鄭昂

（國網(wǎng)陜西省電力公司榆林供電公司，陜西榆林 719000）

關(guān)于低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行的優(yōu)化研究

鄭昂

（國網(wǎng)陜西省電力公司榆林供電公司，陜西榆林 719000）

在和諧社會(huì)的背景下，經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今各專家研究的主要課題，而經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展基于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展之上，因此，低碳經(jīng)濟(jì)的概念慢慢進(jìn)入人們的眼球。本文從電力行業(yè)的低碳化入手，概述了低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化運(yùn)行兩個(gè)方面，并著重闡述了低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃研究，希望對(duì)電力系統(tǒng)的今后研究能有所幫助。

低碳 電力系統(tǒng)規(guī)劃 電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

從九十年代初期，人們?cè)絹碓疥P(guān)注經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的聯(lián)系，在2003年，英國首先提出了低碳經(jīng)濟(jì)的概念，隨之全球發(fā)起了保護(hù)地球氣候的活動(dòng)，并制定了相應(yīng)的條約甚至是公約，由此可見，環(huán)境對(duì)于經(jīng)濟(jì)的影響已經(jīng)不容忽視。眾所周知，電力行業(yè)是能源消耗最多的一個(gè)行業(yè)，同時(shí)它也是二氧化碳排放量最多的行業(yè)，它的發(fā)展對(duì)于環(huán)境的影響是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)，因此，電力行業(yè)必須要進(jìn)行低碳化來應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的挑戰(zhàn)。

1　低碳經(jīng)濟(jì)及低碳電力技術(shù)概述

低碳經(jīng)濟(jì)是環(huán)境與經(jīng)濟(jì)相關(guān)性的總結(jié)，環(huán)境的發(fā)展決定經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展基于環(huán)境發(fā)展之上，它是通過改變清潔能源的創(chuàng)新觀念，運(yùn)用清潔能源的核心技術(shù)，人為的改變空氣中二氧化碳含量，從而達(dá)到環(huán)境與經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的總體目標(biāo)。

在低碳經(jīng)濟(jì)的概念中，低碳技術(shù)涉及了多個(gè)行業(yè)，如電力、交通、化工等，而電力行業(yè)的低碳化發(fā)展是實(shí)行低碳經(jīng)濟(jì)的重要課題。低碳的電力技術(shù)包括了發(fā)電環(huán)節(jié)的低碳化技術(shù)、輸電環(huán)節(jié)的低碳化技術(shù)以及用電環(huán)節(jié)的低碳化技術(shù)。其中發(fā)電環(huán)節(jié)的低碳化技術(shù)又包括了清潔能源的高效率發(fā)電低碳化技術(shù)、燃?xì)鈴?fù)循環(huán)發(fā)電的低碳化技術(shù)、碳捕獲與封存技術(shù)等。而其中最為關(guān)鍵并且在實(shí)際運(yùn)用最為廣泛的技術(shù)為碳捕獲與封存技術(shù)，簡(jiǎn)稱CCS技術(shù)。它可以做到將電力工廠排放的二氧化碳與大氣隔絕，從而達(dá)到低碳減排的效果。

2　低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃研究

低碳經(jīng)濟(jì)下的電力系統(tǒng)的規(guī)劃運(yùn)行方法包括了低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃研究和電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行的研究，電力系統(tǒng)的規(guī)劃研究又包含低碳的電源規(guī)劃研究、低碳的電網(wǎng)規(guī)劃研究和低碳的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃研究三個(gè)方面。

2.1低碳的電源規(guī)劃研究

傳統(tǒng)的電源規(guī)劃的主要目的是實(shí)現(xiàn)電源擴(kuò)展，而低碳的電源規(guī)劃可以分為電源擴(kuò)展規(guī)劃、分布式電源規(guī)劃以及碳捕集與封存裝置的優(yōu)化配置規(guī)劃三個(gè)方面。

2.1.1電源擴(kuò)展規(guī)劃

低碳經(jīng)濟(jì)下的電源擴(kuò)展規(guī)劃較于傳統(tǒng)的電源擴(kuò)展規(guī)劃而言，它將二氧化碳的每年的排放量計(jì)入了總體排放量的約束軌跡中，同時(shí)將碳捕集技術(shù)的運(yùn)用費(fèi)用納入了碳交易的整體改造費(fèi)用中，符合了中國經(jīng)濟(jì)的宏觀發(fā)展。但是也意味著碳捕集技術(shù)將面臨更多的挑戰(zhàn)。

2.1.2分布式電源規(guī)劃

由于分布式電源具備實(shí)現(xiàn)低碳減排的特點(diǎn)，例如分布式電源的分布均為電容量小且電壓較低的地區(qū)，并且有一部分的分布式電源可以成為再生能源等，因此，分布式電源的規(guī)劃可以間接影響低碳電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃及碳排放量。不過到目前為止，全球各學(xué)者仍未提供分布式電源規(guī)劃一個(gè)全面的模型，其還需做更深的研究。

