基于多主體的電炊具電能替代經(jīng)濟(jì)性分析

付成然，陳蓉珺，何永秀

(華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206)

2013年以來(lái)，我國(guó)頻繁發(fā)生嚴(yán)重霧霾，引起全社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度關(guān)注以及對(duì)我國(guó)能源發(fā)展方式的深刻反思。國(guó)家電網(wǎng)公司2013年8月15日印發(fā)《電能替代實(shí)施方案》，這標(biāo)志著我國(guó)開(kāi)始了能源消費(fèi)的新模式[1]。電能替代主要指的是利用電力能源替代煤炭、石油、天然氣等常規(guī)終端能源，通過(guò)大規(guī)模集中轉(zhuǎn)化提升燃料使用效率、降低污染物排放，改善終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)環(huán)保取得實(shí)質(zhì)性的效果。電炊具的推廣是電能替代的一個(gè)重要方向，電炊具具有熱效率高、無(wú)污染、使用方便、靈活可靠等特點(diǎn)，是進(jìn)行“以電代氣”的重要措施。

目前已有一些學(xué)者對(duì)電能替代進(jìn)行了相關(guān)分析，文獻(xiàn)[2]提出了以電炊具替代傳統(tǒng)燃?xì)獯毒叩姆桨?根據(jù)用戶的不同分類，采用一種較為簡(jiǎn)單的測(cè)算方法來(lái)測(cè)算可替代空間，并進(jìn)行替代方案的可行性分析；文獻(xiàn)[3]分析了北京市終端能源消費(fèi)發(fā)展現(xiàn)狀和消費(fèi)結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上建立灰色能源需求預(yù)測(cè)模型,對(duì)北京市主要終端能源未來(lái)需求進(jìn)行分析預(yù)測(cè),針對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果研究了各行業(yè)以電能替代煤炭、石油的潛力；文獻(xiàn)[4]研究北京地區(qū)能源消費(fèi)情況，研究不同用戶的能源消費(fèi)成本，并提出電炊具應(yīng)用主要存在的問(wèn)題，得出電炊具在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)；文獻(xiàn)[5]主要論述了關(guān)于電能替代的相關(guān)推廣措施。以上研究未提出電炊具電能替代各個(gè)主體間的經(jīng)濟(jì)性。

1 電能替代參與主體及相關(guān)政策

1.1 電能替代內(nèi)涵

2016年5月，國(guó)家發(fā)改委，國(guó)家能源局等8個(gè)部門(mén)聯(lián)合推動(dòng)印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)和意見(jiàn)》(發(fā)改能源〔2016〕1054號(hào))，在此背景形勢(shì)下，電能替代項(xiàng)目的推進(jìn)工作被提上重點(diǎn)日程[6]。電能替代具體包括“以電代煤，以電代油，電從遠(yuǎn)方來(lái)，來(lái)的是清潔電”。電能替代能源消費(fèi)形式、替代環(huán)節(jié)、方式方法如圖1所示。

1.2 電能替代相關(guān)政策

圖1 電能替代基本內(nèi)涵

近年來(lái)，國(guó)家和河北省政府發(fā)布出臺(tái)了多部關(guān)于電能替代的相關(guān)政策。從價(jià)格、補(bǔ)貼、環(huán)保及規(guī)劃4個(gè)角度明確提出關(guān)于電能替代的政策和一系列促進(jìn)電能替代技術(shù)推廣應(yīng)用的措施。

a. 電價(jià)政策

電價(jià)是進(jìn)行電能替代的關(guān)鍵因素。2014年，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步疏導(dǎo)環(huán)保電價(jià)矛盾的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2014〕1908號(hào))，指出降低有關(guān)省(自治區(qū)、直轄市)燃煤發(fā)電企業(yè)脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)；2017年，《關(guān)于清潔供暖有關(guān)價(jià)格政策的通知》(冀發(fā)改價(jià)格〔2017〕1376號(hào))指出要完善電采暖電價(jià)政策，延長(zhǎng)供暖期居民采暖用電谷段時(shí)間，優(yōu)化居民階梯電價(jià)政策，探索上網(wǎng)側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)政策；2017年《國(guó)家能源局關(guān)于河北省張家口2017年風(fēng)電清潔供暖示范有關(guān)事項(xiàng)的復(fù)函》(國(guó)能函新能〔2017〕34號(hào))提出探索建立符合市場(chǎng)化原則的風(fēng)電清潔供暖商業(yè)模式，構(gòu)建四方協(xié)作機(jī)制，將風(fēng)電企業(yè)保障小時(shí)數(shù)以外的增發(fā)電量部分用于供暖，上網(wǎng)電價(jià)由市場(chǎng)形成，輸配電價(jià)暫按已核定的輸配電價(jià)執(zhí)行。

