电气化为什么重要？我们要如何衡量电气化程度？
「我们的电力有多少来自低碳能源？」——这正是我们创建这个网站的主要原因。电力去碳化（淘汰化石燃料）是应对气候变迁的必要手段（同时也能净化空气）。虽然透过这项指标进行衡量是必要的，但这并不足够，过度关注清洁电力指标可能会成为一个问题。
「我们的电力有多少来自低碳能源？」——这正是我们创建这个网站的主要原因。电力去碳化（淘汰化石燃料）是应对气候变迁的必要手段（同时也能净化空气）。虽然透过这项指标进行衡量是必要的，但这并不足够，过度关注清洁电力指标可能会成为一个问题。
答案是不对！然他们几乎没使用化石燃料发电，但在电力以外的其他能源需求上仍在使用煤、天然气和石油。从全球范围来看，几乎所有的石油、三分之二的天然气和三分之一的煤都被用于发电以外的其他用途。换句话说，即使全球的电力100%都来自低碳能源，石油消耗量也几乎不会改变，天然气的消耗仅会减少三分之一，而化石燃料中温室气体排放量最高的煤，还有三分之一被使用。
好消息是，许多使用化石燃料作为能源的用途可以被电气化：内燃引擎车（燃油车）可以被电动车取代；燃气锅炉可以被热泵取代；目前也正在努力取代生产钢铁和水泥所使用的煤。
不过，低碳电力占比却没办法反映出这些领域的进展。因此，我们需要找到一个新的指标，以衡量各行各业的能源使用在多大程度上转向了电力。我们透过低碳电力占比衡量的电力结构去碳化的进展，但电力结构对整体的碳排放影响有多大？如果一个国家有干净的电网，但这个电网只服务了整个社会经济活动的一小部分，那么电力去碳化的影响是有限的。更具体地说，对整体碳排放的影响取决于另一个指标：电气化。我们可以利用以下公式来思考这个问题：
整体去碳化 = 低碳电力占比 (%) * 电气化程度 (%).
当然，这个公式是简化的。它并没有精确地考虑每种能源的排放因子，而且它假定电力以外的其他能源需求都是化石燃料（在大多数情况下的确是这样，但也有例外，生质燃料和地热对某些地区来说就很重要） 。虽然这个公式简化了现实情况，但比起只考虑低碳电力占比，已经有非常大的改进。
那么，我们该如何衡量电气化？直观的答案可能是：
电气化 = 电力 / 总能源
但这种方法的问题在于计算非常困难。因为电力和“总能源”的测量方式不同。电力的测量相对简单：它是发电厂产生的能量输出。电力传输过程中会有一些能量损失，但这些损失相对较小。而总能源则复杂得多，最常见的测量方法叫做初级能源（primary energy），测量的是化石燃料在燃烧前的能量含量。不过，在大多数情况下，煤、天然气和石油燃烧过程中损失的能量是巨大的（超过一半的能量含量会转化成热量流失）。因此，直接比较电力和初级能源是误导性的，因为这暗示一单位的初级能源需要用一单位的电力来取代，而实际情况并不是这个样子。
替代法是一种可能的解决方案，它可以根据平均能量损失估算电力的初级能源等价量。简单来说，就是通过发电量计算发电过程中的能量损失，推估原有的能源，然后再与初级能源进行比较，这种方法可以用来估算一个地区的电气化程度。
在全球范围内使用平均值来计算电气化程度是可行的。根据国际能源署（IEA）的数据，2018年全球电气化程度为39.8%，或根据能源研究所（EI）的数据为41.2%。但在国家层面应用平均能量损失的数据却会失真。举个极端的例子，若我们使用此方法估算挪威的电气化程度，得到的结果会是105%（根据IEA的数据），这一点都不合理。
不同能源在能源转换过程中损失的能量并不一样，例如天然气的燃烧效率显著高于燃煤，因此，我们可以试著根据每个国家的具体能源组合来估算初级能源转换损失。然而，用这种方法计算出的电气化程度，往往更多地反映了我们的计算方法和假设，而非实际情况。此外，使用不同的初级能源数据来源有时会给出非常不同的结果。例如，瑞士的电气化程度，若使用EI的数据得到的结果为53%；若使用IEA的数据得到的结果则为64%。哪一个才是正确的呢？
由于我们想知道的是电力对整体排放的影响，我们提出了另一种替代方案：与其使用初级能源数据，我们使用整个能源部门的温室气体排放数据，并将这些数据与电力部门的排放数据进行比较。这个方法能更好地呈现电气化的实际环境影响。
电力生产过程中的排放量取决于能源来源。根据IPCC的数据，风能和核能的排放量最低，约为12 gCO2eq/kWh。相比之下，燃煤的排放量高出近70倍。如果我们直接将实际的电力排放与能源排放进行比较，这个比例将反映出电力去碳化和电气化的双重影响。我们希望将电气化的影响独立出来。为了达到这个目的，我们首先需要消除去碳化的影响。
我们模拟了一个所有电力都由化石燃料产生的情境，这使我们能够在不同的去碳化程度下进行标准化测量。这样，我们可以在不考虑去碳化进展的程度下，比较各国之间的电气化程度。我们使用的基本公式是：
电气化 = 化石燃料发电的排放量 / (化石燃料发电的排放量 + 非电力能源的排放量)
