世界主要國家電力工業(yè)發(fā)展分析

胡光宇

（華北電力大學 國家能源發(fā)展研究院，北京 102206）

在未來的二三十年里，全球能源消費仍將以化石燃料為主。眾所周知，化石燃料不僅會造成環(huán)境污染，而且排放出的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體給全球氣候、環(huán)境帶來的危害已經(jīng)引發(fā)全球共同關(guān)注。為解決經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾，就需要更加廣泛的使用電力。我國早在1985年就提出能源工業(yè)的發(fā)展要以電力為中心；1995年提出能源建設(shè)要以電力為中心，這個方針與世界潮流是一致的。具體如何規(guī)劃中國電力工業(yè)的發(fā)展，是落實這些方針的關(guān)鍵。

20世紀80年代末90年代初，美國和英國對電力工業(yè)進行了市場化體制改革，即所謂自由化、民營化、放松管制、打破壟斷、引入競爭機制。從發(fā)達國家?guī)资甑膶嵺`來看，電力增長越快，總的能源需求增長越慢；電力占終端能源比重越大，單位產(chǎn)值的能源消費（即能源強度）越低。電力工業(yè)是最能清潔利用化石燃料的部門，也是效率最高地利用化石燃料的部門，發(fā)達國家?guī)缀醢盐廴咀顕乐氐拿禾康娜炕虼蟛糠钟糜诎l(fā)電。經(jīng)過研究分析，發(fā)達國家的發(fā)電總量與GDP總量、人口總量等關(guān)系密切，以下將詳述之。

一、五個發(fā)達國家發(fā)電量與GDP之間的關(guān)系

（一）發(fā)電總量與GDP總量之間的關(guān)系

五個主要發(fā)達國家的發(fā)電總量受經(jīng)濟周期、國際政治影響較大。美國GDP在1.4－1.7萬億（貨幣單位為國際元，下同）區(qū)間時，發(fā)電總量的增長呈停滯狀態(tài)。在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國的GDP總量回落。二戰(zhàn)結(jié)束后，美國的發(fā)電量不僅隨著GDP總量的增長而增長，且增長速率要高于其他四個發(fā)達國家，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是美國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和居民生活用電消費增加造成的。兩伊戰(zhàn)爭爆發(fā)后，引發(fā)了1979—1980的第二次石油危機，這兩大產(chǎn)油國之間的戰(zhàn)爭直接造成國際油價飆漲，使西方國家的經(jīng)濟再次遭受打擊。美國的GDP增長率由1978年的5.6%下降到1980年的3.2%，直至1981年0.2%的負增長。這次石油危機導致美國經(jīng)濟發(fā)展停滯，因此，美國GDP在4－5萬億區(qū)間時，發(fā)電總量增長緩慢。圖1中法國和英國的發(fā)電量在GDP為0.7萬億國際元附近產(chǎn)生突變，法國發(fā)電量隨GDP增加迅速增加，英國發(fā)電量隨GDP的增加反而放緩。這是因為20世紀80年代，法國同英國、意大利簽署了電力輸送協(xié)議，每年向英國和意大利輸送電力。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在德國，1990年東西德合并，但發(fā)電量陡增而GDP卻下降。20世紀70年代末，西方資本主義爆發(fā)了經(jīng)濟危機，這場世界經(jīng)濟危機共持續(xù)了三年半之久。日本于1980年陷入這場世界性經(jīng)濟危機。到1982年底，日本工業(yè)生產(chǎn)斷斷續(xù)續(xù)下降，并最終停滯了34個月。日本GDP在1.5－1.7萬億區(qū)間時，發(fā)電量也出現(xiàn)了負增長。拋開上述特殊現(xiàn)象，在正常情況下，主要發(fā)達國家年發(fā)電量與GDP呈一定的線性關(guān)系，即發(fā)電量隨著GDP的增加而增加。自改革開放以來，我國經(jīng)濟一直處于高速、穩(wěn)定增長的狀態(tài)，中國的發(fā)電量也隨著GDP的增加而增長，兩者的線性關(guān)系呈較強態(tài)勢。

