世界主要国家电力工业发展分析

胡光宇

（华北电力大学 国家能源发展研究院，北京 102206）

在未来的二三十年里，全球能源消费仍将以化石燃料为主。众所周知，化石燃料不仅会造成环境污染，而且排放出的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体给全球气候、环境带来的危害已经引发全球共同关注。为解决经济发展与生态环境保护之间的矛盾，就需要更加广泛的使用电力。我国早在1985年就提出能源工业的发展要以电力为中心；1995年提出能源建设要以电力为中心，这个方针与世界潮流是一致的。具体如何规划中国电力工业的发展，是落实这些方针的关键。

20世纪80年代末90年代初，美国和英国对电力工业进行了市场化体制改革，即所谓自由化、民营化、放松管制、打破垄断、引入竞争机制。从发达国家几十年的实践来看，电力增长越快，总的能源需求增长越慢；电力占终端能源比重越大，单位产值的能源消费（即能源强度）越低。电力工业是最能清洁利用化石燃料的部门，也是效率最高地利用化石燃料的部门，发达国家几乎把污染最严重的煤炭的全部或大部分用于发电。经过研究分析，发达国家的发电总量与GDP总量、人口总量等关系密切，以下将详述之。

一、五个发达国家发电量与GDP之间的关系

（一）发电总量与GDP总量之间的关系

五个主要发达国家的发电总量受经济周期、国际政治影响较大。美国GDP在1.4－1.7万亿（货币单位为国际元，下同）区间时，发电总量的增长呈停滞状态。在第二次世界大战期间，美国的GDP总量回落。二战结束后，美国的发电量不仅随着GDP总量的增长而增长，且增长速率要高于其他四个发达国家，这一现象的出现可能是美国经济结构调整和居民生活用电消费增加造成的。两伊战争爆发后，引发了1979—1980的第二次石油危机，这两大产油国之间的战争直接造成国际油价飙涨，使西方国家的经济再次遭受打击。美国的GDP增长率由1978年的5.6%下降到1980年的3.2%，直至1981年0.2%的负增长。这次石油危机导致美国经济发展停滞，因此，美国GDP在4－5万亿区间时，发电总量增长缓慢。图1中法国和英国的发电量在GDP为0.7万亿国际元附近产生突变，法国发电量随GDP增加迅速增加，英国发电量随GDP的增加反而放缓。这是因为20世纪80年代，法国同英国、意大利签署了电力输送协议，每年向英国和意大利输送电力。同样的现象也发生在德国，1990年东西德合并，但发电量陡增而GDP却下降。20世纪70年代末，西方资本主义爆发了经济危机，这场世界经济危机共持续了三年半之久。日本于1980年陷入这场世界性经济危机。到1982年底，日本工业生产断断续续下降，并最终停滞了34个月。日本GDP在1.5－1.7万亿区间时，发电量也出现了负增长。抛开上述特殊现象，在正常情况下，主要发达国家年发电量与GDP呈一定的线性关系，即发电量随着GDP的增加而增加。自改革开放以来，我国经济一直处于高速、稳定增长的状态，中国的发电量也随着GDP的增加而增长，两者的线性关系呈较强态势。

虽然发电总量和GDP总量在大多数情况下呈一定的线性关系，但这两项指标并不能有效反映出经济发展状况和电力发展情况。这就需要将人均发电量和人均GDP的关系展现出来。

（二）人均发电量与人均GDP之间的关系

美国、英国、德国和法国具有相似性，即在人均GDP低于8000国际元时，人均发电量随人均GDP的变化非常接近，都呈相似的线性关系。美国在人均GDP超过8000国际元后受第二次世界大战影响，曲线斜率明显降低。而中国和日本具有相似性，即日本的人均发电量—人均GDP曲线在人均GDP低于8000国际元时，呈现非常好的线性关系。尤其到2001年为止的数据，中国均与日本保持基本相同的线性关系。这是因为中国和日本均属于人口密度很高的国家，相比之下，美国、英国、德国和法国则属于人口密度相对较低的国家，这就导致在经济结构、发展方式相似的情况下，人均发电量—人均GDP曲线却呈现两种态势。由此推断，中国电力工业发展和经济发展的关系很可能更与日本相似。

