“数”说工业化：中国电力工业是如何发展起来的？
郭满天
经济史、产业史、技术史01-27 10:11
“数”说工业化：中国电力工业是如何发展起来的？
#用数字讲述中国的工业化历程
图1：1950年发电量各国发电量对比
发电量是国家工业化实力的重要标志，发电量规模与工业生产规模密切相关。
1950年，中国的发电量只有46亿千瓦时，与发达国家相比微不足道。
美国是当时世界上最强大的工业国，1950年美国的发电量达到了3887亿千瓦时，断层式领先于其它国家。
工业实力排名第二的苏联发电量将近1000亿千瓦时，西欧和日本等国家的发电量也有几百亿千瓦时，这些国家的发电量都是中国的十几倍。
图2：2023年发电量各国发电量对比
到了2023年，全球电力工业的格局已经发生了翻天覆地的变化！
中国是世界发电量最多的国家，达到9.5万亿千瓦时，也是断崖式领先于其它国家。
美国的发电量排名第二，仍然遥遥领先其它国家，但发电量不到中国的一半。
印度发电量全球第三，已经大幅超过了日本和英法德等老牌发达国家。英法德等西欧国家的发电量更是连中国的十分之一都没有。
世易时移，换了人间！
中国的发电量是如何从微不足道的的46亿千瓦时增长到现在的全球第一的？
一、中国电力工业发展历程
图3：中国发电量增长过程
1949年新中国成立时全国的发电量只有43亿千瓦时，经过一年的恢复1950年也才增长至46亿千瓦时，人均发电量不到10度。
当时只有少数大城市才有电力供应，广大农村基本上不通电。
电力工业是中国工业落后的集中体现，旧中国遗留下来的电力工业规模小、电网覆盖范围小、发电设备技术水平落后。
经过三十年的发展，到1980年中国的发电量增长至3006亿千瓦时，是1950年的65倍。
在苏联的帮助下，中国主要依靠自身的力量建成了如此规模的电力工业。中国电力工业的设备主要是本国制造的，中国不仅完全掌握了苏联援助的技术，而且在苏联技术的基础上还实现了相当程度的发展。
虽然中国电力工业初具规模，但是与西方发达国家仍存在巨大的差距，而且仍然无法满足社会生产和生活对电力的需求，电力供应缺口仍然十分巨大，相当部分农村地区仍然没有通电。
改革开放后中国电力工业发展的速度显著加快，到2000年中国的发电量达到了1.37万亿千瓦时，在全球仅次于美国位居第二。
中国电力工业通过技术引进成功实现了发电技术的升级，30万千瓦和60万千瓦亚临界火电机组成为八十年代和九十年代新建火电站的主力发电机组。
中国不仅在发电规模上超过了大多数西方发达国家，在发电设备的技术水平上也逐渐接近了发达国家，而且这些发电设备基本上是国内制造的。
图4：2000年前后发电量增量对比
21世纪才是中国电力工业发展的真正高潮时期：在2000年后的四个五年计划时期（从十五到十三五），中国电力工业在每个五年新增的发电量都超过了1万亿千瓦时，最高达到1.7万亿千瓦时。
2011年中国以4.73万亿千瓦时的发电量超过美国成为全球发电量最多的国家，到2023年中国发电量已经是美国的2.1倍。
美国是21世纪所有西方发达国家中发电量增长最多的国家，从2000年到2023年美国的发电量增长了0.44万亿千瓦时；同期中国发电量增加了8.09万亿千瓦时，是美国的18.4倍。
中国不仅在发电规模上达到了全球第一，在发电技术水平上也达到了全球第一：百万千瓦超超临界火电机组、百万千瓦水轮发电机组、三代核电机组、大容量风力机组都代表了世界最先进水平，更不用说在全球占据统治地位的光伏发电技术了。
图5：中国发电结构
从1949年的43亿千瓦时到2023年的9.46万亿千瓦时，中国的发电量增长了2200倍，如此大规模的增长是如何实现的呢？
中国发电量增长的最大来源是火电，其次是水电，2000年前火电和水电几乎中国发电量增长的全部来源。
中国第一座核电站——秦山核电站一直到1991年才建成发电，风电的规模化发展始于2005年，而光伏发电的大规模发展更是在2010年以后。
