城市能源变革的重要标志——电气化水平持续提升
城市是能源消费的主体。据统计，2015年，城市集中了全球50%的人口，创造了80%的GDP，消费了2/3以上的能源。我国城市人口占全国的56%，创造了4/5的GDP，消费了3/4的能源。由此可见，城市能源的供应和消费对我国能源发展至关重要，城市能源变革是能源革命的主攻方向。
城市能源变革应聚焦电气化
城市能源变革的基本目标是减排提效。当前,我国一次能源消费结构中，非化石能源仅占13%，化石能源占比高达87%，其中城市及周边地区散烧原煤规模4～5亿吨，带来大量的污染物和温室气体排放，但由于城市空间有限，环境承载力较弱，城市环境污染问题越来越突出。同时，能源利用效率总体较低，各能源系统间缺乏有效的融合贯通和协调发展。因此，亟需推进城市能源变革，从能源供应、配置、消费全环节入手，构建智慧能源系统，着力提升清洁绿色能源比重，助力生态城市和智慧城市发展。
城市能源变革的主要方向是以电为中心。电力是未来能源的主要形态，电网是连接能源生产和消费的主要平台。构建以电为中心的新型能源系统，是城市能源变革的内在要求。从供应侧看，城市外来能源若由煤炭等化石能源更替为电力，可在城市范围内基本实现“零排放”;而本地的太阳能、生物质能、地热、风能等清洁能源，绝大部分必须转换为电能方可加以利用。从消费侧看，未来城市的重要特征之一就是智能化，电能传输的便捷性决定了各行业各领域的智能化转型，都要靠电能提供动力。从配置环节看，电网是城市中覆盖面最广的能源转换配置平台，能够实现各种能源的灵活接入和综合集成，满足多样化用能需求。
城市能源变革的重点在消费侧
从整个能源系统来看，消费侧的需求决定着供应侧的生产方式。城市是能源受端，研究城市能源变革首先要分析能源消费需求变化趋势。能源消费主要由工业、交通、建筑用能(包括服务业和居民生活)三部分组成。从中长期来看，我国工业用能增速将明显放缓，交通和建筑用能将成为能源需求增长的主力。据测算，工业、交通、建筑用能所占比重将从2015年的68.1%、8.8%、21.0%调整为2030年的62.5%、11.0%、24.5%。鉴于人口向城市集聚的趋势愈加明显，未来城市能源消费比重将持续上升，预计2030年接近4/5。
工业用能缓慢增长，预计2030年前达峰。“十三五”期间，制造业和基建投资仍有较大增长潜力，钢铁、建材、石油化工和有色金属等传统高耗能产品作为重要的基础原材料，产量和能源消费量还有一定增长空间，但增速明显放缓。2020年以后，我国逐步进入工业化后期，高耗能产品的产量和能源消费量将小幅下降。但高端装备制造等战略性新兴产业仍将保持较快增长，带动工业用能持续增加。预计工业用能将在2030年前达峰，届时我国工业用能预估为33.8亿吨标准煤，较2015年增加4.5亿吨标准煤，2015～2030年年均增速为1.0%左右。
交通用能将保持较快增长，其中用电量增速明显快于能源消费增速。我国汽车保有量仍处于较低水平，客货运交通运输中存在严重的超载现象，单位周转量的能源消耗低于发达国家。未来随着私人汽车保有量的快速增长、客货运周转量的提高以及超载问题的严格限制，交通部门能源消费量将保持较快增长。与此同时，电动汽车将更为普及，电气化铁路比例将不断提高，交通部门用电量会大幅增加，增速将明显超过其它能源品种。预计2030年我国交通用能将达到5.9亿吨标准煤，较2015年增加2.1亿吨标准煤，2015～2030年年均增速为3.0%左右。
建筑用能也将保持稳步增长。我国城市人口规模将持续增加，预计2020、2030年我国城市人口数量分别达到8.5亿和10亿，城市化率分别为60%和68%。伴随居民收入和生活水平的提高，城市人均建筑面积(包括居民住宅和商业建筑)也将逐步上升，建筑用能必将稳步增加。预计2030年我国建筑用能为13.3亿吨标准煤，较2015年增加4.2亿吨标准煤，2015～2030年年均增速为2.6%左右。
电能替代是城市能源变革的重要抓手
电能替代是在多重约束下城市能源转型升级的必然选择。推动城市能源变革，首先要考虑几方面的约束。一是污染物排放的约束。当前我国城市雾霾问题突出，有关研究表明，天然气燃烧产生大量氮氧化物和水蒸气，加剧雾霾及臭氧污染。二是低碳的约束。我国煤炭特别是散煤燃烧产生大量常规污染物和温室气体。三是能源安全的约束。2016年，我国石油对外依存度达到64.4%，天然气对外依存度达到34.2%。四是能效指标的约束。我国能效水平与发达国家相比仍有较大差距。电能具有清洁高效、灵活便利的特征，电力供应基本不存在对外依存问题，电能终端利用效率高于化石能源直接利用效率，因此，应当将实施电能替代、提高电气化水平作为推进城市能源变革的主要手段。
开展电能替代需要政府主导、电网企业推动、多方共同参与。电能替代涉及多个能源品种、关系各方利益，需要综合统筹、协同推进。政府要发挥主导作用，制定电能替代战略规划，出台配套政策，提高电能替代的经济性和市场竞争力。各城市要结合自身能源资源禀赋、能源消费特性和电能替代技术特点，因地制宜地实施电能替代计划，鼓励有条件的城市先行试点，打造电能替代示范城市。电网企业要充分发挥电网平台功能，加强配电网建设，强化关键技术研发，加快实施电能替代项目，不断扩大电能替代领域和范围。终端用户等社会各方要积极响应、共同参与，推动形成以电为中心的新型城市能源消费方式。
近期重点是在消费终端实施电能替代化石能源，中长期重点是推动绿色清洁电能替代化石能源及其生产电能。近期要抓好以电代散烧煤、以电代油工程落地。在工业领域，主要是推广电锅炉、电炉和电窑炉。在交通领域，主要推广电动汽车、港口岸电、机场桥载APU替代等新技术。在建筑领域，主要是推广蓄热式电锅炉、电蓄冷空调、热泵、分散电采暖和电炊。中长期重点要降低化石能源发电份额，推动非化石能源生产电能在消费侧逐步替代化石能源及其生产电能，努力提升绿色清洁电能占终端能源消费的比重。
电能替代仍需政策支持。政府应出台更加严格的限制分散燃煤、燃油设施的环保政策和标准，落实具体措施。完善电能替代价格机制，将配套电网建设运营成本计入输配电价核定范围。适当扩大售电侧峰谷电价差，合理设定低谷时段，充分发挥价格信号引导电力消费、促进移峰填谷的作用。出台对分散电采暖等项目的奖励、补贴和专项基金支持。对于符合国家环境保护、节能节水等政策的电能替代项目，实行税收优惠，有效降低项目初始投资和运行成本。
预计2020年我国电能占终端能源消费的比重将达到25%左右，2030年将达到30%左右，“十三五”、2020～2030年期间分别提高3.7和5个百分点，其中，一批城市的电气化水平和非化石能源占终端能源消费比重会显著超过全国平均值。电气化水平的持续提升，将成为城市能源变革的重要标志，发展前景广阔、任重道远。为此，必须大力实施电能替代，更多地依靠大电网供应可再生能源电力，同时在消费侧构建以电为中心、多能互补的综合能源系统，为城市绿色、低碳、可持续发展提供强大引擎。
(作者系国网能源研究院院长、国网(苏州)城市能源研究院董事长)
