關于低碳電力系統規劃與運行的優化研究

鄭昂

（國網陜西省電力公司榆林供電公司，陜西榆林 719000）

關于低碳電力系統規劃與運行的優化研究

鄭昂

（國網陜西省電力公司榆林供電公司，陜西榆林 719000）

在和諧社會的背景下，經濟的可持續發展已經成為當今各專家研究的主要課題，而經濟的可持續發展基于環境的可持續發展之上，因此，低碳經濟的概念慢慢進入人們的眼球。本文從電力行業的低碳化入手，概述了低碳電力系統的規劃和優化運行兩個方面，并著重闡述了低碳電力系統的規劃研究，希望對電力系統的今后研究能有所幫助。

低碳 電力系統規劃 電力系統優化運行

從九十年代初期，人們越來越關注經濟與環境的聯系，在2003年，英國首先提出了低碳經濟的概念，隨之全球發起了保護地球氣候的活動，并制定了相應的條約甚至是公約，由此可見，環境對于經濟的影響已經不容忽視。眾所周知，電力行業是能源消耗最多的一個行業，同時它也是二氧化碳排放量最多的行業，它的發展對于環境的影響是一個重要的挑戰，因此，電力行業必須要進行低碳化來應對全球氣候變暖的挑戰。

1　低碳經濟及低碳電力技術概述

低碳經濟是環境與經濟相關性的總結，環境的發展決定經濟的發展，經濟的發展基于環境發展之上，它是通過改變清潔能源的創新觀念，運用清潔能源的核心技術，人為的改變空氣中二氧化碳含量，從而達到環境與經濟共同發展的總體目標。

在低碳經濟的概念中，低碳技術涉及了多個行業，如電力、交通、化工等，而電力行業的低碳化發展是實行低碳經濟的重要課題。低碳的電力技術包括了發電環節的低碳化技術、輸電環節的低碳化技術以及用電環節的低碳化技術。其中發電環節的低碳化技術又包括了清潔能源的高效率發電低碳化技術、燃氣復循環發電的低碳化技術、碳捕獲與封存技術等。而其中最為關鍵并且在實際運用最為廣泛的技術為碳捕獲與封存技術，簡稱CCS技術。它可以做到將電力工廠排放的二氧化碳與大氣隔絕，從而達到低碳減排的效果。

2　低碳電力系統的規劃研究

低碳經濟下的電力系統的規劃運行方法包括了低碳電力系統的規劃研究和電力系統的優化運行的研究，電力系統的規劃研究又包含低碳的電源規劃研究、低碳的電網規劃研究和低碳的電源電網協調規劃研究三個方面。

2.1低碳的電源規劃研究

傳統的電源規劃的主要目的是實現電源擴展，而低碳的電源規劃可以分為電源擴展規劃、分布式電源規劃以及碳捕集與封存裝置的優化配置規劃三個方面。

2.1.1電源擴展規劃

低碳經濟下的電源擴展規劃較于傳統的電源擴展規劃而言，它將二氧化碳的每年的排放量計入了總體排放量的約束軌跡中，同時將碳捕集技術的運用費用納入了碳交易的整體改造費用中，符合了中國經濟的宏觀發展。但是也意味著碳捕集技術將面臨更多的挑戰。

2.1.2分布式電源規劃

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

2.1.3碳捕集與封存裝置的優化配置規劃

如上所述，碳捕集與封存裝置的優化配置規劃是目前運用最為廣泛的一個技術，但目前仍出現諸多問題，如裝置運用的成本較高，技術含量較高且目標單一的缺點。因此，在低碳經濟的目標下，仍需做進一步研究。

2.2低碳的電網規劃研究

電網規劃是基于電源擴展規劃的基礎之上，電網規劃是在電源充足的條件下，做到安全合理的配電工作。低碳經濟下的電網規劃需要滿足經濟性、安全性和清潔性相統一的要求，因此，相較于傳統的電網規劃，低碳的電網規劃可以分為輸電網規劃和聯網規劃兩個方面。輸電網規劃的主要工作是將碳交易的費用與碳排放的費用進行聯系，并建立相應的模型，實現動態平衡的一個預測建模，從而達到二氧化碳減排的目的。聯網規劃的在實行二氧化碳減排的目的同時，考慮到全國聯合用電、跨區域用電的一個碳交易和碳排放的費用的約束條件，實現總體的環境與經濟的低碳化目的。

2.3低碳的電源電網協調規劃研究

在未來的電力行業發展中，電源擴展規劃與電網規劃將會做為研究的整體，電源與電網是相輔相成的不可分割的整體，特別在低碳經濟的條件下，電源與電網應做到互相配合，才能實現安全輸電配電的同時，滿足二氧化碳的低排放。同時，分布式電源的可再生資源也將是以后電力發展的一個新的方向，最重要的是新的能源的開發也將是電力行業未來研究的方向，例如太陽能、潮汐能、風能的開發等。

3　低碳電力系統優化運行的研究

低碳電力系統的優化運行研究如低碳電力系統規劃研究類似，可以分為低碳化發電機組優化組合、低碳化發電機組優化調度、低碳化發電機組優化運行等三個方面。而碳捕獲與封存技術是以上種種研究的基礎，它的裝置設備的工藝十分復雜，技術含量高，設備運用的費用高，因此，低碳電力系統的優化運行主要就是碳捕獲與封存技術的優化運行應用。碳捕獲與封存技術具有高技術含量、高運行費用的特點，但為什么還會在實際運用的運用率最高，那是因為碳捕獲與封存技術的靈活性的特點造成的。碳捕獲與封存技術可以通過改變碳捕集的數量改變電廠發電的能力，能夠極大的提高電廠的發電率和工作效率，并同時降低二氧化碳的排放量。但目前為止，其靈活性的特點仍缺少相應的模型進行對其作為支持，因此，碳捕獲與封存技術還有待進一步的做更深入的研究。

4　結語

隨著全球氣候的變暖，低碳經濟成為全球學者重要的研究課題，由于電力行業是能源消耗最多，二氧化碳排放量最多，環境影響最深的一個行業，其低碳化的發展規劃更是刻不容緩。本文分別對低碳電力系統的規劃和優化運行兩個方面進行了概述，并著重闡述了低碳電力系統的規劃研究，希望能夠為后續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］.科學出版社，2008（06）.

［2］康重慶，季震.碳捕集電廠靈活運行方法評述與展望［J］.電力系統自動化，2012（10）.

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

鄭昂（1979—），男，漢族，陜西西安人，職稱：工程師，學歷：本科，主要研究方向：電力系統及其自動化、計劃管理。