電能替代模式及潛力分析

華北電力大學 張予燮 譚忠富

引言：隨著環境污染問題的日益嚴重，能源清潔化消費逐漸受到重視。清潔能源風能、太陽能源等及二次能源電能具有清潔、高效的特性，利用清潔能源替代傳統化石能源可有效提高能源利用效率、實現節能減排。新電改的深入推進及能源互聯網的快速發展對能源轉型提出了新要求，實施電能替代具有重要戰略意義。電能替代是指在能源消費側利用電力能源代替煤、油、氣等常規終端能源，在能源供給側利用清潔發電代替化石能源發電，以提高電能及清潔發電的占比。

1.電能替代類別分析

電能替代包括供給側清潔能源替代及消費側電能替代兩大類別。供給側清潔能源替代主要以太陽能、風能、水能等清潔能源替代化石能源，從地域類型而言，包括區域內清潔替代和跨區域清潔替代。消費側電能替代是在消費終端利用電能替代煤、天熱氣、石油等能源的直接消費，主要包括以電代煤、以電代油、以電代氣三種模式。

1.1 能源供給側清潔替代

在能源供給側實施清潔能源對化石能源的替代，從源頭上解決能源供應面臨的資源約束和環境約束問題，實現能源可持續發展。能源供給側清潔替代包括區域內替代和跨區域替代兩種模式，通過利用能源間的互補特性，能減少化石能源消耗、降低棄風棄光。

1.1.1 區域內清潔替代

隨著能源革命的推進，能源結構優化調整，清潔能源發電如風電、光伏發電、生物質發電在電源結構中的比例提升。利用不同能源之間的互補性，在區域內發展清潔能源發電，能推進能源結構的綠色轉型。

風電是當前發展較快的清潔能源發電方式，我國風力資源豐富、開發技術成熟，因而大力發展風力發電對于我國能源戰略具有重要意義。太陽能是分布范圍廣的清潔能源，當前分布式光伏是光伏發電的主要模式。我國電網的運行調度水平不斷提高，清潔能源發電技術也逐步成熟，清潔能源裝機占比提高，因而推進區域內清潔能源替代工作，能推動能源結構的優化調整，實現能源的長效持續發展。

1.1.2 跨區域清潔替代

我國主要的化石能源及清潔能源基地均主要集中在西北部地區，但是電力負荷消費中心集中在東部，資源與負荷的逆向分布限制了我國強波動性的清潔能源的利用率。合理的跨區域調度能實現電力行業的節能減排、減少棄能、降低電力投資，通過清潔能源跨區域外送，實現跨區域清潔能源替代，降低外送區域的化石能源消耗、減少環境污染。

常見的跨區域清潔替代模式包括風電獨立外送替代、風火打捆外送替代、風光火聯合外送替代、風火水聯合外送替代等?？鐓^域清潔替代能推動清潔電源因地制宜發展，應合理利用市場資源配置的基礎作用，理清清潔替代及電價機制，實現跨區域資源合理配置。構建政府監管下有序的跨區域清潔替代市場，能提升清潔能源利用能效，能滿足不同區域用戶的個性化電力需求。

1.2 能源消費側電能替代

電能是一種重要的終端能源，在能源消費側開展電能替代能提高電能在終端消費中的比例，減少化石能源等產生的污染。在能源消費終端，電能通過替代煤、天熱氣、石油等化石能源的直接消費，實現節能減排，其模式主要包括以電代煤、以電代油、以電代氣，其主要替代方式如表1所示。

（1）以電代煤替代模式

目前以電代煤是實施效果最好的電能替代模式，替代領域主要為北方冬季采暖、熱水供應等。在能源消費終端，運用電氣設備替代傳統的煤設備，能減少煤炭的消費，當前主要的替代方式為利用電采暖設備替代燃煤鍋爐以及用電炊具替代燃煤爐灶。不同的電采暖設備替代時各具優勢，電暖器可控性高、占用空間小、可利用低谷電加熱，熱泵既可制冷也可制熱、能源效率高，蓄熱式電鍋爐調節方便快速、具有削峰填谷的作用。

表1 電能替代的主要模式

（2）以電代油替代模式

以電代油的應用以交通運輸最為廣泛，同時在工業及農業領域也有很強的替代潛力。石油在消費終端的使用給環境造成了壓力，特別是汽車尾氣排放了大量污染，利用電動汽車、電窯爐、電泵等對燃油設備進行替代，具有很強的社會經濟效益。目前我國正在大力推廣電動汽車的發展，電動汽車具備起步快、零排放、噪聲小、能耗低等優勢，能優化城市生態。

（3）以電代氣替代模式

相較于前兩種模式，由于天然氣產生的污染較少，目前以電代氣實施范圍有限，但隨著國家能源政策的調整，未來以電代氣的適用范圍將擴大。當前以電代氣的領域集中在烹飪、采暖等主要替代方式包括推廣電炊具、電熱水器等電氣設備。其中，電炊具在居民生活和餐飲業中的推廣有效提高了廚房電氣化水平，增加了烹飪過程的安全性。

2.電能替代潛力分析

隨著能源革命的推進，我國煤、石油、天然氣等化石能源在能源消費總量中占比下降，全社會用電量增長，電能在終端能源消費中占比提高。根據國家統計局能源統計數據，以歷史數據為基礎可預測不同替代情景下電能替代的潛力，本文選取以電代煤模式為例分析到2020年全國電能替代潛力。設定替代率分別為3%，5%，8%，10%，分析全國以電代煤模式的潛力，如表2所示。

則當2020年以電代煤替代率為3%時，可替代煤炭量9355萬噸，可增加售電量約7606億千瓦時，當替代率為10%時，可替代煤炭量31185萬噸，可增加售電量約25354億千瓦時。

表2 2020年全國以電代煤替代潛力分析

3.電能替代發展建議

當前電能替代市場潛力巨大，但部分居民對電能清潔替代方式接受度較低，應結合各地電能替代實施的典型案例，因地制宜、穩步有序地推進電能替代項目，更新電能替代項目商業模式，全面推進電能替代模式的實施。

3.1 完善財政補貼政策

由于目前電力設備的初始投資成本高于替代設備，因此補貼在電能替代推廣中有積極作用，應梳理各領域電能替代重點項目，提供合理的購置補貼及電價補貼，以實現電能替代的經濟性。在推廣電能替代項目應用時，對低谷電價進行補貼，刺激用戶使用低谷電力，大力發展儲能技術。

3.2 推動區域內外電能替代業務的協同

一方面，優化發展清潔能源的就地消納，推進能源電力供應結構的綠色化。另一方面，實施合理的跨區域配置，通過清潔能源跨區域外送實施不同區域間的清潔替代，實現能源的高效經濟利用。政府應合理引導電網企業聯合開展區域內外的電能替代業務，合理分配參與區域內與跨區域替代的比例。

3.3 建立健全新能源電力交易機制

創新價格及補貼機制，推廣綠色證書交易，以促進風能、太陽能的消納，緩解地域及時段的僵化性，以市場的手段實現資源最優配置。通過新的交易機制的建立，使清潔能源電力與傳統電力并網銷售，將環境價值計入電力成本，促進電力企業自身的技術革新，進一步推動清潔能源電力市場份額的增加。

4.結論

電能替代在我國能源戰略中具有重要地位，本文分析了電能替代各種替代模式，并選取以電代煤為例對電能替代的潛力做了分析，在此基礎上對電能替代未來的發展方向提出了相關建議。研究表明各地區應結合自身實際逐步發展電能替代業務，且電能替代具備較強的經濟效益和環境效益，推廣潛力巨大。