低碳經濟下我國電力行業新能源轉型分析

王博卿

（國網浙江義烏市供電有限公司）

一、引言

目前我國在新能源儲備方面具有絕對優勢，為了使電力行業在低碳經濟下成功轉型為新能源發展模式，必須從現有問題進行分析研究提升相關技術手段，對整體電源結構加以改善，只有將新能源充分利用和開發才能真正提升我國電力行業水平，保障電力行業長期穩定發展。

二、我國電力行業低碳經濟下新能源轉型的意義和政策

（一）新能源轉型意義

我國電力行業長期以來都是處于一種行業壟斷狀態，在社會經濟不斷發展的當下，電力資源更是作為主要能源支撐著人們的日常生活與工業生產。因此，必須對電力行業低碳化新能源轉型予以充分重視并對當前電網加以改革，從而為電力行業提供更好的可持續性發展空間。據調查得知，國內電力行業在2021 年二氧化碳排放總量超過43%，對社會生態環境造成了極大的污染。傳統電力行業是以火電生產為主體生產機構體系，通過石油、煤炭等主要燃料作為電力生產的主要動力來源，但在其燃燒過程中產生會產生以二氧化碳為主的有害氣體，致使大面積自然環境、生態資源受到污染和破壞，同時造成不同程度的經濟損失。除此之外，煤炭、石油等資源存儲量并非無窮無盡，如一味過度開采則勢必造成資源透支也會使相關價格大漲，從而增加電力資源生產成本對國民經濟發展造成嚴重的負面影響。而目前很多國家和地區卻并未清楚意識到這一點，依舊采用傳統電力生產模式進而對全球自然環境造成了不可估量的損害。因此，必須大力推行低碳化新能源發展模式，降低CO2及其他有害氣體在電力生產過程中的排放量，無論在工業方面還是生活方面都應選擇低耗能、低污染的資源使用方式，不斷推行低碳經濟模式操作，并根據實際情況完善和改進經濟結構體系，以低碳環保為前提始終貫徹節能減排的環保理念。為電力行業的長期發展提供有力幫助。近年來，我國在光伏、風電裝機規模已達到全球領先地位。然而，新能裝機對于電力行業全面轉向低碳化新能源建設而言只是一個初期發展開端，必須圍繞售電、配電、輸電以及發電等環節做出相關調整，從而構建以新能源為基礎構建全新的綠色電力供應系統，從而保障電力資源安全供應、帶動全產業鏈以及新能源相關技術全面發展。據實際調查得知，目前為止我國可再生能源在社會用電中的發電總量占比已經超過半數，太陽能和風電發電量再次實現質的飛躍。初步估計到2030 年我國新能源總發電量將會超過國內總發電量的30%，從而真正達到高質量飛躍發展狀態，光伏新增裝機預測情況如圖1 所示。

圖1 光伏新增裝機預測比例圖

（二）能源轉型相關政策

就現階段電力行業轉型低碳化新能源發展來說，已充分引起我國政府的重視，政府已經根據行業發展現狀針對性出臺了大量幫助性政策。允許國有新能源發電企業全面對外吸引外資，同時大力支持外國先進技術、先進經驗以及管理方法的引進，從而促使我國現代新能源電力發展水平不斷進步。為獲取更多的外商投資，我國在對新能源電站運營和建設方面給予了大量免稅優惠政策，同時對電力企業也實行了一系列技術支持與經濟補貼。對于新能源電力發展而言減稅政策無疑是最為關鍵也是最有效的支持手段，而我國現階段實行的稅收減半政策，則為大部分電力行業轉型成為低碳化新能源發展過程中，減輕了大部分經濟壓力。國家在相關企業在引進外國先進設備時也有相應的關稅減免優惠政策。當相關機構部門進行新能源發電技術研究時，政府不但會提供相應的經濟補貼還會為企業提供不同程度的經濟支持。

三、我國電力企業在應對新能源發展方面的不足

（一）管理方面

目前我國已經針對關于新能源發展方面制定很多優質政策，同時也大力推行企業轉型新能源發展與相關技術研發，為電力行業電源改革創新構建了完整的服務體系，為電力相關企業業務發展提供有力幫助。但針對一些細節方面仍存在許多不足，部分措施和規定在具體實施過程中可操作性并不強，很多設施無法得到有效利用，導致可再生能源與風力輪蝸機等相關設備無法正常使用。

