摘要：我国能源消费快速增长，电能替代技术已成为电力发展任务的重中之重。我国电能替代技术虽然起步较晚，但目前已开启了全面的电能替代工作，在发展电能替代技术时，不仅应结合我国自身国情打造具有中国特色的发展方式，同时也应借鉴发达国家的先进理念与技术，构建节能减排制度体系、倡导低碳生活、积极推行低碳社会行动，为我国电力事业的发展添砖加瓦。
关键词：电能替代技术；发展趋势
1电能替代概念和优势
所谓电能替代，通常是指在能源的终端消费环节，利用电能替代一次能源（燃煤、燃油等传统能源）的消费方式，比如分散式电采暖、电（蓄热）锅炉采暖、热泵、电蓄冷空调、工业窑炉、家庭电气化、电动汽车、轨道交通、靠港船舶岸电、农业电排灌、机场桥载设备替代飞机 APU、自备电厂替代等方式。
电能替代尤其是使用清洁能源发电的电能，一方面具有安全、清洁、便捷等优势，另一方面还可以通过对传统能源的替代落实国家能源战略、推动能源消费转型升级、而且有利于控制电煤比重、煤炭消费，是减少大气污染、保护环境的重要举措。电能替代，是构建高层次、大范围新型电力消费市场的有效手段，有助于提升电气化水平，提高人民群众的生活质量，扩大电力消费，带动相关设备制造业的发展，拓展新的经济增长点。
2 电能替代技术
2.1“以电代煤”技术
以电代煤是指应用电能直接替代燃煤的能源终端模式。煤炭燃烧产生大量的二氧化硫、氮氧化物、微小颗粒物，是我国大气污染物的重要组成部分。由于煤炭散烧要比煤炭发电排放出更多的污染物，因此发达国家都在优先发展清洁能源，减小火电占比，通过治理电厂污染大幅减轻环境负担。在可靠性高、电能质量高的前提下，以电代煤具有其他热能设备无法比拟的安全、卫生、环保等优点。目前，我国以电代煤技术依然拥有巨大的发展空间，电采暖、电炊具、热泵等技术已经有了成功的市场应用，因此具备了全面推进以电代煤的市场、技术条件。
2.2.1 电暖器
常见于百姓家中，成熟的设备类型有电热油汀、对流式取暖器（即暖风机）、电热微晶玻璃辐射取暖器、电热石英管取暖器、PTC 陶瓷电取暖器、等普通电暖器，以及具备蓄热功能的相变蓄热电暖器。
2.2.2 电锅炉
电锅炉采用的是电阻式或电磁式加热器，将电能转换成热能的设备，属于集中式电采暖，适用于建筑采暖、生产生活热水以及工业用热。电锅炉有直热式和蓄热式两种。直热式电锅炉无蓄热功能，国内早期曾被大量使用，缺点是运行费用高，不能利用夜间的谷电，还会进一步拉开电网的峰谷差。蓄热式电锅炉目前正逐渐取代直热式电锅炉，它能在夜间谷电时段，利用低谷电进行蓄热，可以削峰填谷，缩小电力供应的峰谷差，优化电网结构，降低用户使用成本，缺点是一次性投资比较高。由于供热管道热损失严重、末端用户无法调节等原因，电锅炉采暖的的能源利用效率较低。
2.2.3 电热膜
电热膜采暖属于分散式电采暖，该系统采用的是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成，具有单独的温控装置，工作时以电热膜为发热体，表面温度可达 40℃-60℃，将热量以辐射的形式送入空间。其效果要比传统的供暖方式较优，可对室内进行均匀升温，热效率可高达 99%。
2.2.4 相变电热地板
相变电热地板，又叫相变储能电热地板，是一种新型的采暖方式，目前仍处于研究试验阶段。该项技术是利用相变材料把夜间的廉价电转变为热能储存起来，白天放出可向房间供暖。它的运行费用要比无蓄热功能的电热供暖方式低，且可以缓解电网的峰谷差。
2.2.5 热泵
热泵是利用低温热源，回收其中的热量，再经过压缩机升温、升压后向建筑物进行供热。热泵一般可以“一机两用”，即夏季制冷，冬季供暖。按照低温热源的种类不同，可以分为污水源热泵、水源热泵、空气源热泵和土壤源热泵。
空气源热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。水源热泵利用地表水体比热容高于空气这一物理特性，根据需要将水体作为热源或冷源，通过空调系统实现能量转换，该技术的优点是灵活简捷、布置紧凑、方便调节、单独计价等，缺点是受到水源限制。土壤源热泵同样是利用比热容原理，通过空调系统实现把土壤中储存能源来实现冬季供热、夏季制冷。
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2.3 “以电代油”技术
