低碳条件下谈电力系统规划与运行优化冯欢

低碳条件下谈电力系统规划与运行优化冯欢

冯欢

内蒙古电力勘测设计院有限责任公司内蒙古呼和浩特010000

摘要：低碳技术涉及的技术较多，一般表示利用可再生能源、可勘探开发能源等控制温室气体排放的技术。随着碳捕集技术的成功引入，不仅对电力系统规划与运行优化等工作产生了较大的影响，同时，还增加了电力企业的费用，所以电力企业必须在自身发展与低碳排放之间均衡。从电力运行角度分析，碳捕集技术自身的特点与运行机制体现了电厂在市场运行中的特殊性，同时也给电力系统调度等操作带来了较大挑战。

关键词：低碳条件；电力系统；规划；运行优化

1低碳经济的内涵及对电力系统的规划与运行的影响

1.1低碳经济的概念

随着全球人口的增多和经济的快速发展，能源的大量消耗，空气中的二氧化碳的浓度越来越大，带来的严重的雾霾、酸雨等环境问题，全球变暖为人类生存发展带来巨大的挑战。据此，“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳世界”等一系列新概念应运而生。低碳经济指的是在可持续发展理念的指导下，采用技术和制度的创新、产业的转型和新能源的研发等各种手段，尽最大可能地减少煤、石油等不可再生能源的消耗，使得温室气体排放降低，最终达到经济和社会发展与生态环境保护双赢的一种形态。这是人类社会在农业和工业文明之后的又一次重大进步，开发出了一条迈向生态文明的新路，改变了传统的增长模式，应用创新技术与创新机制，最终达到低碳经济模式和生活方式，实现社会可持续发展。在低碳经济的条件下，电力工业为达到低碳环保，必须实现对电力系统进行规划和运行的优化，关键是要考虑碳的排放交易和低碳的电力技术。

1.2低碳电力技术的影响

低碳电力技术主要包括了发电环节环境的清洁技术、煤气和燃气化循环发电技术，利用风、太阳、水等能源的低碳发电技术，碳的捕获与封存技术等。碳的捕获和封存技术备受电力企业的关注，此技术可以将二氧化碳气体从排放的气体中分离出来并捕获，通过管道进行运输储存到安全的地方，最终降低了电力企业的碳的排放量。碳的捕获技术对电力系统的规划和运行的优化具有重要的作用。低碳技术用于电力系统，使碳排放量大大降低，同时也增加了企业的建设成本，所以必须在成本和经济效益两个方面进行协调。

1.3碳交易机制对电力系统的影响

在《京都议定书》中制定了联合履行、清洁发展和排放贸易三种碳排放的交易机制，可以有效的在不同的对象中以不同的形式进行碳排放量额的交易。碳交易机制的引入，很大程度上降低了电力企业的经营成本费，也为在实际工作中的各个环节降低碳排放量提出了有效的方法。根据工业部门碳排放量的限制程度，当电力系统的碳排放量过多时，通过将多余的排放量销售出去，在取得了可观的经济利润的同时，也降低系统地运营成本。而当电力系统中碳排放量较少时，此时会购买缺少的额度，最终无疑加大了成本的运营支出。所以在初期的规划和后期的运行过程中，会将碳交易机制进行充分的考虑。另外需要结合传统的影响因素，对排放额度进行科学合理的调节，有效利用好太阳能和风能等可再生能源，最大程度的降低碳的排放量。

2了解低碳电力系统规划现状及未来发展

2.1低碳电源规划

第一，低碳经济下电源扩展规划。进行电力系统电源扩展规划时，必须对低碳经济影响因素进行分析。本文经过对低碳经济下的电源规划进行研究，将碳捕集发电机组加入到优化电源中，并且借助目标函数对火电改造费用及碳排放超标等进行全面考虑。基于国家与电力工业的减排模式，构建了碳排放模型，形成了宏观发展体系。随着低碳经济的发展，目前风电、太阳能已经得到了人们的关注，但在发展过程中还面临一些问题，今后还要不断研究。

