世界主要國家電力工業發展分析

胡光宇

（華北電力大學 國家能源發展研究院，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、環境帶來的危害已經引發全球共同關注。為解決經濟發展與生態環境保護之間的矛盾，就需要更加廣泛的使用電力。我國早在1985年就提出能源工業的發展要以電力為中心；1995年提出能源建設要以電力為中心，這個方針與世界潮流是一致的。具體如何規劃中國電力工業的發展，是落實這些方針的關鍵。

20世紀80年代末90年代初，美國和英國對電力工業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。從發達國家幾十年的實踐來看，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，單位產值的能源消費（即能源強度）越低。電力工業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，發達國家幾乎把污染最嚴重的煤炭的全部或大部分用于發電。經過研究分析，發達國家的發電總量與GDP總量、人口總量等關系密切，以下將詳述之。

一、五個發達國家發電量與GDP之間的關系

（一）發電總量與GDP總量之間的關系

五個主要發達國家的發電總量受經濟周期、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）區間時，發電總量的增長呈停滯狀態。在第二次世界大戰期間，美國的GDP總量回落。二戰結束后，美國的發電量不僅隨著GDP總量的增長而增長，且增長速率要高于其他四個發達國家，這一現象的出現可能是美國經濟結構調整和居民生活用電消費增加造成的。兩伊戰爭爆發后，引發了1979—1980的第二次石油危機，這兩大產油國之間的戰爭直接造成國際油價飆漲，使西方國家的經濟再次遭受打擊。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濟發展停滯，因此，美國GDP在4－5萬億區間時，發電總量增長緩慢。圖1中法國和英國的發電量在GDP為0.7萬億國際元附近產生突變，法國發電量隨GDP增加迅速增加，英國發電量隨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議，每年向英國和意大利輸送電力。同樣的現象也發生在德國，1990年東西德合并，但發電量陡增而GDP卻下降。20世紀70年代末，西方資本主義爆發了經濟危機，這場世界經濟危機共持續了三年半之久。日本于1980年陷入這場世界性經濟危機。到1982年底，日本工業生產斷斷續續下降，并最終停滯了34個月。日本GDP在1.5－1.7萬億區間時，發電量也出現了負增長。拋開上述特殊現象，在正常情況下，主要發達國家年發電量與GDP呈一定的線性關系，即發電量隨著GDP的增加而增加。自改革開放以來，我國經濟一直處于高速、穩定增長的狀態，中國的發電量也隨著GDP的增加而增長，兩者的線性關系呈較強態勢。

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

（二）人均發電量與人均GDP之間的關系

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，人均發電量隨人均GDP的變化非常接近，都呈相似的線性關系。美國在人均GDP超過8000國際元后受第二次世界大戰影響，曲線斜率明顯降低。而中國和日本具有相似性，即日本的人均發電量—人均GDP曲線在人均GDP低于8000國際元時，呈現非常好的線性關系。尤其到2001年為止的數據，中國均與日本保持基本相同的線性關系。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，這就導致在經濟結構、發展方式相似的情況下，人均發電量—人均GDP曲線卻呈現兩種態勢。由此推斷，中國電力工業發展和經濟發展的關系很可能更與日本相似。

（三）達到3000千瓦時/年以后，主要發達國家人均發電量與時間之間的關系

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

在進入基準年后的10年里，五個發達國家年人均發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，五個發達國家的年人均發電量的增長速度發生變化，不再具有相似性。其中，人均發電量增速最高的是美國；德國年人均發電量高于金融危機時期的日本，此后德國的人均發電量開始下滑，特別是東西德合并后使德國的人均發電量進一步下滑，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，這導致兩國的數據不具可比性。從基準年以后10年，五個發達國家年人均發電量均以相似的速度增長，而基準年10年以后，五個發達國家人均發電量的增速出現了明顯的差異。這是因為基準年以后10年是主要發達國家工業化的主要時期，電力消費主要是工業用電，而基準年10年后，這些發達國家人民的生活用電水平出現了差異，這導致此后年人均發電量發生變化。

綜上所述，發電量增速與GDP增速直接相關。此外，經濟結構、節能降耗力度、生活用電比重的變化也與發電量相關，這些因素對發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，對這些因素的解構本文在此不作贅述。還有一個指標通常被用于分析發電量增速與GDP增速之間的關系，即電力彈性系數。

