試論低碳背景下電力技術發展

陳　磊（南方電網超高壓輸電公司南寧局，廣西　南寧　530000）

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試論低碳背景下電力技術發展

陳磊（南方電網超高壓輸電公司南寧局，廣西南寧530000）

低碳指的是減輕溫室氣體的排放，我國的電力產業以燃煤為主要能源，煤炭燃燒后會產生大量二氧化碳氣體，助長氣候變暖。低碳電力技術的構成包括回收利用碳資源、開發可再生技術以及高效利用碳資源。目前我國的電力行業已經逐漸轉變觀念，越來越重視低碳電力技術。低碳電力的研究包括對電力技術的發展路線、能源結構優化以及電網結構與運行特性三方面的研究。低碳電力技術擁有廣闊的前景，電力企業應重點關注對低碳電力技術的研究。

低碳；電力技術；研究；發展

碳是目前被提及最多的環境問題，隨著經濟的發展和工業規模的擴大，人們對電能的需求也隨之增長。我國以及大多數國家均主要通過燃燒化石能源的方式獲取電能，而化石能源的主要成分為碳，因此，在燃燒化石能源的過程中，必然會產生大量的二氧化碳氣體。二氧化碳氣體是著名的溫室氣體，大量排放二氧化碳會造成氣候變暖等諸多不利因素。因此，我國開始越來越關注低碳經濟。相比于傳統模式，低碳經濟在降低了碳排放量的同時，也增加了能源的利用率，而在低碳模式下，電力企業該如何適應和發展，成為了當前最重要的問題。

1　我國低碳電力的背景

低碳經濟的核心在于減少碳排放量，目的在于緩解甚至改變全球變暖的趨勢，所帶來的附加好處在于提高了能源的利用效率。電力行業是目前對能源需求量最大的產業之一，因此也是最主要的碳排行業。我國實現工業化后，對電能的需求飛速增長，因此，我國開始逐漸重視碳排放的問題。隨著全球氣候逐漸變暖，低碳的概念已經被越來越多的提及并引起重視，然而實現真正意義上的低碳卻并不像說的那樣輕松，至少對于電力行業來說是如此。圖1是我國1999～2012年的碳排放趨勢。

圖1　我國1999～2012年碳排放量（億t）

2　低碳電力的技術構成

2.1回收利用碳資源

對碳的回收利用包括了捕集、重復利用以及封存，就目前的技術而言，我國電力行業的主要能源依然是煤炭，因此，在無法立即全面采用新能源替代含碳化石能源的前提下，充分利用碳資源就成了當前最主要的研究方向［1］。當前，我國的電力企業應將研究重點放在對碳資源的回收利用方面，對捕集的二氧化碳進行再利用，也可以儲存多余的碳資源。

2.2可再生發電技術

利用可再生能源進行發電活動，即可實現可再生發電技術，包括常見的太陽能、水能、風能以及核能。以某省的某水電站為例，該水電站于2010年年底建成并網發電后，為該地區提供了超過20%的電力供應，至2013年7月，該水電站已經在半年的時間內累計完成了15.77億kW/h的發電量，遠遠高于普通的單個火力發電站。

2.3高效清潔發電技術

此技術是通過應用高效的清潔的發電技術，以實現高效率、低污染的發電目標。高效清潔發電技術的理念比較先進，目前比較成熟的有超臨界、超超臨界發電技術以及IGCC（整體煤氣化聯合循環發電系統）和NGCC（天然氣聯合循環發電系統）、CHP（地熱聯產發電技術）技術等等。

3　電力行業的低碳現狀

目前，國外的低碳電力研究比較成熟，迫于全球氣候變暖的問題，節能減排已經成為西方國家重點關注的項目。二氧化碳是火力發電的主要排放物，因此，低碳應首先從電力行業開始。總的來說，西方國家對低碳電力的研究集中在以下方面：制定目標，制定低碳政策；將低碳作為單獨的要求加入到電力行業，分析其其帶來的影響；研究新的、更先進的低碳技術，高效利用能源。

