實施電能替代戰(zhàn)略可以提高全社會電氣化水平，提升居民生活水平和社會生產效率，緩解環(huán)境污染，保障我國能源安全。近年來，電能替代技術在多領域推廣應用，替代規(guī)模不斷擴大，替代電量以工農業(yè)生產制造領域為主導，電力供應與消費領域、交通運輸領域、居民采暖領域及家庭電氣化領域協同發(fā)展。但實施過程中，依然存在經濟性弱等制約因素，未來拓展電能替代廣度深度的難度加大。預計“十四五”期間電能替代依然保持較大規(guī)模，是拉動用電增長的重要力量。
電能替代實施現狀及發(fā)展影響因素分析
執(zhí)筆人：唐偉、張煜
國網能源院經濟與能源供需研究所
0、引言
能源關系到國計民生和可持續(xù)發(fā)展，過度依賴化石能源的生產和消費方式，導致能源與環(huán)境不協調、不安全。實現清潔替代和電能替代，推動綠色清潔能源取代化石能源，破解資源困境、環(huán)境難題，是實現能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
實施電能替代戰(zhàn)略可以提高全社會電氣化水平，提升居民生活水平和社會生產效率，緩解由于煤炭能源使用而造成的環(huán)境污染，起到優(yōu)化生態(tài)環(huán)境和改善城市空氣質量的作用，發(fā)揮我國電能優(yōu)勢，減少對進口能源的依賴，保障我國能源安全。
1、電能替代實施現狀
1.1 政策支撐情況
政策的支持是電能替代發(fā)展的關鍵因素，國家層面出臺了一系列的電能替代支持政策，地方政府結合當地實際也相應出臺了一系列促進電能替代技術推廣應用的政策措施，例如各地北京市出臺“煤改電”配套電網、電價、設備補貼政策。表1列出了國家層面出臺的電能替代相關政策。
表1 近年來國家層面電能替代相關政策
1.2 替代電量情況
電能替代技術在多領域推廣應用，電能替代規(guī)模不斷擴大。2013年，國家電網公司全面啟動電能替代工作。2014年實施替代電量503億千瓦時，2015年完成電能替代項目1.72萬個，完成替代電量760億千瓦時，占國家電網公司售電量比重達2.2%。2016年國家電網在居民采暖、生產制造、交通運輸、電力供應與消費以及家庭電氣化五大領域累計推廣實施電能替代項目4.1萬個，替代電量突破1000億千瓦時大關，達1030億千瓦時。2017年，推廣實施電能替代項目近10萬個，完成替代電量1150億千瓦時。2018年完成替代電量1353億千瓦時。據測算2016-2017年，全國電能替代量平均每年增加1180億千瓦時，拉動全社會用電量增長2.0個百分點。替代電量占公司售電量比例從2013年不足0.5%增長至2018年的4%左右。2019年完成電能替代電量1802億千瓦時?！峨娏Πl(fā)展“十三五”規(guī)劃》中對電能替代提出的目標是4500億千瓦時，從目前實施情況看，替代電量已經遠超目標。
圖1 2015年以來國網經營區(qū)電能替代電量
1.3 替代領域
電能替代技術不斷創(chuàng)新升級，電能替代電量以工農業(yè)生產制造領域引領主導，電力供應與消費領域、交通運輸領域、居民采暖領域及家庭電氣化領域協同發(fā)展。電能替代技術體系是一個多層次、多類型技術的融合體，核心技術包括分散式電采暖、電鍋爐采暖、熱泵、電蓄冷空調、工業(yè)電窯爐、港口岸電、電動汽車、家庭電氣化等。目前替代技術由5大類、18種技術拓展到21大類、50余個應用領域。其中工業(yè)制造領域占比最高。2015-2018年累計實現電能替代電量中，工農業(yè)生產制造領域完成最多，占比60%以上；其次為電力供應與消費領域，替代電量占比19%，交通運輸領域、居民采暖領域、家庭電氣化領域替代電量分別占總替代電量的10%、9%和2%。由此可見，我國目前工農業(yè)生產制造領域電能替代工作開展最快，電力供應與消費、交通運輸、居民采暖領域電能替代工作也穩(wěn)步進行。家庭電氣化替代電量占比最小，主要由于替代用戶過于分散，大規(guī)模開展工作受限。
