上海电能替代形势与潜力分析

王思羽

华北电力大学经济与管理学院

0 引言

作为能源消费第二大国，中国的能源问题是影响未来发展的一个重要因素。上海是全国的经济中心，在能源消费量、消费结构、能源政策环境等方面对其他地区具有标杆意义。为实现终端能源消费高效化、低碳化，减少煤炭、燃油等使用过程中的污染物排放，推广电能替代技术是一项主要手段[1]。电能替代是指在能源消费上电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源的直接消费[2]，目前已在上海地区的多个行业领域内开展应用。

1 上海市能源政策环境

1.1 政策环境概况

作为全国的经贸、信息、金融和航运中心，上海地区能源消耗量巨大，在能源政策上强调能源与经济、社会、环境、生态协调发展。根据《上海市能源发展“十三五”规划》，上海将加强节能减排和能源结构调整，加强城市电气化建设，提升电力在终端能源消费中的比重。在煤炭用量上，上海市人民政府提出实现全社会煤炭消费总量负增长的目标，这无疑对上海开展电能替代提供了有利的政策引导。

1.2 电能替代相关政策

1)开展锅炉清洁能源替代

《上海市2018年节能减排和应对气候变化重点工作安排》提出了优化能源结构、保障能源安全的要求，具体措施包括加强清洁高效能源利用，印发《上海市2018-2020年煤炭消费总量控制工作方案》，修订出台全市工业锅炉大气污染物排放标准，推进燃气锅炉低氮燃烧改造，燃油锅炉“油改气”、“油改电”，全面取消分散用煤。在全面完成中小燃煤锅炉和窑炉的清洁能源替代或关停的基础上，按照要求，全面完成全市集中供热和热电联产锅炉的清洁能源替代或关停。

2)推广电动汽车

《上海市能源发展“十三五”规划》提出，到2020年，投入运行的电动汽车充电设施总量不少于20万个。此外，《上海市鼓励购买和使用新能源汽车实施办法》出台了对电动汽车购买者的补贴办法，对消费者购买新能源汽车（除进口新能源汽车以外），在中央财政补助基础上再给予市财政补助。根据《上海市清洁空气行动计划（2018-2022年）》，未来上海将加大轨交优先的公共交通建设力度，并在2020年底前将公交车全部更换为新能源汽车。

3)推进实施岸电工程

早在2015年，上海市人民政府批准同意了上海市交通委、上海市发展改革委和上海市财政局等部门共同研究制订的《上海港靠泊国际航行船舶岸基供电试点工作方案》，鼓励和支持上海市试点码头和所靠泊船舶投资建设和使用岸电，对开展试点工作的相关企业给予政策支持，包括岸电设施建设费用补贴、船舶使用岸电服务费补贴、岸电设施供电基本电价补贴、岸电设施运行维护成本补贴等。2017年，上海市政府又提出加快推进实施岸电工程的有关方针，包括推进靠港船舶岸基供电设施建设与设备研发、制定相关技术标准、解决相关技术问题，结合洋山港、吴淞港等港口实际，提出岸电配套供电设施建设标准并付诸实施，在以上各试点成功经验基础上，实现更大范围内岸电技术的应用。

4)实施“煤改电”工程

加大推广城镇居民用户家庭电气化设备使用程度，采暖、炊具等家居倡导电能替代技术，包括鼓励居民使用光伏发电设备，应用电热水器、电采暖和电炊具等煤改电，完成电气设备装接，实现以电代煤的节能减排目标。

2 上海市能源消费现状

“十二五”期间，上海能源消费增速相较上一个“五年计划”有明显降低，未来能源供需形势仍将处于相对宽松状态。在用电方面，主要为煤炭发电，外购电主要是水电。外来供电占比较大，各类能源价格较高[3]。

2.1 能源消费结构

根据国家统计局及上海统计局统计的数据，上海近十年（2008-2017年）能源消费包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气以及电力，消费数量如表1所示。

表1 近十年上海市能源消费量

煤炭、原油、天然气和电力为主要能源消费，折算为标准煤，绘制年度消费量走势图。从图1可以看出，2011年煤炭消费量达到高位，随后几年逐年下降，呈现递减状态；原油消费量在2013年前后略有波动，但是总体为上涨趋势；天然气消费量基本逐年稳定上升，相比于2008年天然气消耗量翻了一番；电力消耗量同样呈增长趋势。

图1 近十年上海主要能源消费量

2017年，上海地区共消费能源折合标准煤1．18万t，其中煤炭占比30%，天然气占比8．5%，外购电力占比16．5%，而“十二五”初期外来电占上海用电量比例仅为11．4%。上海市电力供应以煤炭发电为主，外购电力以消纳四川、云南的水电为主。尽管煤炭消费量近年来有所降低，但在2017年煤炭消耗量仍达到4 577．84万t，在能源消耗结构当中占据重要比例。原油消费量相比2008年增长了26．78%，可见“煤改电”、“油改电”仍存在一定空间。

2.2 能源利用特征

1)随着本地区经济发展，能源消费总量稳步提升。2008年上海能源消费总量为9 894．52万tce，到2017年已达到11 858．96万tce，十年间增长了19．85%。同时，产业结构调整带来的各行业能源终端消费量变化也十分明显，第一产业能源消费、第一产业、第二产业的能源用量占比均有所下降，第三产业和生活消费占比明显上升。

