福建省電能替代政策模擬分析及推進建議

洪華偉，吳凱檳，岳萌萌

（1.國網福建省電力有限公司 營銷部，福州 350003；2.國網電力科學研究院 武漢能效測評有限公司，武漢 430074；3.南瑞集團有限公司（國網電力科學研究院有限公司），南京 210000）

0 引言

電能具有清潔、安全等優勢，電能替代是指在能源消費上以電能代替煤、石油、天然氣等化石能源的直接消費［1—2］。電能替代技術的發展引起了學者們的廣泛關注［3—5］。文獻［1］分析了電能替代在交通、工農業生產、居民采暖等重點領域的發展情況，并針對規模化發展對電網保障能力的要求、政策和專業人才的需求、新技術新產品研發的需求等問題提出相應建議。文獻［6］提出了用戶群梯級化替代機制，構建了基于多方合作博弈理論的電能替代效益分析模型。文獻［7］從社會、經濟、技術及政策等多方面對影響電能替代潛力的因素進行分析，并構建電能替代理論潛力和實際潛力測算模型，測算經濟與環境效益。

電能替代是我國防治大氣污染、改善環境質量、調整能源結構的重要抓手，未來福建省電能替代發展機遇與挑戰并存。電能替代發展存在的問題：①福建省天然氣氣源供應充足，管網鋪設范圍大，福建省政府大力推廣管道燃氣和集中供熱，電能替代推廣難度越來越大；②隨著電能替代工作的不斷深入，技術成熟、經濟性好的電能替代技術已基本實現替代，其他新技術由于一次性投資大、運行成本高、成熟度不足等原因難以進行較大規模推廣；③相關技術標準和法律法規仍不完善，造成電能替代市場標準不統一、操作不規范。電能替代面臨的機遇：①福建省清潔能源豐富，包括核能、水能、風能、太陽能和生物質能等，豐富的清潔能源為發展電能替代提供了基礎保障；②迫切的節能減排需求為發展電能替代帶來機遇；③福建省優勢產業為輕工產品和消費品，裝備制造業、六大高耗能行業、高技術制造業3大產業占工業增加值比重均低于全國平均水平，其特色經濟產業結構為發展電能替代提供了后續動力。

福建省大力實施電能替代戰略，總體工作思路和方向較為明確，但在推進過程中仍存在一些問題，如缺乏政策規范化分析方法和分析模型，用能企業用戶和電網從業人員對電能替代配套政策分析不夠深入，對電能替代政策、經濟和社會效益認識不足。因此有必要從政策數據轉化方法、分析模型、推廣措施及建議3個角度構建規范化政策分析體系，有效支撐福建省電能替代工作的開展，如進行項目策劃、潛力測算及配網投資分析等。

1 福建省電能替代潛力分析

采用Bass模型量化福建省電能替代市場規模，預測發展態勢

式中：n(t)為t時刻電能替代技術可行市場規模（替代電量），億kWh；N(t)為到t時刻的累積可行市場規模（替代電量），億kWh；p為待估計的創新系數；M為潛在可行市場規模（替代電量），億kWh；M-N(t)為t時刻尚未采用電能替代技術的潛在可行市場規模（替代電量），億kWh；q為待估計的模仿系數。

2014—2019年替代電量數據來源于網上公開資料，p、q參數采用非線性最小二乘法得出，p為0.007 83，q為0.491 40。利用上述模型，對未來5年的電能替代潛力進行預測，結果如表1所示，未來5年福建省電能替代市場前景廣闊，發展勢頭平穩。

表1 未來5年電能替代潛力預測Table 1 Forecast of electric energy substitution potential in the next 5 years

2 福建省電能替代政策模擬分析步驟

2.1 政策模擬分析方法

政策模型研究是在政策分類匯總的基礎上，采用動態規劃法［8—9］、移動平均法和指數平滑法［10—11］等方法探索研究通用政策模型，將政策文件轉化為通用便捷的數學模型，實現對具體政策應用效果的評估。

移動平均法是用一組最近的實際數據預測未來一期或幾期需求量的常用方法，適用于即期預測。具體分為簡單移動平均和加權移動平均，簡單移動平均中各個元素權重相等，計算公式如下

