中外電氣化發(fā)展歷程探討

顧宇桂，郭利杰

（國網(wǎng)能源研究院，北京 100052）

電氣化是指為了提高勞動生產(chǎn)率，在國民經(jīng)濟各行業(yè)和人民生活中廣泛使用電力。電氣化的基本概念是指能源需求向電力轉化，衡量電氣化程度一般用2個指標：一是發(fā)電用能占一次能源的比重，用以度量用來發(fā)電的能源需求水平；二是電能占終端能源消費比重，用以度量社會電力需求水平。發(fā)電能源占一次能源消費的比重、電能占終端能源消費的比重這2個指標反映了電能在整個能源消費系統(tǒng)中的地位，是國際上常用的電氣化指標。因此本文選取這2個指標進行國內(nèi)外電氣化水平的對比分析[1]。

1 各國電氣化指標對比

1.1 發(fā)電用能占一次能源消費比重

（1）發(fā)達國家發(fā)電用能占一次能源消費比重

美國發(fā)電用能占一次能源消費比重在1990年以前提高較快，之后增幅放緩。2008年美國發(fā)電用能占一次能源消費比重為38.78%，與1960年相比，發(fā)電用能占比提高了21.29%。美國發(fā)電能源以煤炭、天然氣和核電為主，煤電比重自1960年以來總體上保持在50%左右；天然氣發(fā)電比重1970年之前不斷上升，之后在20%左右波動；核電從1970年開始大幅發(fā)展，發(fā)電所占比重不斷提高，2008年接近20%；油機發(fā)電量所占比重不大，并且呈逐步下降趨勢。

日本是世界上電氣化水平最高的國家之一。2008年日本發(fā)電用能占比為44.25%，自1960年以來提高了16.96%。20世紀70、80年代是日本電氣化水平提高最快的時期，其后隨著經(jīng)濟陷入滯漲以及電器的飽和，日本的電氣化水平提高幅度放緩。日本的發(fā)電量以火電（包括油、煤、天然氣等）為主。自1965年以來，核電發(fā)電量增長較快；火電發(fā)電比重變化不大；水電發(fā)電量較為穩(wěn)定，但比重逐年下降。2008年日本火電發(fā)電量占總發(fā)電量的69.7%，核電發(fā)電量占22.5%，水電發(fā)電量占7.3%。

韓國電氣化水平隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展而提高，2008年發(fā)電用能占一次能源的40.25%，比1971年提高26.31%。電氣化水平提高較快的階段主要是在1995—2005年，此后有所放緩。1971年以來韓國發(fā)電結構發(fā)生了較大變化，2008年韓國的火電發(fā)電量占56.46%，比1971年下降38.74%；核電發(fā)電量增長很快，2008年已經(jīng)占43.07%；水電和可再生能源發(fā)電量比重均低于1%。

（2）中國發(fā)電用能占一次能源消費比重

中國發(fā)電用能占一次能源消費比重指標，用國際能源機構（International Energy Agency,IEA）和用中國能源統(tǒng)計年鑒口徑計算結果存在一定的差異[1—5]，這主要是一次能源的折算方法不同造成的。中國的一次能源折算用的是發(fā)電煤耗法，即用當年的發(fā)電煤耗與發(fā)電量的乘積獲得發(fā)電消耗的能源；而IEA的水電折算1 TWh=0.086 Mtoe，核電折算1 TWh=0.086/0.33 Mtoe，地熱折算 1 TWh=0.086/0.1 Mtoe，并且IEA的一次能源中考慮了非商品能源，而中國能源統(tǒng)計年鑒中沒有考慮非商品能源，總體來說，IEA口徑的一次能源數(shù)據(jù)大于中國能源統(tǒng)計年鑒口徑的數(shù)據(jù)。

如果采用IEA口徑，中國2008年的發(fā)電用能占一次能源消費比重為36.66%，低于美國、日本、韓國水平，比1971年提高27.5%。與美國、日本、韓國的發(fā)電結構相比，2010年中國的核電發(fā)電量比重偏低，僅占1.8%，而煤電比重相對較高，約占80.8%。

