为何以及如何衡量电气化
我们有多少电力来自低碳能源？这个关键问题正是这个网站创立的原因。没有化石燃料发电对抗气候变化是必要的（而且还会净化我们的空气）。但是，尽管用这个指标来衡量进展是必要的，但不足够——过分关注清洁电力指标可能会引起问题。
为了理解为什么，让我们看看两个已经在很大程度上脱碳的国家：巴西（92%）和瑞典（95%）。从低碳电力指标来看，这两个国家似乎已经几乎完成任务了。他们真的完成了吗？
并没有。虽然他们的电力几乎没有化石燃料，但他们在电力部门之外仍然消费煤炭、石油和天然气。全球范围内，几乎所有的石油、三分之二的天然气和三分之一的煤炭都用于发电以外的用途。换句话说，即使全球实现100%的低碳电力，石油的消费几乎不会改变，天然气只会减少三分之一，而煤炭——所有化石燃料中温室气体排放最严重的——还会保留三分之一。
好消息是，很多这种其他的能源使用可以电气化。内燃机（ICE）车辆可以被电动汽车取代，燃气锅炉可以被热泵取代，而且正在努力替代用于生产钢铁和水泥的煤炭。
低碳电力指标无法捕捉这些领域的进展。我们需要一个新指标：衡量所有部门的能源使用在多大程度上转向电力。低碳电力指标衡量的是电力部门内的进展——但电力部门对总体排放有多重要呢？如果一个国家拥有清洁电网，但该电网仅为经济的一小部分提供动力，那么这种脱碳的影响是有限的。具体来说，排放的影响是由本文所讨论的指标决定的：电气化。可以这样来理解：
全面脱碳 = 低碳电力 (%) * 电气化 (%)
当然，这个公式是简单化的。它没有考虑每种能源来源的具体排放因子，并且它假设非电能来源都是化石燃料（这在很大程度上是正确的，但并非总是如此，比如某些地区的生物燃料和地热能是重要的例外）。但是，尽管简单化，我认为这个公式是有用的，并且是对单一低碳电力指标的重要改进。
那么，我们如何衡量电气化？直观的答案可能是：
电气化 = 电力 / 总能源
这种方法的问题在于很难计算。这是因为电力和“总能量”是以不同的方式衡量的。电力相对简单——它是发电厂产生的能源输出。输电过程中的一些能量损失是次要的。而总能量则复杂得多。最常见的度量是称为一次能源，即在化石燃料燃烧之前的能源含量。煤炭、天然气和石油燃烧过程中产生的能量损失巨大——大多数情况下，超过一半的能量含量都被热量损失。直接比较电力和一次能源是误导性的，因为它表明1单位的一次能源需要用1单位的电力来替代。
有一种称为替代方法的解决方案，它基于平均能量损失估计电力的一次能源等价物。将替代方法应用于电力，然后与一次能源进行比较是一种估算电气化的方法。在全球范围内使用平均值是可以的（2018年全球电气化率根据IEA的数据为39.8%，根据EI的数据为41.2%）。但是，在国家层面应用平均能量损失数值会引入很多噪音。例如，这种方法会声称2018年挪威的电气化率为105%（根据IEA的数据）。
我们可以尝试基于每个国家的具体能源组合来估算一次能源转换损失——例如天然气的燃烧效率远高于煤炭。然而，用这种方法计算出的电气化数字可能更多地反映了计算方法的估计和假设，而不是实际趋势。再加上不精确的是，不同的一次能源数据源有时报告的数字差异很大。例如，如果使用能源研究所的数字，2019年瑞士的电气化率为53%；如果使用国际能源署的数据，则为64%。哪一个是真的？
我们提出了一种替代方法。我们不是使用一次能源数字，而是使用整个能源部门的温室气体排放数据，并将其与电力部门的排放进行比较。这种方法关注的是电气化的实际环境影响。因为我们想回答的问题是电力对总排放的影响，所以从排放数据开始是有意义的。
电力生产的排放取决于能源来源。根据IPCC的数据，风能和核能的排放最低，大约为12 gCO2eq/kWh。而煤炭的排放几乎高出70倍。如果我们直接比较实际电力排放与能源排放，得出的比率将既衡量电力脱碳又衡量电气化。我们希望独立衡量电气化的影响。为此，我们需要首先消除脱碳的影响。
我们模拟一个所有电力都由化石燃料发电的情景，从而标准化在不同脱碳水平下的测量。这使我们能够以统一的方式衡量电力，无论脱碳的进展如何。我们使用的基本公式是：
电气化 = 化石燃料电力排放 / （化石燃料电力排放 + 非电力能源排放）
对这个指标的一种理解是，如果电气化率为100%，那么100%的能源相关排放取决于电力的生产方式。另一方面，如果电气化率只有20%，那么仅靠电网脱碳只能影响20%的总能源排放。