（三）达到3000千瓦时/年以后，主要发达国家人均发电量与时间之间的关系

西方发达国家往往以年人均发电量达到3000千瓦时为基准年。在基准年10年以后，五个发达国家年人均发电量增长的情况非常相似，如图3所示。截止到2010年，中国年人均发电量超过3000千瓦时，这就意味中国未来发电量随时间增加而变化的情况可以通过这五个发达国家的情况进行推测与分析。

在进入基准年后的10年里，五个发达国家年人均发电量均以相似的速度从3000千万时/年增加到4500－5000千瓦时/年。而在此之后，五个发达国家的年人均发电量的增长速度发生变化，不再具有相似性。其中，人均发电量增速最高的是美国；德国年人均发电量高于金融危机时期的日本，此后德国的人均发电量开始下滑，特别是东西德合并后使德国的人均发电量进一步下滑，而日本则在基准年20年时超越了德国；由于法国和英国互相输送电力，这导致两国的数据不具可比性。从基准年以后10年，五个发达国家年人均发电量均以相似的速度增长，而基准年10年以后，五个发达国家人均发电量的增速出现了明显的差异。这是因为基准年以后10年是主要发达国家工业化的主要时期，电力消费主要是工业用电，而基准年10年后，这些发达国家人民的生活用电水平出现了差异，这导致此后年人均发电量发生变化。

综上所述，发电量增速与GDP增速直接相关。此外，经济结构、节能降耗力度、生活用电比重的变化也与发电量相关，这些因素对发电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，对这些因素的解构本文在此不作赘述。还有一个指标通常被用于分析发电量增速与GDP增速之间的关系，即电力弹性系数。

二、电力弹性系数变化情况分析

电力弹性系数是电能消费增长速度与国民经济增长速度的比值，又称电能消费弹性系数。因电能消费增长一般快于国民经济增长，在前苏联和东欧等国家称作电力超前系数。电能消费增长速度用发电量增长速度表示；国民经济增长速度一般用国民生产总值（GNP）的增长速度来表示。它是反映电力消费的年平均增长率和国民经济的年平均增长率之间的关系的宏观指标。电力弹性系数可以用下面的公式来表示：b＝AY/AX。式中：b为电力弹性系数，AY为电力消费年平均增长率；AX为国民经济年平均增长率。

电力弹性系数反映电力工业发展与国民经济发展之间的关系，是宏观经济学中说明发展总趋势的一种概括性指标，可以作为衡量电力发展是否适应国民经济发展的一个参数。从世界各国长时期的电力工业发展与国民经济发展的关系中可以看出，由于各国在经济发展中都致力于不断提高电气化程度，充分利用电力所具有的方便、清洁、高效率等优点来促进经济发展和提高人民的生活水平，因而在生产和生活领域中，用电范围不断扩大，用电数量迅速增长，电力工业的发展速度一直快于国民经济的发展速度。因此，电力弹性系数一般大于1。

为了便于分析不同国家、不同时期的电力弹性系数，本文按照人均GDP将5个发达国家的经济社会发展分为4个阶段，即第一阶段为5000－10000国际元；第二阶段为10000－15000国际元；第三阶段为15000－20000国际元；第四阶段为20000国际元以上，如表1所示。

表1 主要发达国家处于不同经济阶段时间表

表2 主要发达国家不同经济阶段的电力弹性系数

本文认为，表2中一些国家个别阶段的电力弹性系数是无效的，因为各个国家在一些阶段受到战争、经济危机、石油危机和电力输送协议等因素的影响，在这些非正常时期，电力弹性系数并非是正常值，因此这些阶段的电力弹性系数本文视为无效数据。例如，美国在第一阶段和第二阶段的电力弹性系数即为无效数据，因为第一阶段的美国正经历第二次经济危机（大萧条），这次经济危机一直延续到第二次大战开始，贯穿整个30年代。第二次大战拯救了美国经济，由于战争的刺激，从1941年开始，美国各项经济指标才超过了1929年。美国经济经历了40年代的战争红利后，50年代增势较缓，60年代增长较快，这就是美国经济社会发展的第二阶段。该阶段的电力弹性系数受到战争刺激，因此也是无效数据；日本社会经济发展的第二阶段和第四阶段里，由于受到经济危机的影响，其电力弹性系数也被视为无效数据；1990年随着柏林墙被推倒，东西德国统一。这件具有广泛影响意义的事件恰恰发生在德国经济社会的第四阶段，因此该阶段的电力弹性系数无效；如前文所述，法国在第三阶段和第四阶段大规模向英国和德国输送电力，因此该阶段的电力弹性系数也是无效的；英国自第二阶段至第四阶段，大规模从法国购电，因此英国在这三个阶段的电力弹性系数无效。

