湖北省电能替代现状及发展趋势研究

李斯吾，周小兵，陈熙，童雅芳，陈梦，别芳玫

（国网湖北省电力公司经济技术研究院，湖北 武汉，430077）

湖北省电能替代现状及发展趋势研究

李斯吾，周小兵，陈熙，童雅芳，陈梦，别芳玫

（国网湖北省电力公司经济技术研究院，湖北 武汉，430077）

在研究湖北电能替代相关政策基础上，总结电能替代发展现状，分析了湖北电能替代重点领域、主要替代技术特点及影响因素，并开展了典型替代项目效益实证分析，由此分析湖北电能替代发展的重点方向。

电能替代；替代技术；发展趋势

1 背景及相关政策

当前湖北省的经济处于由粗放型发展模式转向集约型增长模式的转型期，同时能源短缺、环境污染等问题日益突出。在能源结构方面，湖北作为典型的能源输入性地区，具有“缺煤少油乏气，水电资源开发殆尽”的特点，煤炭调入量占煤炭消费量的90%以上，石油剩余可采储量仅占全国的0.8%，原油调入比例达88.5%，水能资源开发率已超过90%，进一步开发潜力有限[1]；在经济发展方面，经济正处于经济增长速度换挡期、结构调整阵痛期、前期刺激政策消化期的三期叠加时期；在环境方面，湖北省近年来主要重点城市空气质量均未达到《环境空气质量标准》二级标准，污染防治任务工作仍然艰巨。在经济增速换挡、资源环境约束趋紧的新常态下，必须大力倡导节能环保、调整产业结构，加快转变能源发展方式，实现湖北能源从煤炭“一家独大”向煤、气、电、油结构逐渐合理的方向演进，促进能源消费向低碳化和清洁化趋势发展。

为了优化能源结构，严控能源消耗总量和强度，湖北省政府高度重视电能替代工作，出台了一系列政策。2014年10月湖北省人民政府办公厅印发《湖北省2014—2015年节能减排低碳发展实施方案的通知》，提出“全省能源消费中煤炭、石油、天然气、非化石能源占比分别由2010年的64%、17%、1%、18%调整优化为62%、17.5%、3%、17.5%”等目标。2016年4月湖北省人民政府办公厅印发《湖北省推进供给侧结构性改革五大任务总体方案》，提出“加大化解过剩产能力度，压减全省钢铁过剩产能200万吨、煤炭过剩产能800万吨”等目标，明确要“降低企业用能综合成本，加快推动电能替代工作，加快实施以电代煤、以电代油技术”。2016年11月湖北省人民政府办公厅印发《湖北省应对气候变化和节能“十三五”规划》，明确提出了“推进非水可再生能源对化石能源规模化替代”、“合理布局、建设高速公路服务区充电桩，发展港口岸电技术”等重点任务，并提出了“到2020年，单位地区生产总值二氧化碳排放比2015年降低19.5%，单位地区生产总值能源消耗比2015年降低16%”的规划目标。

在电能替代推进规程中，各级政府也对电能替代工作进行了有力支持，如武汉市人民政府印发了《鼓励新能源汽车推广应用示范若干政策的通知》；襄阳人民政府印发了《襄阳市新能源汽车推广应用实施办法》及《襄阳市节能与新能源汽车示范推广实施方案》；黄石市人民政府印发了《振兴黄石制造 加快工业转型发展行动计划》等文件，对电能替代的实施提供了支持与指导。

2 湖北电能替代现状

2.1 湖北电网现状

2016年，湖北电网全年完成电网建设投资227.04亿元（电网基建），投产110 kV及以上变电容量1 038万kVA，110 kV及以上输电线路1 918 km。“两纵一横”交流特高压工程、陕北—武汉直流特高压工程和渝鄂直流背靠背联网工程前期工作顺利完成，500 kV仙女山变等一批重点项目相继投运。2016年，全省全社会用电量1 763.11亿kwh，其中公司售电量为1 420.79亿kwh，公司用电客户2 278.81万户，其中专变客户12.28万户、居民客户2 100.59万户。

