把這些變量稱為因子，這些因子能夠反映原變量的絕大部分信息。

因子分析法在實(shí)證分析中的優(yōu)勢，第一，它有降維的作用，便于數(shù)據(jù)處理，降低研究難度；第二，它能夠反映原變量中的絕大部分信息，一般要求不得低于原變量信息的85%；第三，線性變換后的因子之間不具有線性相關(guān)性，因此可以對因子進(jìn)行命名，使因子具有現(xiàn)實(shí)意義。

因子分析法操作步驟，第一，指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及相關(guān)性檢驗(yàn)。第二步是確定提取因子個(gè)數(shù)m及公因子Fi。第三步是因子分析與綜合主成分評價(jià)。

2 可持續(xù)發(fā)展壓力指標(biāo)的選取

根據(jù)山西省經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境污染的實(shí)際狀況，本文選取與電力可持續(xù)發(fā)展最為密切的11個(gè)指標(biāo)（表1），以衡量電力可持續(xù)發(fā)展壓力。除有特別說明外，各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)，均來自歷年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國電力年鑒》、《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國煤炭年鑒》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。這11個(gè)指標(biāo)，分別涵蓋了山西省能源特別是煤炭和電力行業(yè)面臨的五個(gè)方面的問題：資源需求、環(huán)境問題、能源電力結(jié)構(gòu)、煤炭供需矛盾和煤炭運(yùn)力緊張問題。之所以選擇這些指標(biāo)來評價(jià)山西省電力可持續(xù)發(fā)展面臨的壓力，主要基于以下方面考慮。

表1 山西省電力可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系

第一，未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，經(jīng)濟(jì)增長、城市化和工業(yè)化是推動(dòng)山西省能源需求增長的三大主要因素，也使山西省面臨巨大的環(huán)境壓力。因此，將重工化、城市化、GDP和人均GDP等4個(gè)變量作為需求因素引入，以反映電力需求層面的問題。

第二，山西省以煤為主的能源結(jié)構(gòu)面臨嚴(yán)峻的能源資源約束。因此，將山西省煤炭在一次能源中的比例和發(fā)電用煤占本省煤炭總消耗的比重作為衡量壓力是否減小的指標(biāo)。

第三，與電力消費(fèi)密切相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展問題是環(huán)境惡化。山西省電力需求規(guī)模巨大、需求增長快速和電力結(jié)構(gòu)以火電為主，2010年電力行業(yè)的二氧化硫排放已達(dá)到114.70萬t。因此將二氧化硫和二氧化碳排放量用于反映環(huán)境指標(biāo)。

3 山西電力可持續(xù)發(fā)展度模型的求解

3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及變量相關(guān)性判定

因子分析中采用11個(gè)變量，數(shù)據(jù)從1990～2010年。由于各指標(biāo)數(shù)據(jù)差別較大，而且各個(gè)數(shù)據(jù)的變動(dòng)趨勢也不一致，所以對于不同的數(shù)列要采取不同的預(yù)處理方法。根據(jù)數(shù)列變化規(guī)律所反映的趨勢將變量分為兩種：第一種，數(shù)據(jù)越大導(dǎo)致電力可持續(xù)發(fā)展壓力越大，如：重工業(yè)化水平、人均GDP、GDP、城市化水平、煤炭占能源消費(fèi)比重、煤炭調(diào)出比例、煤炭運(yùn)量占總運(yùn)輸量比例、發(fā)電用煤占煤炭消費(fèi)比重、二氧化硫和二氧化碳的排放量；第二種，數(shù)據(jù)越小使得電力可持續(xù)發(fā)展壓力越大，如：煤炭儲(chǔ)采比。對于兩種不同趨勢的數(shù)據(jù)，分別采用不同的預(yù)處理方法，使得預(yù)處理后的數(shù)據(jù)具有一致性的作用。第一類數(shù)據(jù)用公式（1）處理，第二類數(shù)據(jù)用公式（2）處理。

