一、电气化的内涵
我国在大部分经济发展阶段,电力消费增速远高于能源消费增速,电力消费在能源消费中的作用不断增强。1980-2000年,我国以能源消费年均增速4.2%,电力消费年均增速7.9%,支撑了经济总量年均9.9%的增速。此阶段,我国能源弹性系数和电力弹性系数分别为0.43和0.8。2000-2006年,由于工业化和城市化进程的加快,能源和电力的需求明显加大,能源消费年均增长10%,电力消费年均增长13.2%,而同期GDP年均增长9.9%,能源消费和电力消费弹性系数分别为1.0和1.33。
电气化是一次能源需求向电能转换的过程,其间伴随着替代其他形式能源的电力需求不断增长的过程。通常,电气化水平可以用两个指标表示:一是发电能源消费占一次能源消费的比重,它反映电力在能源系统中的地位;二是电能消费占终端能源消费的比重,用来度量各类用户的电力消费水平,说明电力对社会经济发展的作用。衡量电气化水平的两个指标计自公式如下:
(1)电气化水平1=发电用能源消费/一次能源消费×100%
(2)电气化水平2=电力消费/终端能源消费×100%
根据以上定义,电气化是反映能源消费与电力消费关系的一个重要指标。电气化水平的变化虽然在公式上是由发电能源消费、一次能源消费或电力消费、终端能源消费所决定的,但实质上是经济发展、产业结构、能源消费结构、电力消费结构、技术进步等因素的集中反映。
二、我国电气化发展情况
随着经济发展、产业结构调整、技术进步和电力供应能力增强,我国电气化水平不断提高。在各个经济发展阶段,受到经济结构、能源结构、技术进步等因素的影响,电气化水平变化具有不同的特点。
(一)电气化水平的变动情况
1.产业结构变动是导致电力消费变化的主因
历史上看,在我国三次产业中,煤炭消费占其终端能源消费的比重总体呈下降趋势,电力和石油占其终端能源消费比重呈上升趋势。但由于煤炭、石油、电力等能源在各个产业终端能源消费中的比重各有特点,因此三次产业结构变化对我国终端能源消费结构影响较大。第二产业能源消费占全国终端能源消费比重最大,而煤炭占第二产业能源消费比重又最大,所以第二产业结构的变化对煤炭消费影响显著。第三产业的石油消费占终端能源消费比重较大,第三产业的结构变动对石油消费影响显著。虽然电力消费在第二产业和第三产业能源消费中均不占绝对比重,但由于这两个产业电力消费比重均不断提高,因此其电力占终端能源消费比重总体呈上升趋势;由于在第三产业中电力消费比重上升幅度较为显著,因此第三产业比重上升时,电力占终端能源消费比重上升最为明显。
1980-2006年,全国全社会用电量年均增速为9.1%,2006年达到28248亿千瓦时。其中1980-1990年年均增长7.6%,1991-2000年年均增长8.2%,“十五”以来,电力消费呈快速增长,2001-2006年年均增长13%。在全社会用电量结构中,第二产业用电量占有较高比重,在70%以上;第三产业和居民生活用电比重较低,在10%左右。从各产业用电结构变化看,第一产业用电比重逐年下降,2006年为2.9%,比1980年下降7.8个百分点;第二产业用电比重与我国产业结构中第二产业比重的变动趋势相一致,先降后升,1980年为81%,1990年为79.4%,2000年为72.7%,2006年为75.6%;第三产业用电比重逐年上升,2006年为10%,比1980年上升了4个百分点;居民生活用电上升速度很快,2006年占全社会用电的比重达到11.5%,比1980年上升了8个百分点。
2.我国电气化水平的变化过程
(1)发电能源占一次能源消费比重
1980年以来,我国发电能源占一次能源消费的比重不断提高,2005年达到38.13%,比1980年的20.6%提高了17.5个百分点。分阶段看,1980-1990年发电能源占一次能源消费的比重上升缓慢,共上升了4个百分点。1990-2002年,发电能源占一次能源消费的比重快速上升,上升了14.1个百分点。2002-2005年,发电用能源占一次能源消费比重略有下降,下降了0.67个百分点。上述趋势和我国产业结构变动相吻合,具体原因将在下文详细分析。