图6：中国发电量结构
2015年之后，核电、风电和光伏发电在中国发电结构中的占比才开始快速增长，但是其发电规模在中国发电总量中的占比仍然较低：2023年，火电和水电仍然占据中国全部发电量的80%，核电、风电和光伏发电三者合计只有20%。
图7：火电在中国发电量中的占比
一直以来，中国电力工业发展的核心都是火电，而火电的核心是煤电！
火电一直都是中国最主要的发电方式：
从1950年到2011年，火电在中国发电量中的比例基本保持在80%以上；
从2012年开始虽然火电的占比开始下降，但仍然占据了中国发电三分之二的份额，2023年在中国总发电量中的占比是66.3%。
图8：中国火电发电量增量及在总发电量中的占比
从1949年新中国成立一直到2023年，火电在所有时期都贡献了最多的发电量增量。
从1950年到2010年，火力发电量增量在中国总发电量增量中的占比一直保持在80%左右，即新增发电量的八成左右来自火电。
从1950年到2010年，中国发电量增加了4.22万亿千瓦时，同期火力发电量增加了3.41万亿千瓦时，占总发电量增量的80.8%。
2010年后，随着水电、核电和风电、光伏发电量的快速增长，火力发电量增量在中国总发电量增量中的占比才开始下跌，但是仍然维持在50%以上的水平。
从2011年到2023年中国发电量增加了5.23万亿千瓦时，同期火电发电量增加了2.85万亿千瓦时，在总发电量增量中的占比仍然达到了54.5%。
图9：水电在中国发电量中的占比
在中国电力工业中，水电的重要性排在火电之后位居第二，水电在中国发电量中的占比基本维持在20%左右。
2023年中国水力发电量为1.29万亿千瓦时，在中国发电总量中的占比为13.6%。从1950年到2023年，中国水力发电量增加了1.29万亿千瓦时，占同期中国发电量增量的13.6%。
图10:2023年中国发电量结构
以风电、光伏为代表的新能源发电在过去十年随着技术的成熟发展十分迅速，新增发电装机容量已经超过了火电和水电等传统发电方式
2023年中国风电和光伏发电的数量分别是0.89万亿千瓦时和0.58万亿千瓦时，在中国总发电量中的占比分别是9.4%和6.2%。
风电和光伏发电的发展虽然很快，但是目前在中国发电量中的比例仍然较小。新能源发电代表了技术的发展方向，但是火电和火电仍是电力工业的基石。
二、中国是如何掌握火力发电技术的？
图11：中国发电量十年增量
火电是中国电力工业的核心，在2010年前一直占据着80%的发电量和发电量增量。
中国电力工业的发展史简单来说主要是一部火电发展史，火力发电技术是中国电力工业最重要的技术。
中国电力工业的发展速度从改革开放前的三十年，到改革开放后的二十年，再到21世纪一直在加快，背后的根源正是不同技术水平的火力发电技术决定的。
根据火力发电设备的蒸汽参数（温度和压力），我们把中国火电设备的发展划分为三个阶段：
1、高温高压时代，发电设备装机容量6000千瓦至30万千瓦。
改革开放前电力工业装备的火电机组主要是高温高压机组，前三十一年平均每年的发电量增量是95.5亿千瓦时。
2、亚临界时代，发电设备装机容量30万千瓦至60万千瓦。
八十年代和九十年代，中国电力工业开始普遍使用亚临界火电机组。
八十年代平均每年的发电量增量是320.7亿千瓦时，九十年代平均每年的发电量增量是747.2亿千瓦时。
3、超临界和超超临界时代，发电设备装机容量66万千瓦至100万千瓦。
2000年后，中国电力工业开始大量装备超临界和超超临界火电机组。
从2001年到2010年，中国平均每年的发电量增量是2859亿千瓦时，一年的发电量增量几乎就相当于1980年全国的发电量；
从2011年到2020年，中国平均每年的发电量增量增加到3189亿千瓦时；从2021年到2023年平均每年的发电量增长更是进一步增长至6798亿千瓦时。
