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2.典型案例
(1)北京“煤改电”工程实现中心城区“无煤化”
2017年,北京市有2237个村97.4万户实现了“无煤化”,其中,顺义区完成16个镇258个村9.1万余户村民的“煤改电”工程,空气源热泵取暖占取暖方式的96.93%。2018年3月18日,北京最后一座燃煤电厂停机备用,北京实现了电厂无煤化,并成为全国首个清洁能源发电城市。据了解,2017~2018年采暖季,北京地区“煤改电”用户达到百万户,在电费上,“煤改电”用户可享受到0.2元/度的政府补贴。北京“煤改电”举措可使采暖季减少散煤燃烧386.2万吨,相当于1000余列60节的火车满载量。可实现减排二氧化碳1004.12万吨、二氧化硫9.27万吨、氮氧化合物2.7万吨。
(2)广东珠海高压“港口岸电”项目
2016年12月22日,南方电网首个高压“港口岸电”项目在珠海高栏港神华粤电珠海港煤炭码头正式建成投用。自此,停靠在该码头的船舶将可利用清洁、环保的“岸电”替代船舶辅机燃油供电。项目建成后,预计年用电量超过360万千瓦时,替代燃油消耗1778吨,节约船舶能源成本约100万元,减少5620吨二氧化碳排放和38吨污染物排放(包括一氧化碳、氮氧化物、PM污染物等)。此外,在噪音抑制方面,可消除自备发电机组运行产生的噪声污染,为船员和港区居民提供更加舒适的生活和工作环境。这是南方电网投资建设的首个高压港口岸电项目,是全国最大规模的散货煤炭港口岸电项目,也是国内接驳率最高、可常态化运行的岸电示范项目。
(3)河南电能替代“打包交易”
河南省地处北方,由于能源结构单一,全省能源消费以煤为主,散煤燃烧排放是造成重污染天气的重要原因之一。特别是冬季采暖期,散煤的使用量远超其他季节,经常造成冬季特有的采暖期雾霾。实施以电代煤、以电代油为主要内容的电能替代,是河南省优化能源结构、控制煤炭消费总量、减少大气污染的重要举措。目前全省范围内已累计实施电能替代项目5900多个,增加替代电量301亿千瓦时,相当于在能源消费终端减少散烧煤、直燃油832万吨,减排二氧化碳2275万吨,二氧化硫等污染物21万吨。
河南省在全国率先推出了电能替代“打包交易”工作模式,由国网河南节能服务有限公司作为第三方,通过电力交易平台,将不符合直接交易准入条件的“散户”用“打包”的方式组织起来,作为一个整体参与直接交易,享受相关政策优惠,此举有效降低了“散户”的成本,提高了他们“电代煤”改造的意愿。2017年实施以来,河南省已完成409家用户“打包交易”协议签订,替代交易电量8.4亿千瓦时,降低用户用电成本4620万元。
(4)湖南嘉禾县坦塘工业园实现“以电代煤”全覆盖
嘉禾县坦塘工业园是全国唯一以铸造业立园的省级工业园,园内企业基本以焦煤为主要燃料,采用传统燃煤冲天炉铸造熔炼。为保护环境、节能减排,自2015年9月起,国网湖南省电力公司负责对园区37家企业53台燃煤冲天炉实施“煤改电”改造升级。2017年,嘉禾县坦塘工业园正式被命名为“以电代煤”产业示范基地,成为湖南省首个“以电代煤”产业示范基地。
2017年9月底,园区实现“以电代煤”全覆盖,新增用电容量8.08万千伏安,预计每年可实现替代电量1.55亿千瓦时。据测算,改造后园区铸造企业生产用能成本降低130元/吨,产品利润增加2500元/吨以上,全年企业可增收约6.68亿元;预计每年节约标准煤6.2万吨,减排二氧化碳15.45万吨、二氧化硫4650吨、氮氧化物2325吨、碳粉尘4.22万吨。
(5)江苏南京西坝码头打造绿色港口
从2015年开始,国网南京供电公司以西坝码头、龙潭港岸电项目为示范,进一步在新生圩港、扬子石化码头等全市沿江18个主要港口码头全面推广“岸电入江”,并在内河码头推广一批船用供电设施,在全国率先实现沿江、沿河岸电系统全覆盖,充分发挥港口岸电的经济效益和环保效益。
2018年1月13日,一艘5万吨级货轮在南京市六合区西坝码头接驳岸电成功,标志着南京“岸电入江”项目取得了实质性突破。西坝码头也成为南京首个全电动、零排放的高度自动化码头。南京供电公司相关负责人介绍,船舶停靠码头时,为维持正常运转和船员基本生活,辅助柴油发电机组必须持续工作,这既浪费能源,也带来污染。在码头装一个“插座”,船舶停靠时,将船上的电缆插入码头上的“插座”,关闭船上的主辅柴油发电机,用上清洁的电能,就是岸基供电。据测算,岸电系统每年可为西坝码头减排二氧化碳2430吨、二氧化硫62吨、氮氧化物70吨。
四、我国电能替代发展的潜力分析
电力规划设计总院发布的《中国能源发展报告2017》指出,2017年,我国电能占终端能源消费的比重同比提高1个百分点,但仍有约8.3亿吨原煤作为燃料直接用于终端消费,其中约73%用于工业。替代这些煤炭是我国能源清洁低碳发展的长期任务。
