張 波 郭文哲 馬大衛(wèi) 尤佳 金 備 李方一

1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司 2.合肥工業(yè)大學(xué) 3.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電科院

1 安徽省電能替代基本情況

實(shí)施電能替代是推動(dòng)能源消費(fèi)革命、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。自2013年啟動(dòng)電能替代戰(zhàn)略以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)積極倡導(dǎo)“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來(lái)”的能源消費(fèi)模式，通過(guò)加大跨區(qū)送電力度，加快推廣電動(dòng)汽車(chē)、電采暖、電蓄能、農(nóng)業(yè)電力排灌等各個(gè)領(lǐng)域的電能替代，減少了燃煤燃油的使用和污染物排放，產(chǎn)生了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益[1]。2016年，國(guó)家發(fā)展改革委等八部委發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見(jiàn)》，為電能替代提供了強(qiáng)有力的政策支持。

在相關(guān)政策及國(guó)家電網(wǎng)公司的指導(dǎo)下，安徽省在電能替代領(lǐng)域也取得了突出的成績(jī)，2017年，安徽省能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)安徽省電能替代的實(shí)施意見(jiàn)》，為電能替代全面加速實(shí)施提供了戰(zhàn)略指導(dǎo)和政策支持。本文在安徽省2014年～2018年電能替代項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)化石能源消耗估算、大氣污染物減排計(jì)算方法，從地級(jí)市、行業(yè)、技術(shù)多層次展現(xiàn)電能替代的實(shí)施成效和節(jié)能減排效應(yīng)，為進(jìn)一步引導(dǎo)和推動(dòng)電能替代提供借鑒。

表1 電能替代改造前后污染物排放因子及其他相關(guān)參數(shù)

2 樣本數(shù)據(jù)說(shuō)明

安徽省電能替代項(xiàng)目清單包含了電能替代項(xiàng)目實(shí)施年份、類(lèi)型、所在地級(jí)市、用電功率以及項(xiàng)目年替代電量等信息。主要涉及以下五個(gè)領(lǐng)域：居民采暖（制冷）領(lǐng)域、工（農(nóng)）業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、電力供應(yīng)與消費(fèi)領(lǐng)域、居民生活領(lǐng)域，每種領(lǐng)域又包含不同的電能替代改造技術(shù)，共19類(lèi)。

此外，本研究還結(jié)合實(shí)際調(diào)研，考察了安徽省電能替代技術(shù)改造前后的用能設(shè)備和方式。改造前化石能源燃燒設(shè)備多以表面加熱為主，如民用散煤、工業(yè)燃煤、燃油、燃?xì)馐褂玫腻仩t、窯爐等。其能源的利用效率較低，普遍利用效率在20%～75%之間[2]。使用汽油、柴油為動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)設(shè)備的能源利用效率在30%～40%之間，少數(shù)大型增壓柴油驅(qū)動(dòng)機(jī)及大型汽輪、飛機(jī)輔機(jī)發(fā)電機(jī)組處于超臨界狀態(tài)下以及對(duì)余熱的利用，能源效率達(dá)到40%以上[3]。電能替代技術(shù)改造后，對(duì)電能的利用效率一般能達(dá)到90%及以上?；谝延形墨I(xiàn)和實(shí)際調(diào)研，對(duì)電能替代改造前后設(shè)備的能源利用效率、各種能源的污染物排放系數(shù)進(jìn)行取值，如表1所示。電能的熱值系數(shù)取3 600kJ/kWh，根據(jù)安徽省燃煤火電的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及全省電力結(jié)構(gòu)，計(jì)算安徽省全網(wǎng)供電的PM、SO2、NOX排放系數(shù)分別 為 0.023g/kWh、0.104g/kWh 和 0.156g/kWh。通過(guò)計(jì)算電能替代前化石能源的消耗量與排放量，以及電能替代后電能的消耗量與供電排放量，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行加總后比較，從而得到安徽省電能替代的節(jié)能與減排效應(yīng)。

