智能配電網促進用電側節能減排的政策與計劃

汪 穎，陳 武

(1.四川大學電氣信息學院，四川成都 610065;2.成都電業局，四川成都 610021)

隨著社會經濟的快速發展，資源和能源問題已成為世界性課題。人們已認識到，資源是有限的，而社會發展對資源的需要卻在不斷增長，因此，能源效率、節能減排、綠色能源、可持續發展、環境保護等自然地稱成了全球關注的重點。為此目的，智能電網概念作為引領未來電力系統發展的路線圖被提到了各國發展的國家安全戰略、能源戰略高度。在已提出的各種智能電網愿景中，僅注重滿足社會能源需求的傳統電網已不再適應時代發展要求，而智能電網、綠色電網成了全球性行動［1］。中國于2009年5月在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上正式提出建設堅強智能電網的戰略目標［2］。在實施智能電網戰略中，研究開發和整合需求側資源、需求響應以及提高終端能效等，是構筑智能電網的重要內容之一。終端能源效率的提高有助于在智能電網建設過程中節約相關硬件投資，特別是可減緩新建發電裝機容量［3］，這對顯著提高整個電力系統經濟效益、促進智能電網的有序、優質、高效發展而言，具有重要意義。

電力需求側管理的概念自20世紀被提出以來，作為提高終端能效的一項重要管理策略，受到電力行業和其他諸多行業的廣泛關注。文獻［4］分析了傳統電力需求側管理的關鍵技術及實施過程中可能遇到的主要問題，給出了中國在建設智能電網過程中需重視的諸多管理建議。與此同時，作為電力需求側管理在競爭性電力市場中的最新發展——需求響應也受了越來越多專家、學者和電力工程師們的密切關注［5］。除此之外，實施與終端能源使用方式、能效改進等相關的能效政策與計劃［3］也是提高終端能效的一項重要措施。

當前，中國智能電網的建設，主要對電網基礎硬件設施進行大量投資，而對于如何提高終端能效的關注程度仍然還不夠［6］，還有很多工作值得深入，以保證人與自然的持續、和諧發展。因此，在認真分析國內外有關文獻和政策及其實施情況的基礎上，對國際上現有的、較為先進與高效的終端能效政策與計劃進行了歸納和總結，以期進一步提高中國智能電網的效率與效益。首先對中國目前的終端能效政策和有關計劃的實施情況進行分析，隨后重點對國際上代表性國家的終端能效政策與計劃實施情況及逆行能夠歸納總結和對比，通過比較，提出對中國智能電網建設過程中值得重視的幾點建議。

1 中國現有終端能效政策與計劃

據統計，工業領域的能耗占中國終端能源消費總量的絕大多數［7］，因此，主要對工業領域內的能效政策與計劃進行分析和歸納。中國在2005—2010年五年規劃期間，確立了在2005年到2010年間能源強度(定義為單位GDP的能耗)降低20%的目標，在此目標要求下，制定了“1 000家”最大耗能企業計劃(TOP 1 000)，在該計劃中，政府為挑選出來的1 000家耗能最大的企業設定了相應的節能目標［8］。這1 000家企業，在2004年共耗能19.7×106MJ，占全國能源使用量的1/3和工業能源使用量的一半左右。預計到2010年，這1 000家企業的總節能目標將達到2.9×106MJ。在TOP 1 000計劃中，鋼鐵與化工行業是主體，占企業總數的一半左右。其中，鋼鐵行業的能源使用量約占1 000企業耗能總量的40%，石油/石化工業和化工行業則分別約占企業耗能總量的15%。

在2006年夏季，國家發展與改革委員會為每家企業都確立了明確的節能目標，并在該年秋季為每家企業舉辦了專門的節能培訓班。

制定節能減排目標和進行專門培訓后，所有被挑選企業，都被要求進行能源審計并制定相應的能源行動計劃。然而，由于中國當時還較缺乏能源審計人員，提出的規定難以得到落實，為此，美國能源部(U.S.Department of Energy，DOE)與中國發改委簽署了一份關于理解工業能效合作的備忘錄［9－10］。備忘錄的內容中，第一階段的內容，包含了由DOE組織的工業能效專家團隊以及一個由發改委組織的類似的專家團隊共同對“TOP 1 000”計劃中的8到12家企業進行能源審計。作為能源審計的一部份，DOE專家將確定出潛在的節能環節，并為有助于提高能效的美國設備供應商提供相應建議，以期共同進行技術合作與開發。此外，DOE還計劃確定出典型節能鍋爐、燃煤鍋爐以及熱電聯產機組等，并進行工程示范。