2.1.3碳捕集與封存裝置的優(yōu)化配置規(guī)劃

如上所述，碳捕集與封存裝置的優(yōu)化配置規(guī)劃是目前運(yùn)用最為廣泛的一個(gè)技術(shù)，但目前仍出現(xiàn)諸多問題，如裝置運(yùn)用的成本較高，技術(shù)含量較高且目標(biāo)單一的缺點(diǎn)。因此，在低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)下，仍需做進(jìn)一步研究。

2.2低碳的電網(wǎng)規(guī)劃研究

電網(wǎng)規(guī)劃是基于電源擴(kuò)展規(guī)劃的基礎(chǔ)之上，電網(wǎng)規(guī)劃是在電源充足的條件下，做到安全合理的配電工作。低碳經(jīng)濟(jì)下的電網(wǎng)規(guī)劃需要滿足經(jīng)濟(jì)性、安全性和清潔性相統(tǒng)一的要求，因此，相較于傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃，低碳的電網(wǎng)規(guī)劃可以分為輸電網(wǎng)規(guī)劃和聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃兩個(gè)方面。輸電網(wǎng)規(guī)劃的主要工作是將碳交易的費(fèi)用與碳排放的費(fèi)用進(jìn)行聯(lián)系，并建立相應(yīng)的模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡的一個(gè)預(yù)測(cè)建模，從而達(dá)到二氧化碳減排的目的。聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃的在實(shí)行二氧化碳減排的目的同時(shí)，考慮到全國聯(lián)合用電、跨區(qū)域用電的一個(gè)碳交易和碳排放的費(fèi)用的約束條件，實(shí)現(xiàn)總體的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的低碳化目的。

2.3低碳的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃研究

在未來的電力行業(yè)發(fā)展中，電源擴(kuò)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃將會(huì)做為研究的整體，電源與電網(wǎng)是相輔相成的不可分割的整體，特別在低碳經(jīng)濟(jì)的條件下，電源與電網(wǎng)應(yīng)做到互相配合，才能實(shí)現(xiàn)安全輸電配電的同時(shí)，滿足二氧化碳的低排放。同時(shí)，分布式電源的可再生資源也將是以后電力發(fā)展的一個(gè)新的方向，最重要的是新的能源的開發(fā)也將是電力行業(yè)未來研究的方向，例如太陽能、潮汐能、風(fēng)能的開發(fā)等。

3　低碳電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的研究

低碳電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行研究如低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃研究類似，可以分為低碳化發(fā)電機(jī)組優(yōu)化組合、低碳化發(fā)電機(jī)組優(yōu)化調(diào)度、低碳化發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行等三個(gè)方面。而碳捕獲與封存技術(shù)是以上種種研究的基礎(chǔ)，它的裝置設(shè)備的工藝十分復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)備運(yùn)用的費(fèi)用高，因此，低碳電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行主要就是碳捕獲與封存技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)行應(yīng)用。碳捕獲與封存技術(shù)具有高技術(shù)含量、高運(yùn)行費(fèi)用的特點(diǎn)，但為什么還會(huì)在實(shí)際運(yùn)用的運(yùn)用率最高，那是因?yàn)樘疾东@與封存技術(shù)的靈活性的特點(diǎn)造成的。碳捕獲與封存技術(shù)可以通過改變碳捕集的數(shù)量改變電廠發(fā)電的能力，能夠極大的提高電廠的發(fā)電率和工作效率，并同時(shí)降低二氧化碳的排放量。但目前為止，其靈活性的特點(diǎn)仍缺少相應(yīng)的模型進(jìn)行對(duì)其作為支持，因此，碳捕獲與封存技術(shù)還有待進(jìn)一步的做更深入的研究。

4　結(jié)語

隨著全球氣候的變暖，低碳經(jīng)濟(jì)成為全球?qū)W者重要的研究課題，由于電力行業(yè)是能源消耗最多，二氧化碳排放量最多，環(huán)境影響最深的一個(gè)行業(yè)，其低碳化的發(fā)展規(guī)劃更是刻不容緩。本文分別對(duì)低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化運(yùn)行兩個(gè)方面進(jìn)行了概述，并著重闡述了低碳電力系統(tǒng)的規(guī)劃研究，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的電力低碳化研究提供有效的思路和借鑒。

［1］魏一鳴，劉蘭翠，范英.碳排放研究［R］.科學(xué)出版社，2008（06）.

［2］康重慶，季震.碳捕集電廠靈活運(yùn)行方法評(píng)述與展望［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012（10）.

［3］吳耀武，侯云鶴.基于遺傳算法的電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1999（14）.

鄭昂（1979—），男，漢族，陜西西安人，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、計(jì)劃管理。