工業領域的公用事業
屬於工業的公用事業主要包括電力或暖氣、天然氣或自來水供應。公用事業與製造業具有明顯區別,比如,公用事業的競爭程度相對製造業要弱的多,公用事業幾乎很少進行國際貿易,公用事業具有一定的壟斷供應特點。這些因素導致美國的公用事業並不完全是私有企業,還有一部分是國有企業。以下以美國的電力供應為例,介紹美國的公用事業。
美國發電量一直是世界第一,大規模的商業用電起源於美國,這是第二次工業革命的標誌。2010年,中美兩國總發電量分別為42065億千瓦時(1千瓦時等於1度電)和43259億千瓦時,占世界發電量的比重分別為19.7%和20.3%,中國發電量略低於美國。不過,2011年美國發電量已經被中國超過,這很有可能就是一個不可逆的過程,中國將接替美國長期成為未來發電量第一的國家。按照人口規模,中國未來發電量還有很大的增長空間,發電量可以是未來或現在美國發電量的幾倍,有可能最終達到3倍左右,達到美國的兩倍是容易實現的。
中國電力裝機容量在2012年超過美國,2011年中國電力裝機容量(功率)已經超過10億千瓦,2012年近11億千瓦。美國在2008年就達到10.1億千瓦,美國近期每年電力裝機容量增加1300多萬千瓦,相對中國每年新增9000多萬千瓦的規模要小許多。並不是美國不能裝機那麼多發電機,而是美國電力市場增加幅度沒有那麼多,美國裝機增量由電力市場需求增量決定。電力裝機周期一般為幾年時間,這意味著電力裝機難以迅速適應市場變化,意味著電力裝機增量與經濟周期不一致。美國每年人口增長約1%,近期每年安裝的1300萬千瓦的發電裝機容量,主要是由於人口增長對電力的需求增長所致,按照美國10億千瓦的裝機規模,僅僅由於人口增長,就需要1000萬千瓦的裝機容量。如果人口不增長,雖然美國人口更多的直接使用二次能源——電力能源,由於節能技術的進步,電力的需求增長率是很低的,每年只需增加幾百萬千瓦的電力裝機容量。
1902年美國發電量60億千瓦時,1912年美國發電量為248億千瓦時,1917年為434億,1920年為566億,1926年942億。1930年為1146億,1933年為1027億,發電量的下降,顯示經濟大蕭條的影響,只是大蕭條對電力的影響沒有對汽車生產的影響大,大蕭條導致汽車產量下降一半多,這說明汽車更具有奢侈品的特點。電力消費確實是新興的東西,在穩步增長。
美國發電量1936年為1360億千瓦時,1942年為2331億,1945年為2712億。1949年2961億千瓦時,1952年迅速增長到4038億千瓦時,1956年為6039億千瓦時,1960年為7592億,1970年為15351億,1976年為20409億,1988年為27074億,1995年為33535億,2002年為38585億,2004年為39706億。由於時間間隔太大,從這些數據中,看不出石油危機的影響。不過,美國的電力消費始終在蓬勃發展,通過這些數據是可以產生這樣的感覺的。這顯示了電力與汽車的重要區別,美國的汽車消費就可以達到頂峰,並且會停滯。而電力消費卻是一直增長,這主要是由於人們對一次能源的消費增長減少,而轉移到了二次能源的電力消費。比如,電器的進一步普及,淘汰了許多一次能源的消費。人們做飯,有時就直接使用電力,像微波爐、電磁爐、電飯煲等做飯電器的普及,淘汰了部分天然氣或煤炭的使用。這是美國等已開發國家的能源利用趨勢,一次性能源的直接使用大幅度減少,逐漸更多的是把一次性能源轉變成二次性能源的電力進行使用。
已開發國家現在人均消耗的能源已經開始停滯,但是人均消耗的電力卻依然在逐漸增長。已開發國家電力使用結構與中國大不一樣,中國主要使用到工業領域,生活用電或服務業用電不大,而已開發國家主要是生活用電和服務業用電,當然工業用電也不少,屬於三足鼎立局面。
美國發電量2007年為41568億千瓦時,2008年為41103億,2009年為39531億,2010年為43259億千瓦時,我們可以清楚的看到2008年金融危機對美國用電量的影響,影響確實不算大。美國的用電量還會逐漸增長,這說明電的作用還會越來越大。第二次工業革命的標誌——電,依然在繼續加大著影響。
美國近期(2011年)的電力結構大致如此;大約50%的電力來自煤炭發電,核能發電占美國電力供給的20%,天然氣發電占的比例大約是18%,水力發電大約占7%,石油殘渣發電占1%,生物質(木材廢料、秸稈等)發電約占美國發電量的1%,風力發電約占1%,地熱發電量不到1%,太陽能發電大約占1%。中國也是以煤炭發電為主,只是占的比例更大一些,中國核能發電占比較低,天然氣發電占比也不高,而水力發電占比明顯比美國高。但是近期形勢似乎在改變,包括中國在內的許多國家更加注重清潔能源與可持續能源,比如,中國也開始了大量使用生物質發電的行動,讓農業廢棄物有了用武之地。