2 國際上典型終端能效政策與計劃

總的來說，終端能效政策與計劃可以分為如下幾類［3］:常規類、能源供應與傳輸類、工業類、建筑類、交通運輸類等五大類，具體如下所述。

(1)常規類政策與計劃，包括廣泛作用于經濟領域的各類能效工具。具體有:用于研究與開發的補貼、稅收激勵、私人投資激勵、節能設備、車輛及設施的采購領導權(如由政府或大型公司負責采購)、提高知名度的公共信息和教育(如通過郵件、媒體、接觸等)以及商業同盟等。

(2)能源供應與傳輸類政策與計劃，包含直接作用于能源公司的各種行動。一些可能的行動是建立使用化石燃料電廠的最低能效標準、削減化石燃料補貼、制定碳費政策、創新稅率體系(包括從銷售收入中提取利潤以鼓勵提高能效)、實施需求側管理方案、通過提高能效，滿足未來大部分電力需求的目標、更多采用熱電聯產、改進供電和電力傳輸設施(包括發展智能電網)、減少天然氣燃燒以防止資源浪費和減少污染排放，以及引入節能交易許可證制度。能效交易許可證類似于綠色許可證和CO2交易，但用于節能和達到能效目標。

(3)工業類政策與計劃，由多種能效工具組成，如能源戰略管理、重要類型設備(電動機、鍋爐、泵和壓縮機等)的最低能效標準、特定過程高能效技術、能源管理系統、公認改進目標、激勵、研究倡議和能效標桿，有些政策和計劃已擴展到農業和廢物管理類。

(4)建筑類有很多能效政策與計劃機會，主要機會包括更高要求的建筑規范和設備標準、標識與認證方案、旨在逐步淘汰低效照明并引進高效照明和先進控制的先進照明倡議、高能效建筑的采購領導權、節能職責及配額、合同能源管理(能源服務公司通過節能效益收回能效提高過程中所采取的能效措施的成本)、自愿與談判協議、稅收優惠、補貼、補助與貸款、碳稅、教育與信息、強制性審計與能源管理要求、詳細賬單等。

(5)交通運輸類的能效政策與計劃，包括改善燃料經濟性、強制性燃料效率標準、先進車輛設計及新技術(如插入式混合電動汽車)、車輛購置稅、燃油稅及停車稅、更適于大眾需求的軌道交通的改善、旨在優化路線的交通基礎設施規劃、交通流量與總體效率、更多的遠程辦公津貼、更高能效的多運輸模式轉換、節能型交通工具的采購領導權等。

另外，除上述能效政策與計劃外，還包括協助經濟轉型國家和發展中國家的潛在能效政策等。如聯合國基金會報告建議:為能效投資設立貸款擔保基金;對相關國家進行人力和資源投資以最大化地提高能效;支持出口節能技術市場;減少低效的貿易和技術。特別是對于發展中國家，最成功的能效政策與計劃是在考慮環境影響與成本的同時，解決好經濟發展過程中的能源需求問題。

3 在不同層面實施的能效政策與計劃

3.1 國際能源機構層面

1999年，國際能源機構(International Energy A-gency，IEA)建議，所有國家協調能源政策以期在2010年將所有產品的待機功耗都降低至1 W或更少，而且，IEA還建議，所有國家應采用相同的定義和測試過程，但實際上，各國所使用的措施和政策根據各自的情況確定［3］。

雖然多數小型設備的待機功耗都非常小，每臺設備的典型范圍為0.5～10 W，由于當前和今后設備使用量都將以較快的速度增加，總的待機功耗將變得非常大。實際上，據估計全世界所有設備的待機功耗總量達480 TWh/年，據IEA預測，通過采取相應的節能增效措施后，待機功耗可減少60% ～80%。

