中外电气化发展历程探讨

顾宇桂，郭利杰

（国网能源研究院，北京 100052）

电气化是指为了提高劳动生产率，在国民经济各行业和人民生活中广泛使用电力。电气化的基本概念是指能源需求向电力转化，衡量电气化程度一般用2个指标：一是发电用能占一次能源的比重，用以度量用来发电的能源需求水平；二是电能占终端能源消费比重，用以度量社会电力需求水平。发电能源占一次能源消费的比重、电能占终端能源消费的比重这2个指标反映了电能在整个能源消费系统中的地位，是国际上常用的电气化指标。因此本文选取这2个指标进行国内外电气化水平的对比分析[1]。

1 各国电气化指标对比

1.1 发电用能占一次能源消费比重

（1）发达国家发电用能占一次能源消费比重

美国发电用能占一次能源消费比重在1990年以前提高较快，之后增幅放缓。2008年美国发电用能占一次能源消费比重为38.78%，与1960年相比，发电用能占比提高了21.29%。美国发电能源以煤炭、天然气和核电为主，煤电比重自1960年以来总体上保持在50%左右；天然气发电比重1970年之前不断上升，之后在20%左右波动；核电从1970年开始大幅发展，发电所占比重不断提高，2008年接近20%；油机发电量所占比重不大，并且呈逐步下降趋势。

日本是世界上电气化水平最高的国家之一。2008年日本发电用能占比为44.25%，自1960年以来提高了16.96%。20世纪70、80年代是日本电气化水平提高最快的时期，其后随着经济陷入滞涨以及电器的饱和，日本的电气化水平提高幅度放缓。日本的发电量以火电（包括油、煤、天然气等）为主。自1965年以来，核电发电量增长较快；火电发电比重变化不大；水电发电量较为稳定，但比重逐年下降。2008年日本火电发电量占总发电量的69.7%，核电发电量占22.5%，水电发电量占7.3%。

韩国电气化水平随着经济的快速发展而提高，2008年发电用能占一次能源的40.25%，比1971年提高26.31%。电气化水平提高较快的阶段主要是在1995—2005年，此后有所放缓。1971年以来韩国发电结构发生了较大变化，2008年韩国的火电发电量占56.46%，比1971年下降38.74%；核电发电量增长很快，2008年已经占43.07%；水电和可再生能源发电量比重均低于1%。

（2）中国发电用能占一次能源消费比重

中国发电用能占一次能源消费比重指标，用国际能源机构（International Energy Agency,IEA）和用中国能源统计年鉴口径计算结果存在一定的差异[1—5]，这主要是一次能源的折算方法不同造成的。中国的一次能源折算用的是发电煤耗法，即用当年的发电煤耗与发电量的乘积获得发电消耗的能源；而IEA的水电折算1 TWh=0.086 Mtoe，核电折算1 TWh=0.086/0.33 Mtoe，地热折算 1 TWh=0.086/0.1 Mtoe，并且IEA的一次能源中考虑了非商品能源，而中国能源统计年鉴中没有考虑非商品能源，总体来说，IEA口径的一次能源数据大于中国能源统计年鉴口径的数据。

如果采用IEA口径，中国2008年的发电用能占一次能源消费比重为36.66%，低于美国、日本、韩国水平，比1971年提高27.5%。与美国、日本、韩国的发电结构相比，2010年中国的核电发电量比重偏低，仅占1.8%，而煤电比重相对较高，约占80.8%。

图1是各国发电用能占一次能源消费比重。

图1 各国发电用能占一次能源比重

图2为中国发电用能比重2种统计口径的比较。

图2 中国发电用能比重2种统计口径的比较

1.2 电能在终端能源消费中的比重

（1）发达国家电能占终端能源消费比重

在美国，电能占终端能源消费的比重2008年达到21.27%，比1960年提高了13.96%，在各能源品种中位居第二；终端能源消费中比重最大的是油品，占50%以上。分行业来看，电气化水平最高的是商业和服务业，电能占终端能源消费比重达到55.33%；其次是居民生活，电能占终端能源消费比重达到44.28%；工业的电气化水平也达到18.11%；最低的是交通行业，能源消费以油为主，电气化水平仅为0.11%。从各年电气化水平的变化幅度看，提高最快的是商业，其次是居民生活和工业。

日本的终端用能结构自1960年以来明显优化，优质能源比重大大提高，而煤炭在终端的利用大大减少。2008年，日本电能占终端能源消费比重达到了26.01%，累计上升11.58%；油品占53.65%，在各能源品种中比重最高。分行业来看，电气化水平最高的是商业，2008年达到了45.94%，比1960年提高了近40%。由于家用电器的大量普及，居民生活的电气化水平达到52.01%，比1960年提高了30%以上。由于控制设备的大量使用，工业电气化水平也达到21.28%，比1960年提高3.49%。各行业中商业及居民生活电气化水平提高较快。