2.2 湖北电能替代现状

截止2016年底，湖北已推广电采暖、电烤烟、电动汽车等替代技术达18种，共建成热泵项目135个、电蓄冷项目593个，电锅炉（窑炉）项目834个，岸电系统39套，推广农产品辅助生产项目及电厨炊1 748个，共实施替代项目10 049个，替代设备净增用电容量598万kVA，实现替代电量41.17亿kwh，有效拉动了湖北售电量增长。同时，电能替代项目实施后，湖北电网实现转移高峰负荷169万kw，每年可减排163万吨粉尘、596万吨二氧化碳、18万吨二氧化硫和9万吨氮氧化物，取得了显著的经济效益和社会效益[2]。

3 湖北电能替代重点领域技术分析

根据近年来电能替代实施情况来看，湖北电能替代主要集中工业、建筑、交通、农业生产及农产品加工和居民家庭电气化等领域（如图1所示）。其中工业领域主要应用技术包括工业电锅炉、电窑炉、油气管线电力加压等；建筑领域主要包括分散电采暖、热泵、蓄热电锅炉、蓄冷空调等；交通领域主要包括电动汽车、电气化铁路和轨道交通、港口岸电、空港陆电等；农业领域主要包括农业电排灌、现代设施农业等；居民家庭生活领域主要包括电磁炉、电压力锅、电热水器等。

图1 2016年湖北电能替代各领域替代电量占比图Fig.1 Diagram of proportion of different area of Hubei electricity replacemen

3.1 工业领域

根据2016年湖北工业领域电能替代实施情况，替代电量由高到低分别是电窑炉、燃煤自备电厂、工业电锅炉、矿山采矿及油气管线电力加压，其占电能替代总电量比重分别为20.8%、19.4%、7.6%、1.7%、1.5%。其中：

（1）电窑炉主要适用于工业窑炉相对集中的武汉、襄阳、荆州等地区。与传统窑炉相比，电窑炉具有无污染无公害、自动控温、保温性能好、安全系数高等优点。电窑炉技术推广主要受到电价水平、设备热利用率及可控性、操作易用性及自动化程度等因素影响。

（2）燃煤自备电厂主要集中在钢铁、电解铝、石油化工、水泥等高载能行业，主要分布在湖北资源富集地区和部分经济较发达地区。

（3）工业电锅炉可用于纺织、印染、造纸、食品、橡胶、塑料、化工、医药、钢铁、冶金等工业，并可供企业、机关、宾馆、学校、餐饮、服务性等行业的取暖、洗浴、空调及生活热水。在湖北各城市均具备推广基础。工业电锅炉具有环保、安全的优点，并可以实现多种时段、不同温控预设功能，其推广主要受到初期投入成本、可供热半径及管网末端压力等因素影响。

3.2 建筑领域

根据2016年湖北建筑领域电能替代实施情况，替代电量由高到低分别是热泵、蓄热电锅炉、蓄冷空调及分散电采暖，占电能替代总电量比重分别为9.7%、4.8%、3.5%、2.0%。其中：

（1）热泵通过消耗自身部分能量实现对环境介质中包含的能量升温并加以利用，其功耗低于供热量三分之一，具有可再生、高效节能、环保无污染、应用范围广的特点，能够实现低温热源向高温热源的能量传递，将低温位热源的热量提升为高温位热量。其应用形式主要包括地源热泵、水源热泵、空气源热泵等。可应用于商厦、办公楼、医院、学校等公共建筑和别墅、居民楼等住宅建筑的供冷（热）中，在湖北各地市均具备推广基础。热泵推广主要受到当地气候条件、地质条件、建筑物容积率、周边能源结构等因素影响。

（2）分散电采暖将小容量的电采暖设备，如电热膜、发热电缆、碳晶电热板、相变蓄能电暖气等分散安装在建筑室内的墙面、顶棚或地面部位，具有节能、节水、节地、无环境污染、使用寿命长、灵活布置等优点。分散电采暖技术可广泛应用于居民楼、学校、医院、商务办公楼、工厂车间、商场超市、宾馆酒店等各类建筑。湖北各城市均具备推广条件，其中如武汉、宜昌、荆门等人口密集度较高的城市具备重点推广的条件。在负荷集中的区域推广电采暖技术主要受电价及配网容量等因素的影响。