迄今為止，已完成了與1 W倡議相關的多項措施有如下幾個:

①八國集團一直致力于推動1 W倡議;②2005年，國際電工委員會采用了一種獲得國際認可的待機功耗測試程序，時至今日，該測試程序已成為官方指定程序，并得到了廣泛應用;③全世界許多國家都采用自愿性認可標章;④韓國和美國已實施政府采購;⑤日本和美國加利福尼亞州是當前僅有的兩個已采用法規的地區，但是，待機功耗的要求逐漸成為應用更為廣泛的能效法規的一部份，如中國與韓國、澳大利亞、新西蘭、美國、加拿大等國都正在考慮制定相應法規;⑥在歐洲，自愿性法規已擴展到覆蓋外部電源、機頂盒與寬帶調制解調器等的待機功耗;⑦通過1 W倡議，可以發現，對單臺設備制定出有針對性的法規很難且其成本很高。因此，IEA針對所有產品提出一種統一方法，該方法可用于除已經采用具有待機功耗測試程序能效標準的產品和一些特定設備，如醫療器械等以外的所有產品。

3.2 國家層面

3.2.1 挪 威

2002年，挪威石油與能源部建立了一個能效機構［3］，名為Enova。Enova是建立在征收配電稅收的基礎之上，它在2007年的預算為20 000萬美元。Enova的任務是通過在挪威采取全面統一的方式，提高終端能效和推動可再生能源發電，其最終目標為通過提高終端能效或增加可再生能源產量的方式，到2010年實現能源使用量減少12 TWh(2006年，挪威總能源使用量為222 TWh。因此，Enova提出的節能目標約占挪威總能源使用量的5%)。

Enova主要靠提高工業生產的能效來實現其節能目標，特別地，Enova還為工業提供投資援助或撥款，這些撥款總額可多達投資成本的40%(國家指導準則規定的最高額度)。Enova采用標準凈現值方法來評價項目收益水平，在選擇能效項目時，Enova使用的主要標準為單位節能所需項目投資援助額。單位節能所需項目投資援助額越低，項目就越有可能獲得撥款援助，然而，這些撥款也有一些附加約束，如:如果未能達到節能目標，企業將部份或全部返還項目的投資援助，類似地，如果實際投資成本比預算投資成本低，援助撥款將相應減少，另一方面，如果實際投資成本比預算投資成本高或實際達到的節能目標超出預先估計的節能目標，援助撥款額仍將維持最初水平。因而，這在一定程度上也就削弱了對公司實施高投資成本和高節能目標項目的激勵作用。

可見，挪威的能效投資模式帶來的結果令人鼓舞。截至2006年底，Enova已經達成了累計節能目標為8.3 TWh/年的合約，其中，與工業能效項目相關合約中的節能目標為2.2 TWh/年，占總合約中規定節能目標的26%。在挪威，許多公司都在利用能效項目取得的成就來履行其社會責任。

3.2.2 加 納

2003年，加納向聯合國氣候變化框架公約提交了一份技術需求評估報告(Technology Needs Assessment，TNT)，并在此后不久收到了聯合國開發計劃署提供的主要資金援助以及美國可再生能源實驗室的技術支持［3］。TNT的目的在于確定能夠減少的潛在溫室氣體排放量及有利于國家可持續發展的各類技術的開發和轉讓方案。

首批確定的終端能效技術包括采用緊湊型熒光燈(compact fluorescent lamps，CFLs)替代白熾燈和提高鍋爐效率兩方面。TNT實施以來，由于加納國內進口關稅、安裝工作組織和零售業的改觀，加納在用CFLs替代白熾燈的實現率上得到了大幅增加。一直以來，CFLs的推動政策都保持在可持續發展和自我融資服務狀態。據估計，新的CFLs市場將給加納經濟帶來1 000萬美元的經濟增長，同時，CFLs政策的實施也使加納國內的電力需求減少了6%。

