电能替代实施现状及发展趋势预判

电能替代实施现状及发展

趋势预判

唐伟

(国网能源研究院有限公司，北京102209)

摘要=2013—2019年电能替代得到大力实施，替代电量稳步增加，替代领域不断扩增， 未来电能替代电量依然呈现增长趋势。本文首先对电能替代的实施现状及存在问题进行总结和 梳理。其次，从技术、及市场等方面分析电能替代的发展趋势。最后，初步测算电能替代 潜力，分不同情境给出电能替代量预测结果。

关键词：电能替代；现状；发展；趋势，潜力，预判中图分类号：TK0I文献标识码：A文章编号：1003-2355-(2020)02-0035-04 Doi: 10.3969/j.issn. 1003-2355.2020.02.006

Abstract: From 2013 to 2019, the substitution of electric energy has been vigorously implemented. The amount of

substitute electricity has steadily increased, and the area of substitution has been continuously expanded. In the future, the amount of electricity substitute electricity will still show a growth trend. This article first summarizes and sorts out the status quo and existing problems of the implementation of electric energy substitution. Secondly, analyze the development trend of electric energy substitution from the aspects of technology, policy and market. Finally, the potential of electric energy substitution is measured initially, and the forecast results of electric energy substitution are given in different scenarios.

Key words: Electric Energy Substitution; Current Situation; Development; Trend; Potential; Prediction

〇

引言

结合当地实际也出台了一系列促进电能替代 技术推广应用的措施，例如北京市出台“煤改 电”配套电网、电价、设备补贴，江西省对电

能替代项目给予新增电费支出40%的运行成本奖 励，以及不超过投资额30%的建设成本奖励。表 1列出了国家层面出台的电能替代相关。

1.2替代电量情况电能替代技术在多领域推广应用，电能替 代规模不断扩大。2013年，国家电网公司全 面启动电能替代工作。2014年实施替代电量 503亿kWh, 2015年完成电能替代项目1.72万个， 完成替代电量760亿kWh，占国家电网公司售电 量比重达2.2%。2016年国家电网在居民采暖、生 产制造、交通运输、电力供应与消费以及家庭电 气化五大领域累计推广实施电能替代项目4.1万个, 替代电量突破1〇〇〇亿kWh大关，达1030亿kWh。

能源关系到国计民生和可持续发展，过度依 赖化石能源的生产和消费方式，是导致能源与环 境不协调、不安全的主要原因之一。实现清洁替 代和电能替代，推动绿色清洁能源取代化石能源， 破解资源困境、环境难题，是实现能源可持续发 展的必由之路。

实施电能替代战略可以提高全社会电气化水 平，提升居民生活水平和社会生产效率，缓解由于 煤炭能源使用而造成的环境污染，起到优化生态 环境和改善城市空气质量的作用，发挥我国电能优 势，减少对进口能源的依赖，保障我国能源安全。