国家发展改革委规划“十三五”期间,我国将实现能源终端消费环节电能替代散烧煤、燃油消费总量约1.3亿吨标准煤,带动电煤占煤炭消费比重提高约1.9%,带动电能占终端能源消费比重提高约1.5%,促进电能占终端能源消费比重达到约27%。电力“十三五”规划进一步明确,到“十三五”期间电能替代新增用电量约4500亿千瓦时。
图2 我国电能占终端能源消费比重
相关资料统计,仅从当前技术可行性考虑,我国电能替代潜力空间约2.2万亿千瓦时,其中“煤改电”“油改电”潜力分别为18000亿千瓦时、4000亿千瓦时;预计2020年电能替代规模有可能超过6000亿千瓦时。
一)“以电代煤”技术潜力分析
全面实施散煤综合治理,是可持续发展战略指导下改善我国生态环境、提升我国空气质量的重要手段之一,其中北方地区“煤改电”供暖工作规模最大。国家电网公司2018年工作会议明确提出,积极推进北方地区清洁取暖五年行动计划,做好北方冬季电能清洁供暖服务,推广蓄热储能保障电采暖技术应用,落实“煤改电”停电不停暖保障措施,2018年实现电能替代1300亿千瓦时。
清洁供暖的效益不仅仅体现在低碳方面,更在于能够提高清洁能源消纳力度。比如,国网甘肃公司在金昌、瓜州等光伏基地推广电采暖244万平方米;吉林公司利用弃风电量,推动建成全球最大的32万千瓦取暖电锅炉。2016~2017年的取暖季,青海、新疆、吉林、辽宁等地通过清洁取暖消纳弃风弃光电量近3亿千瓦时。2017年,北京平原地区、天津武清区等地率先建成“无煤区”。
此外,在国家政策推动下,“煤改电”所用电采暖设备和关键技术也不断取得进步和突破,纳米微晶电蓄热、相变储能等一批新型采暖技术脱颖而出,带热了电采暖行业的快速发展。仅北京地区2016年“煤改电”市场规模就超过50亿元。根据国网北京电力统计,2016~2017年采暖季期间,北京市使用电采暖设备的“煤改电”用户户均年用电量超过6000千瓦时,新增用电量4000千瓦时。按此标准计算,华北地区“煤改电”用户每年新增用电量为118.6亿千瓦时。按照“煤改电”用户每日21时至次日凌晨6时的电价0.3元/千瓦时计算,“十三五”期间新增用电量市场规模为178亿元。
二)“以电代油”技术潜力分析
港口船舶岸电,即由岸上电源代替船载辅助燃油发电机供电,可有效减少船舶靠岸使用辅助燃油发电机发电产生的各类污染排放,属于典型的“以电代油”电能替代范畴。随着国家对节能环保的重视,尤其是考虑到船舶岸电所体现出的社会效益,岸电供电技术作为一项减少港口污染排放的技术,将受到越来越多的关注。
据国家电网公司营销部估算,“十三五”期间,全国港口岸电电能替代潜力总计约为190亿千瓦时/年,其中沿海港口岸电电能替代潜力约为160亿千瓦时/年;沿江、沿内河港口岸电电能替代潜力约为30亿千瓦时/年。
目前对船舶岸电发展而言,利好因素主要来自于政策方面。根据交通运输部印发的《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015~2020年)》。到2020年,珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶硫氧化物、氮氧化物、颗粒物与2015年相比分别下降65%、20%、30%;主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电,50%的集装箱、客滚和邮轮专业化码头具备向船舶供应岸电的能力。对此,业界认为这足以推测出船舶岸电近期的发展。
根据交通运输部规定的“2020年”的期限,专家预计到2020年新增高压港口岸电系统设施到达150套左右,新增低压港口岸电系统设施3100套左右。
三)东中部电能替代市场潜力分析
根据东中部国网各省公司“十三五”电能替代规划目标,结合各省公司经营区能源消费量、电能替代环保可行潜力,考虑政府大力推行环保、电价、补贴等政策的发展预期,预计“十三五”东中部电能替代电量规划目标为4260亿千瓦时,可提高电能占终端能源消费比重约1.6个百分点,其中约85%分布在城市地区。
图3 东中部电能替代潜力
根据我国东中部能源供应与消费现状,综合考虑电能替代技术发展、经济性和政策支持条件,结合相关省公司对居民采暖、工(农)业生产制造、交通、电力供应与消费、家庭电气化5个重点领域的市场调查结论,公司经营区域东中部一线城市电能替代潜力巨大。
若只考虑技术可行,不考虑经济性,东中部电能替代技术可行潜力约1.37万亿千瓦时,其中约70%分布在城市地区。
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