实施电能替代战略可以提高全社会电气化水平，提升居民生活水平和社会生产效率，缓解环境污染，保障我国能源安全。近年来，电能替代技术在多领域推广应用，替代规模不断扩大，替代电量以工农业生产制造领域为主导，电力供应与消费领域、交通运输领域、居民采暖领域及家庭电气化领域协同发展。但实施过程中，依然存在经济性弱等制约因素，未来拓展电能替代广度深度的难度加大。预计“十四五”期间电能替代依然保持较大规模，是拉动用电增长的重要力量。
0、引言
能源关系到国计民生和可持续发展，过度依赖化石能源的生产和消费方式，导致能源与环境不协调、不安全。实现清洁替代和电能替代，推动绿色清洁能源取代化石能源，破解资源困境、环境难题，是实现能源可持续发展的必由之路。
实施电能替代战略可以提高全社会电气化水平，提升居民生活水平和社会生产效率，缓解由于煤炭能源使用而造成的环境污染，起到优化生态环境和改善城市空气质量的作用，发挥我国电能优势，减少对进口能源的依赖，保障我国能源安全。
1、电能替代实施现状
1.1 政策支撑情况
政策的支持是电能替代发展的关键因素，国家层面出台了一系列的电能替代支持政策，地方政府结合当地实际也相应出台了一系列促进电能替代技术推广应用的政策措施，例如各地北京市出台“煤改电”配套电网、电价、设备补贴政策。表1列出了国家层面出台的电能替代相关政策。
表1 近年来国家层面电能替代相关政策
1.2 替代电量情况
电能替代技术在多领域推广应用，电能替代规模不断扩大。2013年，国家电网公司全面启动电能替代工作。2014年实施替代电量503亿千瓦时，2015年完成电能替代项目1.72万个，完成替代电量760亿千瓦时，占国家电网公司售电量比重达2.2%。2016年国家电网在居民采暖、生产制造、交通运输、电力供应与消费以及家庭电气化五大领域累计推广实施电能替代项目4.1万个，替代电量突破1000亿千瓦时大关，达1030亿千瓦时。2017年，推广实施电能替代项目近10万个，完成替代电量1150亿千瓦时。2018年完成替代电量1353亿千瓦时。据测算2016-2017年，全国电能替代量平均每年增加1180亿千瓦时，拉动全社会用电量增长2.0个百分点。替代电量占公司售电量比例从2013年不足0.5%增长至2018年的4%左右。2019年完成电能替代电量1802亿千瓦时。《电力发展“十三五”规划》中对电能替代提出的目标是4500亿千瓦时，从目前实施情况看，替代电量已经远超目标。
图1 2015年以来国网经营区电能替代电量
1.3 替代领域
电能替代技术不断创新升级，电能替代电量以工农业生产制造领域引领主导，电力供应与消费领域、交通运输领域、居民采暖领域及家庭电气化领域协同发展。电能替代技术体系是一个多层次、多类型技术的融合体，核心技术包括分散式电采暖、电锅炉采暖、热泵、电蓄冷空调、工业电窑炉、港口岸电、电动汽车、家庭电气化等。目前替代技术由5大类、18种技术拓展到21大类、50余个应用领域。其中工业制造领域占比最高。2015-2018年累计实现电能替代电量中，工农业生产制造领域完成最多，占比60%以上；其次为电力供应与消费领域，替代电量占比19%，交通运输领域、居民采暖领域、家庭电气化领域替代电量分别占总替代电量的10%、9%和2%。由此可见，我国目前工农业生产制造领域电能替代工作开展最快，电力供应与消费、交通运输、居民采暖领域电能替代工作也稳步进行。家庭电气化替代电量占比最小，主要由于替代用户过于分散，大规模开展工作受限。
1.4 替代总体成效
各地区电能替代成果丰富。2016年以来，电能替代的推进迎来了加速期，各地电能替代实施方案纷纷出炉，替代项目快速增长，涉及领域范围不断拓展。如北方地区冬季清洁能源取暖，农村电磁灶代替土灶薪柴、清洁高效的电锅炉代替黑烟滚滚的燃煤锅炉、港口船舶岸电取代高污染的船上燃油引擎、农业电排灌、电力供应中的电储能调峰等替代项目不断丰富。
环保减排效应显著。我国电能占终端能源消费的比重每提升1个百分点，单位GDP能耗可下降4%左右，节能减排效果明显。电能替代作为改善生态环境的有效手段，对治理大气污染、改善空气质量也有明显效果。从2018年的替代规模来看，相当于减少燃煤7577万吨，减少二氧化碳排放1.35亿吨，减少二氧化硫、氮氧化物以及粉尘排放4300万吨。生态环境部《中国应对气候变化的政策与行动2019年度报告》显示，2018年我国单位生产总值二氧化碳排放较上年下降4.0%，比2005年下降45.8%，提前实现了2020年碳强度比2005年下降40-45%的承诺。有专家估算电能替代对我国碳强度下降的贡献度超30%。