第二，碳捕集系统在火电厂优化配置中的应用。由于能源结构较紧缺，所以今后必须以煤电能源为主。目前CCS技术是我国电力工业具有发展前景的技术，但成本较高，导致其还不能大规模应用到火电厂优化配置中，后期还要不断进行研究。

第三，低碳经济下，分布式电源规划。分布式电源表示直接布置在配电网的容量较为分散的电源。分布式电源具有环境污染小、线路损耗低和供电质量高等特点，目前已经引起了广大研究学者的关注。分布式电源可以适应低碳发展要求，一方面，分布式电源分布于负荷中心，容量较小，电压较低，可直接接入配电网发电，缓解了电网传输压力，能够减少电力传输所带来的能源损耗；另一方面，分布式电源大多利用利用风能、太阳能等可再生能源，生产绿色、清洁电力，从根本上减少了能源的消耗。

2.2规划低碳电网

第一，输电网规划。了解电网输配电特点后，制订电网低碳评估模型及方法。同时针对当前智能电网的发展，及时对电网用户对低碳能力的祸合情况进行分析，制订低碳经济模型。虽然目前电力企业初步建立了动态碳排放价格模型，但在对电网规划的影响方面所做的分析和评估还有所缺失，需要不断研究。

第二，联网规划。根据全国电力发展规划，要求到2020年底，实现统一联网。实现统一联网时，重点是做好跨区域能源转化，提高低碳经济效益。目前，已经对各区域的碳排放情况进行了统计分析，并将碳排放量引入约束条件中，构建了电力系统联网模型，旨在提高联网环境与经济效益。

2.3低碳电网协调规划

电源是电力系统中较重要的组成部分，与电网的发展密切相关。电源布局和容量配置均会对输电线路走向、容量、等级产生影响；同时系统电网结构也在一定程度上影响着电源装机布局。为了在低碳经济环境下长期发展，必须合理规划电源与电网。一方面，实现电源与输电网的结合，优先就近发电，减少输电损耗，维持电源经济运行。在低碳环境下，只有协调好电网与电源的关系，才能发挥输电网对碳排放的引导，进而降低碳排放量。另一方面，低碳经济的发展是一种促进可再生能源利用的方式，尤其对偏远地区的发展，必须结合实际发展，实现可再生电源的应用，充分发挥绿色电源的作用。

2.4未来研究方向

第一，利用风能、太阳能等可再生环保能源发电是低碳经济的主要技术，但是由于清洁能源发电发展历史较短，在接入电网方面仍存在一些问题。如何利用现有电网接纳清洁能源，并在未来电网规划中充分考虑清洁电源接入，已经成为未来发展主要方向。

第二，跨区输电是电能配置的重要方式，可以从联网送电电源类型搭配、输送电优化等方面进行分析。

第三，CCS装置在火电厂的优化设置是在碳捕集与火力发电基础上进行的，可以及时捕结碳排放，虽然此种操作简化了问题，但与实际发展存在一定偏差，未来还需要进一步研究。

第四，低碳经济下，电源与电网联系较密切，出现了较多的规划协调问题，今后必须重点研究。

结语：综上所述，为使我国未来的经济继续保持可持续发展，低碳经济是达到目标的行之有效的方法。因此国家对各个行业进行改革，着力减少环境污染，降低能源浪费。电力系统运行中碳排放量极高、能源消耗也较多，电力工业的低碳发展关系着国家低碳路线发展能否顺利实行。为了落实可持续发展的目标，必须对电力系统的建设进行改革，使其发展达到与时俱进。本文重点研究了在保证低碳经济的前提下，如何对电力系统进行合理的规划、优化运行，从而建立完整的低碳条件下电力系统规划与运行优化的框架，最终为低碳经济的推行提供相关的思路和建议。

参考文献：

[1]陈启鑫，康重庆，夏清，等．电力行业低碳化的关键要素分析及其对电源规划的影响[J]．电力系统自动化，2016，33（15）：18~23．

[2]周海舟．论述低碳经济下的电气自动化研究[J]．科学与财富，2015（5）.