低碳电力系统规划与运行优化

低碳电力系统规划与运行优化

发表时间：2017-09-04T15:37:17.597Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：闫方

[导读] 摘要：我国电力系统未来的发展趋势就是继续建设低碳运行模式，电力行业作为我国碳排放量与能源消耗量最高的行业，需要有效贯彻落实其节能减排目标。

（国核电力规划设计研究院有限公司北京 100095）

摘要：我国电力系统未来的发展趋势就是继续建设低碳运行模式，电力行业作为我国碳排放量与能源消耗量最高的行业，需要有效贯彻落实其节能减排目标。所以，规划与运行优化电力系统，能够有效减少我国的能源消耗量，同时降低二氧化碳的实际排放量，从而达到科学可持续发展的最终目标。

关键词：低碳电力系统；规划；运行优化

1.低碳经济理念概述

1.1低碳理念

低碳理念是指基于社会发展经济良性循环，资源应用率降低，社会生产率提高的经济发展理念，是现代社会发展的重要经济趋势，低碳理念的实施核心是提高社会资源的综合利用率，实现社会资源的综合重组，体现现代经济发展的技术应用创新、资源创新以及发展理念创新等多方面的转型发展，实现新时期经济发展结构的转型发展，为社会的发展提供了新的发展理念引导。

2.低碳电力系统的规划研究

低碳经济下的电力系统的规划运行方法包括了低碳电力系统的规划研究和电力系统的优化运行的研究，电力系统的规划研究又包含低碳的电源规划研究、低碳的电网规划研究和低碳的电源电网协调规划研究三个方面。

2.1低碳的电源规划研究

传统的电源规划的主要目的是实现电源扩展，而低碳的电源规划可以分为电源扩展规划、分布式电源规划以及碳捕集与封存装置的优化配置规划三个方面。

2.1.1电源扩展规划

低碳经济下的电源扩展规划较于传统的电源扩展规划而言，它将二氧化碳的每年的排放量计入了总体排放量的约束轨迹中，同时将碳捕集技术的运用费用纳入了碳交易的整体改造费用中，符合了中国经济的宏观发展。但是也意味着碳捕集技术将面临更多的挑战。

2.1.2分布式电源规划

由于分布式电源具备实现低碳减排的特点，例如分布式电源的分布均为电容量小且电压较低的地区，并且有一部分的分布式电源可以成为再生能源等，因此，分布式电源的规划可以间接影响低碳电力系统的整体规划及碳排放量。不过到目前为止，全球各学者仍未提供分布式电源规划一个全面的模型，其还需做更深的研究。

2.1.3碳捕集与封存装置的优化配置规划

2.2低碳的电网规划研究

电网规划是基于电源扩展规划的基础之上，电网规划是在电源充足的条件下，做到安全合理的配电工作。低碳经济下的电网规划需要满足经济性、安全性和清洁性相统一的要求，因此，相较于传统的电网规划，低碳的电网规划可以分为输电网规划和联网规划两个方面。输电网规划的主要工作是将碳交易的费用与碳排放的费用进行联系，并建立相应的模型，实现动态平衡的一个预测建模，从而达到二氧化碳减排的目的。联网规划的在实行二氧化碳减排的目的同时，考虑到全国联合用电、跨区域用电的一个碳交易和碳排放的费用的约束条件，实现总体的环境与经济的低碳化目的。

2.3低碳的电源电网协调规划研究

在未来的电力行业发展中，电源扩展规划与电网规划将会做为研究的整体，电源与电网是相辅相成的不可分割的整体，特别在低碳经济的条件下，电源与电网应做到互相配合，才能实现安全输电配电的同时，满足二氧化碳的低排放。同时，分布式电源的可再生资源也将是以后电力发展的一个新的方向，最重要的是新的能源的开发也将是电力行业未来研究的方向，例如太阳能、潮汐能、风能的开发等。