圖1是各國發(fā)電用能占一次能源消費比重。

圖1 各國發(fā)電用能占一次能源比重

圖2為中國發(fā)電用能比重2種統(tǒng)計口徑的比較。

圖2 中國發(fā)電用能比重2種統(tǒng)計口徑的比較

1.2 電能在終端能源消費中的比重

（1）發(fā)達國家電能占終端能源消費比重

在美國，電能占終端能源消費的比重2008年達到21.27%，比1960年提高了13.96%，在各能源品種中位居第二；終端能源消費中比重最大的是油品，占50%以上。分行業(yè)來看，電氣化水平最高的是商業(yè)和服務業(yè)，電能占終端能源消費比重達到55.33%；其次是居民生活，電能占終端能源消費比重達到44.28%；工業(yè)的電氣化水平也達到18.11%；最低的是交通行業(yè)，能源消費以油為主，電氣化水平僅為0.11%。從各年電氣化水平的變化幅度看，提高最快的是商業(yè)，其次是居民生活和工業(yè)。

日本的終端用能結構自1960年以來明顯優(yōu)化，優(yōu)質(zhì)能源比重大大提高，而煤炭在終端的利用大大減少。2008年，日本電能占終端能源消費比重達到了26.01%，累計上升11.58%；油品占53.65%，在各能源品種中比重最高。分行業(yè)來看，電氣化水平最高的是商業(yè)，2008年達到了45.94%，比1960年提高了近40%。由于家用電器的大量普及，居民生活的電氣化水平達到52.01%，比1960年提高了30%以上。由于控制設備的大量使用，工業(yè)電氣化水平也達到21.28%，比1960年提高3.49%。各行業(yè)中商業(yè)及居民生活電氣化水平提高較快。

韓國終端能源消費中，石油所占比重最高，一直維持在50%以上。電力消費量占終端能源消費的比重增長迅速，由1971年的5.89%增至2008年的23.73%，提高了17.84%。各行業(yè)中，電氣化水平最高的是商業(yè)，2008年電能占終端能源消費比重達到61.6%；其次是居民生活，達到25.73%；工業(yè)電氣化水平達到22.93%，略低于全社會平均水平；交通業(yè)電氣化水平偏低，比重不足1%。其中商業(yè)、居民生活用能占終端能源消費比重提升幅度相對較大，其次是工業(yè)行業(yè)。

（2）中國電能占終端能源消費比重

中國的電能占終端能源消費比重也有IEA和中國能源統(tǒng)計年鑒2個口徑，為便于比較，采用IEA口徑。

中國終端能源消費結構中，煤炭占有相當高的比重，2008年為36.07%，比1980年下降38.8%；油品占23.35%，比1980年提高4.3%；電力占終端能源消費的比重在各品種中排行第三，占17.83%，比1980年提高了11.01%。中國終端能源消費量比重與美國、日本、韓國行業(yè)相比，主要表現(xiàn)為油品、天然氣和電力等優(yōu)質(zhì)能源比重偏低，而煤炭比重偏高。

從行業(yè)來看，電氣化水平最高的是商業(yè)，達到24.78%；其次是工業(yè)，達到21.82%；居民生活的電氣化比重偏低，僅占11.08%，主要是非商品能源，約有2.9億tce，約占居民生活用能的58.8%；交通行業(yè)以用油為主，電氣化水平較低，僅為1.66%。

表1[6，7]列出了2008年各國主要行業(yè)的電氣化水平數(shù)據(jù)。從表1來看，我國商業(yè)和居民生活的電氣化水平與發(fā)達國家差距較大。發(fā)達國家工業(yè)的電氣化水平在20%左右，第三產(chǎn)業(yè)電氣化水平可以達到50%以上的高水平，而中國僅為25%左右，與美國、日本、韓國差距較大。這是由于國外第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，而第三產(chǎn)業(yè)對環(huán)境、方便性的要求較高，因而用電水平提高。

表1 2008年各國主要行業(yè)電氣化水平 %

2008年各國分品種終端能源消費比重如圖3所示。

圖3 2008年各國分品種終端能源消費比重

居民生活的電氣化水平在一定程度上與各國的資源稟賦狀況有關，韓國居民生活用能中天然氣占比較高，因而電氣化水平相對偏低；美國、日本居民生活用能中電力占40%以上。中國居民生活的電氣化水平仍然遠低于美國、日本、韓國，主要是因為中國居民的生活水平相對較低，并使用大量非商品能源。

各國電能占終端能源的消費比重如圖4所示。

圖4 各國電能占終端能源消費比重

中國電能占終端能源消費比重如圖5所示。

圖5 中國電能占終端能源消費比重2種統(tǒng)計口徑的比較

2 電氣化水平提升因素分解

2.1 美國電氣化水平提升因素分解

電氣化水平與各行業(yè)電氣化水平（行業(yè)用電/行業(yè)終端用能）以及終端能源消費結構（行業(yè)終端用能/全部終端用能）密切相關。測度影響電氣化水平的主要因素，可通過結構分解模型來實現(xiàn)，采用拉式指數(shù)及其分解模型分析電氣化水平與能源消費結構的關系。電氣化水平變化