b. 電價(jià)政策補(bǔ)貼政策

補(bǔ)貼政策是進(jìn)行電能替代的重要因素。近年來(lái)河北省政府及各市出臺(tái)了多部補(bǔ)貼政策，主要包括對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼政策和對(duì)燃煤鍋爐的補(bǔ)貼政策。2014年，河北省印發(fā)《關(guān)于加快新能源汽車發(fā)展和推廣應(yīng)用的實(shí)施意見(jiàn)》(冀政〔2014〕73號(hào))，《意見(jiàn)》指出:一要支持發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè);二要加大新能源汽車推廣應(yīng)用力度;三要加快充換電等輔助設(shè)施建設(shè);四要完善運(yùn)行監(jiān)測(cè)和服務(wù)保障體系。2016年，廊坊市人民政府關(guān)于全市氣代煤和電代煤工程的實(shí)施意見(jiàn)提出給予設(shè)各購(gòu)置安裝投資85%補(bǔ)貼，每戶最高不超過(guò)7 400元，由省級(jí)出資3 700元，市、縣(市、區(qū))出資3 700元，其余由用戶承擔(dān)。

c. 電價(jià)政策環(huán)保政策

大氣環(huán)境保護(hù)事關(guān)人民群眾根本利益，事關(guān)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展。國(guó)務(wù)院2013年印發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，要求控制煤炭消費(fèi)總量，加快推進(jìn)集中供熱、“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè)，大力推廣新能源并加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加清潔能源供應(yīng)，通過(guò)環(huán)保政策的發(fā)布，推進(jìn)煤炭清潔利用、加快清潔能源替代利用率。

d. 電價(jià)政策規(guī)劃政策

由于電能替代戰(zhàn)略對(duì)于構(gòu)建現(xiàn)代能源保障體系、推動(dòng)能源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、促進(jìn)生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)具有深遠(yuǎn)意義，國(guó)家及河北省已出臺(tái)多部相關(guān)政策，如《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見(jiàn)》(發(fā)改能源〔2016〕1054號(hào))涉及居民采暖、工業(yè)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)與消費(fèi)等眾多領(lǐng)域，以分布式應(yīng)用為主。2014年唐山提出《關(guān)于實(shí)施電能替代工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，河北省地方政府也為重點(diǎn)部門(mén)劃分工作方案，對(duì)工業(yè)、交通業(yè)、商業(yè)等行業(yè)實(shí)施污染物綜合治理，并調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，為推進(jìn)電能替代提供了政策支持。

2 電炊具經(jīng)濟(jì)性分析模型

第一部分主要介紹臨界電價(jià)的經(jīng)濟(jì)性分析模型，臨界電價(jià)是指當(dāng)電價(jià)到達(dá)某一臨界點(diǎn)時(shí)，電能對(duì)其他能源的替代具有經(jīng)濟(jì)性，該臨界點(diǎn)的電價(jià)即為基于被替代能源的臨界電價(jià)；第二部分是基于財(cái)務(wù)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性分析，分別從用戶和電網(wǎng)的角度出發(fā)，從內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值以及投資回收期3個(gè)角度考察項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

2.1 基于臨界電價(jià)的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)用能前后年費(fèi)用流相等的原則，算出電能替代后的額年均用能費(fèi)用：

(1)

式中:i為折現(xiàn)率;UIa、UIb分別為實(shí)施非電能替代項(xiàng)目、實(shí)施電能替代項(xiàng)目的初始投資額;na、nb分別為電能替代前后設(shè)備使用壽命;Fa、Fb分別為電能替代前后的年均用能費(fèi)用。

根據(jù)電能替代前后供能效果相等的原則，求出臨界電價(jià)：

Ha=Hb

(2)

(3)

(4)