3.3 交通领域

根据2016年湖北建筑领域电能替代实施情况，替代电量由高到低分别是电动汽车、电气化铁路和轨道交通及港口岸点，占电能替代总电量比重分别为13.0%、1.2%、1.1%。

与传统汽车相比，电动汽车可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，提高发电设备利用率，从而提升其经济效益。研究表明，电动汽车能量利用效高于传统汽车，有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。目前电动汽车相关技术已逐渐成熟，且政策扶持力度较大，技术推广范围较广。其推广主要受到电池使用寿命及续航能力、充电设施普及程度及价格等因素的影响。

电气化铁路及轨道交通建设和发展对国民经济发展具有十分重大的促进作用，具有节能、省地、运量大、全天候、无污染、安全性高的特点，属可持续发展的绿色环保交通方式，电气化铁路相关技术可适用于湖北17个地市，电气化轨道交通相关技术可在武汉、宜昌、襄阳等经济基础条件较好、人口密集的大中型城市优先推广。

港口岸电具有运行成本较低、噪声小、维修方便、过载能力强、效率高、电流谐波少，无需抑制谐波装置、能进行远程监测等优点。主要适用于各种可以停靠船舶港口，替代传统的柴油发电机组。在湖北境内，港口岸电技术主要在武汉、荆州、仙桃、荆门、潜江等港口较多的城市进行推广。港口岸点推广主要受港口电力供应容量、岸电电价等因素影响。

3.4 农业生产及农产品加工领域

根据2016年湖北农业生产及农产品加工领域电能替代实施情况来看，主要包括农业电排灌和现代设施农业两类，占电能替代总电量比重分别为3.2%、2.1%。

农业电排灌可广泛用于农田排灌、喷灌、园林喷浇灌、水塔送水、养殖业给排水、抗洪排涝等领域，具有稳定可靠、效率高、节省能源、无污染、维护保养简单等优点。湖北农业电排灌主要应用于如黄冈、荆州、孝感、襄阳等农业较为发达的城市。农业电排灌技术推广主要受到农网建设、设备前期投资等因素影响。

设施农业是指利用具有特定性能和结构的设施、管理技术和工程技术，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业，主要包括植物的设施栽培与动物的设施养殖。相关技术可广泛用于大棚种植、园艺、畜牧养殖和水产养殖等领域。设施农业相关技术的推广，宜优先在黄冈、荆州、孝感、襄阳等农业较为发达的城市进行。

3.5 居民家庭生活领域

根据2016年湖北居民家庭生活领域电能替代实施情况，主要包括农业电磁炉、电压力锅、电热水器等，占电能替代总电量比重分别为2.8%、2.8%、2.8%。家居生活领域的电能替代技术包括电炊具（电饭煲、电高压锅、电蒸锅、电炒锅、微波炉、电磁炉、电热饮水机、电热水壶等）、电洗浴热水器和家庭电气化，相关技术的应用可全面推动厨炊洗浴电气化，以实现“电代煤”、“电代气”，在湖北全省均具备推广基础。

4 典型电能替代项目效益实证

阳逻港岸电改造项目是湖北省首个由港口企业自主投资建设，并申请交通运输部节能补贴的标准化岸电系统，项目已于2016年11月30日完成交工验收。项目总容量250 kVA，总投资187万元，采用完善的岸电管理系统，技术先进，无需对船舶进行任何改造即可直接使用岸电，实现了岸电和船电的无缝并网，降低了船舶靠岸供电的成本和船舶自身发电设备的维护费用，减少了船自身发电机组产生的噪声污染和柴油燃烧产生的废气，为船员、港口工作人员、周边居民提供更加舒适的生活和工作环境。项目共有4个集装箱泊位岸电设施，每月可为100多艘集装箱船舶提供岸电服务，平均每月使用岸电1万多度，为船舶节约2万多元，预期年节能减排效果达到4 864t二氧化碳减排量，岸电项目起到了良好的环保效果[3]。