1

电能替代实施现状

1.1支撑情况

的支持是电能替代发展的关键因素，国 家层面出台了一系列的电能替代支持，地方

收稿日期：2020-0丨-19

作者衝介：唐伟，硕士，国网能源研究院有限公司工作，主要研究电能替代、节能节电、供电眼务。

第42卷第2期2020年2月/ 35

Research and Approach

表i

部门

名称

近年来我国国家层面电能替代相关

简要内容

将在北方居民采暖、生产制造、交通运输、电力供应与消费4个重点领

国家发展和改革委员会、 《关于推进电能替代的指导 域推进电能替代。“十三五”期间，实现能源终端消费环节替代散烧煤、燃

油消费约1.3亿tce，带动电煤占终端能源消费比重提高约1.5%，促进电能 意见》国家能源局、环保部等

消费比重达到约27%。全面推进电能替代，到2020年，电能替代电量达到4500亿kWh，电能 国家发展和改革委员会、 《关于提升电力系统调节能

占终端能源消费的比重上升至27%。力的指导意见》国家能源局

国家发展和改革委员会、 在京津冀和周边地区“2+26”个城市推进“煤改气”“煤改电”以及可再生 《关于推进北方釆暖地区城

国家能源局、住房和城乡建

能源供暖工作，加快推进“禁煤区”建设，提高清洁供暖水平。镇清洁供暖的指导意见》

设部、财政部

各有关部门和i业要在需求侧领域合理实施电能替代，促进大气污染治 国家发展和改革委员会、

《电力需求侧管理办法（修

理，扩大电力消费市场，拓展新的经济增长点。要不断创新电能替代领域、 国家能源局.住房和城乡建

订版)》

替代方法和替代内容，进一步扩大电能替代范围和实施规模。设部、财政部等

环保部、国家发展和改革

《京津冀及周边地区2017年 将民生供暖电能替代、燃气替代项目列人基建投资计划，优先支持

委员会、财政部、国家能源

清洁能源替代项目使用基建投资，给予替代项目部分设备投资支持。大气污染防治工作》

局、北京市等六省

加强煤炭安全绿色开发和清洁高效利用，推广使用优质煤、洁净型煤，

《“十三五”节能减排综合 推进“煤改气”“煤改电”，鼓励利用可再生能源、天然气、电力等优质能源 性工作方案》替代燃煤使用。在居民釆暖、工业与农业生产、港口码头等领域推进天然

气、电能替代，减少散烧煤和燃油消费。

2020年，电能替代的目标是4500亿kWh,实现能源终端消费环节电能

国家发展和改革委员会、 《电力发展“十三五”规划 替代散煤、燃油消费总量约1.3亿tee。“十三五”期间将立足大气污染防

(2016—2020 年)》治，以电能替代散烧煤、燃油为抓手，不断提到电能占终端能源消费比重， 国家能源局

加快充电设施建设，推进集中供热，逐步替代燃煤小锅炉。

国家发展和改革委员会

《国民经济和社会发展第 十三个五年规划纲要》

对中小型燃煤设施、城中村和城乡结合区域等实施清洁能源替代工程。

积极发展能源替代；加快淘汰分散燃煤小锅炉，到2017年，基本完成重 《能源发展战略行动计划

(2014〜2020 年)》点地区燃煤锅炉、工业窑炉等替代改造任务；大幅减少城市煤炭分散使用。

制定国家煤炭消费总量中长期控制目标，实行目标责任管理。到2017

年，煤炭占能源消费总量比重降低到65%以下。京津冀、长三角、珠三角 等区域力争实现煤炭消费总量负增长，通过逐步提高接受外输电比例、增 加天然气供应、加大非化石能源利用强度等措施替代燃煤。

《大气污染防治行动计划》

财政部、科技部、工业和 《关于进一步做好节能与新 积极研究针对新能源汽车落实免除车牌拍卖、摇号、限行等措施，

信息化部、国家发展和改革 能源汽车示范推广试点工作的 并出台停车费、电价、道路通行费等扶持，广泛调动、企事业单

位和个人购买、使用节能与新能源汽车的积极性。通知》委员会

工业和信息化部、国家发

展和改革委员会、科技部交通部等

《节能减排综合性工作方案》《汽车产业中长期发展规划》《关于进一步共同推进船舶 靠港使用岸电工作的通知》

稳步发展替代能源，制定发展替代能源中长期规划；公布实施新能源汽 车生产准入管理规则，推进替代能源汽车产业化。

到2020年，新能源汽车能耗处于国际先进水平；到2025年，新能源汽 车能耗处于国际领先水平。要求推动岸电规模化发展。

生态环境部

《京津冀及周边地区2019— 有效推进清洁取暖。因地制宜，合理确定改造技术路线。坚持宜电则电、 2020年秋冬季大气污染综合 宜气则气、宜煤则煤、宜热则热，积极推广太阳能光热利用和集中式生物 治理攻坚行动方案》质利用。《长三角地区2019—2020年

