安徽省电能替代的节能减排效应分析

张 波 郭文哲 马大卫 尤佳 金 备 李方一

1.国网安徽省电力有限公司 2.合肥工业大学 3.国网安徽省电力有限公司电科院

1 安徽省电能替代基本情况

实施电能替代是推动能源消费革命、实现节能减排的重要举措。自2013年启动电能替代战略以来，国家电网积极倡导“以电代煤、以电代油、电从远方来”的能源消费模式，通过加大跨区送电力度，加快推广电动汽车、电采暖、电蓄能、农业电力排灌等各个领域的电能替代，减少了燃煤燃油的使用和污染物排放，产生了良好的社会、经济和环境效益[1]。2016年，国家发展改革委等八部委发布了《关于推进电能替代的指导意见》，为电能替代提供了强有力的政策支持。

在相关政策及国家电网公司的指导下，安徽省在电能替代领域也取得了突出的成绩，2017年，安徽省能源局发布《关于推进安徽省电能替代的实施意见》，为电能替代全面加速实施提供了战略指导和政策支持。本文在安徽省2014年～2018年电能替代项目相关数据基础上，通过化石能源消耗估算、大气污染物减排计算方法，从地级市、行业、技术多层次展现电能替代的实施成效和节能减排效应，为进一步引导和推动电能替代提供借鉴。

表1 电能替代改造前后污染物排放因子及其他相关参数

2 样本数据说明

安徽省电能替代项目清单包含了电能替代项目实施年份、类型、所在地级市、用电功率以及项目年替代电量等信息。主要涉及以下五个领域：居民采暖（制冷）领域、工（农）业生产制造领域、交通领域、电力供应与消费领域、居民生活领域，每种领域又包含不同的电能替代改造技术，共19类。

此外，本研究还结合实际调研，考察了安徽省电能替代技术改造前后的用能设备和方式。改造前化石能源燃烧设备多以表面加热为主，如民用散煤、工业燃煤、燃油、燃气使用的锅炉、窑炉等。其能源的利用效率较低，普遍利用效率在20%～75%之间[2]。使用汽油、柴油为动力的驱动机设备的能源利用效率在30%～40%之间，少数大型增压柴油驱动机及大型汽轮、飞机辅机发电机组处于超临界状态下以及对余热的利用，能源效率达到40%以上[3]。电能替代技术改造后，对电能的利用效率一般能达到90%及以上。基于已有文献和实际调研，对电能替代改造前后设备的能源利用效率、各种能源的污染物排放系数进行取值，如表1所示。电能的热值系数取3 600kJ/kWh，根据安徽省燃煤火电的在线监测数据及全省电力结构，计算安徽省全网供电的PM、SO2、NOX排放系数分别 为 0.023g/kWh、0.104g/kWh 和 0.156g/kWh。通过计算电能替代前化石能源的消耗量与排放量，以及电能替代后电能的消耗量与供电排放量，对各项技术进行加总后比较，从而得到安徽省电能替代的节能与减排效应。

3 安徽电能替代化石能源的成效

3.1 替代电量及分布特征

2014年～2018年期间，安徽省推广电能替代而产生的替代电量达到了230亿kWh。如图1a所示，从总体看，替代电量呈现出逐年上升趋势，2018年替代电量超过60亿kWh，相比2014年增长了2倍。在每年的替代电量中，工（农）业生产制造领域占据绝对地位，其次是交通领域，两者占近五年总替代电量的95%以上，是安徽省优先实施电能替代技术改造的重点领域。

从地级市的对比看，芜湖、合肥、马鞍山和铜陵四个地级市近五年累积替代电量较高，分别为29亿kWh、28亿kWh、24亿kWh、22亿kWh，如图1b所示。由于电能替代项目主要集中在工业生产制造领域，因此，其替代电量与各地区的产业分布特征高度相关。芜湖、合肥、马鞍山和铜陵等市是安徽省工业较为发达的地区，也是电能替代技术改造的重点地区。而黄山、池州和亳州市，多以旅游业及农产品生产制造加工业为主，电能替代潜力还有待挖掘。

图12014 年～2018年安徽省完成的电能替代量分布情况

将电能替代进一步细分为19种不同的电能替代技术类型，对其累积替代电量进行对比，如图1c所示。其中，冶金电炉、建材电窑炉占比最高，分别为32%、28%，其次是交通、矿山采选、辅助电动力以及工业电锅炉，其替代电量分别占该领域总替代电量的11%、9%、8%、6%，其他领域占6%。