二、電力彈性系數變化情況分析

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

電力彈性系數反映電力工業發展與國民經濟發展之間的關系，是宏觀經濟學中說明發展總趨勢的一種概括性指標，可以作為衡量電力發展是否適應國民經濟發展的一個參數。從世界各國長時期的電力工業發展與國民經濟發展的關系中可以看出，由于各國在經濟發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、高效率等優點來促進經濟發展和提高人民的生活水平，因而在生產和生活領域中，用電范圍不斷擴大，用電數量迅速增長，電力工業的發展速度一直快于國民經濟的發展速度。因此，電力彈性系數一般大于1。

為了便于分析不同國家、不同時期的電力彈性系數，本文按照人均GDP將5個發達國家的經濟社會發展分為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 主要發達國家處于不同經濟階段時間表

表2 主要發達國家不同經濟階段的電力彈性系數

本文認為，表2中一些國家個別階段的電力彈性系數是無效的，因為各個國家在一些階段受到戰爭、經濟危機、石油危機和電力輸送協議等因素的影響，在這些非正常時期，電力彈性系數并非是正常值，因此這些階段的電力彈性系數本文視為無效數據。例如，美國在第一階段和第二階段的電力彈性系數即為無效數據，因為第一階段的美國正經歷第二次經濟危機（大蕭條），這次經濟危機一直延續到第二次大戰開始，貫穿整個30年代。第二次大戰拯救了美國經濟，由于戰爭的刺激，從1941年開始，美國各項經濟指標才超過了1929年。美國經濟經歷了40年代的戰爭紅利后，50年代增勢較緩，60年代增長較快，這就是美國經濟社會發展的第二階段。該階段的電力彈性系數受到戰爭刺激，因此也是無效數據；日本社會經濟發展的第二階段和第四階段里，由于受到經濟危機的影響，其電力彈性系數也被視為無效數據；1990年隨著柏林墻被推倒，東西德國統一。這件具有廣泛影響意義的事件恰恰發生在德國經濟社會的第四階段，因此該階段的電力彈性系數無效；如前文所述，法國在第三階段和第四階段大規模向英國和德國輸送電力，因此該階段的電力彈性系數也是無效的；英國自第二階段至第四階段，大規模從法國購電，因此英國在這三個階段的電力彈性系數無效。

根據表2中的有效電力彈性系數來看，5個發達國家在不同經濟社會發展階段電力彈性系數變化是有一定規律可循的：第一階段各國電力彈性系數較高，平均值為1.33，由此可以認為該階段是初步工業化階段，因此電力消費主要集中在工業用電領域；第二階段電力彈性系數最高，平均值高達1.71，可以認為該階段處于全面工業化時期，電力消費主要集中在重工業生產和基礎設施建設領域；第三階段電力彈性系數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平均值為1.20，該階段已經基本完成城市化，電力增長主要集中在居民電力消費領域；第四階段的平均電力彈性系數繼續下降，并低于1。該階段的經濟增長主要集中在能耗較低高科技和金融等行業。

綜上所述，根據人均GDP，可以將發達國家的經濟社會發展分為四個階段。在人均GDP低于10000國際元時，發達國家大都處于工業化階段。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為1.73。按照電力彈性系數判斷，1978－2001年我國處于經濟社會發展的第一階段，2011－2020年我國將處于主要的工業化階段。可見，中國電力工業起步比較晚，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的發展，而且現在中國電力的規模已經是世界第一。為保障中國電力行業未來穩定發展，實現節能減排、環境保護等目標，結合我國能源結構和經濟社會發展水平，可以采取如下措施來實現上述目標。

（一）有序發展煤電，大力發展潔凈煤技術

2020年以后，煤電裝機應大幅放緩，2030年以后不再新增煤電。清潔煤技術包括選煤、型煤、水煤漿、循環流化床、加壓循環流化床、煤氣化聯合循環發電、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，保證社會經濟的持續增長。

（二）穩步增加氣電比重

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

（三）大力發展可再生能源發電

為減少SO2的排放量，工業發達國家都十分重視可再生能源的發電利用。可再生能源包括水能（水力發電）、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）、生物質能。目前工業發達國家由于水能資源已經基本開發完畢，近來在開發可再生能源發電方面重點放在開發太陽能、風能、地熱能和生物質能發電方面。但由于可再生能源發電（除水力發電外）大都具有投資大、成本高、發電不連續的問題，因此在2020年以前在能源和發電量中所占比重不會很大。我國和大多數發展中國家水能資源的開發程度都較低，可供開發的優越水力地址還很多，在開發再生能源發電中，把加快開發水電放在突出的位置。這是由于水電開發技術最成熟、經濟性好，可以連續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，我國太陽能發電將可取的較大發展，應成為未來重要的電源。在推動風電發展上，應充分發展儲能、風光互補等技術，建設長距離新能源發電輸送通道，有效解決資源分布和消費區域不匹配問題。