1.案例一：电能替代

（1）技术原理

所谓“电能替代”，主要是指利用电力能源代替煤、油、气等常规终端能源，通过大规模集中转化来提高燃料使用效率、减少污染物排放，进而达到改良终端能源结构、促进环保的效果。

（2）实施方案

电能替代的主要实施方案包括“以电代煤、以电代油、以电代气、电从远方来”等几种能源消费的新模式。其中，“电从远方来”是指“建设特高压电网”；而“以电代煤”“以电代油”“以电代气”这种新的能源消费模式的推广，与各行业息息相关。

①以电代煤是将以煤为能源动力的项目改为以电为能源的项目，以减少污染排放。以电代煤的前提是必须有充足、可靠的电能作保障。目前，在我国“西电东输”用电格局初步形成的大背景下，不仅解决了东部地区的缺电问题，而且全国电力总体富余。大力实施“电能替代”，提高电能在各行各业的消费比重，为防治大气污染做出贡献，已是大势所趋。

针对煤炭在各领域的使用情况，“以电代煤”工作应当找准对象，发掘潜在客户，因地制宜地推进。主要任务包括以下几点：推进家庭及餐饮行业的电气化；实施电采暖；推广电锅炉。

②以电代油是将以油为动力的项目改为以电为动力的项目，以减少石油依赖和燃油污染物排放。以电代油中的油，指的是汽油、煤油、柴油等石油产品。它们广泛使用于汽车、轮船、航空、农业机械、工程机械等领域。研究表明，PM2.5成分中，20%—30%来自燃油。另外，我国已成为世界上最大的石油进口国，这将对我国的能源安全造成威胁。因此，大力推广电能替代，实施以电代油，不仅具有现实意义，更具有战略价值。当前以电代油的主要方向包括：大力推广电动汽车、船舶、航空等岸电项目；在工业领域不断探索实施“油改电”；提高企业生产效率，降低企业生产成本。

③以电代气，就是指以电能使用替代天然气、液化气、煤气等燃烧气体能源的利用方式，减少气体能源污染物排放，提高能源利用安全水平，缓解气体能源供应紧缺的局面。以电代气是转变能源消费模式、提高城乡电气化水平的有效手段。

总体来看，推广以电代气，从基层供电企业立场出发，重点应在减缓燃烧气体能源的主要使用领域、提高供电服务水平、增强高质量电能供给、加强与当地政府合作、增强政府干预等方面下功夫。具体措施如：应重点减缓城乡对燃烧气体能源的依赖，基层供电企业应紧密围绕以电代气开展电力服务，增强高质量的电能供给，基层供电企业应加强与政府合作，增强政府对电能替代的调控。

（3）推广意义

电能替代对优化能源布局、保障能源安全、促进节能减排、保护生态环境、提高人民生活质量具有重要意义。同时，推进电能替代对提高人民生活质量，也有相当大的作用。

（4）发展趋势

就现阶段电能替代发展来看，在电能替代发展初期，主要替代领域集中在电能替代散烧煤炭、燃煤锅炉、电采暖替代燃煤采暖等技术相对较为成熟的领域，中后期的电能替代主要集中在家庭电气化、电动机替代内燃机，实现电动车替代燃油汽车。出台电能替代相关政策扶持一方面能够提高电能替代的经济性，有效引导社会选择低碳、高效的电能替代化石能源；另一方面能够扩展电能替代领域，通过对电能替代相关项目的支持来加速提高技术水平，从而提升电能替代潜力。

（5）典型案例

上海松江区大力开展燃煤锅炉改造，截至2014年10月，已完成60台电锅炉改造，电能替代总量超过7 400万kWh。通过电能替代，松江区能源结构正日益优化，以电为主的清洁能源占比已高达87%。

国网河北省电力公司把推广运用船用岸电技术作为“以电代油”电能替代项目的重要突破口，加强技术攻关，服务绿色低碳港口建设，推进社会节能减排。

国网甘肃省电力公司积极推广电能替代，以“气改电”为切入点，大力推广电蓄冷蓄热和电锅炉的工作方案，做到“排查一户、协商一户、确定一户、实施一户”。

2.案例二：需求侧响应

（1）概念原理

需求响应（Demand Response，简称DR）即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者接收到电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。它是需求侧管理（DSM）的解决方案之一。