3.2.3 德 國

提高能源終端使用側的能效對于德國到2020年成功實現溫室氣體排放減少40%這一宏偉目標而言至關重要，因此，在當前和不遠的將來，大量影響能源終端需求側能效的政策將獲得實施或引進。下面給出了幾個事例［3］。

(1)任何人對房屋或公寓進行能效改造都可獲得國家補貼。如:采用隔熱項目、替換低效供熱系統和安裝新型節能窗等都可獲得補貼。

(2)今后，所有新建和現有建筑物都必須進行能源認證;能源證書將說明建筑物當前的能源利用情況，并能識別出有效的能效措施。

(3)在不久的將來，德國將依據二氧化碳排放量，而不再根據車輛大小來對機動車進行征稅。同樣，對于卡車，也將依據其二氧化碳排放量來征收高速公路通行費。

3.2.4 日 本

在采取節能措施方面，日本當屬世界領跑者。日本也因此成為世界范圍內每單位GDP溫室氣體排放量水平最低的國家。日本《1979合理使用能源法》及其修訂版包含了多項能效政策與計劃，這些政策與計劃囊括了工業、建筑業及交通運輸業等領域。各領域中具有代表性的成功范例如下［3］。

(1)工業。在日本，工業領域的能效改進取得了重大成就，即使日本的經濟發展突飛猛進，當前其能源使用水平仍保持在1970年的水平，這主要歸因于工業化過程中能源強度的減小、產業結構的調整以及工業設備的節能。盡管日本在提高能效上獲得了進步，但其仍努力在工業領域中降低能源強度及減少溫室氣體排放量，其主要原因在于，工業耗能約占日本全部能源使用量的一半。在工業領域內，提高能效的具體措施包括:在大、中型企業任命節能管理員，并要求他們提交節能計劃，對其能源消費做出詳細報告。另一項措施是，1997年日本經濟團體聯合會引入的自愿行動計劃，該項計劃鼓勵工業部門自愿采取能效措施，在該計劃中，日本設定了2010年的二氧化碳排放量應低于1990年時目標工業企業的排放水平。

(2)建筑業。雖然設備能源使用效率在持續穩定地改進，但隨著電子設備、人口的迅速增加以及人們更多方便思想的產生，日本建筑領域內的能源使用量仍在不斷增加。為解決該問題，日本制定了領跑者計劃，以便為電器與設備推出高能效標準。該標準明確說明了計劃中的產品效能等同于或高于市場上最好的同類產品。對于每種類型的電器，日本在指定目標年內對制造商和進口商都制定了強制性能效要求。當前，日本仍在不斷對所提能效標準進行重新評估。領跑者計劃的實施，使得大量終端電器和設備的能效得到了大幅提高，如2004年，日本空調能效比1997年提高了近40%。另外，在2000年8月，日本引入了節能標識制度，該制度告知用戶其終端設備的能源使用特性。為了鼓勵商家銷售高能效設備，日本于2003年引入了能效產品零售商評價制度，以此追蹤和評價銷售工作。在該制度實行的第一年，有150家商場被認定為能效產品的積極推動者。同時，日本為鼓勵電廠與辦公大樓內實施綜合熱能及電能管理，也給出了相應的獎勵措施。

為給消費者樹立榜樣，2001年4月，日本設立了一項采購政策，鼓勵政府機構為辦公和公共建筑購買終端能效設備。政府的這種采購措施開拓了新技術市場，同時，也增加了產品的市場滲透力。

(3)交通運輸。為減少交通運輸領域中的溫室氣體排放，日本針對客運車輛的燃料效率制定了領跑者標準。此外，日本政府還為混合動力車輛提供了稅收優惠、補貼、低息貸款等多種方式的激勵措施。同時，還為配備具有自動減少空轉功能裝置的車輛提供補貼。對于托運和大型運輸企業而言，日本政府則要求其提供節能方案及出具相應的節能報告。

