中國儲能網訊：面向終端能源消費市場實施電能替代，既是削減化石能源消耗的必經之路，也是促進清潔能源消納的重要途徑。那么，究竟哪些技術有潛力在電能替代中大顯身手？
國家統(tǒng)計局數據顯示，2014年中國能源消費量約42億噸標準煤，按終端消費量看，電能占比僅23%（圖1）。除電力以外，煤和石油兩種化石能源各占剩余總量的約32%。其中，非金屬礦物制品業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、生活消費三大領域，分別消耗了終端用煤的26%，14%，11%（圖2）。石油則主要消耗在交通運輸、倉儲和郵政業(yè)，占到了終端用油的40%（圖3）。
在化石能源消耗比例較高的行業(yè)中，如果某種用電技術能夠有效替代傳統(tǒng)技術，便有希望開辟出廣闊的市場空間。
電窯爐
電窯爐可用于替代傳統(tǒng)窯爐，進行陶瓷、水泥、玻璃、搪瓷等非金屬礦物制品的煅燒加工。大部分電窯爐采用電阻進行加熱，以電爐絲、硅碳幫或二硅化鉬作為發(fā)熱組件，依靠電能輻射和導熱原理進行氧化氣氛燒制，熱效率高。另外，電窯爐可以通過電子程序調控煅燒過程，操作簡單，節(jié)省人力，安全性能好，溫度精確可控。與傳統(tǒng)窯爐相比，電窯爐不需要燃燒室、管道、煙囪或排煙機等部件，也不存在燃料和爐渣堆物，因此降溫很快，清潔打掃十分方便。并且節(jié)能環(huán)保，運維成本大大減少。
不過，電窯爐的傳熱方式主要是靠電熱元件輻射傳熱，不像傳統(tǒng)窯爐的窯內充滿火焰。因此，電窯爐的窯容積不能過大，否則窯內溫度分布將不宜均勻，適用于中小型窯爐。
電熔爐
電熔爐可替代傳統(tǒng)燃煤沖天爐，進行黑色金屬冶煉特別是鑄件的鐵液熔煉。電熔爐加熱過程基于電磁感應原理，鑄件熔化后，利用全自動的生產線完成澆筑和成型。溫控精度高、熔煉速度快、產品檔次高。而傳統(tǒng)的燃煤沖天爐熔煉過程中爐內化學成分和溫度波動較大，容易造成合金元素和硅燒損嚴重，鑄造質量低，并且熔煉過程中排放大量的灰塵和廢氣，嚴重污染環(huán)境，同時需耗費大量勞動力對鐵水和鑄件進行搬運。相比而言，電熔爐沒有廢氣排放，防止了空氣污染，有利于環(huán)境保護；投資少、人工成本低，改善了職工勞動條件，占地少，輔助設備簡單、易維修。另外，電熔爐還有節(jié)電效果明顯、能源消耗低、經濟效果好等優(yōu)點。
電鍋爐
電鍋爐可用于替代燃煤鍋爐，為紡織、印染、造紙、食品、橡膠、塑料、化工、醫(yī)藥、鋼鐵、冶金等行業(yè)提供加工環(huán)節(jié)所需蒸汽，或者為企業(yè)、機關、賓館、學校、餐飲、服務性等行業(yè)提供取暖、洗浴及生活所需熱水。電鍋爐利用電阻發(fā)熱或電磁感應發(fā)熱，通過鍋爐的換熱部位把熱媒水或有機熱載體（導熱油）加熱到一定參數(溫度、壓力)，向外輸出具有額定功率的熱。電鍋爐相比燃煤鍋爐體積更小、能耗更低；同時高度智能化，不需要專人看管，且不屬于特種設備，因此運維成本更低，降低了安全隱患。
熱泵
熱泵技術可在調節(jié)建筑物溫度等生活消費領域廣泛發(fā)揮效用。熱泵是熱量的搬運工，它只需消耗較少的電能，就能“搬運”數倍的熱量。冬天，熱泵通過電能做功，從戶外環(huán)境中的熱源抽取熱量，用于加熱空氣或水，并送入室內。夏天恰好相反，室內的熱量被熱泵轉移到戶外環(huán)境，從而獲得涼爽的空氣。