（2）实施方案

需求侧响应策略实施主要分为两种：基于价格和基于激励。其中基于价格的需求侧响应策略分为分时电价、尖峰电价和实时电价。分时电价是国内较为常见的一种电价策略，能有效反映电网不同时段供电成本差别的电价机制，其措施主要是在高峰时段适当提高电价，在低谷时期适当降低电价，降低负荷峰谷差，改善用户用电，达到削峰填谷的作用。

负荷管理是需求侧响应中的一个重要方面，可以通过对需求侧负荷的调控改善用户用电习惯，达到降低电网最大负荷、降低系统装机容量、减少运行费用的目标。负荷管理通常的管理形式分为三种，即削峰、填谷和移峰填谷。削峰指的是减少高峰时期电网负荷需求，填谷指的是增加系统闲时发电容量利用水平，移峰填谷指的是调整峰谷时期负荷使用方式。需求侧负荷一般分为以下三种类型：重要负荷，可平移负荷，可调整负荷。这是根据负荷的重要性进行划分的，重要负荷是指在特定时段不可以断电的负荷；可平移负荷指的是在允许的一定范围内，可以将负荷的使用时间从一个区间转移到另一个区间，转移负荷不能超过最大允许转移量；可调整负荷是用户使用的直接结果，提前预测客户使用负荷量具有一定的困难性，所以通常采用历史数据进行评估处理。而实际上由于重要负荷的固定性和不可中断性，使其无法更改使用时间，同时可调整负荷的数量及类型的难以预测性，需求侧负荷着重考虑的是可平移负荷。

（3）推广意义

通过实施需求响应，可以移峰填谷，降低高峰时段的电力需求，提升电网运行的稳定性和效率；可以优化发电厂的运行方式，增强电网消纳更多间歇性分布式能源的能力；可以提高电网与电力用户的互动水平，为用户提供多样化的增值服务等。

（4）发展趋势

在国家能源局下发《关于推进“互联网＋”智慧能源发展的指导意见》、工业和信息化部下发《工业领域电力需求侧管理专项行动计划（2016—2020年）》中，支持工业园区通过能效电厂建设、供需互动响应、源网荷储协同调控、能源互联网建设、分布式电源建设、充电设施建设、配电网升级改造、电能替代等实施电力需求侧管理，且鼓励需求响应与智慧用能、光伏电站和新能源消纳结合开展。今后，在传统的需求响应负荷控制的基础上，应该将新能源消纳、电动汽车充电桩和储能设备纳入需求响应下一步研究范畴，并着力构建DR的“一体系两机制”，即技术支撑体系、投资促进机制和经济补偿机制，进一步夯实DR的支撑技术，确保DR资源充裕性，提高用户参与积极性。

（5）典型案例

2003年，江苏、上海、浙江、福建、河北、山西、湖南等省市的日最大移峰负荷都在100万kW以上，其中江苏省达280万kW。国家电力监管委员会统计预测，2004年全国缺电3 000万kW，通过削峰填谷的方式，可以降低高峰负荷1 000多万kW。事实证明，我国节电潜力和负荷分配灵活性很大，电力需求侧管理作为一种重要资源在很大程度上缓解了电力供应的紧张局面，有效地保障了人民生产和生活。

2014年，上海启动需求响应试点，实现降低峰荷5.5万kW。2015年，广东、江苏和北京都通过省级电力需求侧管理平台实施了需求响应项目。2016年7月底，江苏成功实施了全省范围的需求响应，规模创全球单次最大，实际减少负荷达352万kW，居民用户也首次参与响应。

3.案例三：分布式能源

（1）概念原理

分布式能源是指分布在用户侧的能源梯级利用和可再生能源及资源综合利用设施，通过在现场对能源实现温度对口梯级利用，尽量减少中间输送环节的损耗，实现对资源利用的最大化和系统与投资的最优化的能源系统。分布式能源系统与集中发电、远距离输电和大电网供电的传统电力系统相比，克服了传统系统的一些弱点，突出了节省投资、降低损耗、提高系统可靠性、能源种类多样化、减少污染等优点，成为传统电力系统不可缺少的有益补充。

（2）实施方案

①冷热电三联供

天然气分布式能源就是在用户终端实现冷热电三联供，也叫CCHP（Combined Cooling，Heating＆Power），它主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对做功后的余热进一步回收，用来制冷、供热和提供生活热水，就近供应。

②分布式可再生能源

分布式可再生能源技术包括太阳能光伏发电、太阳能热发电、太阳能热利用，以及风能、生物质能、地热能利用等。它将可再生能源的生产和消费结合在一起，生产的电力首先满足本地用户的需要，富余部分通过智能电网提供给邻近用户。