深人推进工业炉窑污染深度治理，对以煤为燃料的工业炉窑，加快使用

秋冬季大气污染综合治理攻坚

清洁低碳能源进行替代。

行动方案》

《汾渭平原2019—2020年秋 加快淘汰落后产能和不达标工业炉窑，实施燃料清洁低碳化替代，有效 冬季大气污染综合治理攻坚行 推进清洁取暖，积极推广集中式电取暖、蓄热式电暖器、空气源热泵等技 动方案》术。

生态环境部

生态环境部

2017年，推广实施电能替代项目近10万个，完 成替代电量1150亿kWh。2018年完成替代电量 1353亿kWh。据测算，2016—2017年全国电能 替代量平均每年增加1180亿kWh,拉动全社会 用电量增长2.0个百分点。替代电量占公司售电 量比例从2013年不足0.5%增长至2018年的4%

左右。2019年上半年，全国累计完成电能替代量约

980亿kWh，占全社会用电量的2.9%,其中国家 电网实施替代电量850亿kWh。预计2019年完成 电能替代电量丨800亿kWh。《电力发展“十三五” 规划》中对电能替代提出的目标是4500亿kWh， 从目前实施情况看，替代电量已经远超目标。

36 / 中® 鉍蟪• ENERGY OF CHINA

Research and Approach

究与探讨

(亿 kWh> 2000「

电磁灶代替土灶薪柴、清洁高效的电锅炉代替黑 烟滚滚的燃煤锅炉、港口船舶岸电取代高污染的 船上燃油引擎、农业电排灌、电力供应中的电储

1030

760

■

能调峰等也都登上了电能替代的新“舞台”。环保减排效应显著。我国电能占终端能源消

费的比重每提升1个百分点，单位GDP能耗可下 降4%左右，节能减排效果明显。电能替代作为改 善生态环境的有效手段，对治理大气污染、改善 空气质量也有明显效果。从2018年的替代规模来 看，相当于减少燃煤7577万t，减少二氧化碳排 放1.35亿t，减少二氧化硫、氮氧化物以及粉尘排 放4300万t。生态环境部关于《中国应对气候变化 的与行动2019年度报告》显示，2018年我国 单位生产总值二氧化碳排放较2017年下降4.0%, 比2005年下降45.8%,提前实现了 2020年碳强 度比2005年下降40%~45%的承诺。有专家估算 电能替代对我国碳强度下降的贡献度超过30%.

1.5制约电能替代发展的关键因素

补贴等指向性强的支持相对较弱。前期出 台的多数属于规划指导类、环保约束类，补贴 类较少。在减税降费大背景下，支付能力 下降，新的专项支持出台较难，多数仅有 规划性引导措施，缺乏指向性的支持电能替代的专 项补贴措施。“煤改电”、港口岸电、电动汽车等已 有补贴“退坡”问题凸显，直接影响电能替代 重点领域的可持续推广。近年来，国家的清洁取暖 出台较多，但部分地区现有补贴补贴时限 不确定，用户及公司实施过程中存在后顾之忧，且 清洁取暖补贴退坡趋势一触即发。2019年年末河 北唐山市发布了《关于农村地区清洁取暖财政补助 有关事项的通知》，提出采取逐年退坡方式给 予补助，第一年退坡50%,第二年退坡至25%，第 三年市级不再补助。另外，关于节能减排的环保政 策“软约束”居多，出台后，执行强制力不够，

矿山采选

6.0%

2014 2015 2016 2017 2018 2019 (年）

图1 2014—2019年国网区域电能替代量

1.3替代领域

电能替代技术不断创新升级，电能替代电量以 工农业生产制造领域引领主导，电力供应与消费领 域、交通运输领域、居民采暖领域及家庭电气化领 域协同发展。电能替代技术体系是一个多层次、多 类型技术的融合体，核心技术包括分散式电采暖、 电锅炉采暖、热泵、电蓄冷空调、工业电窑炉、港 口岸电、电动汽车、家庭电气化等。目前替代技术

