回俊龍，凌云頔

(國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司，長(zhǎng)春 130000)

應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展及氣候變化，應(yīng)發(fā)展清潔低碳綠色經(jīng)濟(jì)。低碳節(jié)能電力工程技術(shù)是推動(dòng)電力低碳技術(shù)轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要策略。

1 低碳電力技術(shù)

低碳綠色電力勘測(cè)技術(shù)是在地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目中進(jìn)行勘測(cè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，即組織展開(kāi)低碳電力技術(shù)在本地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的勘測(cè)應(yīng)用研究規(guī)劃，落實(shí)低碳綠色發(fā)展理念，探索新生產(chǎn)材料、新生產(chǎn)裝備、新生產(chǎn)工藝、新生產(chǎn)技術(shù)、新生產(chǎn)流程的綜合應(yīng)用。對(duì)低碳施工技術(shù)在建筑施工中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行前期策劃，實(shí)施建筑一體化低碳施工，在施工、調(diào)整試驗(yàn)、驗(yàn)收考核階段推行符合低碳技術(shù)應(yīng)用要求的“四節(jié)一環(huán)保”潔凈化施工。通過(guò)以上設(shè)計(jì)、施工等措施，達(dá)到資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、水土保持、生態(tài)保護(hù)的目的，加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量管理，實(shí)現(xiàn)安全建設(shè)工程總目標(biāo)[1]。

低碳電力理念的廣泛引入對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展具有重要意義。低碳電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)的研究成果應(yīng)緊扣低碳電力行業(yè)的本質(zhì)屬性，分析低碳電力經(jīng)濟(jì)對(duì)我國(guó)電力行業(yè)的深刻影響，促進(jìn)低碳發(fā)展為主要目標(biāo)，建立電力發(fā)展創(chuàng)新模式，促進(jìn)現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展。

表1為低碳電力技術(shù)概況。

表1 低碳電力技術(shù)概況Tab.1 General situation of low carbon power technology

碳排放的計(jì)算與評(píng)估。碳排放的計(jì)算與評(píng)估是低碳電力的技術(shù)基礎(chǔ)，需從電力行業(yè)入手，探究碳排放的定量計(jì)算方法，了解電力行業(yè)碳排放發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)的排放趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

網(wǎng)絡(luò)化的碳排放分析方法。除了對(duì)電力系統(tǒng)碳排放的總量特性進(jìn)行分析外，還需引入網(wǎng)絡(luò)碳排放流的概念與分析理論，將電力系統(tǒng)的碳排放與電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，研究網(wǎng)絡(luò)化的碳排放分析方法與計(jì)算模型，掌握電力系統(tǒng)中影響碳排放的關(guān)鍵因素，對(duì)電力系統(tǒng)面向低碳目標(biāo)的運(yùn)行方式和電網(wǎng)規(guī)劃提出針對(duì)性的指導(dǎo)。

要促進(jìn)可再生能源的低碳技術(shù)應(yīng)用，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能發(fā)電等，優(yōu)化低碳經(jīng)濟(jì)能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)總體能源結(jié)構(gòu)的升級(jí)。

2 低碳電力技術(shù)及碳交易機(jī)制的影響

低碳技術(shù)中，CCS在電力行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)排放源釋放的二氧化碳?xì)怏w的分離與捕集，在管道支持下實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸與封存，避免大量二氧化碳排放至空氣中造成溫室效應(yīng)?；痣姀S通常會(huì)開(kāi)展碳捕集設(shè)備的加裝工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排放量的有效控制，為減少碳減排提供極大助力。在碳捕集技術(shù)的支持下，電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃發(fā)展產(chǎn)生了較大變化。規(guī)劃過(guò)程中，低碳技術(shù)可使碳排放量降低，但會(huì)增加電廠運(yùn)營(yíng)成本，需從減排的社會(huì)效益與成本控制的經(jīng)濟(jì)效益方面入手，進(jìn)行權(quán)衡考慮，結(jié)合自身發(fā)展需求來(lái)響應(yīng)減排政策。在運(yùn)行優(yōu)化方面，電廠引進(jìn)碳捕集技術(shù)，其運(yùn)行機(jī)制相對(duì)其他電廠來(lái)說(shuō)更為靈活、更具潛力，但是運(yùn)行模式的改變會(huì)增加電力系統(tǒng)的調(diào)度難度。