③多能互补

多能互补分布式能源系统是传统分布式能源应用的拓展，是一体化整合理念在能源系统工程领域的具象化，使得分布式能源的应用由点扩展到面，由局部走向系统。具体而言，多能互补分布式能源系统是指可包容多种能源资源输入，并具有多种产出功能和输运形式的区域能源互联网系统。它不是多种能源的简单叠加，而是在系统高度上按照不同能源品位的高低进行综合互补利用，并统筹安排好各种能量之间的配合关系与转换使用，以取得最合理能源利用效果与效益。

（3）推广意义

①分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高、环境负面影响小、提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。

②分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要，可缓解环境、电网调峰的压力，能够提高能源利用效率。

③由于分布式能源可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理的梯级利用，从而可提高能源的利用效率（达70%—90%）。由于分布式电源的并网，减少或缓建了大型发电厂和高压输电网，缓建了电网而节约投资。同时，使得输配电网的潮流减少，相应地降低了网损。

④因其采用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为能源，故可减少有害物的排放总量，减轻环保的压力；大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设，由此不但减少了高压输电线的电磁污染，也减少了建设高压输电线的征地面积和线路走廊，减少了对线路下树木的砍伐，有利于环保。

（4）发展趋势(www.daowen.com)

随着行业发展以及社会需求的提升，分布式能源将结合现代信息技术朝着综合能源微网、区域能源互联网方向发展。

综合能源微网是以分布式能源产消者为节点，以电、气、冷、热能源网络为纽带，连接能源生产、输配、储存和使用等诸环节而形成的多元、立体能源网络系统。综合能源微网可以看成是传统单体分布式能源系统与以区域供热供冷系统为主体的区域供能系统的耦合与集成。其提出的根本动因是破解区域内供能侧与用能侧存在的多元能源的实时匹配与平衡问题。在区综合能源微网中，每个节点均为分布式能源产消者，其起源于常规能源用户，通过配置分布式供能设备而兼具能源（特别是电力）供应功能。多元产消者借助连接彼此的能源网络进行能量融通，将产生的余电、余热在区域内消化，实现电力和热力的互联互通、互相补偿，提升区域整体能效。

多种能源的源、网、荷深度融合、紧密互动确立了综合能源微网的本质属性，有望成为未来城市能源的主要承载形式。另一方面，终端消费层面能源体系的自我革新也正自下而上倒逼上层能源供给侧变革。国内外发展实践均表明，随着能源体制改革的深入推进，传统能源企业将逐步向区域综合能源服务商转型，以城市和区域为基本立足点，以终端用户需求为导向，提供电、气、冷、热全方位、一站式综合能源服务。

（5）典型案例

①上海虹桥商务区分布式能源项目

项目采用冷热电三联供系统与水蓄冷技术，供冷能力为70 MW，供热能力为41 MW，总发电量为5.6 MW。项目建成后年平均能源综合利用率超过80%。相比传统供能，节能率不低于15%，二氧化碳排放量减少36%。项目将每年为商务区节省近3万吨标准煤，减排二氧化碳超过8万吨，减排氮氧化物超过200吨。

②上海瑞金医院北院天然气分布式供能系统

上海瑞金医院北院天然气分布式供能系统由一台334 kW的SCHMITT内燃机和两组换热器组成。与常规分供系统相比，瑞金北院天然气分布式供能系统年节能量为119吨标准煤，节能率34.7%；年二氧化碳减排量为518.8吨，减排率58.5%。

4.案例三：生态积分

（1）概念原理

“生态积分”的概念最初始于日本，2009年5月，日本政府为鼓励居民使用节能环保型家电以应对气候变化问题，给予响应这一号召的居民“生态积分”奖励。凡符合“生态积分”奖励条件的家电包括节能型空调、电冰箱，以及能够收看数字电视节目的电视机等。对于购置此类环境友好型家电产品的消费者，政府都将给予相应的“生态积分”奖励。消费者可以用所获得的积分兑换产品或者相关服务。其设计理念是通过“积分制度”，巧妙借用市场力量，把强化环保、刺激消费和鼓励节能进行深度融合并使之发挥功效。