韩国终端能源消费中，石油所占比重最高，一直维持在50%以上。电力消费量占终端能源消费的比重增长迅速，由1971年的5.89%增至2008年的23.73%，提高了17.84%。各行业中，电气化水平最高的是商业，2008年电能占终端能源消费比重达到61.6%；其次是居民生活，达到25.73%；工业电气化水平达到22.93%，略低于全社会平均水平；交通业电气化水平偏低，比重不足1%。其中商业、居民生活用能占终端能源消费比重提升幅度相对较大，其次是工业行业。

（2）中国电能占终端能源消费比重

中国的电能占终端能源消费比重也有IEA和中国能源统计年鉴2个口径，为便于比较，采用IEA口径。

中国终端能源消费结构中，煤炭占有相当高的比重，2008年为36.07%，比1980年下降38.8%；油品占23.35%，比1980年提高4.3%；电力占终端能源消费的比重在各品种中排行第三，占17.83%，比1980年提高了11.01%。中国终端能源消费量比重与美国、日本、韩国行业相比，主要表现为油品、天然气和电力等优质能源比重偏低，而煤炭比重偏高。

从行业来看，电气化水平最高的是商业，达到24.78%；其次是工业，达到21.82%；居民生活的电气化比重偏低，仅占11.08%，主要是非商品能源，约有2.9亿tce，约占居民生活用能的58.8%；交通行业以用油为主，电气化水平较低，仅为1.66%。

表1[6，7]列出了2008年各国主要行业的电气化水平数据。从表1来看，我国商业和居民生活的电气化水平与发达国家差距较大。发达国家工业的电气化水平在20%左右，第三产业电气化水平可以达到50%以上的高水平，而中国仅为25%左右，与美国、日本、韩国差距较大。这是由于国外第三产业发展成熟，而第三产业对环境、方便性的要求较高，因而用电水平提高。

表1 2008年各国主要行业电气化水平 %

2008年各国分品种终端能源消费比重如图3所示。

图3 2008年各国分品种终端能源消费比重

居民生活的电气化水平在一定程度上与各国的资源禀赋状况有关，韩国居民生活用能中天然气占比较高，因而电气化水平相对偏低；美国、日本居民生活用能中电力占40%以上。中国居民生活的电气化水平仍然远低于美国、日本、韩国，主要是因为中国居民的生活水平相对较低，并使用大量非商品能源。

各国电能占终端能源的消费比重如图4所示。

图4 各国电能占终端能源消费比重

中国电能占终端能源消费比重如图5所示。

图5 中国电能占终端能源消费比重2种统计口径的比较

2 电气化水平提升因素分解

2.1 美国电气化水平提升因素分解

电气化水平与各行业电气化水平（行业用电/行业终端用能）以及终端能源消费结构（行业终端用能/全部终端用能）密切相关。测度影响电气化水平的主要因素，可通过结构分解模型来实现，采用拉式指数及其分解模型分析电气化水平与能源消费结构的关系。电气化水平变化

进一步可分为2个部分

式中：RE为电气化水平；S为各行业能源消费比重；△REs为能源消费结构份额，表示终端能源消费结构变化导致电气化水平增加的变化量；△REe为行业电气化份额，表示各产业行业自身电气化水平提高而导致总的电气化水平增加的变化量。

表2的因素分解结果表明，美国各行业自身电气化水平的提高对美国电气化水平提高的贡献率较大，终端能源消费结构变化对电气化水平的提高影响较小。1960—2008年，美国电气化水平共提高14%，主要是源于各行业自身电气化提升的结果，其贡献率达到107.4%。

表2 1960—2008年美国电气化水平因素分解 %

从行业看，商业和居民生活电气化水平提升对美国电气化水平提高的贡献率最大，分别为43.5%、39.8%，分别拉动美国电气化水平提高6.1%和5.5%；工业对美国电气化提高的贡献率相对较小，为11.9%，拉动电气化水平提高1.7%。

2.2 日本电气化水平提升因素分解

1960—2008年，日本电气化水平共提高11.6%，其中行业自身电气化水平的提升是日本电气化水平上升的主要原因，拉动日本电气化水平提高9.9%。从行业来看，商业、居民生活对日本全社会电气化水平提升的贡献率最大，分别为81.4%和45.7%，分别拉动日本电气化水平提高9.4%和5.3%；工业行业由于用能比重下降较多，对全社会电气化水平提升的效果为负。1960—2008年日本电气化水平因素分解如表3所示。

表3 1960—2008年日本电气化水平因素分解 %

2.3 韩国电气化水平提升因素分解

1971—2008年，韩国电气化水平共提高17.8%，主要是源于行业自身电气化水平提升的结果，其贡献率达到86.5%；能源消费结构变动对韩国电气化水平的贡献率相对较小，为13.4%。