由5大类、18种技术拓展到21大类、50余个应用 领域。其中工业制造领域占比最高。2015—2018 年累计实现电能替代电量中，工农业生产制造领域 完成最多，占比60%以上；其次为电力供应与消 费领域，替代电量占比19%,交通运输、居民采 暖、家庭电气化等领域替代电量分别占总替代电量 的10%、9%、2%。由此可见，我国目前工农业生 产制造领域电能替代工作开展最快，电力供应与消 费、交通运输、居民采暖领域电能替代工作也稳步 推进。家庭电气化替代电量占比最小，主要由于替 代用户过于分散，大规模开展工作受限。

居民生活领域

0.5%

电力供应与消费领域_

16.1%

交通领域.7.1%农业生产领域•

6.2%

电采暖领域

8.1%■电采暖领域

■农业生产领域交通领域

处罚取证较难，约束效果有限。

经济性不足问题依然存在。在没有补贴的情 况下，煤改电技术在部分领域没有明显经济优势, 甚至在补贴退坡的情况下，可能存在“返煤”隐 患，规模推广面临发展瓶颈。尽管一般工商业电 价持续下降在一定程度上提升电能替代经济性， 但电能替代设备初始投资大等问题依然存在，新 技术新装备研发并没有飞速发展。在经济增速下 滑等背景下，工商企业扩大生产积极性不高，实 施电能替代意愿下降。

配电网改造压力大。大规模电能替代项目负

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■电力供应与消费领域

■居民生活领域■工业电锅炉 ■辅助电动力

■矿山采选

■建材电窑炉■冶金电炉

图2 2018年我国电能替代电量各技术领域分布概况

1.4替代总体成效

各地区电能替代成果丰富。2016年以来，电 能替代的推进迎来了加速期，各地电能替代实施 方案纷纷出炉，替代项目快速增长，涉及领域范 围不断拓展。北方地区冬季清洁能源取暖，农村

Research and Approach

荷接入对电网配套设施提出了新的要求，需要坚 市场竞争层面看，其他替代存在一定短板。 强配网支撑。由于农、配网投资规模较大，但售 目前，国内天然气产供储销体系加速构建，国家 电量增长有限、电费低于平均水平，电价倒挂矛 油气管网公司正式成立，外部油气供应能力稳步 盾突出，导致配网投资收益偏低，电网投资效率 提升，天然气在能源市场的竞争力进一步增强， 下降。尤其是电采暖负荷季节性强，采暖期电量 凭借清洁与成本优势，已成为电能替代最强劲的 有限，设备利用率不高但峰值负荷较高，投资高， 竞争对手。但是，我国石油、天然气对外依存度

难以通过电量回收。

逐年攀升，2018年分别达到70%和45%，创历史 2

电能替代发展趋势预判

新高，能源安全亟需引起重视。

2.1电能替代发展影响因素经济性层面看，替代成本有望进一步下降。我 2.1.1技术因素

国能源结构正在转变，未来将以清洁、可再生能源 电能替代新技术不断涌现，电能替代产品研 为主。经济性是影响电能替代可持续发展的重要因 究不断深人，涉及基础材料、核心器件、成套装 素。清洁能源的低成本，能够为未来的清洁电能替 备、互联网等众多领域。居民采暖领域新技术主 代提供经济基础和必要条件。伴随新能源发电成本 要包括石烯远红外采暖应用技术、熔盐储热技术 持续下降、边际成本低，利用弃风弃光电量进行电 和大气源潆射供热技术等；家庭电气化领域主要 能替代，可以降低成本。未来清洁能源开发成本还 包括等离子电火焰灶、全电卫浴、智能物联网家 将持续大幅下降，有助于进一步控制替代成本。