首先對表2中所有指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。表2相關(guān)系數(shù)矩陣結(jié)果表明，許多變量之間直接相關(guān)性比較強(qiáng)，大部分變量之間的直接相關(guān)系數(shù)較大，證明各變量之間的信息、存在很大程度上的重疊，適合于進(jìn)行因子分析。另外，KMO＝0.538（KMO大于0.5時(shí)，可以表明可以進(jìn)行因子分析。

表2 變量相關(guān)系數(shù)矩陣

3.2 確定公因子數(shù)和公因子名

對1990～2010年的11個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件進(jìn)行因子分析。公因子方差（表3）說明了提取出來的公因子對每個(gè)變量的解釋程度到底有多大。提取3個(gè)因子的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)90.021%。所以，取前三個(gè)公因子作為反映電力可持續(xù)發(fā)展所面臨壓力的主要指標(biāo)。三個(gè)綜合指標(biāo)之間相互獨(dú)立。

表3總的變量解釋

表4為三個(gè)公因子對11個(gè)變量的因子載荷矩陣。因子載荷表示變量i依賴于公因子Fj的份量，也說明了公因子主要綜合了哪些變量指標(biāo)的信息。用公共因子反映原始變量，也有利于描述研究對象的特征。通過分析因子載荷矩陣，可以判定以下因子。

表4 轉(zhuǎn)軸后的因子載荷矩陣

1）能源需求保障和環(huán)境因子。公因子1所對應(yīng)的變量 V1，（工業(yè)化水平）、V2，（人均 GDP）V3（山西省 GDP）、V4，（城市化水平）V5，（煤炭儲(chǔ)采比）V9（發(fā)電用煤占煤炭消費(fèi)比重）V10（全國二氧化碳排放量）V11（山西省二氧化硫排放量）有很大載荷。可將公因子1命名為能源需求保障和環(huán)境因子。

2）外運(yùn)因子。公因子2所對應(yīng)的變量為V6（煤炭調(diào)出比例），V7（煤炭運(yùn)量占總運(yùn)輸量比例）。其中考慮當(dāng)前，我國煤炭運(yùn)輸方式以鐵路為主，由于我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，導(dǎo)致了煤炭需求不斷增長，使煤炭運(yùn)輸緊張的矛盾及沿線運(yùn)輸所造成的環(huán)境污染問題日益突出，因此，可將公因子2命名為外運(yùn)壓力因子。

3）結(jié)構(gòu)因子。公因子3所對應(yīng)的變量為V8，（煤炭占能源消費(fèi)比重）。其中考慮了山西省電力裝機(jī)中火電裝機(jī)所占比重這一因素，用以反映山西省煤炭占能源消費(fèi)比重。由于山西省以煤為主的能源結(jié)構(gòu)與以火電為主的電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)有很高的相關(guān)性。因此，將這個(gè)公因子稱為結(jié)構(gòu)因子。

4 山西省電力可持續(xù)發(fā)展評價(jià)

因子得分系數(shù)矩陣見表5。利用得分系數(shù)矩陣可以獲得各年各公因子得分函數(shù)表達(dá)式。其中，各因子得分函數(shù)中的系數(shù)Cij為第i個(gè)因子在第j個(gè)變量上的得分系數(shù)，為表5矩陣中的第j行、第i列的值。

表5 各公因子得分系數(shù)矩陣

利用各因子的特征值計(jì)算各因子的權(quán)重，得到評價(jià)電力可持續(xù)發(fā)展水平綜合得分函數(shù)方程。

圖1代表山西電力可持續(xù)發(fā)展水平的綜合得分，即式（6）中的F，從圖1中可以看出，山西電力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)除1998～2000年略有下降外，其他年份一直在上升，且最近幾年上升最快?？梢苑从成轿麟娏Πl(fā)展的壓力一直在增大，以現(xiàn)有的發(fā)展方式可以看出，山西電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展是不可持續(xù)的，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，提高煤炭利用效率，實(shí)現(xiàn)煤電可持續(xù)發(fā)展。下面逐一分析各個(gè)影響因子。