2)煤炭消费量平抑凸显成效，整体能源消费比例仍较为显著。煤炭的消费主体以重点用煤企业为主，包括钢铁、化工和发电三大行业。近年来,上海市政府出台一系列相关政策，如分散燃煤、集中供热锅炉和自备电厂小燃煤机组的清洁能源替代，以及燃煤机组节能减排升级改造、燃气电厂低氮燃烧及脱硝改造等工作，致使煤炭消耗明显降低，能源结构逐步改善。上海市与发达国家城市相比，煤炭在一次能源占比超过30%，仍显稍高[4]。未来，上海地区将继续控制煤炭消耗量，进一步优化用能结构。

3)在工业能源终端消费量中，煤炭、焦炭以及燃料油的消费量在近十年均大幅减少。其中原煤在能源终端消费量占比从2008年的10．52%降至2017年的5．86%；焦炭消费占比由12．41%降至9．71%；燃料油由1．72%降至0．14%。与此同时，电力在工业能源终端消费量占比变化不大，保持在17%左右。未来电能替代在工业用途中的潜力尚待挖掘。

3 电能替代潜力分析

3.1 电能替代应用前景

根据最新统计数据，2017年，上海燃煤消费量3 269．95万tce，按用于终端能源消费的非电煤占比20%计算，“以电代煤”的理论潜力约为532亿kWh；石油消耗量为4 059．83万tce，按用于燃料的比重70%计算，“以电代油”的理论潜力约为3 303亿kWh；天然气消耗量为101．94万tce，经计算，“以电代气”的理论潜力约为83亿kWh。实际应用场所主要为“以电代煤”和“以电代油”，两者的电能替代实施方向主要如下。

1)以电代煤

煤炭消费主要包括居民生活消费和工业消费。对居民用户，一方面需提升家庭电气化水平，另一方面要淘汰污染大、效率低的用电产品。目前，通用的电能替代技术为电采暖、电炊具等方式，与传统燃煤灶较低的热效率相比，电炊具的热效率可达90%，能源利用效率较高。但结合煤炭与电力的能源特性及单价，在费用上，电炊具、电采暖等不具备较大的成本优势，为此，需要相关政策支持以扩大其推广范围。

占据煤炭消费量主要比例的钢铁、化工和发电行业，采取清洁能源发电替代燃煤发电，用电窑炉、电锅炉替代燃煤冶炼加工金属。电能替代煤炭的潜力在散烧煤领域、动力煤行业的供热及热电联产锅炉、窑炉领域。

2)以电代油

石油的主要消费场所为工业及交通运输业。黑色金属冶炼和延压加工业、有色金属冶炼和延压加工业、石油加工、炼焦和核燃料等高耗能行业，在要求节能减排的同时提高行业进入壁垒[5]。电力技术的不断发展，为电力作为主要能源提供了保障。

交通运输领域包括电动汽车、城市轨道交通、电气化铁路等电能替代技术。目前，上海汽车保有量约为350万辆，截止2018年底，上海新能源汽车保有量达到239 784辆。在2019年，2020年，上海市计划推广新能源汽车数量不低于5～6万辆，同时在未来三年将推进公交、出租、环卫、邮政、市内货运等行业新增车辆电动化。根据上海轨道交通2033年的规划，城市轨道交通将有2条既有线路的延长线，以及7条新建线路。此外，实施岸电技术也是电能替代化石燃料的一个重要潜力方向。港口岸电技术是指在船舶停靠码头期间，由码头的供电系统为其提供能源供应，以代替传统的辅机燃油发电，满足船舶的照明、通信、空调、水泵等电力需求。2018年，上海港口年货吞吐量79 193．5万t，年用电量约51 476万kWh，船舶柴油发动机的供电成本约1．552元/kwh，相对于较低的大工业电价情况，电能替代潜力巨大。

3.2 电能替代实施建议

1)建设更为全面的政策引导环境。根据现有的电能替代政策，环保类政策、宣传鼓励政策是推广电能替代的主力。然而,各类电能替代技术的特点、使用领域和经济性存在差异，情况较为复杂，需要结合不同类型的政策具体实施。对一些经济性较好、节能减排能力强的电能替代技术，需要广泛开展试点示范，引导目标用户群了解其经济效益。对一次性投资成本高的用电替代设备，如工业电窑炉、蓄热式电锅炉以及新能源汽车等，可配套设计资金补贴类政策，对其进行购置补贴，配合环保限制类政策提升用户的替代意愿。此外,影响电能替代产品推广的一个重要因素是电价激励，因此，对耗能成本较高的技术，如分布式电采暖、电锅炉、家庭电气化、电蓄冷等需要出台相应电价政策，以增强电能设备在终端用户的竞争能力。

2)加快制定相关技术规范，推进更为成熟的电能替代技术研发与应用。当前，电能替代技术尚处于发展初级阶段，尽管在一些领域已经开展应用，然而一个广泛、成熟的应用体系有待建立，包括制定不同行业类别的技术标准与使用规范，提升电能替代产品的性能效益，推广应用范围及示范效应。

4 结语

经济发展进入新常态，城市节能减排要求逐渐严格，需要对能源结构进一步调整优化。电能作为一种利用效率高、清洁便捷的能源，可以替代传统煤炭和燃油等化石能源，在提升能源利用效率、减少环境污染方面具有重要意义。目前，上海电能替代工作逐步发展并受到重视，通过在工商业领域实施工业电窑炉、居民生活领域提升电气化水平，以及在城市交通领域积极推广电动汽车、充电桩、轨道交通等措施，并完善政策建设、技术开发与标准制定，可以深挖电能替代的应用潜力空间。