为什么中国的发电量增速会不断加快？
根源就在于技术的进步，特别是火力发电技术的进步。
新中国的第一套国产火力发电机组是上海发电设备制造基地从捷克引进技术制造的中压6000千瓦机组。
同期哈尔滨发电设备制造基地在苏联援助下引进了中压0.6~2.5万千瓦和高压2.5~5.0万千瓦火电设备制造技术，1958年成功制造出了2.5万千瓦和5.0万千瓦高压火电机组。
新中国火力发电技术的起点是苏联援助的中压和高压火电技术，发电机组容量一般只有几万千瓦。
在掌握捷克和苏联火力发电技术的基础上，中国的电力设备制造企业通过自主研发不断提高火力发电技术，主要是提高火电机组的蒸汽参数和发电容量。
1969年制成12.5万千瓦中间再热式超高压火电机组，在上海吴泾热电厂投运。
1970年制成20.0万千瓦超高压火电机组，1972年在辽宁朝阳电厂投运。
1971年制成30.0亚临界中间再热式火电机组，1975年在江苏望亭电厂投运。
但是由于中国电力工业的技术基础比较薄弱，自主研发的火电设备不够成熟。以20万千瓦超高压火电机组为例，从1964年开始设计到1979年鉴定定型共花了15年时间，其中设计2年、制造6年、安装1年、完善化6年。
图12：中国火电参数
直接进口成套火电设备价格太高，而自主研发耗时太长，因从改革开放后中央决定从国外引进技术以提高国内制造火电设备的技术水平。
1980年一机部从美国西屋电气和燃烧工程公司引进了30万和60万千瓦亚临界火电机组的制造技术，并用3年左右时间完成了首台火电机组的制造。
首台30万千瓦机组主机于1985年12月20日在上海完成试制，1987年6月30日在山东石横电厂投入运行发电。
首台60万千瓦考核机组主机于1987年12月17日在哈尔滨完成试制，1989年11月4日在安徽平圩电厂投入运行发电。
亚临界火力发电技术的引进是十分成功的，我国电力设备制造企业成功掌握了亚临界火力发电技术，本国制造的亚临界火电设备满足了电力工业发展的需求。
通过持续15年的消化吸收、国产化和优化创新，中国电力设备制造企业形成了30万千瓦和60万千瓦火电机组的批量生产能力，其技术经济指标和安全可靠性，均达到了当时国际同类机组的先进水平。
从20世纪90年代开始，引进型30万千瓦、60万千瓦火电设备成为我国发电设备企业的主要产品，30万千瓦、60万千瓦火电机组成为我国电网的主力机组，使得中国电力工业发电量的增速显著加快。
在掌握亚临界火力发电技术的基础上，中国在2000年后又相继研制了超临界和超超临界火力发电技术。
哈尔滨、上海、东方三大电气集团按国家计委和电力部门的要求从国外企业引进技术分别制造了河南沁北、江苏常熟、江苏镇三家电厂的60万千瓦超临界火电机组。
在成功制造超临界机组的基础上，哈尔滨、上海、东方三大电站设备制造集团又分别从日本三菱、法国阿尔斯通、德国西门子、日本日立等公司引进100万千瓦超超临界技术，从2003年开始制造百万千瓦级超超临界机组。
首台百万千瓦超超临界机组以华能集团浙江玉环电厂为依托工程，于2006年11月18日正式投运，上海汽轮机厂、哈尔滨锅炉厂、上海电机厂分别制造了汽轮机、锅炉和汽轮发电机。
2006年和2007年，山东邹县电厂和江苏泰州电厂的100万千瓦级超超临界火电机组分别投运，制造企业分别是东方电气集团和哈尔滨电气集团。
至此我国三大电力设备制造企业都具备了百万千瓦超超临界机组的制造能力。
在掌握引进技术的基础上，我国以后又陆续设计制造了多台全球最先进的超超临界火力发电机组，彻底掌握了超超临界火力发电技术并达到了全球领先。
图13：机组发电量对比
为什么要掌握技术？
对比不同技术水平发电机组的发电能力就能明白。
以年平均发电利用时间5000小时来估计，一套6000千瓦机组的年发电量只有3000万千瓦时，一套60万千瓦机组的发电量则可以达到30亿千瓦时，一套100万千瓦机组的发电量则可以达到50亿千瓦时。