式中：Ft為下一期的預測數；n為移動平均的時期數；A t-1為前期實際值；A t-2為前兩期實際值；A t-3為前3期實際值；A t-n為前n期實際值。

加權移動平均法中考慮到歷史各期需求的數據信息對預測未來期內的需求量作用不同，遠離目標期的變量值影響力低，給予較低權重

式中：w1、w2、w3、w n分別為第t-1期、第t-2期、第t-3期和第t-n期實際需求量的權重；n為預測的時期數。

指數平滑法是一種特殊的加權移動平均法，適用于中短期趨勢預測

式中：S t為時間t的平滑值；y t為時間t的實際值；S t-1為時間t-1的平滑值；a為平滑常數，取值范圍為［0，1］。

2.2 政策模擬分析步驟

針對電能替代電價、補貼、環保3類政策進行分析建模，結合電能替代電量，定量測算實際電價減免、補貼總額、環保要求等，總結政策模擬分析步驟如圖1所示。

圖1 政策模擬分析流程圖Fig.1 Flow chart of policy simulation analysis

（1）計算各個技術方向的電價、補貼、環保等關鍵參數，具體如下。

電價類：根據物價局發布的電力價格選取各技術方向的基準電價、電能替代用戶電價，計算減免額

式中：Djm為某技術方向的減免電價，元/kWh；D j為各技術方向的基準電價，元/kWh；Dzj為電能替代用戶的電價，元/kWh；Jjm為該行業各技術方向某電能替代用戶減免金額，萬元；W t為某年度電能替代電量，萬kWh。

再根據臨界價差，計算減免投資額

式中：Dl-jm為各技術方向基準電價與未替代用戶的臨界電價的差值，元/kWh；Dl為電能替代臨界電價；Jl-jm為各技術方向某電能替代用戶電價減免投資額，萬元。

補貼類：根據補貼條款明確已有設備補貼金額。測算電能替代設備單位功率投資和電能替代前燃煤燃油等設備的單位功率投資，計算某技術方向的電能替代應補貼金額及1 kWh電補貼金額

式中：Bs為某技術方向的電能替代應補貼金額，萬元；t為該技術方向的運行時間，h；Sd為電能替代設備單位功率投資，元/kW；Sy為電能替代前燃煤燃油等設備單位功率投資，元/kW；Dz為某技術方向的電能替代折算1 kWh電應補貼金額，萬元。

環保類：此類政策一般是強制性淘汰或者替換生產工藝或設備，新增電氣設備，與原有電能替代電量關系較小，因此不涉及數據計算模型。

（2）結合電能替代電量，測算電價、補貼、環保折算的定量減免投資額。

電價類

式中：x i為之前某技術方向以周/月/年為時間段的減免投資預算，萬元；Q ti為某技術方向替代電量，萬kWh；ΔD i為之前某技術方向的減免電價，元/kWh。

補貼類

式中：t為運行時間，h；T為投資金額，萬元；ΔB i為單位補貼金額，萬元/（臺或套或箱）；Δηi為之前某技術方向的政策補貼比例；W為單臺功率，kW。

（3）根據短期政策要求，采用移動平均法預測未來定量電價減免投資總額和技術升級減免投資總額式中：Ets為未來某技術方向以周/月/年（短期）為時間段的減免投資總額，萬元；n為時期個數；t為終止時間，h；i為開始時間，h。

根據長期政策要求，采用指數平滑法預測未來定量電價減免投資總額和技術升級減免投資總額

式中：Etl為未來某技術方向長期減免投資總額，萬元；a為平滑指數；E t-1為t-1時間內某技術方向減免投資預算預測值，萬元。

3 福建省電能替代政策需求分析及推進措施

調研搜集整理2015—2020年10月福建省電能替代支持政策，對其進行梳理和統計分析。

3.1 清潔采暖領域

政策現狀：福建省清潔采暖領域政策較少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺3個、9個、12個、9個、2個政策，具體包括4個電價類、9個補貼類和22個發展規劃類，該領域下的關鍵技術如表2所示。電價類政策主要是對單臺功率在20 kW及以上的蓄熱式電鍋爐實行特殊電價；補貼類政策對公共建筑、照明節能改造項目給予補貼；發展規劃類政策主要包括推廣建筑領域電能替代，在公共建筑和居住建筑中推廣應用熱泵、分散電取暖和蓄熱電鍋爐等設備。