根据表2中的有效电力弹性系数来看，5个发达国家在不同经济社会发展阶段电力弹性系数变化是有一定规律可循的：第一阶段各国电力弹性系数较高，平均值为1.33，由此可以认为该阶段是初步工业化阶段，因此电力消费主要集中在工业用电领域；第二阶段电力弹性系数最高，平均值高达1.71，可以认为该阶段处于全面工业化时期，电力消费主要集中在重工业生产和基础设施建设领域；第三阶段电力弹性系数较前两阶段而言呈下降趋势，特别是较第二阶段下降幅度较大，该阶段电力弹性系数平均值为1.20，该阶段已经基本完成城市化，电力增长主要集中在居民电力消费领域；第四阶段的平均电力弹性系数继续下降，并低于1。该阶段的经济增长主要集中在能耗较低高科技和金融等行业。

综上所述，根据人均GDP，可以将发达国家的经济社会发展分为四个阶段。在人均GDP低于10000国际元时，发达国家大都处于工业化阶段。1978－2001年，中国的GDP从9359亿国际元增加到45598亿国际元，据此计算平均年增长率为7.1%，2001年我国的人均GDP为3580.59国际元，我们按照改革开放以来的GDP增速平均值估算，2010年我国的GDP约为84723国际元，人均6323国际元。而2002－2010年我国发电量增长率为12.34%，就此计算这段时期，我国的电力弹性系数为1.73。按照电力弹性系数判断，1978－2001年我国处于经济社会发展的第一阶段，2011－2020年我国将处于主要的工业化阶段。可见，中国电力工业起步比较晚，但从2002年开始，我国电力装机每年增长接近1亿千瓦，而英国、法国、德国这种发达国家，他们总装机大概在1千瓦左右，所以我国属于超速超常规的发展，而且现在中国电力的规模已经是世界第一。为保障中国电力行业未来稳定发展，实现节能减排、环境保护等目标，结合我国能源结构和经济社会发展水平，可以采取如下措施来实现上述目标。

（一）有序发展煤电，大力发展洁净煤技术

2020年以后，煤电装机应大幅放缓，2030年以后不再新增煤电。清洁煤技术包括选煤、型煤、水煤浆、循环流化床、加压循环流化床、煤气化联合循环发电、煤炭气化、煤炭液化和烟道气脱流等，可以大幅度地减少污染物的排放量，从而在环境允许的条件下扩大煤炭的利用，减少煤炭利用的外部成本，保证社会经济的持续增长。

（二）稳步增加气电比重

增加天然气进口比例，在气源稳定地区加快发展气电。加强页岩气的开发。在保障安全的前提下大力发展核电。

（三）大力发展可再生能源发电

为减少SO2的排放量，工业发达国家都十分重视可再生能源的发电利用。可再生能源包括水能（水力发电）、太阳能、风能、地热能、海洋能（包括潮汐能、波浪能、洋流能、温差能等）、生物质能。目前工业发达国家由于水能资源已经基本开发完毕，近来在开发可再生能源发电方面重点放在开发太阳能、风能、地热能和生物质能发电方面。但由于可再生能源发电（除水力发电外）大都具有投资大、成本高、发电不连续的问题，因此在2020年以前在能源和发电量中所占比重不会很大。我国和大多数发展中国家水能资源的开发程度都较低，可供开发的优越水力地址还很多，在开发再生能源发电中，把加快开发水电放在突出的位置。这是由于水电开发技术最成熟、经济性好，可以连续供应电力等因素所决定的。而随着光伏组件价格的下降和分布式光伏应用的推广，我国太阳能发电将可取的较大发展，应成为未来重要的电源。在推动风电发展上，应充分发展储能、风光互补等技术，建设长距离新能源发电输送通道，有效解决资源分布和消费区域不匹配问题。