引入碳交易機(jī)制，電力系統(tǒng)能夠更靈活地解決碳減排與經(jīng)濟(jì)效益之間的矛盾，對(duì)運(yùn)行成本的優(yōu)化具有積極意義。在電力系統(tǒng)產(chǎn)生富余碳排放額度時(shí)，通過(guò)出售額度的方式可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，有效緩解電力系統(tǒng)的運(yùn)維成本壓力。在碳排放額度不滿(mǎn)足需求的情況下，電廠則需按規(guī)范要求支付罰款并進(jìn)行額度購(gòu)買(mǎi)，這將使電廠的運(yùn)維成本進(jìn)一步增加。在規(guī)劃運(yùn)行時(shí)，要將碳交易機(jī)制納入工作范圍，考慮傳統(tǒng)因素，基于碳排放額度的影響對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。運(yùn)行過(guò)程中，電力公司需要做好發(fā)電機(jī)組的調(diào)度管控，在發(fā)展新能源的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推行碳捕集電廠的建設(shè)發(fā)展，確保碳減排工作的有序推進(jìn)。

3 低碳發(fā)電技術(shù)特性

低碳發(fā)電技術(shù)是促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。低碳發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用選擇，除了受能源成本、效益、風(fēng)險(xiǎn)與技術(shù)成熟度等因素的影響，還與能源儲(chǔ)備、資源環(huán)境、電力行業(yè)發(fā)展情況密切相關(guān)。低碳發(fā)電技術(shù)尚不成熟，具有發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、效果不確定等特點(diǎn)，主要類(lèi)型包括清潔風(fēng)能發(fā)電應(yīng)用技術(shù)、igccs發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)等高效風(fēng)能發(fā)電應(yīng)用技術(shù)，核電、水電、光伏、生物質(zhì)熱能發(fā)電等低碳風(fēng)能發(fā)電應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)分析各種發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益、制約因素與應(yīng)用前景，結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃與能源調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，使電力系統(tǒng)碳排放在2025年達(dá)到頂峰[2]。

4 低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃

電力系統(tǒng)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的一種模擬，需要立足于實(shí)際，解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，模擬電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行，找到電網(wǎng)建設(shè)中的薄弱點(diǎn)，確定電網(wǎng)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目及建設(shè)總體方案、規(guī)模和施工時(shí)序，確定電網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)際投資額和具體需求。

低碳儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的總體規(guī)劃主要包括對(duì)開(kāi)發(fā)低碳儲(chǔ)能電源與建設(shè)低碳智能電網(wǎng)的規(guī)劃。在能源系統(tǒng)碳排放中，電力系統(tǒng)的碳排放約占40%，應(yīng)通過(guò)征收電能資源替代稅的方式有效減少電力終端用戶(hù)的直接能源碳排放[3]。從低碳智能電源的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其與發(fā)電負(fù)荷變化預(yù)測(cè)有著直接的關(guān)系，如果在智能電網(wǎng)投入運(yùn)營(yíng)之后再開(kāi)始進(jìn)行節(jié)能改造，將增加運(yùn)營(yíng)成本，降低發(fā)電機(jī)組工作功率與能源效率。因此，改造配套措施應(yīng)基于前期的技術(shù)論證與規(guī)劃來(lái)開(kāi)展，避免受到外部因素的影響，促進(jìn)其應(yīng)用。

電源和電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成，應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃，促進(jìn)電源低碳化發(fā)展。在安裝電源時(shí)，要根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行安全建設(shè)，綜合考慮系統(tǒng)建設(shè)成本及后期運(yùn)行管理，對(duì)電力系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)展開(kāi)合理規(guī)劃評(píng)估。

5 低碳電力系統(tǒng)的優(yōu)化策略

5.1 優(yōu)化啟停發(fā)電機(jī)組

優(yōu)化各個(gè)發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)調(diào)度期內(nèi)每個(gè)特定時(shí)間段的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化啟停整合。規(guī)劃發(fā)電機(jī)組的目的是將電力系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)營(yíng)成本降至最低，不同電力機(jī)組之間的組合將直接影響電力系統(tǒng)發(fā)電能耗，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)碳排放量與總額之間存在一定的差異[4]。

5.2 優(yōu)化調(diào)度發(fā)電機(jī)組模式

優(yōu)化電力調(diào)度管理可保證電力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)營(yíng)，要合理協(xié)調(diào)火力發(fā)電機(jī)組的電源發(fā)電量，將電力燃料發(fā)電成本降到最低。除了優(yōu)化電力運(yùn)行管理模式以外，還要充分考慮環(huán)境資源保護(hù)，基于節(jié)能低碳綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，優(yōu)化調(diào)度發(fā)電機(jī)組模式。

5.3 優(yōu)化含碳捕集電廠

碳捕集與封存裝置的運(yùn)行機(jī)制非常復(fù)雜，具有一定的應(yīng)用局限性。針對(duì)新型含碳捕集熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)鈾C(jī)組的碳利用和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，應(yīng)構(gòu)建集風(fēng)電、電轉(zhuǎn)氣(powerto-gas，P2G)一體的虛擬電廠，以虛擬電廠收益最大化為目標(biāo)，以CO2捕集率、熱電比、電轉(zhuǎn)氣功率為決策變量，建立虛擬電廠優(yōu)化運(yùn)行模型。這種聚合模式的虛擬電廠可獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益、更好的風(fēng)電消納效果、更低的碳排放[5]。