進一步可分為2個部分

式中：RE為電氣化水平；S為各行業(yè)能源消費比重；△REs為能源消費結構份額，表示終端能源消費結構變化導致電氣化水平增加的變化量；△REe為行業(yè)電氣化份額，表示各產(chǎn)業(yè)行業(yè)自身電氣化水平提高而導致總的電氣化水平增加的變化量。

表2的因素分解結果表明，美國各行業(yè)自身電氣化水平的提高對美國電氣化水平提高的貢獻率較大，終端能源消費結構變化對電氣化水平的提高影響較小。1960—2008年，美國電氣化水平共提高14%，主要是源于各行業(yè)自身電氣化提升的結果，其貢獻率達到107.4%。

表2 1960—2008年美國電氣化水平因素分解 %

從行業(yè)看，商業(yè)和居民生活電氣化水平提升對美國電氣化水平提高的貢獻率最大，分別為43.5%、39.8%，分別拉動美國電氣化水平提高6.1%和5.5%；工業(yè)對美國電氣化提高的貢獻率相對較小，為11.9%，拉動電氣化水平提高1.7%。

2.2 日本電氣化水平提升因素分解

1960—2008年，日本電氣化水平共提高11.6%，其中行業(yè)自身電氣化水平的提升是日本電氣化水平上升的主要原因，拉動日本電氣化水平提高9.9%。從行業(yè)來看，商業(yè)、居民生活對日本全社會電氣化水平提升的貢獻率最大，分別為81.4%和45.7%，分別拉動日本電氣化水平提高9.4%和5.3%；工業(yè)行業(yè)由于用能比重下降較多，對全社會電氣化水平提升的效果為負。1960—2008年日本電氣化水平因素分解如表3所示。

表3 1960—2008年日本電氣化水平因素分解 %

2.3 韓國電氣化水平提升因素分解

1971—2008年，韓國電氣化水平共提高17.8%，主要是源于行業(yè)自身電氣化水平提升的結果，其貢獻率達到86.5%；能源消費結構變動對韓國電氣化水平的貢獻率相對較小，為13.4%。

從行業(yè)來看，工業(yè)對全社會電氣化水平的提升貢獻率最大，為45.3%，拉動韓國電氣化水平提高8.1%；其次是商業(yè)和居民生活，貢獻率分別為36.4%、14.9%，分別拉動韓國電氣化水平提高6.5%和2.7%，以上3個行業(yè)合計拉動韓國電氣化水平提高17.3%。表4顯示了1971—2008年韓國電氣化水平的因素分解。

表4 1971—2008年韓國電氣化水平因素分解 %

2.4 中國電氣化水平提升因素分解

1990—2008年，我國電氣化水平提高了9.2%，其中行業(yè)自身電氣化水平提高貢獻了10.5%，而終端能源消費結構反而使電氣化水平下降了1.2%。從行業(yè)來看，工業(yè)、商業(yè)和居民生活電氣化水平的提高對我國電氣化水平提高分別貢獻了5.9%、0.6%和1.9%，是我國電氣化水平提高的主要原因。1990—2008年中國電氣化水平的因素分解如表5所示。

表5 1990—2008年中國電氣化水平因素分解 %

從電氣化指標結構分解結果來看，行業(yè)電氣自身電氣化水平的提高是電氣化水平提高的主要原因。日本、韓國行業(yè)自身電氣化水平的提高對電氣化總體水平提高的貢獻率都在80%以上，美國、中國甚至超過100%。此外，相對于已經(jīng)市場化的煤價和油價，電價水平偏低也促進了我國電能的消費。

近些年來，隨著我國工業(yè)化和城市化不斷向前推進，工業(yè)特別是高耗能行業(yè)高效用電設備較快普及、用電量持續(xù)快速增長，工業(yè)電氣化水平明顯提高，對電氣化總體水平提高的貢獻率在各行業(yè)中最高；發(fā)達國家由于工業(yè)化進程已然完成，拉動電氣化提升的主要是居民及商業(yè)自身電氣化水平的提升，工業(yè)貢獻率相對較低。

