福建省电能替代政策模拟分析及推进建议

洪华伟，吴凯槟，岳萌萌

（1.国网福建省电力有限公司 营销部，福州 350003；2.国网电力科学研究院 武汉能效测评有限公司，武汉 430074；3.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），南京 210000）

0 引言

电能具有清洁、安全等优势，电能替代是指在能源消费上以电能代替煤、石油、天然气等化石能源的直接消费［1—2］。电能替代技术的发展引起了学者们的广泛关注［3—5］。文献［1］分析了电能替代在交通、工农业生产、居民采暖等重点领域的发展情况，并针对规模化发展对电网保障能力的要求、政策和专业人才的需求、新技术新产品研发的需求等问题提出相应建议。文献［6］提出了用户群梯级化替代机制，构建了基于多方合作博弈理论的电能替代效益分析模型。文献［7］从社会、经济、技术及政策等多方面对影响电能替代潜力的因素进行分析，并构建电能替代理论潜力和实际潜力测算模型，测算经济与环境效益。

电能替代是我国防治大气污染、改善环境质量、调整能源结构的重要抓手，未来福建省电能替代发展机遇与挑战并存。电能替代发展存在的问题：①福建省天然气气源供应充足，管网铺设范围大，福建省政府大力推广管道燃气和集中供热，电能替代推广难度越来越大；②随着电能替代工作的不断深入，技术成熟、经济性好的电能替代技术已基本实现替代，其他新技术由于一次性投资大、运行成本高、成熟度不足等原因难以进行较大规模推广；③相关技术标准和法律法规仍不完善，造成电能替代市场标准不统一、操作不规范。电能替代面临的机遇：①福建省清洁能源丰富，包括核能、水能、风能、太阳能和生物质能等，丰富的清洁能源为发展电能替代提供了基础保障；②迫切的节能减排需求为发展电能替代带来机遇；③福建省优势产业为轻工产品和消费品，装备制造业、六大高耗能行业、高技术制造业3大产业占工业增加值比重均低于全国平均水平，其特色经济产业结构为发展电能替代提供了后续动力。

福建省大力实施电能替代战略，总体工作思路和方向较为明确，但在推进过程中仍存在一些问题，如缺乏政策规范化分析方法和分析模型，用能企业用户和电网从业人员对电能替代配套政策分析不够深入，对电能替代政策、经济和社会效益认识不足。因此有必要从政策数据转化方法、分析模型、推广措施及建议3个角度构建规范化政策分析体系，有效支撑福建省电能替代工作的开展，如进行项目策划、潜力测算及配网投资分析等。

1 福建省电能替代潜力分析

采用Bass模型量化福建省电能替代市场规模，预测发展态势

式中：n(t)为t时刻电能替代技术可行市场规模（替代电量），亿kWh；N(t)为到t时刻的累积可行市场规模（替代电量），亿kWh；p为待估计的创新系数；M为潜在可行市场规模（替代电量），亿kWh；M-N(t)为t时刻尚未采用电能替代技术的潜在可行市场规模（替代电量），亿kWh；q为待估计的模仿系数。

2014—2019年替代电量数据来源于网上公开资料，p、q参数采用非线性最小二乘法得出，p为0.007 83，q为0.491 40。利用上述模型，对未来5年的电能替代潜力进行预测，结果如表1所示，未来5年福建省电能替代市场前景广阔，发展势头平稳。

表1 未来5年电能替代潜力预测Table 1 Forecast of electric energy substitution potential in the next 5 years

2 福建省电能替代政策模拟分析步骤

2.1 政策模拟分析方法

政策模型研究是在政策分类汇总的基础上，采用动态规划法［8—9］、移动平均法和指数平滑法［10—11］等方法探索研究通用政策模型，将政策文件转化为通用便捷的数学模型，实现对具体政策应用效果的评估。

移动平均法是用一组最近的实际数据预测未来一期或几期需求量的常用方法，适用于即期预测。具体分为简单移动平均和加权移动平均，简单移动平均中各个元素权重相等，计算公式如下