1.5 制约电能替代发展的关键因素
资金补贴政策支持相对较弱。前期出台的多数政策属于规划指导类、环保约束类，补贴类政策相对较少。在减税降费大背景下，新的专项支持政策出台较难，多数政策仅有规划性引导措施，支持电能替代的专项补贴措施相对较少。部分地区“煤改电”、港口岸电、电动汽车等已有补贴政策“退坡”趋势，这直接影响电能替代重点领域的可持续推广。近年来国家出台较多的清洁取暖政策，但部分地区现有补贴政策补贴时限不确定，用户存在后顾之忧。清洁取暖补贴退坡概率较大，返煤风险一直存在。2019年年末河北唐山市发布了《关于农村地区清洁取暖财政补助政策有关事项的通知》，提出采取逐年退坡方式给予补助，第一年退坡50%，第二年退坡至25%，第三年市级不再补助。另外关于节能减排的环保政策“软约束”居多，政策出台后，执行强制力不够，处罚取证较难，约束效果有限。
经济性较弱的问题依然存在。在没有补贴的情况下，煤改电技术在部分领域没有明显经济优势，甚至在补贴退坡的情况下，可能出现返煤情况，规模推广面临发展瓶颈。新技术新装备研发周期较长，短时间内无法提升经济性。在当前能源价格水平、政策条件下，部分领域替代项目初期一次投入较大、加之后期运营面临价格补贴退坡，这些均影响用户替代意愿。
配电网改造压力大。大规模电能替代项目负荷接入对电网配套设施提出了新的要求，需要坚强配网支撑。由于农、配网投资规模较大，但售电量增长有限、电费低于平均水平，电价倒挂矛盾突出，导致配网投资收益偏低，电网投资效率下降。尤其是电采暖负荷季节性强，采暖期电量有限，设备利用率不高但峰值负荷较高，电网投资高，难以通过电量回收。
2、电能替代发展影响因素分析
2.1 技术因素
电能替代新技术不断涌现，电能替代产品研究不断深入，涉及基础材料、核心器件、成套装备、互联网等众多领域。伴随电能替代新技术的成熟，替代进程将不断加快，替代潜力空间呈现变化趋势：剩余存量潜力更加难以被替代，但是由于技术突破进步，增量潜力也可能加大。同时，随着能源互联网的发展，电能替代将迎来发展契机。通过电力泛在物联网建设，将原来不可感知，不可调节的负荷转换成可感知，可调节的柔性负荷，可带动电能替代向精准化、协同化、智能化方向发展。未来，大能源思维与大数据思维将加速融合，如基于大数据技术，提炼电能替代用户用能用电特征，构建电能替代用户判别模型，使得电能替代业务的工作效率和经济效益得到有效提升。未来电能替代的营销策略、服务种类、服务方式、替代运营模式，商业化运作模式均将发生较大转变。新的电能替代技术发展路径将会进一步提升电能替代发展质量和效益。
表2 主要替代领域新技术发展方向
2.2 政策及市场等因素
政策层面看，外部政策环境依然为电能替代提供较大发展空间。“十四五”时期是全面落实高质量发展要求，深入推进能源生产和消费革命的关键时期。2020年年初国家能源局组织召开的“十四五”电力规划工作启动会上明确提出要全面深化电力体制改革、加快电能替代、降低能源对外依存度。
市场竞争层面看，其他替代存在一定短板。目前国内天然气产供储销体系加速构建，国家油气管网公司正式成立，外部油气供应能力稳步提升，天然气在能源市场竞争力进一步增强，凭借清洁与成本优势，已成为电能替代最强劲的竞争对手。但是，我国石油、天然气对外依存度逐年攀升，2018年分别达到70%和45%， 2019年天然气对外依存度45.2%，原油对外依存度72.5%、石油对外依存度70.8%，能源安全亟需引起重视。
经济性层面看，替代成本有望进一步下降。我国能源结构正在转变，未来将以清洁、可再生能源为主。经济性是影响电能替代可持续发展的重要因素。清洁能源的低成本，能够为未来的清洁电能替代提供经济基础和必要条件。伴随新能源发电成本持续下降、边际成本低，利用弃风弃光电量进行电能替代，可以降低成本。未来清洁能源开发成本还将持续大幅下降，有助于进一步控制替代成本。
电力需求来看，我国与发达国家仍有差距，随着城镇化和电气化加速推进，未来较长时期内我国电力需求将保持较快增长。尽管未来拓展电能替代广度深度难度较大，综合考虑各种影响因素，预计“十四五”期间，电能替代将保持较大规模，依然是拉动用电增长的重要力量。