雖然發(fā)電總量和GDP總量在大多數(shù)情況下呈一定的線性關(guān)系，但這兩項指標并不能有效反映出經(jīng)濟發(fā)展狀況和電力發(fā)展情況。這就需要將人均發(fā)電量和人均GDP的關(guān)系展現(xiàn)出來。

（二）人均發(fā)電量與人均GDP之間的關(guān)系

美國、英國、德國和法國具有相似性，即在人均GDP低于8000國際元時，人均發(fā)電量隨人均GDP的變化非常接近，都呈相似的線性關(guān)系。美國在人均GDP超過8000國際元后受第二次世界大戰(zhàn)影響，曲線斜率明顯降低。而中國和日本具有相似性，即日本的人均發(fā)電量—人均GDP曲線在人均GDP低于8000國際元時，呈現(xiàn)非常好的線性關(guān)系。尤其到2001年為止的數(shù)據(jù)，中國均與日本保持基本相同的線性關(guān)系。這是因為中國和日本均屬于人口密度很高的國家，相比之下，美國、英國、德國和法國則屬于人口密度相對較低的國家，這就導致在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、發(fā)展方式相似的情況下，人均發(fā)電量—人均GDP曲線卻呈現(xiàn)兩種態(tài)勢。由此推斷，中國電力工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系很可能更與日本相似。

（三）達到3000千瓦時/年以后，主要發(fā)達國家人均發(fā)電量與時間之間的關(guān)系

西方發(fā)達國家往往以年人均發(fā)電量達到3000千瓦時為基準年。在基準年10年以后，五個發(fā)達國家年人均發(fā)電量增長的情況非常相似，如圖3所示。截止到2010年，中國年人均發(fā)電量超過3000千瓦時，這就意味中國未來發(fā)電量隨時間增加而變化的情況可以通過這五個發(fā)達國家的情況進行推測與分析。

在進入基準年后的10年里，五個發(fā)達國家年人均發(fā)電量均以相似的速度從3000千萬時/年增加到4500－5000千瓦時/年。而在此之后，五個發(fā)達國家的年人均發(fā)電量的增長速度發(fā)生變化，不再具有相似性。其中，人均發(fā)電量增速最高的是美國；德國年人均發(fā)電量高于金融危機時期的日本，此后德國的人均發(fā)電量開始下滑，特別是東西德合并后使德國的人均發(fā)電量進一步下滑，而日本則在基準年20年時超越了德國；由于法國和英國互相輸送電力，這導致兩國的數(shù)據(jù)不具可比性。從基準年以后10年，五個發(fā)達國家年人均發(fā)電量均以相似的速度增長，而基準年10年以后，五個發(fā)達國家人均發(fā)電量的增速出現(xiàn)了明顯的差異。這是因為基準年以后10年是主要發(fā)達國家工業(yè)化的主要時期，電力消費主要是工業(yè)用電，而基準年10年后，這些發(fā)達國家人民的生活用電水平出現(xiàn)了差異，這導致此后年人均發(fā)電量發(fā)生變化。

綜上所述，發(fā)電量增速與GDP增速直接相關(guān)。此外，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、節(jié)能降耗力度、生活用電比重的變化也與發(fā)電量相關(guān)，這些因素對發(fā)電量增速上的作用力可能大于GDP增速，也可能小于GDP增速。因此，對這些因素的解構(gòu)本文在此不作贅述。還有一個指標通常被用于分析發(fā)電量增速與GDP增速之間的關(guān)系，即電力彈性系數(shù)。

二、電力彈性系數(shù)變化情況分析

電力彈性系數(shù)是電能消費增長速度與國民經(jīng)濟增長速度的比值，又稱電能消費彈性系數(shù)。因電能消費增長一般快于國民經(jīng)濟增長，在前蘇聯(lián)和東歐等國家稱作電力超前系數(shù)。電能消費增長速度用發(fā)電量增長速度表示；國民經(jīng)濟增長速度一般用國民生產(chǎn)總值（GNP）的增長速度來表示。它是反映電力消費的年平均增長率和國民經(jīng)濟的年平均增長率之間的關(guān)系的宏觀指標。電力彈性系數(shù)可以用下面的公式來表示：b＝AY/AX。式中：b為電力彈性系數(shù)，AY為電力消費年平均增長率；AX為國民經(jīng)濟年平均增長率。