我们可以这样理解这个指标：如果电气化程度达到100%，那么100%的能源相关排放量都取决于电力是如何生产的。另一方面，如果电气化程度只有20%，那么仅靠电网的去碳化措施只能影响到总能源排放量的20%。
关于能源部门排放的数据，我们使用了以下来源：国际能源署（IEA）、ClimateWatch、波茨坦气候影响研究所（PIK）、联合国气候变化框架公约（UNFCCC）和能源研究所（EI）。在某些情况下，不同来源提供的数据差异很大。因此我们应用了过滤器，只有那些被多个来源确认且差异小于3%的数据才会被纳入。
主要发现
我们回头看之前的两个例子：巴西和瑞典。巴西的电气化程度为52%，而瑞典更高，为81%。这两个国家都比全球平均（48%）还要高，但都还有改进的空间。这个指标让我们知道还有多少工作要做。
哪些国家的电气化程度最高？前十名如下：
| 冰岛 | 91.3% |
| 不丹 | 90.0% |
| 巴拉圭 | 81.7% |
| 瑞典 | 81.2% |
| 寮国 | 79.4% |
| 挪威 | 75.9% |
| 塔吉克斯坦 | 69.8% |
| 蒙特内哥罗 | 68.7% |
| 马尔他 | 66.5% |
| 尚比亚 | 65.9% |
根据我们的计算，冰岛是全球电气化程度最高的国家。它的人均发电量也遥遥领先。冰岛人口少、水力资源丰富，加上非常重要的炼铝工业，使其成为一个特殊案例。
或许更让人惊讶的是，不丹的电气化程度排名第二。部分原因在于其电力生产（全部来自水力发电）超过了国内需求——在2014年（符合数据过滤原则的最近一年），70%的电力被出口。在生产方面，不丹的能源部门电气化程度达90%，但在消费方面（扣除净出口），这一数字会变低很多。
继续往下看，成为电力净出口大国是许多高排名国家的共同特征。巴拉圭出口60%的电力，瑞典15%，老挝78%，挪威8%，塔吉克斯坦8%，蒙特内哥罗5%，尚比亚7%。如果扣除净出口，这些国家的电气化数据都会更低。另一方面，这些国家排名靠前似乎是合理的——它们电网的去碳化程度不仅影响它们自己的排放，也影响邻国的排放。
电气化程度高，但电力去碳化程度低
如果一个国家达到高程度的电气化，但大部分的电力仍来自化石燃料，那么发展电网的减碳措施将对整体排放产生极大的影响。这些地区符合这种情况：
| 电气化程度 | 低碳电力比例 | |
| 马尔他 | 66.50% | 11.50% |
| 以色列 | 64.40% | 6.80% |
| 中华民国（台湾） | 65.00% | 16.90% |
| 中国香港特别行政区 | 66.00% | 0 |
| 北马其顿 | 59.50% | 18.00% |
| 新加坡 | 57.30% | 1.60% |
虽然这些地区的低碳电力比例较低，但考虑到他们的电气化程度较高，一旦这些地区往干净的电网发展，便有可能迅速成为能源去碳化的领先者。
电气化程度低，但电力去碳化程度高
有些地区的情况则相反，他们有非常干净的电网，但电气化程度较低，意味著他们的电网对总排放量的影响有限：
| 电气化程度 | 低碳电力比例 | |
| 衣索比亚 | 25.40% | 99.90% |
| 刚果（金夏沙） | 29.00% | 98.00% |
| 斯洛伐克 | 40.10% | 85.20% |
| 肯亚 | 27.70% | 85.10% |
| 北韩 | 29.40% | 83.20% |
| 委内瑞拉 | 32.70% | 80.90% |
这些国家拥有全球最干净的电网，但电力在整体排放中所占的比例相对较小，因此他们未来主要的挑战是将更多的能源使用转移到典礼上，并扩大低碳电力的生产以满足新增的需求。
哪些国家进步最多？
或许这些数据最有趣的用途是找出电气化进步最多的国家。我们查询2000年至2020年间的变化，发现以下国家的成长最显著：
| 柬埔寨 | 11.3 | ⮕ | 40.3 % |
| 宏都拉斯 | 37.5 | ⮕ | 61 % |
| 冰岛 | 71.6 | ⮕ | 93 % |
| 中华人民共和国 | 30.4 | ⮕ | 51.3 % |
| 卢安达 | 5.7 | ⮕ | 23.7 % |
| 厄利垂亚 | 17.9 | ⮕ | 35.4 % |
| 赛普勒斯 | 34.4 | ⮕ | 50.2 % |
| 瑞士 | 43.5 | ⮕ | 59.2 % |
| 马来西亚 | 27.5 | ⮕ | 43.2 % |
| 厄瓜多尔 | 26.5 | ⮕ | 41.9 % |
在这个排名中，中华人民共和国因其经济规模和对全球总排放量的影响而格外突出。同时，该国的低碳电力比例从17.9%增至32.8%。虽然这是非常显著的进步，但在电气化方面的进展也同样重要。因此我们认为电气化应该得到更多关注，希望我们提出的这个指标和这些数据能对此有所帮助。
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