关于能源部门排放的数据，我们使用了以下来源：IEA，ClimateWatch，PIK，UNFCCC 及能源研究所。在某些情况下，不同来源报告的数据差异很大。我们应用了筛选器，只包括被多个来源确认（差异小于3%）的数字。
主要发现
让我们重新看看前面的两个例子。我们的计算给巴西的电气化得分为52%。瑞典则做得更好，得分为81%。两国都好于全球平均水平（48%），但两国都还有更多工作要做。这个指标让我们了解还有多少工作要做。
哪些国家的电气化率最高？前10名是：
| 冰岛 | 91.3% |
| 不丹 | 90.0% |
| 巴拉圭 | 81.7% |
| 瑞典 | 81.2% |
| 老挝 | 79.4% |
| 挪威 | 75.9% |
| 塔吉克斯坦 | 69.8% |
| 黑山 | 68.7% |
| 马耳他 | 66.5% |
| 赞比亚 | 65.9% |
根据我们的计算，冰岛是世界上电气化程度最高的国家。它的人均电力生产量也遥遥领先于其他国家。冰岛人口较少，水电资源丰富，铝工业非常发达，使其成为一个特例。
不丹排名第二可能更令人惊讶。这部分是因为它的电力生产（全部来自水电）超过了国内需求——在2014年（最新的有一致排放数据的年份），70%的电力被出口。在生产方面，不丹的能源部门90%是电气化的，但在消费方面（不包括净出口），这个数字会低得多。
继续往下看，事实证明，作为电力净出口大国是许多高排名国家的共同特征。巴拉圭出口了60%的电力，瑞典15%，老挝78%，挪威8%，塔吉克斯坦8%，黑山5%和赞比亚7%。如果排除净出口，这些国家的电气化数字会低一些。另一方面，高排名这些国家似乎是公平的——它们的电网脱碳程度不仅影响它们自己的排放，还影响邻国的排放。
高电气化，低脱碳
如果一个国家实现了高度电气化，但大部分电力仍然是化石燃料发电，那么清理其电网对总体排放的影响将会非常大。事实证明，有几个竞争者：
| 电气化 | 低碳电力 | |
| 马耳他 | 66.50% | 11.50% |
| 以色列 | 64.40% | 6.80% |
| 中华民国（台湾） | 65.00% | 16.90% |
| 香港 | 66.00% | 0 |
| 北马其顿 | 59.50% | 18.00% |
| 新加坡 | 57.30% | 1.60% |
这些地区在清洁能源方面不常被提及，这是有原因的——但是鉴于它们的高度电气化，当它们清理电网时，它们有迅速成为脱碳领袖的潜力。
低电气化，高脱碳
在另一个极端，有些国家拥有非常清洁的电网，但电气化程度低，这意味着对总体排放的影响有限：
| 电气化 | 低碳电力 | |
| 埃塞俄比亚 | 25.40% | 99.90% |
| 刚果（金） | 29.00% | 98.00% |
| 斯洛伐克 | 40.10% | 85.20% |
| 肯尼亚 | 27.70% | 85.10% |
| 朝鲜 | 29.40% | 83.20% |
| 委内瑞拉 | 32.70% | 80.90% |
这些国家都拥有全球最清洁的电网之一，但电力在总排放中所占比例相对较小。未来的主要挑战是将更多的能源使用转向电力，并扩大量低碳电力的生产以满足新增需求。
谁在变好？
或许最有趣的是找出哪些国家的进步最大。如果我们来看2000年至2020年的变化，最显著的增加发生在：
| 柬埔寨 | 11.3 | ⮕ | 40.3% |
| 洪都拉斯 | 37.5 | ⮕ | 61% |
| 冰岛 | 71.6 | ⮕ | 93% |
| 中华人民共和国 | 30.4 | ⮕ | 51.3% |
| 卢旺达 | 5.7 | ⮕ | 23.7% |
| 厄立特里亚 | 17.9 | ⮕ | 35.4% |
| 塞浦路斯 | 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% |
在这个名单中，中华人民共和国由于其经济规模和对全球排放的重大影响而引人注目。在同一时期，该国低碳电力比例从17.9%增加到32.8%。尽管如此显著，但电气化方面的进展也同样重要。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有助于这一目的。