熱泵所用的熱源主要有氣(空氣、工業(yè)廢氣、大地土壤中的地氣)、水(江河湖海、井泉、地下水和工業(yè)、生活廢水)、巖石土壤和太陽能等，按其所用熱源不同可分為氣溫熱泵、水源熱泵、地源熱泵和太陽能熱泵四大類。在實際運用中要根據各地的氣候特點和環(huán)境條件，考慮易取、投資少，無腐蝕，熱容量大等因素。
氣源熱泵在供熱工況下以室外空氣作為低溫熱源吸收熱量，熱源容量近似無窮大。既可用于加熱生活用熱水，也可通入建筑物內作空調用。空氣源熱泵系統(tǒng)簡單，初投資較低，但熱源熱容量小，溫度不穩(wěn)定，受環(huán)境氣溫的影響較大，不容易獲得穩(wěn)定的運行工況。在冬季寒冷天氣時，熱泵的能耗比（或制熱量）會隨室外空氣溫度的降低而降低，這與建筑熱負荷需求趨勢正好相反，并且在冬季室外溫度低于熱泵工作的平衡點溫度時。室外交換器中的工質的蒸發(fā)溫度低于冰點。則容易結霜，從而使傳熱效率大大降低。在寒冷地區(qū)和高濕度地區(qū)熱泵蒸發(fā)器的結霜造成熱泵機組在冬季運行狀態(tài)始終不理想，存在較大的技術障礙，必須采取除霜措施。在夏季高溫天氣，由于其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，同樣也導致系統(tǒng)不能正常工作。故空氣源熱泵不適用于寒冷地區(qū)，只在冬季氣候較溫和的地區(qū)適用。
新能源汽車
用電動汽車 (EV) 或混合動力汽車 (HEV) 替代傳統(tǒng)的汽油車或柴油車，無疑是交通運輸行業(yè)炙手可熱的發(fā)展方向。截至2014年底，我國新能源汽車保有量已經超過12萬輛；光是2015年上半年，我國新能源汽車一共銷售了7.27萬輛，同比增長2.4倍，已進入高速增長階段。而《中國制造2025》技術路線圖顯示，隨著新能源汽車在家庭用車、公務用車和公交、出租車、物流用車等領域的大量普及，2020年中國新能源汽車的年銷量將達到汽車市場需求總量的5%以上，即超過100萬輛，2025年增至20%左右。
目前，眾多機構和企業(yè)大力投入新能源汽車產業(yè)，制約其發(fā)展的因素正得到逐步攻克。動力電池技術滯后是最關鍵的瓶頸，直接導致汽車續(xù)航里程不足和價格高昂。不過，目前特斯拉Model S P85D在120公里每小時的速度下續(xù)航里程已逾400公里，基本能夠滿足長途旅行的需求。而特斯拉公司CEO埃隆馬斯克近期透露，隨著電池技術不斷跟進，電動汽車將在未來十年實現單次充電行駛800公里的目標。并且根據預測，動力電池每千瓦時容量的成本在2020年將下降至現在的50%。另外，蘋果、谷歌等科技巨頭也紛紛進軍汽車行業(yè)，未來汽車將更加智能化、自動化，電動汽車作為車載智能設備的最佳載體，具有巨大的發(fā)展前景。電動汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車是大勢所趨。
結語
在終端能源利用領域，電力技術具有能源利用效率高、節(jié)能環(huán)保、易精確控制等優(yōu)點。隨著我國逐步由能源和物資短缺的舊時代，進入了經濟質量提升的新階段。在這個關鍵時間節(jié)點，對高耗能、高污染的舊技術進行更新換代，積極推廣“以電代煤、以電代油”等電能替代技術，對于提升我國電氣化水平，進而提升我國現代化程度具有重要意義。