式中:a表示電能替代前;b表示電能替代后;Ha、Hb分別為電能替代前后的年均供熱量;Va、Vb分別為電能替代前后的用氣和用電的熱值;ηa、ηb分別為炊具用氣和用電的效率;Pa、Pb分別為電能替代前用能價(jià)格和電能替代后用電價(jià)格。

因此，可推算出電能替代項(xiàng)目的臨界銷售電價(jià)。當(dāng)臨界電價(jià)高于實(shí)際銷售電價(jià)時(shí)，則說(shuō)明對(duì)用戶來(lái)說(shuō)應(yīng)用電能替代具有經(jīng)濟(jì)性；若臨界電價(jià)低于銷售電價(jià)，則說(shuō)明對(duì)用戶來(lái)說(shuō)應(yīng)用電能替代不具有經(jīng)濟(jì)性。

2.2 基于財(cái)務(wù)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性分析

a. 用戶角度

分別選取內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值和投資回收期3個(gè)指標(biāo)反映電能替代后經(jīng)濟(jì)性，三者計(jì)算公式如下：

(5)

式中:NPV為凈現(xiàn)值;CI為現(xiàn)金流入;CO為現(xiàn)金流出;i為基準(zhǔn)折現(xiàn)率。

內(nèi)部收益率即為NPV=0時(shí)的貼現(xiàn)率，通過(guò)式(6)計(jì)算：

(6)

投資回收期是從項(xiàng)目投建之日起，用項(xiàng)目各年的凈收入將全部投資收回所需的年限：

(7)

式中:Tp為投資回收期;K為投資總額。

b. 電網(wǎng)角度

(8)

式中:GR為電能替代后的電網(wǎng)新增收益;P為實(shí)際的銷售電價(jià)。

3 算例分析

電炊具用于家庭烹飪，目前最常用的家庭烹飪方式是燃?xì)庠罹撸虼藢?duì)電炊具的電能替代方案經(jīng)濟(jì)性分析主要研究“以電代氣”的經(jīng)濟(jì)性。目前我國(guó)最常用的電炊具為電飯煲、電磁爐，本節(jié)以張家口市某戶居民為例，通過(guò)計(jì)算各個(gè)電炊具的臨界電價(jià)與現(xiàn)行的電價(jià)進(jìn)行比較，分析其經(jīng)濟(jì)性。此外結(jié)合電能替代前后費(fèi)用流，評(píng)價(jià)電炊具的財(cái)務(wù)指標(biāo)，分析給電網(wǎng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，并計(jì)算其環(huán)保效益。

3.1 電炊具基于臨界電價(jià)的經(jīng)濟(jì)性分析

電炊具選取電飯煲與電磁爐與傳統(tǒng)的燃?xì)馀腼冏鲗?duì)比，分析電炊具的經(jīng)濟(jì)性。

a. 電能替代前

建設(shè)投資費(fèi)用：以蘇泊爾QB506燃?xì)庠顬槔?gòu)置成本為559元。設(shè)備使用年限為8年，燃?xì)獯毒叩碾娦蕿?0%。

用能費(fèi)用：根據(jù)張家口市物價(jià)局的規(guī)定，居民生活用氣價(jià)格為3.31元/m3，平均每戶每年用180 m3的天然氣，則燃?xì)獯毒吣暧媚苜M(fèi)用為595.8元。

b. 電能替代后

①若采用電飯煲

建設(shè)投資費(fèi)用：以蘇泊爾CFXB50FC832-75球釜電飯煲為例，購(gòu)置成本為399元，設(shè)備使用壽命6年，全部由用戶投資。電飯煲的電效率為87%。

用能費(fèi)用：根據(jù)電能替代前后費(fèi)用流相等原則，若按照計(jì)算的電飯煲的臨界電價(jià)征收，年用電費(fèi)用為517.5元。

②若采用電磁爐

建設(shè)投資費(fèi)用：以美的C21-WK2102電磁爐為例，購(gòu)置成本為199元，設(shè)備使用壽命6年，全部由用戶投資。電磁爐的電效率為86%。