人類發展核電的熱情主要在20世紀70或80年代,主要是石油危機產生所致,幸運的是中國沒有趕上這個熱潮。中國核電姍姍來遲,進入21世紀,核電熱情在已開發國家已經退去,在中國似乎要蓬勃發展。誰知日本福島核電站事故給中國核電熱情潑了冷水,這也許是中國的幸運。事實上美國一些地區也打算關閉核電站,比如田納西河地區。隨著美國頁岩氣的大規模開採,天然氣發電比例會逐漸增加,長時間積累,天然氣發電比例會有明顯的增加。
中國現在已經是世界最大的風力發電裝機大國,只是風力發電量還低於美國,風力發電效率不如美國。中國計劃2030年風力發電裝機達到2億多千瓦,相當於現在中國電力裝機的20%多,相當於那時裝機的10%附近,由於風力發電效率沒有火力發電高,按照火力發電效率的一半計算,發電量可能會占那時總發電量的5%左右。美國未來風力裝機也可能會達到2億千瓦,達到一億千瓦是很有可能的,風力發電量將占美國當時的5%附近。
太陽能發電前途無量,難以估測,就是按照現在的技術水平,太陽能發電量也將有大幅度增長。在現在的科技水平下,意味著人類能源危機已經子虛烏有,屬於自我恐嚇。如果太陽能發電技術獲得重大突破,將會產生一系列戲劇性變化,什麼都會變成浮雲,人類將獲得可持續性的廉價能源,那時的煤炭將逐漸退出歷史舞台。
人類的能源努力從來不是孤注一擲的,是全方位的能源供給探索,結果常常會出乎意料,不知道會在哪裡有重大突破,頁岩氣就是典範一例。人類還在嘗試可控核聚變能源的供應,如果這個技術獲得重大突破,也將把人類帶入可持續能源時代。當然可控核聚變在未來的航天領域,將發揮出重大價值,滿足人類的航天夢。未來很有可能是可控核聚變與太陽能技術都獲得重大突破,都可以單獨讓人類進入可持續能源利用時代,核聚變會多用在航天領域,而太陽能發電更多用於民間。
20世紀70年代末,美國電力行業仍是傳統的公用事業,電價依照成本加毛利核定,新建電廠運營效率低,成本一直居高不下。80年代後,聯邦和各州政府開始逐步放鬆管制,通過有效的競爭使電價下降,為消費者帶來福利。市場組織也從發輸配售垂直一體化演變為廠網分離,現在美國的電力市場化模式是發電領域和售電領域市場化,輸電領域共用化。美國電力產品不同環節的價格大部分通過競爭確定,只有輸電價格由政府法律確定。這其實也是中國電力改革的方向,比如現在中國也開始實行發電廠競價上網。
政府管制的放鬆促使電力領域競爭增強,進而促使電力暴利終結。電力企業盈利減少,導致股價下跌,到現在,電力公司市場價值已經累計下跌1900億美元。員工的收入與公司績效直接掛鉤,雖然平均收入下降,逐漸與其他雇員收入趨同,但是工作積極性有所提高,部分電力企業也在新的環境中取得成功。
在發電的環保方面,以前,美國相對中國環保投入成本或環保技術水平要高的多,這主要體現在煤炭除硫或煙氣除硫方面,以及儘量選擇低硫煤炭發電。現在中國在這個領域已經趕上美國水平。不知道中國火電廠在煙氣除硫方面,能不能盡職盡責,現在中國在煙氣除硫設備方面已經不低於美國了。
發電效益或效率可以體現在發電標準煤耗方面,美國是不高的。中國2011年達到329克/千瓦時,這比以前下降了許多,這主要是由於中國每年新增大型發電機較多所致,大型火力發電機相對小型火力發電機,不僅效率高(工作人員人均發電多),而且發電的標準能耗少。2007年美國發電標準煤耗為360克每千瓦時,這明顯比中國2007年的334克/千瓦時低,這顯示了中國的後發優勢,畢竟,中國可以選擇先進的發電設備或大規模的發電設備,而美國是多年前建設的火電廠,那時的發電設備或單機規模自然不如現在。中國是用電大國,可以建設大型發電機組,實現發電領域的高效運行,這也算是大國的優勢之一。
上海外高橋第三發電公司,2010年的供電煤耗降至279.39克/千瓦時,再度刷新了由該電廠在上一年保持的282克/千瓦時的世界最低紀錄。2010年最高的是陝西榆林銀河發電公司386克標準煤/千瓦時。二者懸殊如此之大,這也顯示中國火電廠煤耗還有較大的下降空間。
中國2011年火電廠用電率6.22%,美國的電廠用電率在4.8%,不知道美國的火電廠用電率是多少,中國在這個方面可能不占優勢。2011年,中國線路損失率降至6.37%,低於2007年的英國(7.4%)、澳大利亞(7.5%)、俄羅斯(11.95%),接近2007年美國(6.38%)水平。俄羅斯應該是人口稀少導致線損率較高。筆者認真看了一些中國的發電領域數據,幾乎可以與美國比肩了,中國勞動力價格遠比美國低,不知道為什麼中國電價卻並不明顯低。