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(chǎn)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(shù)在多領(lǐng)域推廣應(yīng)用，替代規(guī)模不斷擴大，替代電量以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域為主導(dǎo)，電力供應(yīng)與消費領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域、居民采暖領(lǐng)域及家庭電氣化領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展。但實施過程中，依然存在經(jīng)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(yù)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(xiàn)狀及發(fā)展影響因素分析
執(zhí)筆人：唐偉、張煜
國網(wǎng)能源院經(jīng)濟與能源供需研究所
0、引言
能源關(guān)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(chǎn)和消費方式，導(dǎo)致能源與環(huán)境不協(xié)調(diào)、不安全。實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(zhì)量的作用，發(fā)揮我國電能優(yōu)勢，減少對進(jìn)口能源的依賴，保障我國能源安全。
1、電能替代實施現(xiàn)狀
1.1 政策支撐情況
政策的支持是電能替代發(fā)展的關(guān)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(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H也相應(yīng)出臺了一系列促進(jìn)電能替代技術(shù)推廣應(yīng)用的政策措施，例如各地北京市出臺“煤改電”配套電網(wǎng)、電價、設(shè)備補貼政策。表1列出了國家層面出臺的電能替代相關(guān)政策。
表1 近年來國家層面電能替代相關(guān)政策
1.2 替代電量情況
電能替代技術(shù)在多領(lǐng)域推廣應(yīng)用，電能替代規(guī)模不斷擴大。2013年，國家電網(wǎng)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(wǎng)公司售電量比重達(dá)2.2%。2016年國家電網(wǎng)在居民采暖、生產(chǎn)制造、交通運輸、電力供應(yīng)與消費以及家庭電氣化五大領(lǐng)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(guān)，達(dá)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(jù)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(biāo)是4500億千瓦時，從目前實施情況看，替代電量已經(jīng)遠(yuǎn)超目標(biāo)。
圖1 2015年以來國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)電能替代電量
1.3 替代領(lǐng)域
電能替代技術(shù)不斷創(chuàng)新升級，電能替代電量以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域引領(lǐng)主導(dǎo)，電力供應(yīng)與消費領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域、居民采暖領(lǐng)域及家庭電氣化領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展。電能替代技術(shù)體系是一個多層次、多類型技術(shù)的融合體，核心技術(shù)包括分散式電采暖、電鍋爐采暖、熱泵、電蓄冷空調(diào)、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(shù)由5大類、18種技術(shù)拓展到21大類、50余個應(yīng)用領(lǐng)域。其中工業(yè)制造領(lǐng)域占比最高。2015-2018年累計實現(xiàn)電能替代電量中，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域完成最多，占比60%以上；其次為電力供應(yīng)與消費領(lǐng)域，替代電量占比19%，交通運輸領(lǐng)域、居民采暖領(lǐng)域、家庭電氣化領(lǐng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域電能替代工作開展最快，電力供應(yīng)與消費、交通運輸、居民采暖領(lǐng)域電能替代工作也穩(wěn)步進(jìn)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(jìn)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(lǐng)域范圍不斷拓展。如北方地區(qū)冬季清潔能源取暖，農(nóng)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(nóng)業(yè)電排灌、電力供應(yīng)中的電儲能調(diào)峰等替代項目不斷豐富。
環(huán)保減排效應(yīng)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(zhì)量也有明顯效果。從2018年的替代規(guī)模來看，相當(dāng)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(yīng)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(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)度超30%。
1.5 制約電能替代發(fā)展的關(guān)鍵因素