1.4 替代總體成效
各地區(qū)電能替代成果豐富。2016年以來，電能替代的推進迎來了加速期，各地電能替代實施方案紛紛出爐，替代項目快速增長，涉及領域范圍不斷拓展。如北方地區(qū)冬季清潔能源取暖，農村電磁灶代替土灶薪柴、清潔高效的電鍋爐代替黑煙滾滾的燃煤鍋爐、港口船舶岸電取代高污染的船上燃油引擎、農業(yè)電排灌、電力供應中的電儲能調峰等替代項目不斷豐富。
環(huán)保減排效應顯著。我國電能占終端能源消費的比重每提升1個百分點，單位GDP能耗可下降4%左右，節(jié)能減排效果明顯。電能替代作為改善生態(tài)環(huán)境的有效手段，對治理大氣污染、改善空氣質量也有明顯效果。從2018年的替代規(guī)模來看，相當于減少燃煤7577萬噸，減少二氧化碳排放1.35億噸，減少二氧化硫、氮氧化物以及粉塵排放4300萬噸。生態(tài)環(huán)境部《中國應對氣候變化的政策與行動2019年度報告》顯示，2018年我國單位生產總值二氧化碳排放較上年下降4.0%，比2005年下降45.8%，提前實現了2020年碳強度比2005年下降40-45%的承諾。有專家估算電能替代對我國碳強度下降的貢獻度超30%。
1.5 制約電能替代發(fā)展的關鍵因素
資金補貼政策支持相對較弱。前期出臺的多數政策屬于規(guī)劃指導類、環(huán)保約束類，補貼類政策相對較少。在減稅降費大背景下，新的專項支持政策出臺較難，多數政策僅有規(guī)劃性引導措施，支持電能替代的專項補貼措施相對較少。部分地區(qū)“煤改電”、港口岸電、電動汽車等已有補貼政策“退坡”趨勢，這直接影響電能替代重點領域的可持續(xù)推廣。近年來國家出臺較多的清潔取暖政策，但部分地區(qū)現有補貼政策補貼時限不確定，用戶存在后顧之憂。清潔取暖補貼退坡概率較大，返煤風險一直存在。2019年年末河北唐山市發(fā)布了《關于農村地區(qū)清潔取暖財政補助政策有關事項的通知》，提出采取逐年退坡方式給予補助，第一年退坡50%，第二年退坡至25%，第三年市級不再補助。另外關于節(jié)能減排的環(huán)保政策“軟約束”居多，政策出臺后，執(zhí)行強制力不夠，處罰取證較難，約束效果有限。
經濟性較弱的問題依然存在。在沒有補貼的情況下，煤改電技術在部分領域沒有明顯經濟優(yōu)勢，甚至在補貼退坡的情況下，可能出現返煤情況，規(guī)模推廣面臨發(fā)展瓶頸。新技術新裝備研發(fā)周期較長，短時間內無法提升經濟性。在當前能源價格水平、政策條件下，部分領域替代項目初期一次投入較大、加之后期運營面臨價格補貼退坡，這些均影響用戶替代意愿。
配電網改造壓力大。大規(guī)模電能替代項目負荷接入對電網配套設施提出了新的要求，需要堅強配網支撐。由于農、配網投資規(guī)模較大，但售電量增長有限、電費低于平均水平，電價倒掛矛盾突出，導致配網投資收益偏低，電網投資效率下降。尤其是電采暖負荷季節(jié)性強，采暖期電量有限，設備利用率不高但峰值負荷較高，電網投資高，難以通過電量回收。
2、電能替代發(fā)展影響因素分析
2.1 技術因素
