典型电能替代技术的成本效益分析

典型电能替代技术的成本效益分析

宁波

国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司  内蒙古兴安盟乌兰浩特市  137400

摘要：电气化工程的应用具有清洁、方便、高效等特点。从2013年开始，我国逐步推行以电代煤、推广清洁能源的经营模式，为落实节能减排做出了重大贡献。但是，中国的能源消费总量在终端能耗中所占比重依然很小，而各种类型的能源需求却出现了爆炸式的增长。

关键词：电能替代；成本评估；补贴计算；用户意愿；设备改

    引言

目前，电能替代推广的难点在于替代的电气设备或用电方式成本较高，导致用户实施电能替代的积极性不高。为此，各地政府对电能替代都给予一定补贴。如何补贴及补贴额度，即具体的补贴方案，值得深入探讨，以实现既使用户有实施意愿，又不会造成财政资金浪费的目标。

1能源结构转型特征

在双碳目标下，电能将成为最主要的终端能源消费品种，电能占终端能源消费的比重将从当前的27%提高到2060年的70%左右。中国能源统计年鉴、国际能源署在《中国能源体系碳中和路线图》《中国能源电力发展展望》中发布的数据显示，预计2060年，我国用电量将从7.5万亿kWh提升到约16万亿kWh。其中，电能的增长主要来自于电能替代，深度脱碳空间等量的电能替代空间为11.3万亿kWh，未来各领域内电能替代任务艰巨、需求巨大。未来电能消费的拓展空间主要集中在工业、生活消费、交通运输、仓储和邮政业。随着碳达峰、碳中和进程加快，能源的生产、消费和利用形成新的变革，表现出能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化和能源利用日益高效化的显著特征，这是电能替代发展路径的基本遵循。能源生产加速清洁化是指实现双碳目标最重要的路径，使用可再生能源，减少碳排放，到2060年非化石能源消费占比要达到80%以上，也即改变我国现有的能源结构；能源消费高度电气化是指能源深度脱碳带来社会生产生活用能方式转变，终端用能方式向电气化、高效化、互动化发展，电能成为能源主体平台，责任加重；能源利用日益高效化是指网络资源及模式匹配的改变，以电为枢纽的能源资源配置方式的改变带来能源能效的提升。

2综合能源服务的模式

综合能源服务的概念提出，主要是在1970年代出现。对于综合能源服务公司，以及出现的节能公司，都是基于节约能源为主要经营目标的公司类型。电力企业面临着全面的转型调整，对其转型之后的业务进行调整环节，基本上综合能源服务的模式，分为两种不同类型。（1）在流通过程中，升级的综合能源服务，这是电力企业的行业发展进程中，出现逐渐放开售电的服务，电力企业因此全面获得了更多的参与竞争性售电的资格，这样就使得在进行实际的经营以及运营环节，可以很好地提升实际的效果。但是，为了进一步的提升经营能力，基本上还是需要基于服务水平方面的升级，以此提升在市场当中的自身市场竞争力。特别是在一些新能源的市场当中，随着占比的提升，让其电动汽车以及煤改电的政策发展背景下，要积极的保障电力企业全面整合资金、人力以及技术，进行优质资源方面的具体分析。在这样业务这种综合能源的处理方式下，需要顺利开展转型服务。（2）在消费端升级的过程中，形成了综合能源服务类型。随着我国售电政策的全面放开，让其电力、油气、燃气以及热能等综合能源，实现了打包出售的情况。这样的发展模式下，可以很好地满足市场的需求，提供更加多元化的能源服务途径。（3）在电力企业的经营中，需要承担着供电以及电力系统运维等方面的服务。为此，在消费端进行升级的过程中，出现的综合性能源服务，基本上就是一种面向市场场所，同时将消费者的实际需求为主要的目标，为用户提供较为安全、便捷的能源。

3典型电能替代技术

3.1材料技术

随着科技进步，大量新型材料不断涌现，如纳米稀土电热材料、石墨烯蓄冷蓄热材料、熔融盐相变储热材料、钙钛矿电池材料等，这将进一步催生电能替代新产品、新设备的出现。纳米稀土电热材料电热元件体积小、厚度薄，材料功率密度均匀，可将热量精准地布置于系统内；基底材质可选，便于适应不同应用场景，热质比极低；加热/变冷反应速度快，便于精准控温。核心加热部件电热转化率高达99.06%。石墨烯蓄冷蓄热材料以聚合物高分子材料为基体，运用熔融插层技术，使石墨及石墨烯在聚合物中形成导热网络，具有传热性能更优、效率更高、可靠性更强等优势，可广泛应用于蓄冷蓄热设备研制等领域。熔融盐相变储热材料具有潜热大、储热范围广（290—590℃）、储能密度高、过冷度小、热稳定性好、成本低等优点，可广泛应用于太阳能热利用的储热介质，在建筑供暖、谷电制热、风电消纳等方面都具有一定的应用前景。

3.2航海/航空相关技术电能替代

本节所述领域/技术包括船舶靠港岸电、岸电入海、机场桥载辅助动力装置（auxiliarypowerunit，APU）等。船舶岸电和机场APU的电气化形式相同，简单起见，后文均以岸电表述。由于航运公司和港口一般属于不同的运营主体，故其只能从自身角度评估使用岸电或投建岸电系统的经济性。岸电与前述的几种电能替代类型有所不同。首先，为了便于实施，地方政府可只对港口公司进行补贴，再由港口公司调控输出电价，进而使船舶的岸电使用成本低于燃油发电；其次，港口公司投建岸电后有盈利需求，政府部门进行补贴时应有所顾及，这与前述几种电能替代类型可接受替代前后成本持平是不同的。

3.3能源转换技术

能源转换技术主要是指电能与冷、热间转换技术。（1）高温蒸汽热泵技术。据统计，截止到2019年底，全国35蒸t及以下燃煤锅炉共有6300台，总容量合计44250蒸t，折合功率31GW。目前常规热泵已在建筑供暖领域广泛应用，工业领域高温热源目前多由燃煤锅炉制取，亟需研发面向高温工质和高倍压蒸汽的热泵系统。（2）电磁加热技术。电磁加热热转化率最高可达95%。目前电磁加热技术在民用领域应用成熟，在工业领域应用较少。工业电磁技术适用于塑机械加热、木材、建筑、食品、医疗、化工等，用于表面热处理及焊接等工艺。（3）太阳能光伏/热（PV/T）技术。该技术是将光伏和光热结合在一起，可实现较高的太阳能利用率。现有PV/T集热器存在系统复杂、工质渗漏、维护难度大、初始投资大、回收期长等问题，需要优化结构，开发新型结构简单、维护方便、投资较小的PV/T集热器。（4）太阳能热泵技术。该技术是在晴朗天气时从太阳能和空气能中吸取热量，阴雨天气或夜晚利用空气能使热泵系统正常运行，将低品位热能高效地提升至高品位热能，提高太阳能对建筑供能的稳定性。太阳能热泵技术可应用于北方农村电采暖、南方电采暖等分散式供暖场景，提高清洁能源利用率。

结束语

碳峰下的能源替代与碳中和是中国能源战略转变的一个关键步骤。通过对我国电力替代发展的分析与总结，归纳出四种主要的替代方式，并对今后各种替代方式的发展趋势进行了分析，并对电力替代煤炭的巨大潜力进行了分析。最后，本文从技术、政策、规范等几个角度，对我国目前发展电力替代经济的对策和建议。

参考文献

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