（二）網格問題

新能源轉型相關技術往往涉及領域較廣，而電力能源作為人們日常工作和生活所需的重要能源，利用核能、太陽能、風能等自然能源作為主要開發動力時都需進行二次轉換。由于大部分電力機構不斷增加裝機容量，新能源在電網發電已呈現激烈的競爭態勢。如傳統發電系統與新能源深入融合，傳統火力發電行業的市場競爭份額將受到影響，由此催生的競爭對新能源發展和推廣應用極其不利。

（三）新能源電力供需不匹配

受多方面因素影響，目前利用新能源發電普遍存在功率波動過大的問題。傳統電力所涉及的傳輸鏈條和相關設備相對而言較為簡單，下游階段的用電負荷也相對穩定并能夠精準預測，風力發電量則取決于風力大小而光伏發電量取決于光照強度。因此陽光照射與分離強度會隨時間出現不同程度的變化，很難有效控制和預測。此外，因我國大部分地區負荷中心與電力資源存在嚴重的空間錯位，其調度能力與輸電能力仍需進一步提升。目前我國采用風能、太陽能分布地區如表1 所示。

表1 風能、太陽能分布地區表

從整體區域來看風電資源已經與用電大省遠離，電力負荷與輸送在整體分布位置區域存在逆向呈現的特征。以風力發電為例，我國大部分地區存在棄風現象其中新疆、內蒙古、青海等地竟以高達7%的棄風率，同時還存在大幅度棄電現象由此所帶來一系列空間錯配等問題。

四、電力行業新能源轉型優化對策

（一）增強電網管理完善法律法規

需要不斷增強相關設備的技術操作、管理、日常保養和維護避免設備閑置浪費，做好新能源與電力企業相關的市場調研，綜合分析管理經營與風險投資并根據實際情況制定相應投資措施，制定風力輪蝸機等重要設備的管理和保養措施。通過多方渠道，引進專業技術人才樹立企業人才培養意識，從而為電力設備與新能源轉型結合提供強力的技術支持，并與各大高校合作確保人才儲備和輸出。除此之外，還需對相關法律法規加以完善。電力行業低碳化新能源轉型不僅需要國家相關經濟支持與鼓勵，還應制定一系列強制性法規制度保障相關單位業務規范操作與執行。例如對保護稅收相關規定加以完善，對某些造成環境污染或碳排放量不達標的電力企業按照相關規定予以經濟懲罰，同時對積極發展低碳化新能源轉型的企業給予適當經濟補貼，只有這樣才能加快電力企業低碳化新能源轉型發展步伐，促進傳統電源結構升級轉型。

（二）加強電網建設進程

我國現有電力企業網格建設已經無法滿足目前發電能力進程，太陽能、風能等一系列新能源與電力企業設備兼容性等問題仍需進一步解決。由于當前電力能源結構不斷變化，故而現代電力企業必須貫徹電網智能化發展理念，從而實現電網的升級和轉型。第一，需要完善電網智能化建設體系。電網智能化體系建設是一項極其龐大、專業且復雜的系統建設工程，通常由不同組織機構共同建設，而目前電網智能化體系在我國僅限于國家機構電網方面。因此，必須建立一套標準的電網國際化智能系統。第二，需要將現代數字化充分利用到電網建設當中，電網智能化系統建設依托于現代數字技術。因此，其發展必須將原始電力設備與現代多種數字技術相結合才能實施。第三，需要建立電網智能化測試系統。目前電網智能化相關技術已處于成熟階段，但在用戶交互與分布方面還有待提高，因此需根據實際情況建立特定的電網檢測系統模塊，從而為全面電網智能化系統建設提供有力幫助。

（三）增強配備功率預測及并網控制

信息化發電預測系統主要包括對電站、并網控制以及其他方面的管理。并網控制與功率預測作為現代電站必須具備的重要功能，由于太陽能、風能的波動性和間歇性特征導致其穩定性普遍較低，而無法準確預測發電量。應強化電網與電站的聯動功能，利用現代信息化技術構建平衡系統從而保障電網并網及預測功能的穩定性，構建智能電站維運、智能并網控制及智能預測電功率控制系統，其中主要功能為故障檢測和集中監控。構建新能源功率預測系統可為現代電站電網調度方面提供精確的先行指標，系統軟件將成為電力行業后續新能源轉型過程中的必備系統。其中主要由測光、測風等控制以及相關操作服務器構成，可通過系統建模分析氣象相關信息數據，同時精確計算相關功率信息數據以及預測數據上傳等基本功能。