3 2020年我國電氣化水平展望

2020年我國電氣化水平預測如表6[3]所示。預計2008—2020年，我國經(jīng)濟年均增長率達到7.9%左右。到2020年我國一次能源需求將達到45億tce左右，用能年均增長3.33%左右?？紤]到技術進步、經(jīng)濟結構調(diào)整，以及新能源大規(guī)模發(fā)展主要轉化為電力使用，電力年均增速將達到能源的1.77倍，2020年我國電能占終端能源消費比重將達到25.23%左右。屆時，我國電氣化水平將超過美國，但仍與日本有較大的差距，如表7[3]所示。

表6 2020年我國電氣化水平預測

表7 2020年各國電氣化水平預測 %

分行業(yè)看，我國未來電氣化潛力較大的是第三產(chǎn)業(yè)和居民生活，預計到2020年電氣化水平分別達到35.29%和18.35%，相比2008年分別提高10.51%和7.27%；工業(yè)的電氣化水平將達到28.8%，比2008年提高6.98%；交通行業(yè)以用油為主，隨著電氣化鐵路和軌道交通的發(fā)展，交通行業(yè)電氣化水平略有提高，預計2020年達到3%左右。

4 主要結論與建議

（1）各國電氣化水平都呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。在工業(yè)化中后期，發(fā)電用能占一次能源消費比重會快速上升；隨著第三產(chǎn)業(yè)比重的提高，電能占終端能源消費比重會出現(xiàn)一個明顯上升的過程，然后再繼續(xù)緩慢上升。

（2）從綜合發(fā)電用能占一次能源消費比重和電能占終端能源消費比重2個指標看，日本電氣化水平較高，韓國電氣化水平迅速提高，現(xiàn)已超過美國。究其原因，主要是美國的資源比較豐富，而日本、韓國能源資源比較匱乏，需要將更多的能源轉化為電力使用，以提高能源利用效率。

（3）根據(jù)IEA的計算方法測算，我國電氣化水平相比美國、日本、韓國都還有明顯的差距，說明我國電氣化水平還有較大的上升空間，尤其是在商業(yè)和居民生活方面。從我國的能源消費結構看，優(yōu)質(zhì)的石油制品、天然氣消費比重明顯偏低，而煤炭消費比重則過高。在目前的能源勘探水平下，以較低廉的代價獲取國際石油、天然氣，進而優(yōu)化我國能源結構已經(jīng)變得并不現(xiàn)實。從環(huán)保的角度，提高煤炭轉換為電力的比重，并加大新能源發(fā)電利用，我國未來電能占終端能源消費比重可能高于美國這樣資源稟賦較好的國家。

（4）電氣化水平的高低與經(jīng)濟發(fā)展階段、經(jīng)濟結構、能源消費水平及本國的資源稟賦等密切相關。需要根據(jù)我國的資源狀況、經(jīng)濟發(fā)展等多方面情況優(yōu)化我國能源利用，制定電氣化規(guī)劃。一方面，我國在工業(yè)化中期向后期發(fā)展過程中，電力消費水平將保持較高的增速，需要加快電源、電網(wǎng)建設；另一方面，雖然電力在終端設備的利用效率較高，但考慮到化石能源在轉化為電力的過程中損失較大，建議要加快推進電價機制改革，構建合理的能源價格體系，使得電氣化水平能夠上升到一個合理的水平，以利于提高整個國家的綜合能源利用效率。

［1］王慶一.國民經(jīng)濟電氣化初探[J].電力技術經(jīng)濟,2008,20(3)：12-17,38.

［2］Stephane de Ia Rue du Can,Lynn Price.Sectoral trends in global energy use and greenhouse gas emissions[J].Energy Policy,2008,36(4)：1386-1403.

［3］International Energy Agency.World energy outlook[M].France：Soregraph,2010.

［4］The Energy Data and Modeling Center.Handbook of energy and economic statistics in Japan[M].Tokyo：The Energy Conservation Center,2010.

［5］國家統(tǒng)計局能源統(tǒng)計司.中國能源統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計出版社,2010.

［6］International Energy Agency.IEA world energy statistics and balances[EB/OL].(2011-6-1)[2011-6-7].http://www.iea.org/stats/index.asp.

［7］International Energy Agency.World energy statistics[EB/OL].(2010-10-29)[2011-6-7].http://www.oecd-ilibrary.org/energy/data/iea-world-energy-statistics-and-balances/world-energy-statistics_data-00510-en?isPartOf=/content/datacollection/enestats-data-en.