式中：Ft为下一期的预测数；n为移动平均的时期数；A t-1为前期实际值；A t-2为前两期实际值；A t-3为前3期实际值；A t-n为前n期实际值。

加权移动平均法中考虑到历史各期需求的数据信息对预测未来期内的需求量作用不同，远离目标期的变量值影响力低，给予较低权重

式中：w1、w2、w3、w n分别为第t-1期、第t-2期、第t-3期和第t-n期实际需求量的权重；n为预测的时期数。

指数平滑法是一种特殊的加权移动平均法，适用于中短期趋势预测

式中：S t为时间t的平滑值；y t为时间t的实际值；S t-1为时间t-1的平滑值；a为平滑常数，取值范围为［0，1］。

2.2 政策模拟分析步骤

针对电能替代电价、补贴、环保3类政策进行分析建模，结合电能替代电量，定量测算实际电价减免、补贴总额、环保要求等，总结政策模拟分析步骤如图1所示。

图1 政策模拟分析流程图Fig.1 Flow chart of policy simulation analysis

（1）计算各个技术方向的电价、补贴、环保等关键参数，具体如下。

电价类：根据物价局发布的电力价格选取各技术方向的基准电价、电能替代用户电价，计算减免额

式中：Djm为某技术方向的减免电价，元/kWh；D j为各技术方向的基准电价，元/kWh；Dzj为电能替代用户的电价，元/kWh；Jjm为该行业各技术方向某电能替代用户减免金额，万元；W t为某年度电能替代电量，万kWh。

再根据临界价差，计算减免投资额

式中：Dl-jm为各技术方向基准电价与未替代用户的临界电价的差值，元/kWh；Dl为电能替代临界电价；Jl-jm为各技术方向某电能替代用户电价减免投资额，万元。

补贴类：根据补贴条款明确已有设备补贴金额。测算电能替代设备单位功率投资和电能替代前燃煤燃油等设备的单位功率投资，计算某技术方向的电能替代应补贴金额及1 kWh电补贴金额

式中：Bs为某技术方向的电能替代应补贴金额，万元；t为该技术方向的运行时间，h；Sd为电能替代设备单位功率投资，元/kW；Sy为电能替代前燃煤燃油等设备单位功率投资，元/kW；Dz为某技术方向的电能替代折算1 kWh电应补贴金额，万元。

环保类：此类政策一般是强制性淘汰或者替换生产工艺或设备，新增电气设备，与原有电能替代电量关系较小，因此不涉及数据计算模型。

（2）结合电能替代电量，测算电价、补贴、环保折算的定量减免投资额。

电价类

式中：x i为之前某技术方向以周/月/年为时间段的减免投资预算，万元；Q ti为某技术方向替代电量，万kWh；ΔD i为之前某技术方向的减免电价，元/kWh。

补贴类

式中：t为运行时间，h；T为投资金额，万元；ΔB i为单位补贴金额，万元/（台或套或箱）；Δηi为之前某技术方向的政策补贴比例；W为单台功率，kW。

（3）根据短期政策要求，采用移动平均法预测未来定量电价减免投资总额和技术升级减免投资总额式中：Ets为未来某技术方向以周/月/年（短期）为时间段的减免投资总额，万元；n为时期个数；t为终止时间，h；i为开始时间，h。

根据长期政策要求，采用指数平滑法预测未来定量电价减免投资总额和技术升级减免投资总额

式中：Etl为未来某技术方向长期减免投资总额，万元；a为平滑指数；E t-1为t-1时间内某技术方向减免投资预算预测值，万元。

3 福建省电能替代政策需求分析及推进措施

调研搜集整理2015—2020年10月福建省电能替代支持政策，对其进行梳理和统计分析。

3.1 清洁采暖领域

政策现状：福建省清洁采暖领域政策较少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台3个、9个、12个、9个、2个政策，具体包括4个电价类、9个补贴类和22个发展规划类，该领域下的关键技术如表2所示。电价类政策主要是对单台功率在20 kW及以上的蓄热式电锅炉实行特殊电价；补贴类政策对公共建筑、照明节能改造项目给予补贴；发展规划类政策主要包括推广建筑领域电能替代，在公共建筑和居住建筑中推广应用热泵、分散电取暖和蓄热电锅炉等设备。