因風光發電時間波動性較大，電網控制端則需要根據具體情況對新能源相關使用功率等實施量化，從而保障電網運行的穩定性和安全性。因此，電力公司必須構建一套符合預測裝配功率的信息控制系統，該系統需要設置自動上傳數據功能，在固定時間內將預測功率信息數據發送至電網調度部門，并且實時報送功率預測報告（超短期）。除此之外，還應測試系統上傳數據信息的準確率及相關規范要求，例如我國西北地區電網則要求必須超過95%的超短期與短期信息數據的上傳率，光伏電站及風電系統的短期功率則應控制在20%和25%的誤差范圍之內。

由電網控制終端向發電終端發送相關調度指令，并由數據處理系統實施全面生產控制。電網側在獲取相關預測電功率信息數據以后，需要根據地區用電要求與生產計劃為基準來制定調度發電計劃，并將相關制定通過網絡傳輸至各個新能源電站，再由電站根據指令要求對電壓與發電狀態加以調整并及時將相關數據信息反饋。整體智能控制系統可分為發電自動控制、電壓自動控制以及頻率快速響應系統。其中AGC 發電自動控制系統主要以有效控制并網功率為目的，經過系統計算最佳功率控制狀態從而滿足調控需求。AVC 電壓自動控制系統則以控制無功率風光為目的，將無功補償、風機以及逆變器等相關裝置日常運行數據通過網絡方式發送至電網調度系統，并執行電壓控制相關指令。頻率快速響應系統則主要以控制電力頻率為目的。根據實際情況調查得知，預測功率系統相比智能并網系統其滲透率較高，隨著現代新能源電站的不斷發展和建設將擁有更加廣闊的發展空間。

（四）提升新能源消納能力

新能源主體構建主要以建設智能化電力系統為主，其根本核心就是調節電網、安全、電力保障與新能源之間的關系，進而協調供電成本與新能源的關系。目前來看新能源仍具有一定程度的不穩定性和波動性，而電力系統必須做到對用電負荷及發電量的平衡處理。新能源的合理利用與陽光強弱及風力大小有著密不可分的聯系，而這些因素都是難以通過人為控制。因此必須通過制定科學合理的方法解決電力企業在低碳化新能源轉型過程中的能源消納問題。第一，可將新能源就地消化。通過各種方式推廣新能源電力在電價、電網調度及交易組織等方面的領先地位，構建快捷方便、功能健全的綠色電力交易平臺提供優質的交易服務。同時還需要增強對各個工業園區、企業單位的推廣力度，大力推行分散式和分布式風電及光伏等項目，從而增強新能源電力的終端用能比重。第二，增強對外送電通道的建立與維護。在就地新能源消耗范圍有限時，新能源電力可通過外送通道傳送至用電量較大地區。從長期規劃效果來看，將能源消納水平有效增強則必須加快構建新型智能電力系統的步伐，突破地域限制從基礎設施、交易機制、電網技術多方面共同分析和研究，將新能源合理配置在國內電力行業當中。第三，需要不斷拓寬能源儲能渠道。近年來，很多自然能源相對豐富的地區已經全面實施綠電制氫、蓄能抽水等環保工程項目，使得自然能源的利用率得到了大幅度提升。通過將有限的光能、風能轉化為各種形式的可利用能源，在用電量較大的區域及用電高峰期將其通過相關設備轉化成為豐富的電能供應，這也是增強新能源消納效率的最佳方法。

（五）學習全新技術實施新能源政策

目前我國電力行業低碳化新能源轉型仍處在初期發展階段，而其中最為關鍵的便是技術問題，在不斷調整和優化新能源結構過程中，所運用的技術大多來自國外。因此，若想真正實現電力行業低碳化新能源轉型則必須要對相關技術學習予以充分重視，應大力投入相關研發和探討積極主動學習新能源相關技術。對各種區域性技術難題進行分析和解決，保障整體新能源技術充分發揮其應有作用。而在電網智能化建設當中也需要加強人力與物力方面的投資力度，合理運用現代信息技術研發全新的智能化電力控制系統，從而增強整體電網系統運行的可靠性和安全性。

五、結論

綜上所述，電力行業向著低碳化新能源模式轉型已經迫在眉睫，而且我國在相關政策方面又為行業發展提供了大力支持。因此，必須充分把握機遇采取科學合理的方法做好低碳化新能源轉型發展，從而實現環保與經濟的雙向發展模式。解決當下環保危機，為行業長期穩定發展提供有力保障。