用能費(fèi)用：根據(jù)電能替代前后費(fèi)用流相等原則，若按照計(jì)算的電磁爐的臨界電價(jià)征收，年用電費(fèi)用為556.9元。

c. 基于臨界電價(jià)的電炊具經(jīng)濟(jì)性分析

選取電飯煲以及電磁爐與傳統(tǒng)的燃?xì)馀腼冞M(jìn)行對(duì)比，分析電飯煲以及電磁爐的經(jīng)濟(jì)性。

針對(duì)電炊具改造項(xiàng)目，在電能替代前后年費(fèi)用相等的約束條件下，采用基于臨界電價(jià)的電能替代經(jīng)濟(jì)性分析模型，可以得到電炊具替代燃?xì)獯毒叩呐R界電價(jià)。具體結(jié)果分別如表1和表2所示。

表1 電飯煲電能替代經(jīng)濟(jì)性分析表 元/kWh

注：競(jìng)爭(zhēng)性比較=臨界電價(jià)-實(shí)際銷售電價(jià)。

由表1、表2可知，在考慮初始投資的情景下，居民用戶在不同時(shí)段的實(shí)際電價(jià)都低于電飯煲和電磁爐的臨界電價(jià)，因此電飯煲和電磁爐的經(jīng)濟(jì)性都好于燃?xì)獯毒摺＞C上分析，像電飯煲、電磁爐等這些電炊具在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)電能替代是完全可行的。此外，電炊具具有廣泛的應(yīng)用，目前張家口市城鎮(zhèn)居民主要還是使用傳統(tǒng)的炊具，以燃?xì)鉃橹鳎虼藦埣铱谑须姶毒叩氖褂糜泻艽蟮陌l(fā)展空間。

表2 電磁爐電能替代經(jīng)濟(jì)性分析表 元/kWh

3.2 電炊具基于財(cái)務(wù)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性分析

該部分從用戶角度和電網(wǎng)角度出發(fā)，基于構(gòu)建的財(cái)務(wù)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性分析模型，分析各主體的經(jīng)濟(jì)效益。

a. 用戶角度

以電熱煲和電磁爐為例，電飯煲電能替代后初始投資額為399元，年節(jié)省用能費(fèi)用為176.5元，替代后的維護(hù)費(fèi)用為0。通過(guò)測(cè)算得到電熱煲的內(nèi)部收益率IRR為37.77%，大于基準(zhǔn)折現(xiàn)率4.9%；凈現(xiàn)值NPV為476.55元，大于0；靜態(tài)投資回收期為2.26年，小于電飯煲的生命周期。通過(guò)測(cè)算得到電磁爐的內(nèi)部收益率IRR為86.61%，大于基準(zhǔn)折現(xiàn)率4.9%；凈現(xiàn)值NPV為667.20元，大于0；靜態(tài)投資回收期為1.13年，小于電磁爐的生命周期。因此從這3種經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來(lái)看，該電能替代項(xiàng)目都是經(jīng)濟(jì)的。

b. 電網(wǎng)角度

電網(wǎng)年增售電量1 651 kWh，年增收電費(fèi)最高可達(dá)833.76元。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)兩種典型電炊具的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算出的臨界電價(jià)與實(shí)際銷售電價(jià)間的差值以及3個(gè)財(cái)務(wù)指標(biāo)的分析，可看出對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，電炊具具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性；從電網(wǎng)的角度看，若張家口市電炊具電能替代形成規(guī)模，則每年新增電量不容忽視，張家口光伏、風(fēng)能資源豐富，若將其用于電能替代則會(huì)促進(jìn)風(fēng)光的消納。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周有學(xué),王 琦. 國(guó)網(wǎng)甘肅公司:因地制宜 推廣電能替代 [J].中國(guó)電力企業(yè)管理, 2015，33(2):22-29.

[2] 焦 杰, 何永秀. 甘肅省炊具電能替代空間研究[J]. 電力需求側(cè)管理, 2017,19(2) :30-35.

[3] 尹 航.節(jié)能減排環(huán)境下電能替代其他能源評(píng)價(jià)方法研究[D].北京：華北電力大學(xué),2013.

[4] 孫瀾濤.北京市廚房電氣化可行分析[J].農(nóng)村電氣化,2016，38(8):60.

[5] 周有學(xué).電能替代技術(shù)推廣措施探討[J].農(nóng)電管理,2016，38(2):42-43.

[6] 焦 哲,何永秀.棄風(fēng)棄光背景下農(nóng)業(yè)電能替代推廣模式及實(shí)施研究[J].陜西電力,2016,44(12):52-55.