3.2 替代化石能源量及节能效应

基于不同能源的热值与使用效率，根据2014年～2018年每年的替代电量及替代能源，估算出项目替代前化石能源消耗量，如表2所示。其中工业用煤和柴油是电能替代中主要替代的化石能源，近五年替代总量分别为792万t和141万t，其他如工业燃油、燃气以及航空燃油替代量较少。安徽省在以电代煤领域取得良好的成效后，替代的化石能源类型由“以煤为主体”转向“煤、油、气多元化”方向发展，加快了终端能源结构的转变。电能替代能产生显著的节能效应，将各类能源折合成标准煤，2018年通过电能替代而实现节约标准煤147万t，2014年～2018年共实现节能标准煤531万t。

表2 安徽省电能替代化石能源的数量及节能效应

图2 实施“电能替代”引起的大气污染物减排量

3.3 替代化石能源的减排效应

结合表1中各类大气污染物排放因子，测算2014年～2018年安徽省电能替代的大气污染物减排量，五年间实现减排PM、SO2、NOx三种大气污染物分别为4.54万t、6.63万t、3.70万t，减排效果显著。如图2a和2b所示，电能替代各个领域中，建材电窑炉和冶金电炉的减排量最多，两者减排量之和占总减排量的76%，其次是矿山采选、辅助电动力以及轨道交通三种替代技术，占总减排量的10%，且减排污染物主要为NOx，主要是由替代能源的类型决定。建材电窑炉和冶金电炉主要替代燃煤，而其他电能替代技术替代的主要为汽油、柴油等燃油类化石能源，燃油燃烧的排放系数低于燃煤排放，且部分排放标准相对更加严格，因此，以电代煤的减排效应更加突出。

3.4 地级市污染物减排效应

安徽省2014年～2018年电能替代为各地级市实现的污染减排量如图3所示。其中，减排量较多的三个地级市为芜湖市、马鞍山市、合肥市，实现PM、SO2、NOx减排之和分别达到2.21万t、1.97万t、1.74万t，分别占全省减排量的15%、13%、12%；减排量较低的地级市为黄山市、淮北市、亳州市和淮南市，减排量小于0.5万t。

根据安徽省政府2018年出台的《安徽省打赢蓝天保卫战三年行动计划实施方案》，到2020年，SO2、NOx排放总量均比2015年下降16%。PM2.5未达标区市浓度比2015年下降18%以上，各区市空气质量优良天数比例达到国家考核要求，重度及以上污染天数比例较2015年下降25%以上。测算结果显示2016年～2018年安徽省实施电能替代项目带来的 PM、SO2和NOx的减排量分别为3.03 万 t、4.42万t、2.78万t，为全省完成2020年三种大气污染物减排目标做出了巨大贡献。

图3 安徽省各地区污染物减排量

4 结论及建议

1）近年来，在政府有关部门与市场主体的共同努力下，安徽省在电能替代化石能源方面取得了突出成效。2014年～2018年，累计替代电量达到230亿kWh，替代能源以工业用煤、工业燃油、民用散煤为主。芜湖市、马鞍山市、合肥市和铜陵市是安徽省电能替代量较高的地区。

2）电能替代的技术类型呈现多元化的趋势，其替代化石能源类型由“以煤为主体”转向“以煤、油、气多元化”方向。由于电能具有较高的转化效率，电能替代具有良好的节能效应，2014年～2018年共实现节能约531万t标准煤。

3）2014年～2018年，电能替代化石能源帮助安徽省减少了PM、SO2、NOx的排放，分别为4.54万t、6.63万t、3.70万t，为改善区域空气质量做出了巨大贡献，有助于安徽省完成2020年大气污染物浓度控制目标。

4）安徽省作为承接中东部的重要经济区和工业集聚地，在经济发展和节能减排方面存在较大压力。2018年，安徽省每年非电煤的使用量接近7 000万t，电能替代及由此产生的节能减排潜力仍然有待挖掘，尤其是部分重点区域和重点行业。重点区域即空气质量较差的城市，重点行业即仍然使用燃煤锅炉、窑炉、冶金炉的工业行业。通过严格查处不达标企业，发放设备补贴、用电补贴等政策激励企业实施改造，提高电能在终端能源消费中的比重。此外，还应继续推动新能源并网及清洁电力的输入，从源头提升电能的清洁度。