王思羽

華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院

0 引言

作為能源消費第二大國，中國的能源問題是影響未來發(fā)展的一個重要因素。上海是全國的經(jīng)濟中心，在能源消費量、消費結(jié)構(gòu)、能源政策環(huán)境等方面對其他地區(qū)具有標(biāo)桿意義。為實現(xiàn)終端能源消費高效化、低碳化，減少煤炭、燃油等使用過程中的污染物排放，推廣電能替代技術(shù)是一項主要手段[1]。電能替代是指在能源消費上電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源的直接消費[2]，目前已在上海地區(qū)的多個行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)開展應(yīng)用。

1 上海市能源政策環(huán)境

1.1 政策環(huán)境概況

作為全國的經(jīng)貿(mào)、信息、金融和航運中心，上海地區(qū)能源消耗量巨大，在能源政策上強調(diào)能源與經(jīng)濟、社會、環(huán)境、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。根據(jù)《上海市能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，上海將加強節(jié)能減排和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強城市電氣化建設(shè)，提升電力在終端能源消費中的比重。在煤炭用量上，上海市人民政府提出實現(xiàn)全社會煤炭消費總量負(fù)增長的目標(biāo)，這無疑對上海開展電能替代提供了有利的政策引導(dǎo)。

1.2 電能替代相關(guān)政策

1)開展鍋爐清潔能源替代

《上海市2018年節(jié)能減排和應(yīng)對氣候變化重點工作安排》提出了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全的要求，具體措施包括加強清潔高效能源利用，印發(fā)《上海市2018-2020年煤炭消費總量控制工作方案》，修訂出臺全市工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造，燃油鍋爐“油改氣”、“油改電”，全面取消分散用煤。在全面完成中小燃煤鍋爐和窯爐的清潔能源替代或關(guān)停的基礎(chǔ)上，按照要求，全面完成全市集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐的清潔能源替代或關(guān)停。

2)推廣電動汽車

《上海市能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，到2020年，投入運行的電動汽車充電設(shè)施總量不少于20萬個。此外，《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車實施辦法》出臺了對電動汽車購買者的補貼辦法，對消費者購買新能源汽車（除進(jìn)口新能源汽車以外），在中央財政補助基礎(chǔ)上再給予市財政補助。根據(jù)《上海市清潔空氣行動計劃（2018-2022年）》，未來上海將加大軌交優(yōu)先的公共交通建設(shè)力度，并在2020年底前將公交車全部更換為新能源汽車。

3)推進(jìn)實施岸電工程

早在2015年，上海市人民政府批準(zhǔn)同意了上海市交通委、上海市發(fā)展改革委和上海市財政局等部門共同研究制訂的《上海港靠泊國際航行船舶岸基供電試點工作方案》，鼓勵和支持上海市試點碼頭和所靠泊船舶投資建設(shè)和使用岸電，對開展試點工作的相關(guān)企業(yè)給予政策支持，包括岸電設(shè)施建設(shè)費用補貼、船舶使用岸電服務(wù)費補貼、岸電設(shè)施供電基本電價補貼、岸電設(shè)施運行維護成本補貼等。2017年，上海市政府又提出加快推進(jìn)實施岸電工程的有關(guān)方針，包括推進(jìn)靠港船舶岸基供電設(shè)施建設(shè)與設(shè)備研發(fā)、制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、解決相關(guān)技術(shù)問題，結(jié)合洋山港、吳淞港等港口實際，提出岸電配套供電設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)并付諸實施，在以上各試點成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)岸電技術(shù)的應(yīng)用。

4)實施“煤改電”工程

加大推廣城鎮(zhèn)居民用戶家庭電氣化設(shè)備使用程度，采暖、炊具等家居倡導(dǎo)電能替代技術(shù)，包括鼓勵居民使用光伏發(fā)電設(shè)備，應(yīng)用電熱水器、電采暖和電炊具等煤改電，完成電氣設(shè)備裝接，實現(xiàn)以電代煤的節(jié)能減排目標(biāo)。

2 上海市能源消費現(xiàn)狀

“十二五”期間，上海能源消費增速相較上一個“五年計劃”有明顯降低，未來能源供需形勢仍將處于相對寬松狀態(tài)。在用電方面，主要為煤炭發(fā)電，外購電主要是水電。外來供電占比較大，各類能源價格較高[3]。

2.1 能源消費結(jié)構(gòu)