蔡甸富利时橡塑制品有限公司是一家生产EVA发泡材料的民营企业，实行电能替代改造前，主要使用燃煤锅炉进行生产，生产过程中污染排放超标情况十分严重，公司在节能减排、环境保护方面存在较大压力。在蔡甸供电公司的帮助下，蔡甸富利时橡塑制品有限公司将原有燃煤锅炉关停拆除，增加一台功率为210 kW的导热油电加热器，替代原有的燃煤锅炉。据调查，在实施电能替代项目改造前，公司需要专门组织班组进行烧煤，且生产操作较为复杂，工厂整体环境较差。项目改造后，因电锅炉自动化程度高，操作简便，减少了人工开支，优化了工厂环境。同时使用电窑炉后，生产运营成本大大降低，同时还基本实现了废气、粉尘零排放，卸下了环保包袱。

5 湖北电能替代发展趋势

5.1 工业领域电能替代体量较大，未来增速可能放缓

从湖北省产业结构变化趋势来看，未来一段时间内，工业领域电能替代电量仍将占较大比重，但未来替代电量增速可能有所放缓。从外部环境来看，近年来湖北工业保持平稳增长，随着供给侧改造的逐渐深入，“三去一降一补”相关政策的落实，其内部结构正在发生积极的变化，传统高耗能行业产品产量增长出现分化，交通运输、电气、电子设备制造业等行业正在成为新生动力，因此要保证未来工业领域电能替代的良好发展，相关技术研究与推广必须紧密贴合工业内部结构变化趋势。从内部机制来看，在现有电价政策下电窑炉与电锅炉经济性优势不明显，推广必须依靠专门的低电价政策，因此有必要针对价格政策对电能替代竞争力影响开展研究。同时，尽管目前自备电厂在工业领域替代电量占比达38%，但从湖北电力体制改革综合试点方案中“鼓励可再生能源替代燃煤自备电厂发电”等相关要求可以看出，未来燃煤自备电厂并非是工业领域电能替代的主要方向。

5.2 建筑领域电能替代技术相对成熟，未来发展空间较大

《国家能源局关于印发2016年能源工作指导意见的通知》和《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》等文件中明确要求，要“在居民采暖领域因地制宜发展电采暖、电锅炉（窑炉）、电蓄能调峰等项目，有序替代散烧煤炭和燃油。加快建设农村集中供热设施，推广太阳能、生物质压块、地热资源合理利用、碳晶电暖等新型农村供暖供热模式。”因此未来，湖北省将加大蓄冷蓄热及电锅炉技术的推广力度。考虑到电（蓄）冷中央空调具备调节电力供应、削峰填谷以及经济性明显等优点，预计未来电（蓄）冷中央空调将会迎来新的发展。

5.3 交通领域相关利好政策发布，替代电量将保持较快发展

2015年4月湖北省人民政府办公厅印发《关于加快新能源汽车推广应用的实施意见》，明确要“以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，重点发展纯电动汽车、插电式(含增程式)混合动力汽车和燃料电池汽车，加快实现我省汽车产业转型升级。”随着《湖北省电动汽车充电基础设施建设专项规划（2016-2020年）》等相关文件的出台，湖北电动汽车充电设施将进一步普及，电池使用寿命、续航时间等影响电动汽车推广的因素将逐渐弱化，未来湖北电动汽车能迎来新的发展。

根据2017年1月湖北省经济和信息化委员会印发的《湖北省轨道交通装备“十三五”发展规划》，到2020年湖北省将新增铁路里程2 000 km。城轨建设将全面提速，武汉地铁线路总长将达401 km，在建线路达11条。襄阳、宜昌和黄石规划新建5条、3条和4条城市轨道交通线路。未来电气化铁路及轨道交通替代电量增速将保持较快发展。