國內的低碳研究比國外的發達國家起步較晚，現在我國對低碳的研究還停留在發展理念以及面對全球氣候變暖應采取的策略等方面，但沒有從電力行業本身出發研究如何做到低碳電力，因此，我國的低碳研究相比西方國家來說依然比較欠缺［2］。目前我國正致力于對碳排放的潛力分析以及能源發展減排背景下的關鍵技術應用探究等等。以某省為例，該省某市2008～2011年的經濟增長如表1所示。

表1　該市2008～2011經濟增長情況

作為相對落后的地區，該市有著強烈的快速發展經濟的愿望，并先后建設了大量的工業和電力設施。然而，當經濟實現高速增長后（如表1），環境問題卻日益突出，并且，能源浪費問題也成為該市目前亟待解決的問題。因此，自2011年起，該市開始大力發展新能源，并在原有火力發電的基礎上，對生產工藝和設計理念進行了改良。至2013年，該市已經先后建設了風能發電站和水力發電站，并改進了火力發電的工藝，增加了碳的利用率。目前，該市已經能夠有效利用碳資源，并顯著提高了電力生產的清潔度，不僅如此，該市的經濟增長不僅沒有放緩，反而比低碳時代之前更迅猛，2014年，該市的GDP增長率達到27%，財政收入增加19%，工業產值增長了近10%。

4　低碳電力模式的研究

4.1電力技術的發展路線

將低碳的技術引入到電力系統中，為實現電力產業的低碳化打下重要基礎。目前的電力行業事關國民生活，雖然環境保護同樣重要，但如果因此而降低了電能產出，影響了社會發展，也并不值得。因此，在引入低碳技術時，要謹慎選擇，結合我國的國情，選擇最適合的低碳技術。除了考慮最基本的效益、風險與技術可靠性等因素外，最重要的是必須符合我國的用電情況［3］。根據目前的現狀，建議大力發展核能和水能（這兩項技術我國目前都比較成熟），以風能和太陽能為輔。但無論怎樣，都必須要在傳統技術和新技術之間進行取舍和規劃，為制定我國的低碳電力藍圖做好充分準備。

4.2能源結構優化

目前，煤炭發電占據了我國電力生產的絕大多數，而各種清潔能源的占比卻微不足道，因此，合理調整能源結構，增加新能源和清潔能源的比重是當前解決碳排放過量的最重要方法。低碳電力技術一定會影響傳統電力產業的利益，對傳統的煤炭火力發電造成沖擊。因此，設計者應站在更高的角度考慮問題，綜合經濟、環境和安全等多方面的因素，建立起集能源、環境和經濟增長為一體的能源結構網絡，互相促進、共同發展。

4.3電網結構與運行特性

低碳背景下，可再生電源和分布式電源都得到了長足發展，在這之中，分布式電源幾乎都分布于負荷中心，有利于電力供應的本地化，有效緩解電網的輸電壓力［4］；而可再生電源則有利于偏遠地區的發展和利用，例如風能發電系統就必須建造在非常偏遠的地方，而一旦建成投產，就能有效帶動當地的經濟發展（例如旅游業），甚至可以成為當地的主要電能供應來源。對于低碳背景下的電網結構和其運行的特性，其研究主要集中于建設更有利于支撐低碳電力發展的輸配電結構以及相應的配套設施，還包括低碳能源的網絡結構對于系統電壓、頻率穩定性的影響和計算。

5　結語

本文系統地探討了低碳的背景以及我國的低碳電力現狀，并對低碳電力的發展模式和未來規劃給予建議。低碳一定會成為大勢所趨，將來不僅是電力產業，所有的工業規模較大的產業都將進入低碳時代。

［1］鄧艷麗，雷 真.對于低碳背景下電力技術發展的思考［J］.企業技術開發（學術版），2014，33（12）：86～87.

［2］王 宇，計 彤.中國低碳電力技術減排潛力及減排成本分析［J］.生態經濟，2014，30（11）：14～17，56.

［3］許 虎.低碳電力技術的研究及展望［J］.中國新技術新產品，2015，23 （14）：58.

［4］王 洋，宋煥如.淺談低碳電網的技術途徑分析與展望［J］.科技創新與應用，2015，6（35）：196.

陳 磊（1984-），男，漢族，甘肅武威人，助理工程師，學士，主要從事運行值班工作。

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2095-2066（2016）19-0063-02

2016-6-20