6 低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃展望

電網(wǎng)與電源是電力系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中密不可分的兩部分，低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃需要做好兩方面的協(xié)調(diào)配合。在電源方面，電力公司要做好容量、布局的充分預(yù)測(cè)，確保電壓等級(jí)、輸電容量、線路走向等符合城市發(fā)展需求；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)于電源裝機(jī)工作具有較大影響，在低碳經(jīng)濟(jì)體系中，要綜合考慮電網(wǎng)和電源因素，確保碳減排的電力負(fù)荷穩(wěn)定供應(yīng)[6-8]。

輸電網(wǎng)與發(fā)電廠協(xié)調(diào)配合，才能實(shí)現(xiàn)就近并網(wǎng)，避免因大量轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生不必要的線路損耗，在滿(mǎn)足正常用電需求的情況下降低碳排放量。電力系統(tǒng)規(guī)劃目標(biāo)是滿(mǎn)足市場(chǎng)電力需求，特別是滿(mǎn)足消費(fèi)者的電能需求，由此可見(jiàn)，碳排放的根源在于電力負(fù)荷，輸電網(wǎng)的合理規(guī)劃能夠從分布和流動(dòng)方面對(duì)碳排放進(jìn)行引導(dǎo)。應(yīng)重點(diǎn)控制電網(wǎng)與電源協(xié)調(diào)規(guī)劃，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，減少碳排放。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可再生清潔能源，潮汐能、風(fēng)能等通常來(lái)自于偏遠(yuǎn)區(qū)域，應(yīng)根據(jù)電力負(fù)荷需求建設(shè)輸電線路，做好可再生電網(wǎng)專(zhuān)用輸電線路的規(guī)劃[9]。

很多專(zhuān)業(yè)人員對(duì)電力系統(tǒng)電源開(kāi)展了規(guī)劃研究，規(guī)劃設(shè)計(jì)和方法已初獲成果，但對(duì)于電網(wǎng)與電源協(xié)調(diào)方面的規(guī)劃相對(duì)較少，未來(lái)需要進(jìn)行更深入的研究。其中，可再生風(fēng)電應(yīng)作為核心技術(shù)，為低碳電力規(guī)劃提供了助力，應(yīng)針對(duì)風(fēng)電能源并網(wǎng)進(jìn)行充分評(píng)估分析，在滿(mǎn)足布局規(guī)劃要求的情況下，盡可能提高電網(wǎng)接納新能源的能力。目前，碳捕集技術(shù)設(shè)備已應(yīng)用于火電廠中，而火電廠系統(tǒng)運(yùn)行分析的算法模型較為簡(jiǎn)易，應(yīng)將完全捕集分析轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)捕集分析，確?；痣姀S的優(yōu)化配置計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符?？鐓^(qū)輸電將成為配置大區(qū)資源的重要途徑，應(yīng)對(duì)電力聯(lián)網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行分析，對(duì)電量輸送、電源類(lèi)型應(yīng)用進(jìn)行綜合優(yōu)化。要加強(qiáng)電網(wǎng)和電源協(xié)調(diào)規(guī)劃，提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性[10]。

電力行業(yè)在針對(duì)電力系統(tǒng)在低碳經(jīng)濟(jì)體系中的運(yùn)行優(yōu)化情況進(jìn)行了較多研究，相關(guān)成果推動(dòng)了運(yùn)行優(yōu)化水平的有效提升。在后續(xù)研究工作中，電力公司需要對(duì)碳捕集、碳交易相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的啟停和組合模式，針對(duì)性地建立相應(yīng)的優(yōu)化模型和算法體系。在碳捕集方面，要充分考慮系統(tǒng)接入碳捕集后的變化情況，從安全、經(jīng)濟(jì)、低碳等多方面入手，綜合考慮碳捕集電廠的價(jià)值，考慮新能源電廠與碳捕集電廠的協(xié)調(diào)配合與運(yùn)行優(yōu)化模式，建立常規(guī)機(jī)組與碳捕集機(jī)組的配合運(yùn)行模式。相關(guān)部門(mén)應(yīng)有針對(duì)性地推出運(yùn)行調(diào)度政策，為低碳電力系統(tǒng)規(guī)劃提供動(dòng)力[11-12]。

7 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)低碳能源電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，需要在規(guī)劃、措施、行動(dòng)、監(jiān)管等方面進(jìn)一步協(xié)調(diào)，不斷優(yōu)化低碳電力系統(tǒng)，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。