3 安徽電能替代化石能源的成效

3.1 替代電量及分布特征

2014年～2018年期間，安徽省推廣電能替代而產(chǎn)生的替代電量達(dá)到了230億kWh。如圖1a所示，從總體看，替代電量呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì)，2018年替代電量超過(guò)60億kWh，相比2014年增長(zhǎng)了2倍。在每年的替代電量中，工（農(nóng)）業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)地位，其次是交通領(lǐng)域，兩者占近五年總替代電量的95%以上，是安徽省優(yōu)先實(shí)施電能替代技術(shù)改造的重點(diǎn)領(lǐng)域。

從地級(jí)市的對(duì)比看，蕪湖、合肥、馬鞍山和銅陵四個(gè)地級(jí)市近五年累積替代電量較高，分別為29億kWh、28億kWh、24億kWh、22億kWh，如圖1b所示。由于電能替代項(xiàng)目主要集中在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，因此，其替代電量與各地區(qū)的產(chǎn)業(yè)分布特征高度相關(guān)。蕪湖、合肥、馬鞍山和銅陵等市是安徽省工業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，也是電能替代技術(shù)改造的重點(diǎn)地區(qū)。而黃山、池州和亳州市，多以旅游業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造加工業(yè)為主，電能替代潛力還有待挖掘。

圖12014 年～2018年安徽省完成的電能替代量分布情況

將電能替代進(jìn)一步細(xì)分為19種不同的電能替代技術(shù)類(lèi)型，對(duì)其累積替代電量進(jìn)行對(duì)比，如圖1c所示。其中，冶金電爐、建材電窯爐占比最高，分別為32%、28%，其次是交通、礦山采選、輔助電動(dòng)力以及工業(yè)電鍋爐，其替代電量分別占該領(lǐng)域總替代電量的11%、9%、8%、6%，其他領(lǐng)域占6%。

3.2 替代化石能源量及節(jié)能效應(yīng)

基于不同能源的熱值與使用效率，根據(jù)2014年～2018年每年的替代電量及替代能源，估算出項(xiàng)目替代前化石能源消耗量，如表2所示。其中工業(yè)用煤和柴油是電能替代中主要替代的化石能源，近五年替代總量分別為792萬(wàn)t和141萬(wàn)t，其他如工業(yè)燃油、燃?xì)庖约昂娇杖加吞娲枯^少。安徽省在以電代煤領(lǐng)域取得良好的成效后，替代的化石能源類(lèi)型由“以煤為主體”轉(zhuǎn)向“煤、油、氣多元化”方向發(fā)展，加快了終端能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。電能替代能產(chǎn)生顯著的節(jié)能效應(yīng)，將各類(lèi)能源折合成標(biāo)準(zhǔn)煤，2018年通過(guò)電能替代而實(shí)現(xiàn)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤147萬(wàn)t，2014年～2018年共實(shí)現(xiàn)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)煤531萬(wàn)t。

表2 安徽省電能替代化石能源的數(shù)量及節(jié)能效應(yīng)

圖2 實(shí)施“電能替代”引起的大氣污染物減排量

3.3 替代化石能源的減排效應(yīng)

結(jié)合表1中各類(lèi)大氣污染物排放因子，測(cè)算2014年～2018年安徽省電能替代的大氣污染物減排量，五年間實(shí)現(xiàn)減排PM、SO2、NOx三種大氣污染物分別為4.54萬(wàn)t、6.63萬(wàn)t、3.70萬(wàn)t，減排效果顯著。如圖2a和2b所示，電能替代各個(gè)領(lǐng)域中，建材電窯爐和冶金電爐的減排量最多，兩者減排量之和占總減排量的76%，其次是礦山采選、輔助電動(dòng)力以及軌道交通三種替代技術(shù)，占總減排量的10%，且減排污染物主要為NOx，主要是由替代能源的類(lèi)型決定。建材電窯爐和冶金電爐主要替代燃煤，而其他電能替代技術(shù)替代的主要為汽油、柴油等燃油類(lèi)化石能源，燃油燃燒的排放系數(shù)低于燃煤排放，且部分排放標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)更加嚴(yán)格，因此，以電代煤的減排效應(yīng)更加突出。