从行业来看，工业对全社会电气化水平的提升贡献率最大，为45.3%，拉动韩国电气化水平提高8.1%；其次是商业和居民生活，贡献率分别为36.4%、14.9%，分别拉动韩国电气化水平提高6.5%和2.7%，以上3个行业合计拉动韩国电气化水平提高17.3%。表4显示了1971—2008年韩国电气化水平的因素分解。

表4 1971—2008年韩国电气化水平因素分解 %

2.4 中国电气化水平提升因素分解

1990—2008年，我国电气化水平提高了9.2%，其中行业自身电气化水平提高贡献了10.5%，而终端能源消费结构反而使电气化水平下降了1.2%。从行业来看，工业、商业和居民生活电气化水平的提高对我国电气化水平提高分别贡献了5.9%、0.6%和1.9%，是我国电气化水平提高的主要原因。1990—2008年中国电气化水平的因素分解如表5所示。

表5 1990—2008年中国电气化水平因素分解 %

从电气化指标结构分解结果来看，行业电气自身电气化水平的提高是电气化水平提高的主要原因。日本、韩国行业自身电气化水平的提高对电气化总体水平提高的贡献率都在80%以上，美国、中国甚至超过100%。此外，相对于已经市场化的煤价和油价，电价水平偏低也促进了我国电能的消费。

近些年来，随着我国工业化和城市化不断向前推进，工业特别是高耗能行业高效用电设备较快普及、用电量持续快速增长，工业电气化水平明显提高，对电气化总体水平提高的贡献率在各行业中最高；发达国家由于工业化进程已然完成，拉动电气化提升的主要是居民及商业自身电气化水平的提升，工业贡献率相对较低。

3 2020年我国电气化水平展望

2020年我国电气化水平预测如表6[3]所示。预计2008—2020年，我国经济年均增长率达到7.9%左右。到2020年我国一次能源需求将达到45亿tce左右，用能年均增长3.33%左右。考虑到技术进步、经济结构调整，以及新能源大规模发展主要转化为电力使用，电力年均增速将达到能源的1.77倍，2020年我国电能占终端能源消费比重将达到25.23%左右。届时，我国电气化水平将超过美国，但仍与日本有较大的差距，如表7[3]所示。

表6 2020年我国电气化水平预测

表7 2020年各国电气化水平预测 %

分行业看，我国未来电气化潜力较大的是第三产业和居民生活，预计到2020年电气化水平分别达到35.29%和18.35%，相比2008年分别提高10.51%和7.27%；工业的电气化水平将达到28.8%，比2008年提高6.98%；交通行业以用油为主，随着电气化铁路和轨道交通的发展，交通行业电气化水平略有提高，预计2020年达到3%左右。

4 主要结论与建议

（1）各国电气化水平都呈现不断上升的趋势。在工业化中后期，发电用能占一次能源消费比重会快速上升；随着第三产业比重的提高，电能占终端能源消费比重会出现一个明显上升的过程，然后再继续缓慢上升。

（2）从综合发电用能占一次能源消费比重和电能占终端能源消费比重2个指标看，日本电气化水平较高，韩国电气化水平迅速提高，现已超过美国。究其原因，主要是美国的资源比较丰富，而日本、韩国能源资源比较匮乏，需要将更多的能源转化为电力使用，以提高能源利用效率。

（3）根据IEA的计算方法测算，我国电气化水平相比美国、日本、韩国都还有明显的差距，说明我国电气化水平还有较大的上升空间，尤其是在商业和居民生活方面。从我国的能源消费结构看，优质的石油制品、天然气消费比重明显偏低，而煤炭消费比重则过高。在目前的能源勘探水平下，以较低廉的代价获取国际石油、天然气，进而优化我国能源结构已经变得并不现实。从环保的角度，提高煤炭转换为电力的比重，并加大新能源发电利用，我国未来电能占终端能源消费比重可能高于美国这样资源禀赋较好的国家。

（4）电气化水平的高低与经济发展阶段、经济结构、能源消费水平及本国的资源禀赋等密切相关。需要根据我国的资源状况、经济发展等多方面情况优化我国能源利用，制定电气化规划。一方面，我国在工业化中期向后期发展过程中，电力消费水平将保持较高的增速，需要加快电源、电网建设；另一方面，虽然电力在终端设备的利用效率较高，但考虑到化石能源在转化为电力的过程中损失较大，建议要加快推进电价机制改革，构建合理的能源价格体系，使得电气化水平能够上升到一个合理的水平，以利于提高整个国家的综合能源利用效率。

［1］王庆一.国民经济电气化初探[J].电力技术经济,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］国家统计局能源统计司.中国能源统计年鉴[M].北京：中国统计出版社,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.