基于能源综合热效率的云南省清洁电能替代潜力测算

刘宝林，吴先哲，刘通

（1.云南电网有限责任公司电网规划建设研究中心，昆明 650051；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明 650051；3.昆明理工大学电力工程学院，昆明 650500）

0 前言

当前，云南省负荷增速放缓，在省内清洁能源大量富余的宏观背景下，通过清洁电能替代潜力测算研究，盘清云南省电能替代实际潜力，可培育云南新兴电能消费市场、优化终端能源结构、提高云南省清洁能源利用水平，以《云南省能源发展规划（2016-2020 年）》为依据，综合考虑“十三五”期间全省经济增长，节能减排要求，权衡预测模型，结合我省今后经济社会发展、科技进步、节能减排潜力等因素，以及我省“十三五”经济年均增长将在8.5%左右的目标，按照国家能源局初步平衡的需求指标—云南省的能源消费总量预计为13 500 万吨标准煤，我省“十三五”能源消费年均增速为5.4%。预计到2020 年，在GDP 增长率为8.5%的情况下，我省化石能源和可再生能源的消费比例将达到56.3:43.7。预计至2020 年，清洁电能消费和煤炭消费依旧分别为非化石能源和化石能源消费的最主要组成部分，分别为0.58 亿吨标煤和0.52 亿吨标煤；其他能源消费中，由于“十三五”期间中缅天然气管道逐步投产，省内燃气管网建设逐渐完善，天然气消费预测增速最快，至2020 年天然气消费量预测值为380 万吨标准煤，平均年增长率为36.8%；其余能源消费量均在国家需求指标范围内合理预测。

1 电能替代潜力测算方法

设M 单位（M 单位天然气特指M m3天然气，其他能源的M 单位是指M 吨）[1]某化石能源折算标煤的折算系数为α，热效率为k%。电能转换成热能的效率为j%计算，电能折标煤的折算系数为β。那么M 单位的某化石能源所能提供的能量等效于B 千瓦时的电能提供的能量，即该单位化石能源的等效电能值为B 千瓦时[2]。

通过下式可计算出B 值大小：

式中：

n—某类化石能源；

Mn—某类化石能源的重量，单位：吨；

αn—其他能源类型按综合热值折算成标煤的系数，原煤折算系数0.63 吨标准煤/ 吨原煤，石油折算系数1.43 吨标准煤/ 吨石油，天然气折算系数1.2 吨标准煤/千立方米天然气；

β—电力折算标煤系数, 定义为330 克/ 千瓦时；

ki%—耗能（化石能源）设备的平均热效率，其中各类热锅炉综合热效率按60%考虑，各类内燃机综合热效率按40%考虑，各类居民生活加热用具（燃气灶，燃煤灶等）综合热效率按30%考虑；

j%—耗能（电能）设备的平均热效率，电锅炉等加热用具总体平均运行热效率约为95%。

2 主要能源电能替代潜力测算

2.1 以电代煤潜力测算

云南省2015 年煤炭消费结构如表1 所示。已知云南省燃煤自备电厂2015 年用煤约160万吨。全省“以电代煤”除去化工原料用煤及公用电厂用煤无法替代外，其余在技术上均可进行电能替代。将其余用煤消费全部应用公式（2）进行技术替代电量折算。如表1 所示，截止2015 年底，云南省“以电代煤”技术潜力约为274 亿千瓦时。到2020 年煤炭消费折标煤后新增934.8 万吨，若煤炭消费领域结构基本维持2015 年现状比例，至2020 年“以电代煤”替代潜力新增61 亿千瓦时。共计“以电代煤” 替代潜力335 亿千瓦时。

表1 2015年煤炭消费比例结构 单位：万吨标准煤

2.2 以电代油潜力测算

云南省2015 年石油消费结构如表2 所示。全省“以电代油”除去化工轻油和燃料油中用于地方炼厂再加工原料的石油产品不可替代外，其余在技术上均可进行电能替代。将其余石油消费全部应用公式（4）进行技术替代电量折算[3]。如下所示，截止2015 年底，云南省“以电代油”技术潜力约为194 亿千瓦时。考虑到2020 年石油消费折标煤后新增440 万吨，若石油消费领域结构基本维持现状比例，至2020 年“以电代油” 替代潜力新增57 亿千瓦时，共计“以电代油”替代潜力251 亿千瓦时。

表2 2015年石油消费比例结构 单位：万吨标准煤

2.3 以电代气潜力测算

云南省2015 年天然气消费结构如表3 所示。全省“以电代气”除去化工用气不可替代外，其余理论上均可进行电能替代。将其余用天然气消费全部应用公式（6）进行技术替代电量折算。如下所示，截止2015 年底，云南省“以电代气” 替代潜力约为13 亿千瓦时。考虑到2020 年天然气消费折标煤后新增300 万吨，若天然气消费领域结构基本维持现状比例，至2020 年“以电代气” 替代潜力新增49 亿千瓦时，共计“以电代气” 替代潜力62 亿千瓦时。

表3 2015年天然气消费比例结构 单位：万吨标准煤

截止2015 年底，全省“以电代煤” 替代潜力274 亿千瓦时，“以电代油” 替代潜力194亿千瓦时，“以电代气”替代潜力约为13 亿千瓦时，全省共计电能可替代电能潜力481 亿千瓦时；截止2020 年底，全省“以电代煤” 替代潜力335 亿千瓦时，“以电代油” 替代潜力251 亿千瓦时，“以电代气” 替代潜力约为62亿千瓦时，全省共计清洁电能可替代潜力648亿千瓦时。

3 电能替代潜力测算规模对比

综合对比可知，陕西省和河南省测算的电能替代潜力值占本省2015 年全省售电量的60%左右，本报告中测算的云南省电能替代技术潜力约占2015 年云南省全省售电量的45%左右，对比结果为电能替代潜力水平略低于陕西省和河南省潜力水平。但考虑到陕西省及河南省属于工业大省，人均GDP 高，且用煤量远高于云南省，相对应的“以电代煤” 替代潜力规模远高于云南省“以电代煤”潜力规模，比较结果差异属于合理范围内。可得出结论，云南省电能替代潜力测算规模合理[4-5]。

4 结束语

基于能源综合热效率测算电能替代潜力方法，是国内各省份电能替代潜力测算常用技术手段，能较合理的反映地区电能替代潜力规模。本文结合云南省能源消费特点提出的测算方法，能合理有效的测算出云南电能替代潜力规模，对指导云南省开展电能替代工作，制定相关清洁能源电能替代政策有一定借鉴参考作用。