3.4 地級(jí)市污染物減排效應(yīng)

安徽省2014年～2018年電能替代為各地級(jí)市實(shí)現(xiàn)的污染減排量如圖3所示。其中，減排量較多的三個(gè)地級(jí)市為蕪湖市、馬鞍山市、合肥市，實(shí)現(xiàn)PM、SO2、NOx減排之和分別達(dá)到2.21萬(wàn)t、1.97萬(wàn)t、1.74萬(wàn)t，分別占全省減排量的15%、13%、12%；減排量較低的地級(jí)市為黃山市、淮北市、亳州市和淮南市，減排量小于0.5萬(wàn)t。

根據(jù)安徽省政府2018年出臺(tái)的《安徽省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》，到2020年，SO2、NOx排放總量均比2015年下降16%。PM2.5未達(dá)標(biāo)區(qū)市濃度比2015年下降18%以上，各區(qū)市空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)比例達(dá)到國(guó)家考核要求，重度及以上污染天數(shù)比例較2015年下降25%以上。測(cè)算結(jié)果顯示2016年～2018年安徽省實(shí)施電能替代項(xiàng)目帶來(lái)的 PM、SO2和NOx的減排量分別為3.03 萬(wàn) t、4.42萬(wàn)t、2.78萬(wàn)t，為全省完成2020年三種大氣污染物減排目標(biāo)做出了巨大貢獻(xiàn)。

圖3 安徽省各地區(qū)污染物減排量

4 結(jié)論及建議

1）近年來(lái)，在政府有關(guān)部門(mén)與市場(chǎng)主體的共同努力下，安徽省在電能替代化石能源方面取得了突出成效。2014年～2018年，累計(jì)替代電量達(dá)到230億kWh，替代能源以工業(yè)用煤、工業(yè)燃油、民用散煤為主。蕪湖市、馬鞍山市、合肥市和銅陵市是安徽省電能替代量較高的地區(qū)。

2）電能替代的技術(shù)類(lèi)型呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)，其替代化石能源類(lèi)型由“以煤為主體”轉(zhuǎn)向“以煤、油、氣多元化”方向。由于電能具有較高的轉(zhuǎn)化效率，電能替代具有良好的節(jié)能效應(yīng)，2014年～2018年共實(shí)現(xiàn)節(jié)能約531萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3）2014年～2018年，電能替代化石能源幫助安徽省減少了PM、SO2、NOx的排放，分別為4.54萬(wàn)t、6.63萬(wàn)t、3.70萬(wàn)t，為改善區(qū)域空氣質(zhì)量做出了巨大貢獻(xiàn)，有助于安徽省完成2020年大氣污染物濃度控制目標(biāo)。

4）安徽省作為承接中東部的重要經(jīng)濟(jì)區(qū)和工業(yè)集聚地，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排方面存在較大壓力。2018年，安徽省每年非電煤的使用量接近7 000萬(wàn)t，電能替代及由此產(chǎn)生的節(jié)能減排潛力仍然有待挖掘，尤其是部分重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)行業(yè)。重點(diǎn)區(qū)域即空氣質(zhì)量較差的城市，重點(diǎn)行業(yè)即仍然使用燃煤鍋爐、窯爐、冶金爐的工業(yè)行業(yè)。通過(guò)嚴(yán)格查處不達(dá)標(biāo)企業(yè)，發(fā)放設(shè)備補(bǔ)貼、用電補(bǔ)貼等政策激勵(lì)企業(yè)實(shí)施改造，提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重。此外，還應(yīng)繼續(xù)推動(dòng)新能源并網(wǎng)及清潔電力的輸入，從源頭提升電能的清潔度。