圖1 1990～2010年山西省電力可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)

4.1 能源需求保障和環(huán)境因素

從圖1中可以看出，能源需求保障和環(huán)境壓力曲線總體呈上升趨勢。隨著山西省工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)、城市化水平的提高、人均GDP的快速提高，山西省對于電力的需求將日益增加，導(dǎo)致其煤炭保障程度下降，環(huán)境壓力日益增大。煤炭供給、電力需求、環(huán)保壓力成為山西省以煤電為主面臨的三大約束。其問題的解決途徑：首先，要保證本省的煤炭供給；其次，應(yīng)大力建設(shè)坑口電站滿足本省和省外電力的需求；第三，山西應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)升級淘汰落后產(chǎn)能，加快產(chǎn)業(yè)升級，進(jìn)行煤電一體化。

4.2 外運(yùn)因素

從圖1中可以看出，外運(yùn)因素包括煤炭調(diào)出比例、煤炭運(yùn)量占總運(yùn)輸量比例，外運(yùn)壓力波動(dòng)較大，略有下降，但整體上仍處于壓力較大的狀態(tài)。從圖1中可以看出，從1990～2010年山西煤炭調(diào)出比例一直維持在60%左右，其煤炭運(yùn)量占山西鐵路總貨運(yùn)量的90%左右，給山西鐵路運(yùn)輸帶來極大的壓力（圖2）。從全國來看，2010年我國鐵路煤炭運(yùn)量占全國煤炭運(yùn)量的70%以上，并且在歷年鐵路總貨物運(yùn)量中占40%以上。在全國省級原煤調(diào)運(yùn)中，鐵路凈調(diào)出量占總凈調(diào)出量的59.7%，鐵路凈調(diào)入量占總凈調(diào)入量的68.0%，隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，煤炭外運(yùn)壓力日益增大，運(yùn)輸成本的大幅提高，而且運(yùn)輸沿線還造成環(huán)境污染。

圖2 1990～2010年煤炭調(diào)出比例和煤炭運(yùn)量占總運(yùn)輸量比例變化

以山西陽城電廠至江蘇淮陰500kV送電工程為例，工程建設(shè)1840km，靜態(tài)投資36億元（1993年價(jià)），輸電無需再進(jìn)行投資。若以國標(biāo)京九鐵路估算，每公里投資1000萬元，1840km應(yīng)投資184億元，而煤炭運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用需另計(jì)算。實(shí)踐證明：輸電比輸煤建設(shè)投資和運(yùn)營費(fèi)用低、建設(shè)周期短。

其根本解決途徑：使煤炭在本省就地轉(zhuǎn)化為煤電，減少煤炭外運(yùn)壓力促進(jìn)坑口電站的建設(shè)，在特高壓輸電的支持下，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模輸出煤電。

4.3 電力結(jié)構(gòu)因素

從圖2中可以看出，電力結(jié)構(gòu)壓力指數(shù)有一定的波動(dòng)，有下降的趨勢。主要是山西積極實(shí)施了新能源發(fā)展政策有關(guān)，山西省以煤為主的能源結(jié)構(gòu)與以火電為主的電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)有很高的相關(guān)性。以煤為主的煤炭結(jié)構(gòu)決定了以火電裝機(jī)為主的電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)。由于對新能源的大力支持，火電裝機(jī)比重有一定的下降，有利于緩解電力結(jié)構(gòu)的壓力。

5 對山西省電力產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的對策建議

5.1 堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，遵循低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，促進(jìn)電力可持續(xù)發(fā)展

要保證山西省電力的又好又快持續(xù)安全的發(fā)展必須認(rèn)真落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的一系列理念，特別是要全面理解它的內(nèi)涵。我們發(fā)展的目的是為了人、為了促進(jìn)人的全面發(fā)展，滿足人民日益增長的物質(zhì)文化的需要，使電力發(fā)展起來能惠及全體人民