表2 清潔采暖領域關鍵技術Table 2 Key technologies in the field of clean heating

分析建議：①工作機制方面，通過配網改造項目，常規巡檢等業務，充分利用業擴人員與客戶進行溝通，獲取項目信息，在內部協同營銷人員與業擴人員的信息共享；對有效項目信息提供者，在績效考核、先進評選等方面進行激勵；②商業模式方面，對購買電采暖設備的用戶，進行設備補貼與贈送電力，也可通過綜合能源公司采用設備租賃、合同能源管理等方式，擴大電采暖市場；③支持政策方面，推動政府出臺針對熱泵供暖和分散式電采暖的電價補貼政策。

3.2 工業制造領域

政策現狀：福建省工業領域政策較多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺30個、54個、7個、8個、0個政策，具體包括14個電價類、36個補貼類、26個發展規劃類和23個環保類，該領域下的關鍵技術如表3所示。補貼類政策對實施煤改電等清潔能源改造設備給予資金補助；電價類政策執行蓄熱式電鍋爐（單臺功率在20 kW及以上）、冰蓄冷空調特殊電價，同意鑄造企業（煤改電）冶煉用電與其他用電分開計量、分別計費；發展規劃類政策主要內容為加快推進集中供熱、煤改氣、煤改電、潔凈煤技術、生物質成型燃料等清潔化改造工程建設，全面進行電能替代推廣，以實現電能替代技術領域廣泛覆蓋；環保類政策加快淘汰落后鍋爐、電機，改用電、天然氣、石油液化氣等清潔能源。

表3 工業制造領域關鍵技術Table 3 Key technologies in the field of industrial manufacturing

分析建議：①以市場為導向開展推廣工作，跟進客戶需求，強化市場意識和競爭意識。確定重點推廣項目時，分析電能替代設備與傳統燃料設備的優劣勢，選擇節能量大、環保型、投資回收期短的設備實施推廣；②推動電能替代項目參與直接交易，實行單獨計量、執行專項優惠電價，促使經濟性差但前景廣闊的項目形成成本優勢；③與政府形成聯動機制。加強與能源局、發改委、經信委，節能監察中心、節能協會等的溝通交流，及時了解政策支持，收集市場或用戶信息；④加強電能替代項目的宣傳。制作電能替代設備與原有設備的對比分析圖，凸顯電能替代設備的優勢，提供項目實施前后能源費用節省證明，增強新客戶做出電能替代項目決策的信心。

3.3 農業生產領域

政策現狀：福建省農業領域政策數量較多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺7個、27個、34個、8個、6個政策，具體包括3個電價類、60個補貼類、15個發展規劃類和4個環保類，該領域下的關鍵技術如表4所示。補貼類政策提出對應用電制茶、電烤房、電制菇、電烤筍等電制設備或電排灌等技術的用戶給予補貼；電價類政策將電烤筍等電價由一般工商業電價變更為農業電價；發展規劃類政策指出要積極扶持示范企業，有序推進農產品加工企業試點改造；環保類政策提出要規范農業面源污染治理市場。

表4 農業生產領域關鍵技術Table 4 Key technologies in the field of agricultural production

分析建議：結合各市、縣產業特點，圍繞試點先行、政策推動、擴大宣傳、成片推廣“四步驟”，因地制宜開展農業領域電能替代。

3.4 居民生活領域

政策現狀：福建省居民生活領域政策數量較少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺3個、1個、1個、0個、0個政策，具體包括4個補貼類和1個發展規劃類，該領域下的關鍵技術如表5所示。補貼類政策鼓勵居民“以電代燃”和“以電代柴”，實施燃料補貼政策，給予農業人口一定財政補貼；發展規劃類政策發布了電能替代工作實施方案，推進城鄉居民電氣化和企事業單位食堂電氣化建設。

表5 居民生活領域關鍵技術Table 5 Key technologies in the field of residential areas

分析建議：在全省內持續開展電氣化推廣活動，并借助營業廳自由渠道擺放展架、宣傳頁等，加大電氣化推廣力度。同步開展電力義診、用電知識普及、廚房電氣化技術、家庭用電安全等宣傳活動，宣傳家用電器節約用電知識。

3.5 商業餐飲及景區領域

政策現狀：福建省商業餐飲及電氣化景區領域政策數量較少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺1個、9個、19個、2個、2個政策，具體包括25個補貼類、3個發展規劃類和5個環保類，該領域下的關鍵技術如表6所示。補貼類政策是對完成氣改電、煤改電、燃油（氣）炊具高能效等級電氣化改造的餐飲場所以及進行食堂電氣化改造的中學給予補助；發展規劃類政策鼓勵積極開展爐具電能替代工作，實現電能替代、行業升級；環保類政策要求餐飲服務經營場所必須全部使用電能等清潔能源。