5.4 农业生产及农产品加工领域政策支持力度较大，电能替代工作将稳步推进

根据国家电网公司与湖北省人民政府签订《关于共同推进湖北省小城镇（中心村）电网改造升级和“机井通电”工程合作协议》，到2017年底，将完成4 654个小城镇（中心村）农网改造升级，改造3.39万个机井的供电设施。届时，湖北省将有984万亩农田生产从中受益，进一步改善1 003万农村居民的用电条件。小城镇电网改造升级与“机井通电”工程的落实，将有利于电排灌技术及现代设施农业技术的推广与应用。

《2016年湖北省政府工作报告》中提出要大力推动生态农业产业加快发展。因此在烟、茶集散地和粮食主产区，可以紧跟全省生态农业发展契机，积极推广电烤烟、电制茶、电烘谷技术。

5.5 居民家庭生活领域整体体量有限，未来发展形势较好

未来湖北在居民家庭生活领域电能替代技术主要包括电炒锅、电蒸柜等电气化设施，尽管居民生活领域存在替代电量体量不大、替代项目分布较散等问题，但相关技术已经非常成熟且发展较快，未来发展形势较好。目前，推广居民家庭生活领域电能替代技术主要需要考虑设备前期投入以及电力价格等因素。因此有必要对分时电价、价格补贴政策以及设备促销政策等因素对电能替代竞争力的影响开展研究。

6 结语

湖北省电能替代对落实能源战略、优化湖北用能结构、助力“绿满荆楚”行动具有积极的作用和深远意义。近年来，湖北电能替代工作在工业、建筑、农业、交通及居民家庭电气化等重点领域取得了显著成效。2016年已推广电采暖、电烤烟、电动汽车等替代技术达18种，实施替代项目10 049个，实现替代电量41亿kwh，有效拉动了湖北电力售电量增长。

结合相关政策及文件，从湖北经济发展形势及各产业结构调整趋势来看，未来湖北电能替代各领域中，交通及建筑领域因相关政策及规划推动作用明显、替代技术相对成熟，未来发展潜力较大；工业领域替代电量仍将占较大比重，但随着湖北第二产业用电比重呈现下降趋势，未来工业领域电能替代潜力有限；居民生活领域及农业领域电能替代发展势头良好，但替代电量总体较小，预计未来替代电量占比仍将维持现有水平。

在电能替代推进过程中也出现如部分替代项目经济效益不明显等问题。因此未来有必要针对电能替代竞争力、经济效益分析以及电价补偿机制等相关问题展开进一步的研究。

（References）

[1]万靖,周小兵,杜治,等.湖北省终端能源消费与经济增长的相关性分析及预测[J].湖北电力,2015,39(2): 71-74.WANG Jing,ZHOU Xiaobing,DU Zhi,et al.Correla⁃tion analysis and prediction of final energy con⁃sumption and economic growth in hubei province [J].Hubei Electric Power,2015,39(2):71-74.

[2]刘帮,霍伟强.国网湖北电力精准推进煤、油、气等电能替代[N].国家电网报,2017-2-13(03).LIU Bang,HUO Weiqiang.Hubei electricity car⁃ried foward electricity replacement[N].National Power Grid,2017-2-13(03).

[3]曹磊.武汉首个港口岸电项目昨日投用[N].楚天都市报,2016-12-14(14).CAO Lei.The First Port Shore Electricity Project of Wuhan Has Been Put into Operation[N].Chu Tian Metropolis Daily,2016-12-14(14).

Study of the Situation and Development of Hubei Electricity Replacement

Li Siwu，ZHOU Xiaobing，CHEN Xi，Tong Yafang，Chen Meng，BieFangmei
(Economy&Technology Research Institute,Hubei Electric Power Company,Wuhan Hubei430077,China)

The process of Hubei electricity replacement is concluded in this paper on the base of Hubei electricity replacement policy.The key fields,main replacing technologies and influencing factors of Hubei electricity replacement are analyzed,an empirical analysis of typical replacement projects is carried out,the the main directions of development and the sustainability of main replac⁃ing technologies are analyzed.

electricity replacement；replacing technology；developing trend

TM715

B

1006-3986(2017)04-0035-05

2017-03-12

李斯吾（1988），男，湖北武汉人，工程师。

10.19308/j.hep.2017.04.008