電力彈性系數(shù)反映電力工業(yè)發(fā)展與國民經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系，是宏觀經(jīng)濟學中說明發(fā)展總趨勢的一種概括性指標，可以作為衡量電力發(fā)展是否適應國民經(jīng)濟發(fā)展的一個參數(shù)。從世界各國長時期的電力工業(yè)發(fā)展與國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系中可以看出，由于各國在經(jīng)濟發(fā)展中都致力于不斷提高電氣化程度，充分利用電力所具有的方便、清潔、高效率等優(yōu)點來促進經(jīng)濟發(fā)展和提高人民的生活水平，因而在生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中，用電范圍不斷擴大，用電數(shù)量迅速增長，電力工業(yè)的發(fā)展速度一直快于國民經(jīng)濟的發(fā)展速度。因此，電力彈性系數(shù)一般大于1。

為了便于分析不同國家、不同時期的電力彈性系數(shù)，本文按照人均GDP將5個發(fā)達國家的經(jīng)濟社會發(fā)展分為4個階段，即第一階段為5000－10000國際元；第二階段為10000－15000國際元；第三階段為15000－20000國際元；第四階段為20000國際元以上，如表1所示。

表1 主要發(fā)達國家處于不同經(jīng)濟階段時間表

表2 主要發(fā)達國家不同經(jīng)濟階段的電力彈性系數(shù)

本文認為，表2中一些國家個別階段的電力彈性系數(shù)是無效的，因為各個國家在一些階段受到戰(zhàn)爭、經(jīng)濟危機、石油危機和電力輸送協(xié)議等因素的影響，在這些非正常時期，電力彈性系數(shù)并非是正常值，因此這些階段的電力彈性系數(shù)本文視為無效數(shù)據(jù)。例如，美國在第一階段和第二階段的電力彈性系數(shù)即為無效數(shù)據(jù)，因為第一階段的美國正經(jīng)歷第二次經(jīng)濟危機（大蕭條），這次經(jīng)濟危機一直延續(xù)到第二次大戰(zhàn)開始，貫穿整個30年代。第二次大戰(zhàn)拯救了美國經(jīng)濟，由于戰(zhàn)爭的刺激，從1941年開始，美國各項經(jīng)濟指標才超過了1929年。美國經(jīng)濟經(jīng)歷了40年代的戰(zhàn)爭紅利后，50年代增勢較緩，60年代增長較快，這就是美國經(jīng)濟社會發(fā)展的第二階段。該階段的電力彈性系數(shù)受到戰(zhàn)爭刺激，因此也是無效數(shù)據(jù)；日本社會經(jīng)濟發(fā)展的第二階段和第四階段里，由于受到經(jīng)濟危機的影響，其電力彈性系數(shù)也被視為無效數(shù)據(jù)；1990年隨著柏林墻被推倒，東西德國統(tǒng)一。這件具有廣泛影響意義的事件恰恰發(fā)生在德國經(jīng)濟社會的第四階段，因此該階段的電力彈性系數(shù)無效；如前文所述，法國在第三階段和第四階段大規(guī)模向英國和德國輸送電力，因此該階段的電力彈性系數(shù)也是無效的；英國自第二階段至第四階段，大規(guī)模從法國購電，因此英國在這三個階段的電力彈性系數(shù)無效。

根據(jù)表2中的有效電力彈性系數(shù)來看，5個發(fā)達國家在不同經(jīng)濟社會發(fā)展階段電力彈性系數(shù)變化是有一定規(guī)律可循的：第一階段各國電力彈性系數(shù)較高，平均值為1.33，由此可以認為該階段是初步工業(yè)化階段，因此電力消費主要集中在工業(yè)用電領(lǐng)域；第二階段電力彈性系數(shù)最高，平均值高達1.71，可以認為該階段處于全面工業(yè)化時期，電力消費主要集中在重工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域；第三階段電力彈性系數(shù)較前兩階段而言呈下降趨勢，特別是較第二階段下降幅度較大，該階段電力彈性系數(shù)平均值為1.20，該階段已經(jīng)基本完成城市化，電力增長主要集中在居民電力消費領(lǐng)域；第四階段的平均電力彈性系數(shù)繼續(xù)下降，并低于1。該階段的經(jīng)濟增長主要集中在能耗較低高科技和金融等行業(yè)。