根據(jù)國家統(tǒng)計局及上海統(tǒng)計局統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，上海近十年（2008-2017年）能源消費包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣以及電力，消費數(shù)量如表1所示。

表1 近十年上海市能源消費量

煤炭、原油、天然氣和電力為主要能源消費，折算為標(biāo)準(zhǔn)煤，繪制年度消費量走勢圖。從圖1可以看出，2011年煤炭消費量達(dá)到高位，隨后幾年逐年下降，呈現(xiàn)遞減狀態(tài)；原油消費量在2013年前后略有波動，但是總體為上漲趨勢；天然氣消費量基本逐年穩(wěn)定上升，相比于2008年天然氣消耗量翻了一番；電力消耗量同樣呈增長趨勢。

圖1 近十年上海主要能源消費量

2017年，上海地區(qū)共消費能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤1．18萬t，其中煤炭占比30%，天然氣占比8．5%，外購電力占比16．5%，而“十二五”初期外來電占上海用電量比例僅為11．4%。上海市電力供應(yīng)以煤炭發(fā)電為主，外購電力以消納四川、云南的水電為主。盡管煤炭消費量近年來有所降低，但在2017年煤炭消耗量仍達(dá)到4 577．84萬t，在能源消耗結(jié)構(gòu)當(dāng)中占據(jù)重要比例。原油消費量相比2008年增長了26．78%，可見“煤改電”、“油改電”仍存在一定空間。

2.2 能源利用特征

1)隨著本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，能源消費總量穩(wěn)步提升。2008年上海能源消費總量為9 894．52萬tce，到2017年已達(dá)到11 858．96萬tce，十年間增長了19．85%。同時，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的各行業(yè)能源終端消費量變化也十分明顯，第一產(chǎn)業(yè)能源消費、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)的能源用量占比均有所下降，第三產(chǎn)業(yè)和生活消費占比明顯上升。

2)煤炭消費量平抑凸顯成效，整體能源消費比例仍較為顯著。煤炭的消費主體以重點用煤企業(yè)為主，包括鋼鐵、化工和發(fā)電三大行業(yè)。近年來,上海市政府出臺一系列相關(guān)政策，如分散燃煤、集中供熱鍋爐和自備電廠小燃煤機組的清潔能源替代，以及燃煤機組節(jié)能減排升級改造、燃?xì)怆姀S低氮燃燒及脫硝改造等工作，致使煤炭消耗明顯降低，能源結(jié)構(gòu)逐步改善。上海市與發(fā)達(dá)國家城市相比，煤炭在一次能源占比超過30%，仍顯稍高[4]。未來，上海地區(qū)將繼續(xù)控制煤炭消耗量，進(jìn)一步優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)。

3)在工業(yè)能源終端消費量中，煤炭、焦炭以及燃料油的消費量在近十年均大幅減少。其中原煤在能源終端消費量占比從2008年的10．52%降至2017年的5．86%；焦炭消費占比由12．41%降至9．71%；燃料油由1．72%降至0．14%。與此同時，電力在工業(yè)能源終端消費量占比變化不大，保持在17%左右。未來電能替代在工業(yè)用途中的潛力尚待挖掘。

3 電能替代潛力分析

3.1 電能替代應(yīng)用前景

根據(jù)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年，上海燃煤消費量3 269．95萬tce，按用于終端能源消費的非電煤占比20%計算，“以電代煤”的理論潛力約為532億kWh；石油消耗量為4 059．83萬tce，按用于燃料的比重70%計算，“以電代油”的理論潛力約為3 303億kWh；天然氣消耗量為101．94萬tce，經(jīng)計算，“以電代氣”的理論潛力約為83億kWh。實際應(yīng)用場所主要為“以電代煤”和“以電代油”，兩者的電能替代實施方向主要如下。

1)以電代煤

煤炭消費主要包括居民生活消費和工業(yè)消費。對居民用戶，一方面需提升家庭電氣化水平，另一方面要淘汰污染大、效率低的用電產(chǎn)品。目前，通用的電能替代技術(shù)為電采暖、電炊具等方式，與傳統(tǒng)燃煤灶較低的熱效率相比，電炊具的熱效率可達(dá)90%，能源利用效率較高。但結(jié)合煤炭與電力的能源特性及單價，在費用上，電炊具、電采暖等不具備較大的成本優(yōu)勢，為此，需要相關(guān)政策支持以擴大其推廣范圍。