（2）实施方案

以建筑领域为例，住宅生态积分通过对购买节能环保建材开展积分奖励政策，同时积分可以获取其他利益，虽然生态住宅的价格相对高，但是住宅的隔热性提高后，冷气和暖气的效率也将提高，电、石油、天然气等能源的使用量将减少，从长远来看，可以达到削减煤电费等经济上的好处。

（3）推广意义

该制度的设计和实施是以崇尚自然和保护生态等为特征的新型消费行为和过程，是一种避免或减少对环境破坏的绿色消费和环保选购。在环保积分制度实施的过程中不仅推广和宣传了“统一标签制度”，还进一步提升了消费者的环保意识。该制度引导消费者养成了把产品是否“节能”作为选购产品的决定因素之一的习惯，并向消费者宣传了如何认识和利用“统一节能标签”上所提供的信息，渐渐实现国民的理性购物和绿色购物。

（4）发展趋势

随着“生态积分”节能效果的显著增加，我国也积极采取类似的方式，2016年3月，国家发改委、中宣部、科技部等十部委出台了《关于促进绿色消费的指导意见》，对绿色产品消费、绿色服务供给、金融扶持等进行了部署。在建立健全绿色消费长效机制方面，意见明确，对符合条件的节能、节水、环保等项目或产品，可以按规定享受相关税收优惠。高耗能、高污染产品及部分高档消费品纳入消费税征收范围。金融业将积极开展绿色消费信贷业务，研究建立绿色消费积分制。

（5）典型案例

以日本的“生态积分”运作方案为例，凡是贴有“环保积分制度产品”标签的产品，均适用于该制度。即：节能性能相当于或优于贴有“统一节能标签”的获得四星以上的空调、冰箱和电视。购买符合要求的商品后，根据具体的规格就能获得相应的积分。其积分一般为该商品价格的5%—10%，1个积分相当于1日元。用获得的积分可换购指定的节能产品或服务共计271项，具体有以下3类：商品券、乘车卡等207项，地方特产55项，达到环保标准的家电电器9项。

思考题

1.论述世界与我国能源消费构成特点及差别。

2.论述能源与经济脱钩发展的可能性。

3.论述工业、交通和民用领域节能的发展趋势。

4.思考生活中常见的节能小妙招及其原理。

5.通过经济手段促进能源消费革命有哪些典型方法？

参考文献与续读书目：

［1］代剑萍.低碳生活［M］.南京：凤凰出版社，2010.

［2］国务院发展研究中心.高质量能源支持高质量发展：新时代的中国能源革命［M］.国务院发展研究中心，2018.

［3］宣能啸.我国能效问题分析［J］.中国能源，2004，26（10）.

［4］国家统计局.中国统计年鉴［M］.1998—2016.北京：中国统计出版社，1999—2017.

［5］国家统计局.中国能源统计年鉴［M］.北京：中国统计出版社，2017.

［6］吴金星.工业节能技术［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［7］国家发展和改革委员会应对气候变化司.国家重点推广的低碳技术实施指南（第一册）［M］.中国财政经济出版社，2015.

［8］胡杰，李振宇，黄格省.低碳时代我国加快天然气利用的机遇分析与发展建议［J］.化工进展，2013，32（10）.

［9］王星光，柴国生.中国古代生物质能源的类型和利用略论［J］.自然科学史研究，2010，29（4）.

［10］李立.令人叹奇的古代节能智慧［J］.智慧中国，2018（6）.

［11］英国石油公司.BP能源展望2018［M］.英国石油公司，2018.

［12］刘宝华，王冬容，曾鸣.从需求侧管理到需求侧响应［J］.电力需求侧管理，2005（5）.

［13］邹京希，曹敏，颜庭乔.我国需求响应实施现状及发展展望［J］.新型工业化，2016，6（11）.

［14］路甬祥.大力发展分布式可再生能源应用和智能微网［J］.中国科学院院刊，2016，31（2）.

［15］蓝建中.日本的生态消费［J］.金融博览，2010（6）.

［16］王维兴.钢铁生产可以更绿色［N］.中国冶金报，2016-06-30（5）.

［17］住房和城乡建设部.建筑节能与绿色发展“十三五”规划网站，2017.

［18］文殿元，邵连新，翟洪良，等.倡导船舶岸基供电推进船舶节能减排［J］.中国海事，2014（10）.

［19］刘兰巧.浅谈民用建筑节能的意义与技术措施［J］.建筑工程技术与设计，2014（29）.

［20］任洪波，吴琼，高伟俊.基于未利用能源的城市广域节能体系构建研究［J］.中外能源，2015（2）.