所谓以电代油，是指应用电能直接替代如电动汽车、城市轨道交通、高铁、港口岸电等燃油的能源消费模式。交通运输业的油耗在全社会的油耗比重不断上升。公路、航空、水运等几种运输方式的能耗主要体现在油耗上，而油耗又以消耗汽油、柴油和煤油这三种成品油为主，这三种油耗累积在一起占全社会油耗比重的 70%多。另外，交通业以石油为主的能耗结构日趋明显。而电能作为清洁能源，在我国交通运输能耗中所占的比例很低，大约在 10%左右，且呈逐年下降的趋势。我国交通节能政策多年来调整的一大目标便是要最大限度地降低油耗在整个交通运输业中的比重，提高电能消耗比重，在推广以电代油的工程中，交通能耗呈现出了差异化的局面，交通运输节能工作任重而道远。
2.3.1 铁路
首先将“以电代油”技术引入到交通领域的是铁路，由于机车性能和铁路线路技术的改进，使得“以电代油”技术在铁路运输中得以广泛应用有了可能，并由此带动了城市轨道交通的发展。
2.3.2 电动汽车
电动汽车清洁并且无污染，是眼下“以电代油”领域中潜力最大的替代品。通过各项政策法规的实施，加大了对电动汽车的研发力度，一些汽车制造商和非汽车企业也都纷纷将目光投向了插电式电动汽车的推广和应用。电动汽车的能源利用效率是汽油车的 1.5~2 倍。除了能源利用效率的显著提升，电动汽车还具备了得天独厚的零排放优势。尽管电动汽车在上个世界就已经存在，但电动汽车如特斯拉、比亚迪的民用化依然证明电动汽车不再是摆在科学家、工程师实验室里的零件，而是冲在能源产业革命最前沿的高新技术。
2.3.3 港口岸电
港口岸电是利用港口码头的岸电通过电缆对船上的电气设备进行供电，以保证船舶的照明、通信、通风、货船泵和其它关键设备的运行。通过关闭靠港或停放在干船坞中的船舶的辅助发动机，消除因发动机产生的空气污染，对减小港口码头的废气污染物排放意义重大，是目前治理大气污染的主要手段之一。
2.4 “以电代气”技术
以电代气，是指以电能取代天然气、煤气、液化气等作为终端用户的动力或热源。中国目前天然气资源短缺，无法跟上当前的经济发展，对外依存度较高。而且，天然气作为不可再生能源的一种，它终有枯竭的时候，因此，天然气资源的可持续利用，对于国家战略和区域发展都是十分重要的。电能具有可大规模生产、远距离传输的特点，能够很好地缓解当前我国天然气供需地域分布不均衡的问题。以电代气对促进能源消费模式的转变、城乡电气化水平的提高具有重要意义，它一方面可以减少气体污染物的排放，另一方面还能缓解气体能源供应紧缺的局面。
2.4.1 电磁炉
电磁炉又名电磁灶，它与传统的有火厨具不同，是利用电磁感应加热原理，即通过灶底的线圈产生方向不断变化的交变磁场，使得处在交变磁场中的导体内部出现涡旋电流，而涡旋电流的焦耳热效应使得导体迅速升温，从而实现加热效果。它是现代厨房革命的产物，由于它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高，是一种高效节能橱具。
2.4.2 电火锅
电火锅就是利用电能加热的火锅。传统的火锅其烹饪方式通常是以煤气燃烧为主，而电火锅则有效地消除了传统火锅加热时所产生的黑烟和异味，是现代科技与传统民俗相结合的一种烹饪工具。由于煤气、液化气在燃烧过程中会产生大量的 CO2，且热值比电能要低，因此效能低、污染高，电火锅的出现和普及是“以电代气”在餐饮业中的进展，加大了餐饮业中电能的普及程度。
2.4.3 电采暖
电采暖是一种将电能转换为热能的的采暖方式，它将电能转化成热能后直接放热或通过其他热媒介质在采暖管道中循环来满足供暖需求。由于电采暖具有清洁、无废气、舒适环保等优点，而燃气存在着易燃、易爆等安全隐患。因此，用电采暖技术将逐渐取代传统的燃气供暖技术。
3结束语
本文介绍了电能替代技术及其应用。其中，“以电代煤”重点研究了电暖气、电锅炉、电热膜、相变电热地板、热泵等技术，“以电代油”重点研究了铁路、电动汽车、港口岸电等技术。“以电代气”主要介绍了电磁炉、电火锅、电采暖等技术。随着美国等发达国家电能民用的革新发展，电能替代的巨大潜能及其技术优势将被发挥的淋淋尽致。
参考文献：
[1]宋胜荷.刘春华.李志宾.邵欣.刘东旗.实施电能替代促进节能减排[J].科技创业家，2013，（21）：72.
[[2]周新军，王敏.交通运输“以电代油”现状及未来市场需求预测[J].经济研究参考，2012，（35）：4-9+87.
[3]吴英姿.电网企业电动汽车用电市场分析及营销组合策略研究[D].上海：上海复旦大学，2008：1-56.
论文作者:高飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
标签：电能论文; 技术论文; 电锅炉论文; 蓄热论文; 电动汽车论文; 能源论文; 采暖论文; 《电力设备》2018年第13期论文;