电等。交通领域新技术包括待闸锚地江心船舶移 电力需求来看，我国与发达国家仍有差距， 动储能岸电综合利用技术和电动汽车大功率无线 随着城镇化和电气化加速推进，“十四五”期间， 充电技术等；工农业生产领域新技术主要包括数 电能替代依然呈现增长态势，未来较长时期内我 字电热隧道窑、纳米膜电热水机组和反季节海水 国电力需求将保持较快增长。养殖综合应用技术等，电力供应与消费领域新技 2.2电能替代潜力预测 术主要有高温超导电缆输电技术等。伴随电能替 2.2.1电能替代潜力测算

代新技术的成熟，替代进程将不断加快。同时， 电能替代理论潜力是在不考虑技术可行性和经 随着能源互联网的发展以及国网公司“三型两网” 济可行性的情况下，计及燃煤/燃油效率，将所有 建设，电能替代将迎来新的发展契机。通过电力 以用能为目的的化石能源消费按热当量法折算出的 泛在物联网建设，泛在电力物联网与坚强智能电 替代电量。利用电热当量计算法（电热当量计算法 网深度融合，将原来不可感知，不可调节的电能 是指首先将其他能源按平均低位发热量折算成标准 替代负荷转换成可感知，可调节的柔性负荷，可 煤，然后将电力按自身的热功当量换算成标准煤， 带动电能替代向精准化、智能化方向发展。未来， 采用的折标系数为1万kWh=1.229 tce，通过标准 大能源思维与大数据思维将加速融合[11。如文献 煤作为中间量建立各种能源与电力的换算关系）基 [2]基于大数据技术，提炼电能替代用户用能用电 于化石能源消费计算电能替代市场理论潜力。基于 特征，构建了电能替代用户判别模型，使得电能 热当量法和经济社会发展用能需求预测方法，综合 替代业务的工作效率和经济效益得到有效提升。 考虑替代技术发展、经济性和条件等因素，可 未来电能替代的营销策略、服务种类、服务方式. 以测算出电能替代理论、技术、经济、环保等4个 替代运营模式，商业化运作模式均将发生较大转 潜力。综合能源消费总量、电气化水平以及环保等 变。如文献[3]研究了新形势下电能替代商业模 因素，初步测算“十四五”期间全国电能替代潜力 式。新的电能替代技术发展路径将会进一步提升 可达约11000亿kWh。工业领域的替代潜力依然 电能替代发展质量和效益。

占比最大，其次是交通运输及建筑行业。

2.1.2及市场因素

2.2.2电能替代量预测

层面看，外部环境依然为电能替代提 电能替代是积累推进的过程，技术进步和 供较大发展空间。“十四五”时期是全面落实高质 措施对未来及现在都能产生不同程度的影响。按 量发展要求，深入推进能源生产和消费的关键 近年来“以电代煤”“以电代油”等替代技术发展 时期。2020年年初国家能源局组织召开的“十四五” 趋势、外部影响、电力需求增长态势、替代 电力规划工作启动会上明确提出要全面深化电力体 市场竞争趋势和“以电代煤” “以电代油”等替代

制改革、加快电能替代、降低能源对外依存度。

(下转第47页)

38 / 中阐鉍叇• ENERGY OF CHINA

Local View

增加天然气消费比重。以中俄天然气东线建 设和海上LNG港口建设为契机，摆脱山东省天然 气管线窘状，从被动适应转向主动引领，做好天 然气气源结构和基础设施布局两大统筹。有序推 进天然气储气设施建设，提高天然气输送、调峰 和应急储气能力。

持续增加“外电入鲁”供应。在确保电力系统 安全稳定的前提下，强化智能电网建设，加快配 套电源开发建设，开拓省外能源供应渠道，合理 增加利用外来电力，为电力供应提供强有力支撑。 加强与送电端省份沟通协调、签订间协议， 争取送电端有效组织送电电力，在送电端和接受 端建立一个区域电力市场，合理划分送受双方利 益，确保省外来电能够稳定持续满足用电需求。

5

结论与展望

控制目标的完成。从严控煤炭消费、强化清洁高 效利用、扩大非煤替代等方面分别提出了山东省 煤炭消费总量控制路径，为山东省煤炭消费总量 控制工作提供了决策参考。参考文献：

[1]

王家芳.多情景下山东省煤炭消费总量控制对策研究[D].山 东：山东师范大学，2019.