(2)电能消费占终端能源消费比重
长期以来,我国电力消费增长一直保持高于能源消费增长的速度,使得我国电能消费占终端能源消费的比重总体上不断呈上升趋势。根据历年《中国能源统计年鉴》有关数据计算,2005年电能消费占终端能源消费的比重由1980年的6.84%提高到18.02%,共上升11.2个百分点。各阶段电68消费占终端能源消费比重的变动趋势与发电能源占一次能源比重的变化趋势一致,1980-1990年,电能消费占终端能源消费的比重上升了2.21个百分点;1990-2002年,电能消费占终端能源消费的比重快速上升,上升幅度达到8.92个百分点;2002年以后,电能消费占终端能源消费比重有所下降,到2004年下降到17.51%,比2002年下降了0.4个百分点,2005年略有所上升,提高了0.5个百分点。
研究1980-2006年各行业终端能源消费结构发现,各行业电力消费在终端能源消费中的比重均出现不同程度的上升,其中工业、商业和居民生活电力消费比重出现较大幅度上升,分别为7.9、17.4、16.7个百分点。除工业外,其他行业石油消费比重也出现了不同程度的上升,其中交通运输、商业和居民生活石油消费比重分别上升30、29和14.5个百分点;各行业煤炭消费比重均出现下降,尤以交通、商业和居民生活煤炭的消费比重下降幅度较大。
(二)电力与能源消费的关系
1.消费比重的变化情况
在电气化过程中,越来越多的煤炭、水能、天然气等一次能源转换为电力,电力消费增长普遍快于能源消费增长。1979-2006年,我国经济年均增长9.7%,能源及电力消费的年均增速分别为5.4%和8.8%。与改革前相比,不但经济总量有了更大幅度的增长,能源利用效率也明显提高。
通过对我国各个不同阶段经济增长、能源消费增速与电力消费增速分析,可以发现:(1)在各个发展阶段,电力消费增速要快于能源消费增速;(2)在不同发展阶段,能源和电力弹性系数波动起伏较大,主要取决于工业化进程,特别是重工业在工业中的比重。1953-1978年能源弹性系数和电力弹性系数都大于1,1979-2005年能源弹性系数和电力弹性系数都小于1,“十五”期间能源和电力消费弹性系数又都大于1。
进一步研究表明,电力消费增加的幅度明显要高于能源消费总量的增加幅度。由于随着经济社会的发展、人民生活水平的提高,电力消费将大幅度提高,如果能合理提高电力消费的比重,能源消耗的增加幅度将有所降低,即通过电气化水平的提高能达到降低能源强度的目的。
2.电力强度与能源强度的关系
改革开放以来,受产业结构调整以及技术进步等因素的影响,我国能源强度和电力强度均出现了不同程度的下降,其中能源强度下降幅度远大于电力强度。2006年我国能源强度为1.4吨标煤/万元,比1980年的4吨标煤/万元下降了64.0%;而2006年电力强度为1950千瓦时/77元,比1980年的1614千瓦时/万元仅下降18.7%。其中能源强度下降与我国制度变革、产业结构优化及技术进步导致能源效率的持续提高密不可分,而电力强度下降幅度更小的原因,主要是由于一次能源中煤炭转化为电力比重的提高。
三、电气化水平有利于提高能源效率,降低能源强度
(一)一次能源消费结构和能源强度的关系
我国一次能源消费结构中煤占主导地位。虽然从1990年开始,煤占一次能源的比重有所下降,不过近年来仍维持在68%左右。与之相对应的是,石油、天然气以及其他能源的比重都有所上升。其中比重较大的石油从1990年的16.6%上升至21%。