表2 清洁采暖领域关键技术Table 2 Key technologies in the field of clean heating

分析建议：①工作机制方面，通过配网改造项目，常规巡检等业务，充分利用业扩人员与客户进行沟通，获取项目信息，在内部协同营销人员与业扩人员的信息共享；对有效项目信息提供者，在绩效考核、先进评选等方面进行激励；②商业模式方面，对购买电采暖设备的用户，进行设备补贴与赠送电力，也可通过综合能源公司采用设备租赁、合同能源管理等方式，扩大电采暖市场；③支持政策方面，推动政府出台针对热泵供暖和分散式电采暖的电价补贴政策。

3.2 工业制造领域

政策现状：福建省工业领域政策较多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台30个、54个、7个、8个、0个政策，具体包括14个电价类、36个补贴类、26个发展规划类和23个环保类，该领域下的关键技术如表3所示。补贴类政策对实施煤改电等清洁能源改造设备给予资金补助；电价类政策执行蓄热式电锅炉（单台功率在20 kW及以上）、冰蓄冷空调特殊电价，同意铸造企业（煤改电）冶炼用电与其他用电分开计量、分别计费；发展规划类政策主要内容为加快推进集中供热、煤改气、煤改电、洁净煤技术、生物质成型燃料等清洁化改造工程建设，全面进行电能替代推广，以实现电能替代技术领域广泛覆盖；环保类政策加快淘汰落后锅炉、电机，改用电、天然气、石油液化气等清洁能源。

表3 工业制造领域关键技术Table 3 Key technologies in the field of industrial manufacturing

分析建议：①以市场为导向开展推广工作，跟进客户需求，强化市场意识和竞争意识。确定重点推广项目时，分析电能替代设备与传统燃料设备的优劣势，选择节能量大、环保型、投资回收期短的设备实施推广；②推动电能替代项目参与直接交易，实行单独计量、执行专项优惠电价，促使经济性差但前景广阔的项目形成成本优势；③与政府形成联动机制。加强与能源局、发改委、经信委，节能监察中心、节能协会等的沟通交流，及时了解政策支持，收集市场或用户信息；④加强电能替代项目的宣传。制作电能替代设备与原有设备的对比分析图，凸显电能替代设备的优势，提供项目实施前后能源费用节省证明，增强新客户做出电能替代项目决策的信心。

3.3 农业生产领域

政策现状：福建省农业领域政策数量较多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台7个、27个、34个、8个、6个政策，具体包括3个电价类、60个补贴类、15个发展规划类和4个环保类，该领域下的关键技术如表4所示。补贴类政策提出对应用电制茶、电烤房、电制菇、电烤笋等电制设备或电排灌等技术的用户给予补贴；电价类政策将电烤笋等电价由一般工商业电价变更为农业电价；发展规划类政策指出要积极扶持示范企业，有序推进农产品加工企业试点改造；环保类政策提出要规范农业面源污染治理市场。

表4 农业生产领域关键技术Table 4 Key technologies in the field of agricultural production

分析建议：结合各市、县产业特点，围绕试点先行、政策推动、扩大宣传、成片推广“四步骤”，因地制宜开展农业领域电能替代。

3.4 居民生活领域

政策现状：福建省居民生活领域政策数量较少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台3个、1个、1个、0个、0个政策，具体包括4个补贴类和1个发展规划类，该领域下的关键技术如表5所示。补贴类政策鼓励居民“以电代燃”和“以电代柴”，实施燃料补贴政策，给予农业人口一定财政补贴；发展规划类政策发布了电能替代工作实施方案，推进城乡居民电气化和企事业单位食堂电气化建设。

表5 居民生活领域关键技术Table 5 Key technologies in the field of residential areas

分析建议：在全省内持续开展电气化推广活动，并借助营业厅自由渠道摆放展架、宣传页等，加大电气化推广力度。同步开展电力义诊、用电知识普及、厨房电气化技术、家庭用电安全等宣传活动，宣传家用电器节约用电知识。

3.5 商业餐饮及景区领域

政策现状：福建省商业餐饮及电气化景区领域政策数量较少，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台1个、9个、19个、2个、2个政策，具体包括25个补贴类、3个发展规划类和5个环保类，该领域下的关键技术如表6所示。补贴类政策是对完成气改电、煤改电、燃油（气）炊具高能效等级电气化改造的餐饮场所以及进行食堂电气化改造的中学给予补助；发展规划类政策鼓励积极开展炉具电能替代工作，实现电能替代、行业升级；环保类政策要求餐饮服务经营场所必须全部使用电能等清洁能源。