電能替代新技術不斷涌現，電能替代產品研究不斷深入，涉及基礎材料、核心器件、成套裝備、互聯網等眾多領域。伴隨電能替代新技術的成熟，替代進程將不斷加快，替代潛力空間呈現變化趨勢：剩余存量潛力更加難以被替代，但是由于技術突破進步，增量潛力也可能加大。同時，隨著能源互聯網的發(fā)展，電能替代將迎來發(fā)展契機。通過電力泛在物聯網建設，將原來不可感知，不可調節(jié)的負荷轉換成可感知，可調節(jié)的柔性負荷，可帶動電能替代向精準化、協同化、智能化方向發(fā)展。未來，大能源思維與大數據思維將加速融合，如基于大數據技術，提煉電能替代用戶用能用電特征，構建電能替代用戶判別模型，使得電能替代業(yè)務的工作效率和經濟效益得到有效提升。未來電能替代的營銷策略、服務種類、服務方式、替代運營模式，商業(yè)化運作模式均將發(fā)生較大轉變。新的電能替代技術發(fā)展路徑將會進一步提升電能替代發(fā)展質量和效益。
表2 主要替代領域新技術發(fā)展方向
2.2 政策及市場等因素
政策層面看，外部政策環(huán)境依然為電能替代提供較大發(fā)展空間?！笆奈濉睍r期是全面落實高質量發(fā)展要求，深入推進能源生產和消費革命的關鍵時期。2020年年初國家能源局組織召開的“十四五”電力規(guī)劃工作啟動會上明確提出要全面深化電力體制改革、加快電能替代、降低能源對外依存度。
市場競爭層面看，其他替代存在一定短板。目前國內天然氣產供儲銷體系加速構建，國家油氣管網公司正式成立，外部油氣供應能力穩(wěn)步提升，天然氣在能源市場競爭力進一步增強，憑借清潔與成本優(yōu)勢，已成為電能替代最強勁的競爭對手。但是，我國石油、天然氣對外依存度逐年攀升，2018年分別達到70%和45%， 2019年天然氣對外依存度45.2%，原油對外依存度72.5%、石油對外依存度70.8%，能源安全亟需引起重視。
經濟性層面看，替代成本有望進一步下降。我國能源結構正在轉變，未來將以清潔、可再生能源為主。經濟性是影響電能替代可持續(xù)發(fā)展的重要因素。清潔能源的低成本，能夠為未來的清潔電能替代提供經濟基礎和必要條件。伴隨新能源發(fā)電成本持續(xù)下降、邊際成本低，利用棄風棄光電量進行電能替代，可以降低成本。未來清潔能源開發(fā)成本還將持續(xù)大幅下降，有助于進一步控制替代成本。
電力需求來看，我國與發(fā)達國家仍有差距，隨著城鎮(zhèn)化和電氣化加速推進，未來較長時期內我國電力需求將保持較快增長。盡管未來拓展電能替代廣度深度難度較大，綜合考慮各種影響因素，預計“十四五”期間，電能替代將保持較大規(guī)模，依然是拉動用電增長的重要力量。
專家介紹
唐偉，碩士，高級工程師，目前主要從事電能替代、節(jié)能節(jié)電、電力需求側管理、客戶服務等方面的研究。承擔過戰(zhàn)略課題兩項《以客戶為中心的電網業(yè)務管理體制機制和全能型供電所實證研究》、《以客戶為中心的供電服務體系建設研究》，重大管理咨詢項目《電能替代發(fā)展戰(zhàn)略深化研究》，參與多項國家能源局委托項目及國家電網公司科技項目，公開發(fā)表文章30余篇，申請專利及軟著數項。
張煜，男，博士，國網能源院高級工程師，主要研究方向為無線協作網絡、電能替代等，參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國網科技項目等研究項目十余項，發(fā)表論文40余篇。
團隊簡介：國網能源院經濟與能源供需研究所（簡稱供需所）是一個具有優(yōu)良歷史傳統的研究所，前身是國電動力經濟研究中心電力市場研究所（1999年成立），2006年更名為電力供需與節(jié)能研究所，2009年更名經濟與能源供需研究所。主要負責宏觀經濟、能源電力供需、電力需求側管理、電能替代、電力營銷等領域的研究工作。
供需所內設宏觀經濟研究室、電力供需研究室、節(jié)能與營銷政策研究室，專業(yè)覆蓋宏觀經濟、能源經濟、電氣工程及其自動化、技術經濟等。共有24名員工，平均年齡33歲，其中博士18人，具有高級職稱18人，1人獲國務院特殊津貼。曾獲得“國家電力公司先進集體”、“國家電網公司先進集體”、“國網能源院先進集體”以及“課題攻關黨員創(chuàng)新團隊”等稱號。