研究表明,在一次能源消费总量不变的情况下,能源消费结构变化会对能源强度产生影响。根据我国历年能源结构变动对能源强度变化进行的相关关系研究,煤炭消费比重上升促使能源强度升高,而石油、天然气以及水电、核电、风电比重上升促使能源强度下降。近年来一些发达国家的能源效率远高于我国,油气为主要能源是一个重要原因。而我国在相当长的一段时期内,仍无法改变煤为基础、油气为辅的能源结构现状,因此大比例提高一次能源消费中油气等优质能源的比重,从而达到降低能源强度的目的不现实。在此约束条件下,改变煤炭使用的方式和途径将对我国能源强度下降起到举足轻重的作用。
从改革开放到2002年前的发展进程看,尽管我国一次能源消费中煤炭的比重变化不大,基本维持在65%上下的水平,但能源强度却大幅下降,除了技术进步和产业结构调整的原因外,还在于,煤炭使用结构得到优化,煤炭一次消费中用于发电的比重大幅提高,即通过改善煤炭使用的方式和途径,提高电气化水平,从而达到了降低能源强度的目的。反之,2002年后我国煤炭消费比重变化虽然有所下降,油气消费比重明显上升,但能源强度却出现上升。这是多方面原因引起的,最重要的原因当然是重化工业的加快发展。从电气化水平与能源强度的关系看,存在着一次能源中煤炭消费用于发电的比重下降,与能源强度上升的逻辑关系。
(二)电气化水平和能源强度的关系
长期均衡分析研究表明,电气化水平与能源强度之间存在长期稳定的相关关系。1980-2005年,我国发电能源占一次能源消费的比重上升了18个百分点,电能占终端能源消费比重上升了11.2个百分点,能源强度下降了64%。也就是说,电气化水平不断提高,能源强度持续下降是一个长期趋势。但也有个别年份情况不同,2000-2005年间,我国电气化水平的增长速度相比前些年明显变得平缓甚至略有下降,能源强度也相应改变了多年的下降态势,略为上升。这可能由于这段时期我国处于重工业化快速发展阶段,尽管电力消费总量有所提高,但其提高的幅度不及重工业化对总体能源消费提高带来的影响,导致这段时期总体电气化水平下降,能源强度出现上升的趋势。
四、积极探索提高电气化水平,促进能源效率提高的途径
从上面分析可知,电气化水平与能源效率提高存在着正相关性。我国是富煤缺油少气的国家,人均能源拥有量较少,煤炭、石油、天然气人均拥有量仅为世界平均水平的79%、6.1%、6.5%左右,能源资源供应短缺将严重制约我国经济社会的发展。为应对能源供应短缺的局面,我国已把资源节约作为基本国策,坚持能源开发与节约并举、节约优先的发展战略,“十一五”规划明确提出2010年节能减排目标,即“到2010年单位国内生产总值能源消耗比2005年降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%”。从2006-2008年节能效果来看,单位GDP能耗出现了下降,节能取得了一定效果,但效果并不显著,完成节能减排目标任务还非常艰巨。今后一段时期是我国全面建设小康社会和推进工业化的关键时期,经济的持续快速发展以及工业化、城镇化进程的加速推进,必然加大对能源和电力的需求,从而对能源供应带来严峻挑战。从现实情况看,我国煤炭资源丰富、油气短缺。虽然相对于油气,煤炭的能源经济效率不高,但在我国能源资源禀赋条件下,从能源安全和“节约石油”的角度出发,将更多的煤转化为电力无疑是实现我国能源优化的一个合理选择。而目前我国发电用煤占煤炭消费总量比重不高,仅为56%左右,远远低于美国90%的水平,煤炭优化使用的潜力非常大。另外,新能源可再生能源发电比重的提高,也将对整体能源强度的下降起到促进作用。
因此,应立足于优化能源结构、保障能源供给、提高能源效率、加强环境保护等角度,在发挥我国优势能源的基础上,选择适合本国国情和资源禀赋特点的能源发展道路及电气化模式,积极探索各种有效手段和措施降低能源强度,通过技术进步、能源结构调整和改变生产及消费模式,适当提高煤炭转化为电力的比重,大力发展新能源可再生能源,以合理方式加快电气化进程,提高电气化水平。