資金補貼政策支持相對較弱。前期出臺的多數(shù)政策屬于規(guī)劃指導(dǎo)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(shù)政策僅有規(guī)劃性引導(dǎo)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(lǐng)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(xiàn)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(fēng)險一直存在。2019年年末河北唐山市發(fā)布了《關(guān)于農(nóng)村地區(qū)清潔取暖財政補助政策有關(guān)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(guān)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(jīng)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(shù)在部分領(lǐng)域沒有明顯經(jīng)濟優(yōu)勢，甚至在補貼退坡的情況下，可能出現(xiàn)返煤情況，規(guī)模推廣面臨發(fā)展瓶頸。新技術(shù)新裝備研發(fā)周期較長，短時間內(nèi)無法提升經(jīng)濟性。在當(dāng)前能源價格水平、政策條件下，部分領(lǐng)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(wǎng)改造壓力大。大規(guī)模電能替代項目負(fù)荷接入對電網(wǎng)配套設(shè)施提出了新的要求，需要堅強配網(wǎng)支撐。由于農(nóng)、配網(wǎng)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(dǎo)致配網(wǎng)投資收益偏低，電網(wǎng)投資效率下降。尤其是電采暖負(fù)荷季節(jié)性強，采暖期電量有限，設(shè)備利用率不高但峰值負(fù)荷較高，電網(wǎng)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(shù)因素
電能替代新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，電能替代產(chǎn)品研究不斷深入，涉及基礎(chǔ)材料、核心器件、成套裝備、互聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域。伴隨電能替代新技術(shù)的成熟，替代進(jìn)程將不斷加快，替代潛力空間呈現(xiàn)變化趨勢：剩余存量潛力更加難以被替代，但是由于技術(shù)突破進(jìn)步，增量潛力也可能加大。同時，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電能替代將迎來發(fā)展契機。通過電力泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，將原來不可感知，不可調(diào)節(jié)的負(fù)荷轉(zhuǎn)換成可感知，可調(diào)節(jié)的柔性負(fù)荷，可帶動電能替代向精準(zhǔn)化、協(xié)同化、智能化方向發(fā)展。未來，大能源思維與大數(shù)據(jù)思維將加速融合，如基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，提煉電能替代用戶用能用電特征，構(gòu)建電能替代用戶判別模型，使得電能替代業(yè)務(wù)的工作效率和經(jīng)濟效益得到有效提升。未來電能替代的營銷策略、服務(wù)種類、服務(wù)方式、替代運營模式，商業(yè)化運作模式均將發(fā)生較大轉(zhuǎn)變。新的電能替代技術(shù)發(fā)展路徑將會進(jìn)一步提升電能替代發(fā)展質(zhì)量和效益。
表2 主要替代領(lǐng)域新技術(shù)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(zhì)量發(fā)展要求，深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命的關(guān)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(nèi)天然氣產(chǎn)供儲銷體系加速構(gòu)建，國家油氣管網(wǎng)公司正式成立，外部油氣供應(yīng)能力穩(wěn)步提升，天然氣在能源市場競爭力進(jìn)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(dá)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(jīng)濟性層面看，替代成本有望進(jìn)一步下降。我國能源結(jié)構(gòu)正在轉(zhuǎn)變，未來將以清潔、可再生能源為主。經(jīng)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(jīng)濟基礎(chǔ)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(fēng)棄光電量進(jìn)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(jìn)一步控制替代成本。
電力需求來看，我國與發(fā)達(dá)國家仍有差距，隨著城鎮(zhèn)化和電氣化加速推進(jìn)，未來較長時期內(nèi)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(yù)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(cè)管理、客戶服務(wù)等方面的研究。承擔(dān)過戰(zhàn)略課題兩項《以客戶為中心的電網(wǎng)業(yè)務(wù)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(wù)體系建設(shè)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(wǎng)公司科技項目，公開發(fā)表文章30余篇，申請專利及軟著數(shù)項。
張煜，男，博士，國網(wǎng)能源院高級工程師，主要研究方向為無線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)、電能替代等，參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國網(wǎng)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(wǎng)能源院經(jīng)濟與能源供需研究所（簡稱供需所）是一個具有優(yōu)良?xì)v史傳統(tǒng)的研究所，前身是國電動力經(jīng)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(jīng)濟與能源供需研究所。主要負(fù)責(zé)宏觀經(jīng)濟、能源電力供需、電力需求側(cè)管理、電能替代、電力營銷等領(lǐng)域的研究工作。
供需所內(nèi)設(shè)宏觀經(jīng)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(jīng)濟、能源經(jīng)濟、電氣工程及其自動化、技術(shù)經(jīng)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(wù)院特殊津貼。曾獲得“國家電力公司先進(jìn)集體”、“國家電網(wǎng)公司先進(jìn)集體”、“國網(wǎng)能源院先進(jìn)集體”以及“課題攻關(guān)黨員創(chuàng)新團隊”等稱號。