3.低碳电力系统规划与运行的优化

3.1建立完善的电力系统规划框架

我国电力应用范围逐步扩大，电力供应系统的资源供应结构也逐步完善，为了实现我国低碳电力系统新的经济运行发展时期迅速完善，结合我国各地经济发展的实际情况，完善低碳电力系统规划与运行的结构框架完善，如图1，为低碳电力系统供应框架图。

结合图1的相应规划，将低碳电力系统规划图主要包括电力系统规划层面和系运行层面，其中电力系统规划层面中包括低碳电源规划、低碳电网规划、低碳电源电网协调规划三部分；而系统运行层面中包含低碳发电机组优化组合、低碳发电机组优化调度以及含CCP的系统运行优化三部分，电力系统结合以上运行结构框架，实现系统经济发展结构的各个部分之间关系严密性提高，实现我国现代电力系统资源供结构的系统性、完善性发展。

3.2发电系统的低碳化规划与运行

发电系统中的低碳规划一方面体现为我国电力系统结构资源应用中，逐步采用新能源代替传统发电能源，采用风能、水能、生物能等多种新型可再生能源将发电资源的寻求与社会资源损耗相互融合，推进我国社会发展资源应用的低碳化发展。例如：建立水利工程，进行

区域性发电供应；另一方面，低碳电力系统在发电中的应用，结合现代新技术手段，对电力系统中应用的传统资源，采取传统能源资源最大化应用，并实现我国现代资源结构的能源综合利用率得到提高，例如：采用煤气化复循环发电技术作为低碳电力系统的主要技术手段。

3.3电力传输系统的低碳化规划与运行

电力传输系统的低碳性规划与运行，主要采用超导技术作为现代电力系统传的主要技术形式，光纤技术与传统的电线输送技术相互融合，将现代电力系统的资源供应与电力传输的智能化技术结合，例如：采用超导技术后，低碳电力系统可以将传统电力传输中存在电流、电压、电阻不稳定的问题得到解决，实现现代电力传输中三种影响因素的相互稳定，实现现代电力系统传输的速率得到提高。

3.4电力供应系统的低碳规划与运行

电力供应系统的低碳规划与运行，结合计算机技术为主导的系统，对电力输送系统的资源供应提供技术支持，计算机智能化系统可以取代传统的电力输送系统中多领域分开管理的局面，将电力输送、检测、分配以及后期电力数据的总结都实现电力系统的通一化控制管理，大大提高了电力输送系统管理的经济成本，实现电力系统的发展结构的资源优化配置，例如：自动化系统可以将电力输送中电压。电流、电阻三者之间的关系建立相对完善的系统自动化控制模式，最终形成自动化分析数据，为电力系统资源应用，社会电力结构的综合性发展提供技术支持。

3.5电力维护系统的低碳化规划与运行

电力维护系统的低碳化规划与运行也是我国现代社会电力系统完善的重要体现，结合图1中电力系统结构图来看，系统运行层面中含低碳发电机组优化组合、低碳发电机组优化调度以及含CCP的系统运行优化将电力系统的管理规划为三组，每一组都与电力维护系统之间建立联系，从而全面的保障了对电力系统的检测，促进我国电力供应系统的全面创新发展。

4.结语

综上所述，落实可持续发展战略是目前我国发展的重要任务，而想要实现可持续发展建设就要从各行业的环保性能的提高入手，对传统的生产方式进行改革，以减轻行业发展和国家建设对环境造成的影响。低碳电力系统的建设与应用是电力行业实行改革的重要举措，同时也是落实我国可持续发展目标的重要环节，在提高工作能力、努力满足日益增长的社会需求的同时为我国国民经济的增长奠定了坚实的基础，是确保我国电力事业健康发展的重要保障。

参考文献

[1]付涛.低碳电力系统规划与运行优化探讨[J].工程技术：全文版，2016（9）：267.

作者介绍

闫方（1984.4-），男，汉族，山东单县人，德国亚琛工业大学硕士，工程师，单位：国核电力规划设计研究院有限公司，单位邮编：100095，研究方向：电力系统规划、局域网规划、增量配电网规划、电力消纳、新能源消纳及并网。