占據(jù)煤炭消費量主要比例的鋼鐵、化工和發(fā)電行業(yè)，采取清潔能源發(fā)電替代燃煤發(fā)電，用電窯爐、電鍋爐替代燃煤冶煉加工金屬。電能替代煤炭的潛力在散燒煤領(lǐng)域、動力煤行業(yè)的供熱及熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐、窯爐領(lǐng)域。

2)以電代油

石油的主要消費場所為工業(yè)及交通運輸業(yè)。黑色金屬冶煉和延壓加工業(yè)、有色金屬冶煉和延壓加工業(yè)、石油加工、煉焦和核燃料等高耗能行業(yè)，在要求節(jié)能減排的同時提高行業(yè)進(jìn)入壁壘[5]。電力技術(shù)的不斷發(fā)展，為電力作為主要能源提供了保障。

交通運輸領(lǐng)域包括電動汽車、城市軌道交通、電氣化鐵路等電能替代技術(shù)。目前，上海汽車保有量約為350萬輛，截止2018年底，上海新能源汽車保有量達(dá)到239 784輛。在2019年，2020年，上海市計劃推廣新能源汽車數(shù)量不低于5～6萬輛，同時在未來三年將推進(jìn)公交、出租、環(huán)衛(wèi)、郵政、市內(nèi)貨運等行業(yè)新增車輛電動化。根據(jù)上海軌道交通2033年的規(guī)劃，城市軌道交通將有2條既有線路的延長線，以及7條新建線路。此外，實施岸電技術(shù)也是電能替代化石燃料的一個重要潛力方向。港口岸電技術(shù)是指在船舶?？看a頭期間，由碼頭的供電系統(tǒng)為其提供能源供應(yīng)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輔機燃油發(fā)電，滿足船舶的照明、通信、空調(diào)、水泵等電力需求。2018年，上海港口年貨吞吐量79 193．5萬t，年用電量約51 476萬kWh，船舶柴油發(fā)動機的供電成本約1．552元/kwh，相對于較低的大工業(yè)電價情況，電能替代潛力巨大。

3.2 電能替代實施建議

1)建設(shè)更為全面的政策引導(dǎo)環(huán)境。根據(jù)現(xiàn)有的電能替代政策，環(huán)保類政策、宣傳鼓勵政策是推廣電能替代的主力。然而,各類電能替代技術(shù)的特點、使用領(lǐng)域和經(jīng)濟性存在差異，情況較為復(fù)雜，需要結(jié)合不同類型的政策具體實施。對一些經(jīng)濟性較好、節(jié)能減排能力強的電能替代技術(shù)，需要廣泛開展試點示范，引導(dǎo)目標(biāo)用戶群了解其經(jīng)濟效益。對一次性投資成本高的用電替代設(shè)備，如工業(yè)電窯爐、蓄熱式電鍋爐以及新能源汽車等，可配套設(shè)計資金補貼類政策，對其進(jìn)行購置補貼，配合環(huán)保限制類政策提升用戶的替代意愿。此外,影響電能替代產(chǎn)品推廣的一個重要因素是電價激勵，因此，對耗能成本較高的技術(shù)，如分布式電采暖、電鍋爐、家庭電氣化、電蓄冷等需要出臺相應(yīng)電價政策，以增強電能設(shè)備在終端用戶的競爭能力。

2)加快制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范，推進(jìn)更為成熟的電能替代技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。當(dāng)前，電能替代技術(shù)尚處于發(fā)展初級階段，盡管在一些領(lǐng)域已經(jīng)開展應(yīng)用，然而一個廣泛、成熟的應(yīng)用體系有待建立，包括制定不同行業(yè)類別的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與使用規(guī)范，提升電能替代產(chǎn)品的性能效益，推廣應(yīng)用范圍及示范效應(yīng)。

4 結(jié)語

經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，城市節(jié)能減排要求逐漸嚴(yán)格，需要對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化。電能作為一種利用效率高、清潔便捷的能源，可以替代傳統(tǒng)煤炭和燃油等化石能源，在提升能源利用效率、減少環(huán)境污染方面具有重要意義。目前，上海電能替代工作逐步發(fā)展并受到重視，通過在工商業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤┕I(yè)電窯爐、居民生活領(lǐng)域提升電氣化水平，以及在城市交通領(lǐng)域積極推廣電動汽車、充電樁、軌道交通等措施，并完善政策建設(shè)、技術(shù)開發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)制定，可以深挖電能替代的應(yīng)用潛力空間。