[2] 张一清，刘传庚，周勇.山东省煤炭消费总量控制路径分析

[J]:中国能源，2018, 40 (09): 44-47.

[3] 邓玉勇，刘辉.山东省煤炭产业新旧动能转换研究及对策[■!].

煤炭经济研究，2018, 38 (08): 18-23.

[4] 山东省.山东省加强污染源头防治推进“四减四增”

三年行动方案（2018-2020年）[EB/OL].山东省网 站，2018-07-23.

[5] 山东省.关于加快七大高耗能行业高质量发展的实

山东省是煤炭消费大省，且工业结构长期偏 重，对煤炭依赖强，煤炭压减工作异常艰巨。为 促进山东煤炭消费总量控制目标的完成，通过对 电力、钢铁、化工、电解铝、建材五大高耗煤行 业的煤炭消费减量潜力分析表明，通过采取严控 总量、淘汰落后、提质增效等措施，五大高耗煤 行业煤炭压减量可有力支撑山东省煤炭消费总量

施方案[EB/OL].山东省网站，2018-10-29.

[6] 2018山东省生态环境状况公报[EB/OL].山东省生态环境厅

网站，2019-06-01.

[7] 王圣，雷宇，王慧丽.基于生态文明建设的经济转型期我国煤

炭消费路径思考[J].中国煤炭，2018,（10): 49-51.

[8] 任杰，钱发军，刘鹏，等.河南省煤炭消费总量控制对策研究

[J].中国能源，2019, 41 (08): 30-32.

(上接第38页)

设备生产制造能力等因素综合推测，计及燃煤效率， 预判“十四五”期间全国电能替代量8000〜9000亿 kWh。综合考虑经济运行发展趋势，电力发展规划 等因素，平稳发展情景下，全国替代电量8000亿 kWh。快速发展情境下，全国替代电量可达9000亿 kWh。

3

结论与建议

力较大的替代项目，逐步实现成熟领域的替代全覆 盖。结合地区环保、产业结构、百姓美好生活 需要，挖掘替代领域增量空间。紧抓大气防治、脱 贫攻坚两大攻坚战契机，拓宽电能替代领域，不断 降低替代成本，加快电能替代普及应用。

完善电能替代配套体系。调整补贴方式， 优化电能替代价格，建议出台“环保约束+专项补 贴”组合。在工业、农业、供暖等领域进一步 减少燃煤使用。

完善电能替代相关标准。构建系统的电能替 代标准体系，制定电能替代相关设备制造、建设、 检测、运营等方面的国家标准，建立健全电能替 代基础设施标准体系，完善技术标准和准入制度， 促进电能替代规范有序发展。参考文献：

[1]

薛禹胜，赖业宁.大能源思维与大数据思维的融合（二）应用 及探索m.电力系统自动化，2016, 40 (08): 1-13.

3.1结论

近年来，电能替代深化发展，替代技术、替 代领域，替代规模不断扩展。伴随电能替代 环境、技术进步及市场环境不断成熟，“十四五” 期间替代电量进一步释放。预计到“十四五”期间

电能替代理论潜力可达近11000亿kWh。工业领 域的替代潜力依然占比最大，其次是交通运输及 建筑行业。预判“十四五”期间全国电能替代量 8000-9000亿kWh。电能替代对全社会用电量贡 献度不断增加，成为用电量增长的主力军。

3.2 建议

深度挖掘成熟替代领域潜力，拓展电能替代广 度。因地制宜，着力推广成熟领域中经济性好且潜

[2] 陈吉奂，卢毓东，苗博，等.基于逻辑回归模型的电能替代用

户辨识研究[J/OL].浙江电力，2020, (01): 16-21.

[3] 王伟，张新鹤，刘璇，等.电能替代商业模式创新及选择

[•!].中国电业，2019, (03)： 74-75.

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