1949年中国全国的发电量只有43亿千瓦时，不如现在一台百万千瓦机组的年发电量。1980年，中国火电装机容量只有4500多万千瓦，只相当于45台百万千瓦机组的容量。
中国能够成为全球发电量最多的国家，不仅仅依靠发电设备数量的增加，更重要的是发电设备的技术进步！
技术进步不仅体现在发电机组的发电能力上，而且在发电成本（每度电消耗的煤炭）、污染控制等方面都有显著的提升。
正是因为中国掌握了技术，才能为工业化提供足够的电力支持。
技术对电力发展的影响可以从中国不同时期建设的电厂中清晰的体现出来！
田家庵电厂和平圩电厂是淮南发电总厂下属电厂，分别是中国在50年代和80年代建设的具有代表性的火力发电厂。
田家庵电厂是中国电力工业前三十年发展的代表性电厂，其发展过程与国产火电机组的发展密切相关：从1956年第一台国产6000千瓦机组到70年代12.5万千瓦机组，田家庵电厂在改革开放前安装的11台机组中有9台都是国产机组。
经过近三十年的发展，1977年田家庵电厂的装机总容量增长至60.1万千瓦，是改革开放前安徽省最大的火电厂。
平圩电厂始建于80年代，其发展过程与改革开放后国产火电机组的发展密切相关！
平圩电厂建设的首台机组就是引进技术生产的60万千瓦亚临界机组，是当时中国电力工业单台装机容量最大的火电机组，被李鹏同志称为“单机甲中华”。
田家庵电厂用二十年时间建设了12台发电机组才达到60万千瓦装机容量，而平圩电厂一台机组的装机容量就达到60万千瓦，这个过程充分体现了中国电力工业技术进步的速度！
平圩电厂当前正在安装的发电机组是百万千瓦超超临界机组，经过四期工程建设平圩电厂的装机容量将超过600万千瓦，是当今中国电力工业装机容量最大的发电厂之一。
图14：中国发电量增量
正是由于掌握了，中国电力工业特别是火力发电的发展可以简化成一道乘法算数题：
发电量=单台机组容量×机组数量×利用小时数。
中国电力工业之所以能发展起来，特别是2000年的发展速度能够显著超过前50年，就在于解决了这道算术题中单台机组容量和机组数量两个关键问题。
从最早的6000千瓦中压机组，发展到30万、60万亚临界机组以及现在的百万千瓦机组超超临界机组，中国电力工业实现了技术的升级。
在火电设备的数量方面，中国电力设备制造企业可以批量制造先进的火电机组。
中国电力工业解决了发电设备的技术和产能问题，这才有2000年后电力工业的高速发展。
中国火电技术的追赶之路：
从捷克和苏联引进中压和高压火电技术开始，中国电力工业开始了漫长的技术追赶之路。虽然初期我们与西方先进技术水平的差距很大，但是我们一步一步努力最终掌握了世界最先进的火力发电技术。
中国首先掌握了苏联援助的中压和高压火电技术，并在苏联技术的基础上开发了发电容量更大、蒸汽参数更高的火电机组。
在改革开放前，中国已经有能力设计制造30万千瓦亚临界火电设备，只是这些设备不成熟、不完善。为了尽快给电力工业提供成熟的大容量火电设备，电力工业和机械工业才决定从国外引进亚临界火电技术，并且取得了成功。
消化和掌握亚临界技术，我国的电力设备制造企业花费了差不多20年左右的时间。其中首台30万千瓦机组的制造和安装用时近10年，首台60万千瓦亚临界机组的用时近12年。
但是从亚临界到超临界，从国家决策时间算起到首台机组安装，仅用时两三年的时间；从超临界到超超临界，用时也不过两年时间。
为什么用时越来越短？因为通过前期的努力，我们掌握了火力发电技术，因此发展超超临界技术就不再是白手起家。现在，全球装机容量最大，技术最先进的火力发电机组就是中国制造的。
2000年后中国与发达国家在新能源技术是同时起步，而不像是火电技术那样一开始就落后几十年。
在新能源技术上中国与美国、欧洲和日本等西方发达国家是同步竞争，最终的结果是我们的新能源技术一开始就实现了领先，在市场上最有竞争力。