綜上所述，根據(jù)人均GDP，可以將發(fā)達國家的經(jīng)濟社會發(fā)展分為四個階段。在人均GDP低于10000國際元時，發(fā)達國家大都處于工業(yè)化階段。1978－2001年，中國的GDP從9359億國際元增加到45598億國際元，據(jù)此計算平均年增長率為7.1%，2001年我國的人均GDP為3580.59國際元，我們按照改革開放以來的GDP增速平均值估算，2010年我國的GDP約為84723國際元，人均6323國際元。而2002－2010年我國發(fā)電量增長率為12.34%，就此計算這段時期，我國的電力彈性系數(shù)為1.73。按照電力彈性系數(shù)判斷，1978－2001年我國處于經(jīng)濟社會發(fā)展的第一階段，2011－2020年我國將處于主要的工業(yè)化階段?？梢?，中國電力工業(yè)起步比較晚，但從2002年開始，我國電力裝機每年增長接近1億千瓦，而英國、法國、德國這種發(fā)達國家，他們總裝機大概在1千瓦左右，所以我國屬于超速超常規(guī)的發(fā)展，而且現(xiàn)在中國電力的規(guī)模已經(jīng)是世界第一。為保障中國電力行業(yè)未來穩(wěn)定發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境保護等目標，結(jié)合我國能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟社會發(fā)展水平，可以采取如下措施來實現(xiàn)上述目標。

（一）有序發(fā)展煤電，大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)

2020年以后，煤電裝機應大幅放緩，2030年以后不再新增煤電。清潔煤技術(shù)包括選煤、型煤、水煤漿、循環(huán)流化床、加壓循環(huán)流化床、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、煤炭氣化、煤炭液化和煙道氣脫流等，可以大幅度地減少污染物的排放量，從而在環(huán)境允許的條件下擴大煤炭的利用，減少煤炭利用的外部成本，保證社會經(jīng)濟的持續(xù)增長。

（二）穩(wěn)步增加氣電比重

增加天然氣進口比例，在氣源穩(wěn)定地區(qū)加快發(fā)展氣電。加強頁巖氣的開發(fā)。在保障安全的前提下大力發(fā)展核電。

（三）大力發(fā)展可再生能源發(fā)電

為減少SO2的排放量，工業(yè)發(fā)達國家都十分重視可再生能源的發(fā)電利用?？稍偕茉窗ㄋ埽ㄋΠl(fā)電）、太陽能、風能、地熱能、海洋能（包括潮汐能、波浪能、洋流能、溫差能等）、生物質(zhì)能。目前工業(yè)發(fā)達國家由于水能資源已經(jīng)基本開發(fā)完畢，近來在開發(fā)可再生能源發(fā)電方面重點放在開發(fā)太陽能、風能、地熱能和生物質(zhì)能發(fā)電方面。但由于可再生能源發(fā)電（除水力發(fā)電外）大都具有投資大、成本高、發(fā)電不連續(xù)的問題，因此在2020年以前在能源和發(fā)電量中所占比重不會很大。我國和大多數(shù)發(fā)展中國家水能資源的開發(fā)程度都較低，可供開發(fā)的優(yōu)越水力地址還很多，在開發(fā)再生能源發(fā)電中，把加快開發(fā)水電放在突出的位置。這是由于水電開發(fā)技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性好，可以連續(xù)供應電力等因素所決定的。而隨著光伏組件價格的下降和分布式光伏應用的推廣，我國太陽能發(fā)電將可取的較大發(fā)展，應成為未來重要的電源。在推動風電發(fā)展上，應充分發(fā)展儲能、風光互補等技術(shù)，建設(shè)長距離新能源發(fā)電輸送通道，有效解決資源分布和消費區(qū)域不匹配問題。