5.2 明確以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是電力可持續(xù)發(fā)展的根源問題

世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油比重高于煤炭七個(gè)百分點(diǎn)。而中國煤炭占一次能源的比重高達(dá)69%，山西省高達(dá)98%。從能源的發(fā)展階段來看，山西省還處于煤炭替代傳統(tǒng)生物質(zhì)能（木材）的階段，是典型的以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。山西省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展蘊(yùn)藏著巨大的能源需求潛力，未來較長一段時(shí)期內(nèi)，煤炭消費(fèi)在山西一次能源消費(fèi)中仍將占主導(dǎo)地位，消費(fèi)形式仍將以火電轉(zhuǎn)化為主，電力作為清潔的二次能源將隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而同步增長，電力可持續(xù)發(fā)展面臨多重壓力。

5.3 建設(shè)大型坑口熱電聯(lián)產(chǎn)電站，進(jìn)行特高壓輸電是電力可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)

建立具有中國特色的大型坑口熱－電聯(lián)產(chǎn)電站，進(jìn)行特高壓輸電可以煤電聯(lián)營、綜合開發(fā)、規(guī)模經(jīng)營、優(yōu)勢互補(bǔ)，是實(shí)現(xiàn)“西電東送”的最優(yōu)選擇，是我國能源建設(shè)的重大決策。

5.4 加快推進(jìn)煤電一體化是實(shí)現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展的重要途徑

煤電一體化建設(shè)經(jīng)營，有效消除了“煤”和“電”之間的矛盾，避開了煤、電、運(yùn)之間錯(cuò)綜關(guān)系的糾葛，把煤炭供需的市場風(fēng)險(xiǎn)消化在了企業(yè)內(nèi)部，促進(jìn)了電廠與煤礦的一體化經(jīng)營管理水平，實(shí)現(xiàn)了能源的安全競技，促進(jìn)了電煤間的效益平衡和運(yùn)行暢通，提高了企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和競爭能力。有利于電源的保障供應(yīng)，是實(shí)現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

5.5 積極調(diào)整電力結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，推進(jìn)電力可持續(xù)發(fā)展

電力結(jié)構(gòu)調(diào)整的實(shí)質(zhì)是電力資源的優(yōu)化配置。通過戰(zhàn)略性的結(jié)構(gòu)調(diào)整，促使資源優(yōu)化配置電力發(fā)展由量的增長轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)的提高，確保電力可持續(xù)發(fā)展。①加大電網(wǎng)投資和建設(shè)力度；②調(diào)整水火電比例；③優(yōu)化火電機(jī)組結(jié)構(gòu)；④積極利用可再生能源發(fā)電，發(fā)展綠色電力。

6 結(jié)論

山西煤炭資源豐富，其它能源較少這就決定了山西煤電主導(dǎo)地位的格局，雖然其它新能源發(fā)電增長較快，但占比很小，很難起到替代作用。所以說山西電力的可持續(xù)發(fā)展在一定程度上也就是山西煤電的可持續(xù)發(fā)展。山西煤電走可持續(xù)發(fā)展的道路，應(yīng)結(jié)合山西省當(dāng)前的情況，在滿足電力供應(yīng)、消費(fèi)的同時(shí)，注重資源節(jié)約，環(huán)境改善并積極發(fā)展綠色電力，逐步形成多能互補(bǔ)發(fā)展的電源結(jié)構(gòu)新局面。因此，山西在今后的電力發(fā)展中，應(yīng)積極加大其它新能源發(fā)電所占比重，優(yōu)化發(fā)展煤電，推進(jìn)煤電一體化開發(fā)，加快大型煤電基地坑口電站的建設(shè)，鼓勵(lì)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，在特高壓大規(guī)模輸電的支持下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模輸煤變?yōu)檩旊?，推進(jìn)煤電綠色開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)山西電力的可持續(xù)發(fā)展。

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