中国电力工业能够达到今天的成就关键在于持续的发展，从新中国成立至今从未停止过电力工业的发展。
从建国初期苏联援建的“156项工程开始”，到自主生产发电设备、自主发展电力工业，到改革开放后引进技术改进发电设备，中国电力工业从未停止过发展。
通过技术引进和消化吸收，中国电力工业最终掌握了火力发电、水力发电、核电、风电、光伏发电等各种发电技术，并且都达到了世界领先水平。
正是由于中国掌握了各种发电技术，为中国电力工业今天的成就奠定了坚实的基础。
三、中国电力工业的国际地位
中国电力工业的快速发展，彻底改变了全球电力工业格局。
以美国为首的西方发达国家不再是全球发电量最多的集团，中国一个国家的发电量就超过了七国集团（G7）发电量的总和。
电力工业规模是国家工业能力的重要标志之一，这意味着中国的工业实力已经逐步接近了发达国家代表七国集团的实力，这与各国制造业增加值的规模是一致的。
图15：2023年各国发电量
2023年中国的发电量是9.46万亿千瓦时，是排名第二美国发电量的两倍多，超过七国集团发电量的总和。
2023年发电量在10000亿千瓦时以上的国家仅有5个，分别是中国、美国、印度、日本和俄罗斯，其中中国、美国、日本和印度都是当年全球GDP排名前五的国家。发电量是国家硬实力最有代表性的指标，发电量在10000亿千瓦时以上的国家无一例外都是当今世界上国家综合实力最强的国家。
2023年发电量在5000~10000亿千瓦时的国家也只有5个，分别是巴西、加拿大、韩国、德国、法国，这些国家都是无一例外的都是地区强国。德国、法国是欧洲老牌发达国家，韩国是二战后中国以外唯一实现工业化的国家，5000~10000亿千瓦时的发电量代表了这个层次国家的实力。
电力工业的落后则意味着工业的落后，非洲大陆的总体发电量仅有8000多亿千瓦时，即使将这个大陆当成一个整体实力也仅仅相当于德国、法国这样的国家。
图16：主要国家发电量（1985-2023）
从上世纪80年代至今，中国发电量的增长速度是全球最快的。
1980年中国的发电量还仅有3006亿千瓦时，在全球的排名落后于七国集团的所有国家，但是已经超过了所有发展中国家。
1995年中国的发电量首次突破万亿千瓦时的大关达到10070亿千瓦时，超过所有欧洲发达国家，与日本基本持平仅次于美国。
2011年，中国首次超过美国成为全球发电量最多的国家，并一直保持这个桂冠至今。不仅如此，中国的发电量保持了快速增长，到2023年中国的发电量是排名第二的美国的两倍有余。
图17：2000-2023各国发电量变化
从2000年到2023年，中国的发电量增加了8.1万亿千瓦时，同期美国的发电量增量只有4417亿千瓦时，中国发电量增量是美国的近20倍！
印度电力工业的发展成就仅次于中国，从2000年到2023年印度的发电量增长了仅1.4万亿千瓦时，这个增长幅度是同期美国的三倍以上。在2013年印度就已经成为全球第三大发电量国家，并且印度的发电量仍然保持了较快的增长速度。
与中国和印度电力工业的高速发展相反，以七国集团为代表的西方发达国家在过去二十年发电量仅有小幅增长，一些国家的发电量甚至出现了下降。
在七国集团中，仅有美国的发电量在过去20年有小幅增长，2020年美国的发电量比2000年仅增长了5.7%。
日本、英国、法国和德国的发电量都出现了下降，发电量减少幅度最大的国家是日本，其次是英国。
在发达经济体中，韩国的表现十分独特，韩国的发电量增长了2848亿千瓦时，是所有发电国家中最多的，韩国的发电总量也超过了英法等老牌发达国家。
图18:1980~2023中国发电量年度增量
从1980年到1999年，中国每年的发电量增量在百亿千瓦时的级别，2000年后中国每年的发电量增量上升至千亿千瓦时的级别，最高年份是2021年增加了7552亿千瓦时。