3.3 州(省)層面

在美國，加利福尼亞州是在能效方面處于領先地位的州之一［3］，已經實施了大量卓有成效的能效計劃。其中，于2002年首次獲得批準的全州住宅照明計劃就極具代表意義。全州住宅照明計劃是為應對2001年加利福尼亞州能源危機而推出的，在此后幾年里，市政公司實施了多個試點和全面計劃來解決發電容量不足問題，包括全州住宅照明計劃、其他能效與需求響應計劃等。在2002計劃年中，共有5 502 518盞電燈、24 932臺設備、6 736盞火炬燈和50組吊扇燈獲得了補貼，該方案總價值940萬美元。據估計，該計劃已節能162 888 MWh，其中，在需求側節能21.4 MWh，這些節能數量相當于每年減少約10×106t二氧化碳排放。另外，類似的照明計劃也從2002年開始獲得了批準。

3.4 城市層面

美國俄勒岡州波特蘭市是過去30年內社區能源政策的國際領跑者［3］。為應對歐佩克(Organization of Petroleum Exporting Countries，OPEC)石油禁運，波特蘭市于1979年實施了美國歷史上第一個地方性能源政策，該政策包含建立能源辦公室和成立能源委員會兩方面。1990年，波特蘭市采取了新能源政策，包括對超過50個公共和民間團體、協會進行廣泛研究與社區參與。1990能效政策包含城市運轉、能效、交通運輸、電信、能源供應、減少廢物及其回收等方面在內的近90個目標，總目標是到2010年使城市各領域(包括住宅、商業、工業及交通運輸業)能效提高10%。

波特蘭市能效政策得以成功實施，主要原因在于該城市首先關注了內部建筑和設施的能效。特別地，該城市制定了城市能源挑戰計劃，使其能源成本到2000年降低了100萬美元。在實現該目標后，波特蘭市還將在今后進一步減少能源成本。目前的節能效益相當于200萬美元/年或者超過整個城市能源費用的15%。

3.5 公司/研究院層面

2006年底，沃爾瑪宣布到2007年底在沃爾瑪及其山姆會員商場實現1億只CFLs的銷售計劃，即在1億客戶中實現人均1只CFLs的銷售目標［3］。根據沃爾瑪的說法，如果該銷售目標得以實現，那么在CFLs的使用壽命期內，它將為所有客戶節約30億美元的電費開支，總節能量相當于45萬個家庭的能源使用量。同時，也將減少近2 000×104t的溫室氣體排放量，相當于減少了700 000輛汽車在公路上行駛時所排放的溫室氣體。

2009年，美國電力研究院列舉了目前在美國已采取的主要終端能效技術［11］，包括基于Web的工業能源管理工具、高效的數據中心、供熱通風與空氣調節 技 術 (heating，ventilation and air conditioning，HAVC)、家用電器及商用設備、先進照明技術、用于消費電子產品電源供應器、先進電機。文獻［12］則進一步對HAVC能效技術進行了研究。同時，還對工業、高性能住宅和建筑、電力電子、插入式負荷及照明等眾多能效技術進行了詳細介紹與分析。

4 結語

終端能效政策與計劃已在多個國家獲得大規模的成功實施，取得了顯著的節能效益。中國智能電網建設目前主要集中在基礎硬件上，對于終端能效還未重點關注。實際上，智能電網的建設是一項極其復雜龐大的系統工程，它不僅集中在發、輸、配電環節的基礎設施之上，還包含大力提高住宅、工業、建筑、交通運輸等多終端領域內的能效，以充分發揮智能電網的社會效益及其經濟效益。因此，在中國智能電網建設背景下，提出一系列有效的終端能效政策與計劃以充分挖掘終端能效潛力是值得深入探討的重要課題。

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［9]U.S.Department of Energy.U.S.and China sign agreement to increase industrial energy efficiency，DOE to conduct energy efficiency audits on up to 12 facilities，2007.

［10]U.S.Department of Energy.Memorandum of Understanding between the Department of Energy of the United States of A-merica and the National Development and Reform Commission of the People’s Republic of China Concerning Industrial Energy Efficiency Cooperation，2007.

［11]Electric Power Research Institute.170 End － Use Energy Efficiency— Preparing for a Low －Carbon Future，2009.

［12]Electric Power Research Institute.End －Use Energy Efficiency and Demand Response in a Low－Carbon Future－ Program 170，2010.