表6 商业餐饮及景区领域关键技术Table 6 Key technologies in the field of commercial catering and scenic spots

分析建议：①落实商业和景区餐饮改造政策。针对已出台环保政策的商区和景区，结合用能实际情况，对燃煤、燃油等设备进行专项治理，禁止使用传统的煤、炭、燃气烧烤炉具，推行更安全卫生、绿色环保的电烧烤炉具；②推动电气化政策提出。针对未出台环保政策的商区和景区，调研燃煤、燃油设施使用情况，摸清燃煤、燃油的消耗量和大气污染排放情况，如实向政府反映，促进电气化餐饮政策的提出；③加大宣传力度。对商业和景区餐饮电能替代示范项目进行广泛宣传，普及电能替代常识，推广电能替代新技术，倡导绿色能源理念。

3.6 专业车辆电动化领域

政策现状：福建省专用车辆电动化领域政策数量较多，2015—2016年、2017年、2018年、2019年、2020年分别出台13个、24个、12个、18个、10个政策，共77个政策，具体包括4个电价类、31个补贴类、37个发展规划类和5个环保类，该领域下的关键技术如表7所示。补贴类政策中提出对新建公共充电设施、新能源公交车进行适当补贴，同时对公共建筑和城市公共照明的节能改造给予资金支持；环保类政策要求优先选择使用天然气、集中供热、液化石油气、电等清洁能源，同时加快高污染黄标车淘汰，推广使用电动汽车等新能源汽车；发展规划类政策中表明要编制本地区充电基础设施专项规划，加快电动汽车充电基础设施建设，形成布局科学的充电设施服务体系；电价类政策实施经营性集中式充换电站优惠电价，并积极落实输配电价改革和大用户电力直接交易政策。

表7 专业车辆电动化领域关键技术Table 7 Key technologies in the field of professional vehicle electrification

分析建议：①完善行业协同协作体制机制。推进整车企业与战略供应商伙伴共享流程、决策、作业程序和数据，共同攻关技术瓶颈，实现产品升级、成本降低，从而形成全产业链竞争优势；②推动社会资本进入新能源汽车应用市场。鼓励和支持社会资本进入汽车金融、分时租赁、充电设施建设和运营、电池回收再利用等服务领域；③推进智能服务平台建设。运用移动互联网、物联网、大数据等技术，为用户提供充电导航、状态查询、充电预约、费用结算等服务，拓展平台增值业务，大力推进“互联网+智能汽车+充电设施”建设，提高服务智能化水平。

3.7 港口岸电领域

政策现状：福建省港口岸电领域政策数量较少，2017年、2018年、2019年、2020年分别出台4个、3个、3个、1个政策，具体包括6个补贴类和5个发展规划类，该领域下的关键技术如表8所示。补贴类政策对港口岸电设备设施建设项目和船舶受电设施设备改造项目给予奖励；发展规划类政策中提出建设港口岸电示范项目，推动岸基供电系统使用。

表8 港口岸电领域关键技术Table 8 Key technologies in the field of port shore power

分析建议：制定2021—2023年港口岸电建设工作计划，按照计划开展港口岸电建设工作。广泛开展调研工作，对辖区涉港企业港口岸电系统等情况进行摸底调查。与供电部门建立联系制度，共同召开辖区港口企业岸电建设工作推进会，共同推进相关工作。实施“两横一纵”岸电工程，推广“一卡通”互联互通，鼓励综合能源服务公司运营岸电设备，不断提高岸电使用率。

4 结束语

通过对福建省电能替代政策模拟关键技术的研究，遴选出动态规划法、移动平均法、指数平滑法等数据预测方法，对电价类、补贴类、环保类、发展规划类4大类政策进行统计分析，建立分析模型，测算各类政策减免投资金额，确定关键参数，总结政策模拟分析的规范化过程。

根据福建省已有电能替代政策，按照重点技术领域进行划分，梳理分析7大领域政策，结合福建省政府政策支持能力、各类电能替代项目建设运营成本和省公司电能替代工作目标，分析各领域现有政策的应用效益，针对具体的区域和项目提出建议。D