这个增长规模意味着什么？
法国和德国2023年的发电量只有5000多亿千瓦时，英国的发电量更是不到3000亿千瓦时。中国每年几千亿千瓦时的发电量增量意味着中国的发电量在一年之内增加的规模就可以超过德国、法国等国家全年的发电量。
更让发达国家担忧的是，中国的发电量增长速度目前仍然没有丝毫放缓的迹象，未来中国将进一步拉大与西方国家的差距。
图19：2023年主要国家光伏发电量对比
图20：2023年全球风力发电分布
中国不仅在发电总量和传统发电技术上达到了领先，在新能源技术的发展上也毫不落后。
2023年中国光伏发电量5842亿千瓦时，领先全球所有国家；中国风力发电量8859亿千瓦时，同样领先全球所有国家。
中国风电和光伏发电规模都是全球第一，并且光伏发电技术和风力发电技术也达到了全球领先，中国的风电设备和光伏发电设备都是自主生产的。
图21：光伏各环节市场份额
新能源技术是2000年后特别是2010年后才逐步成熟起来的新技术，中国在新技术上与发达国家的差距并不大，因此很快就能反超发达国家。
实际上光伏发电技术的进步主要是中国企业推动的，正是中国企业推动了光伏发电效率的提高和成本的下降，实现了光伏发电的平价上网。
中国光伏企业在推动技术发展的同时，也获得了最大的市场份额：中国企业在单晶硅、硅片、组件、电池等光伏发电的所有环节都拥有绝对的市场份额，部分环节的市场占有率甚至高达90%。
新能源技术的发展说明了中国企业的竞争力，中国拥有促进工业发展的良好条件。
四、中国电力工业为什么能够发展起来？
新中国成立以后电力工业的发展过程，是人类历史上最波澜壮阔的电力工业发展过程。
中国电力工业的发展，是中国人民自力更生、艰苦奋斗过程的典范。
电力是人类社会最重要的能源，电力工业是经济体系中最重要的基础产业。
中国电力工业的快速发展是支撑中国工业化发展的基础：电力工业不仅为经济体系提供了足够数量的电量，而且成功控制了电力的成本。
中国电力工业充分利用了自身的能源禀赋——煤炭和水力，通过几十年持续的努力不仅掌握了火电和水电技术，而且掌握了核电、光伏、风电等各种新能源发电技术，最终实现了电力工业的大发展。
不论是火力发电技术，还是风电、光电等新能源技术，中国的发展历程表明了中国的工业体系有能力掌握技术，有能力发展技术。
中国的工业化体系是有竞争力的！
技术问题是1，解决了技术问题才能快速发展。
产能是后面的0，中国拥有最庞大的市场，因此有能力建立最大的产能。
最大的产能通常意味着最有竞争力的成本。
技术——产能——成本，这就是中国工业化成功后的优势！
这是中国制造业发展成功的底层逻辑。
中国产业的发展如果解决了技术问题，在产能上拥有绝对的优势！
中国的这种优势对其它所有国家包括美国都是碾压式的优势！
光伏产业的发展已经体现出了这点，实际上很多产业都体现出中国工业化的这个特点！
拥有全球最大的市场是中国产业发展最大的优势之一。
同样的技术在中国市场能够获得最大的回报，因此中国投资和开发新技术的潜在回报最高。
以前一直都是美国企业享受全球最大市场的红利，现在中国越来越多的产业开始享受这个红利了！
中国的新能源产业、信息技术产业之所以能发展这么快，市场规模提供的回报是重要原因之一。
在传统的火力发电和水力发电技术中，中国一直是处于追赶者的位置。
在新能源时代，中国则从追赶者变成了领先者，中国的光伏发电、风力发电技术都达到了全球领先。
中国的电力工业不仅能够完成追赶，还能实现领先。这背后的根源是持续的技术研发，并充分利用好中国的优势。
参考资料：
1、《BP Statistical Review of World Energy》
2、《新中国电力工业统计资料汇编（1949~2019）》
3、《中国电力工业史-综合卷》
4、《中国重大技术装备史话——中国火力发电设备制造》
5、《中国电器工业发展史》