表6 商業餐飲及景區領域關鍵技術Table 6 Key technologies in the field of commercial catering and scenic spots

分析建議：①落實商業和景區餐飲改造政策。針對已出臺環保政策的商區和景區，結合用能實際情況，對燃煤、燃油等設備進行專項治理，禁止使用傳統的煤、炭、燃氣燒烤爐具，推行更安全衛生、綠色環保的電燒烤爐具；②推動電氣化政策提出。針對未出臺環保政策的商區和景區，調研燃煤、燃油設施使用情況，摸清燃煤、燃油的消耗量和大氣污染排放情況，如實向政府反映，促進電氣化餐飲政策的提出；③加大宣傳力度。對商業和景區餐飲電能替代示范項目進行廣泛宣傳，普及電能替代常識，推廣電能替代新技術，倡導綠色能源理念。

3.6 專業車輛電動化領域

政策現狀：福建省專用車輛電動化領域政策數量較多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺13個、24個、12個、18個、10個政策，共77個政策，具體包括4個電價類、31個補貼類、37個發展規劃類和5個環保類，該領域下的關鍵技術如表7所示。補貼類政策中提出對新建公共充電設施、新能源公交車進行適當補貼，同時對公共建筑和城市公共照明的節能改造給予資金支持；環保類政策要求優先選擇使用天然氣、集中供熱、液化石油氣、電等清潔能源，同時加快高污染黃標車淘汰，推廣使用電動汽車等新能源汽車；發展規劃類政策中表明要編制本地區充電基礎設施專項規劃，加快電動汽車充電基礎設施建設，形成布局科學的充電設施服務體系；電價類政策實施經營性集中式充換電站優惠電價，并積極落實輸配電價改革和大用戶電力直接交易政策。

表7 專業車輛電動化領域關鍵技術Table 7 Key technologies in the field of professional vehicle electrification

分析建議：①完善行業協同協作體制機制。推進整車企業與戰略供應商伙伴共享流程、決策、作業程序和數據，共同攻關技術瓶頸，實現產品升級、成本降低，從而形成全產業鏈競爭優勢；②推動社會資本進入新能源汽車應用市場。鼓勵和支持社會資本進入汽車金融、分時租賃、充電設施建設和運營、電池回收再利用等服務領域；③推進智能服務平臺建設。運用移動互聯網、物聯網、大數據等技術，為用戶提供充電導航、狀態查詢、充電預約、費用結算等服務，拓展平臺增值業務，大力推進“互聯網+智能汽車+充電設施”建設，提高服務智能化水平。

3.7 港口岸電領域

政策現狀：福建省港口岸電領域政策數量較少，2017年、2018年、2019年、2020年分別出臺4個、3個、3個、1個政策，具體包括6個補貼類和5個發展規劃類，該領域下的關鍵技術如表8所示。補貼類政策對港口岸電設備設施建設項目和船舶受電設施設備改造項目給予獎勵；發展規劃類政策中提出建設港口岸電示范項目，推動岸基供電系統使用。

表8 港口岸電領域關鍵技術Table 8 Key technologies in the field of port shore power

分析建議：制定2021—2023年港口岸電建設工作計劃，按照計劃開展港口岸電建設工作。廣泛開展調研工作，對轄區涉港企業港口岸電系統等情況進行摸底調查。與供電部門建立聯系制度，共同召開轄區港口企業岸電建設工作推進會，共同推進相關工作。實施“兩橫一縱”岸電工程，推廣“一卡通”互聯互通，鼓勵綜合能源服務公司運營岸電設備，不斷提高岸電使用率。

4 結束語

通過對福建省電能替代政策模擬關鍵技術的研究，遴選出動態規劃法、移動平均法、指數平滑法等數據預測方法，對電價類、補貼類、環保類、發展規劃類4大類政策進行統計分析，建立分析模型，測算各類政策減免投資金額，確定關鍵參數，總結政策模擬分析的規范化過程。

根據福建省已有電能替代政策，按照重點技術領域進行劃分，梳理分析7大領域政策，結合福建省政府政策支持能力、各類電能替代項目建設運營成本和省公司電能替代工作目標，分析各領域現有政策的應用效益，針對具體的區域和項目提出建議。D