智能電網(wǎng)低碳效益展望

趙利華 殷明凱 周知

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展加快，推動了工業(yè)化水平的提升，生產(chǎn)力水平也逐步提高，環(huán)境污染和生態(tài)破壞的問題也隨之加劇，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生大量的二氧化碳，破壞大氣層，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，極大地威脅了人類社會的發(fā)展安全。目前，全球倡導(dǎo)低碳理念，在電力工業(yè)發(fā)展過程中，低碳經(jīng)濟發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實影響。文章闡述了我國智能電網(wǎng)在構(gòu)建過程中的低碳經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，并對相應(yīng)的能源發(fā)展趨勢進行綜合性探究，從多角度出發(fā)，分析了低碳效益體現(xiàn)模式，希望能夠為我國的智能電網(wǎng)低碳建設(shè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);低碳效益;資源高效利用

中圖分類號：TM715;F416 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）08-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.027

1 研究背景

智能電網(wǎng)構(gòu)建過程中，其自身具有的新型網(wǎng)絡(luò)形態(tài)應(yīng)用各類創(chuàng)意性技術(shù)，使系統(tǒng)的限制效率得以大幅度提升，有效降低整體電網(wǎng)的碳排放量，并使整體低碳效益能夠獲得綜合提升，推動智能電網(wǎng)的有序發(fā)展，使電力行業(yè)進一步實現(xiàn)低碳發(fā)展。由此，對我國智能電網(wǎng)的低碳效益進行研究，有利于對整體智能電網(wǎng)的低碳效益高低進行綜合性了解，引導(dǎo)我國在發(fā)展過程中充分體現(xiàn)智能天網(wǎng)的持續(xù)化發(fā)展特征以及低碳化發(fā)展特征。同時，進一步落實當前的減排目標，并使相應(yīng)的政策獲得綜合性參考。

目前，相關(guān)研究機構(gòu)和研究人員對于整體智能電網(wǎng)的低碳效益進行了一定程度的實踐和研究。在研究過程中，部分學(xué)者從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、相應(yīng)用電側(cè)三大角度，對智能電網(wǎng)的發(fā)展中所存在的低碳效益詳細構(gòu)建了綜合評價體系。部分學(xué)者通過定量以及定性等諸多角度，對智能電網(wǎng)碳效益的現(xiàn)實指標進行綜合探究，并且構(gòu)建出結(jié)構(gòu)熵—因子分析模型，進行綜合性的指標優(yōu)化。部分學(xué)者在研究過程中，從電源優(yōu)化以及復(fù)合整形與用戶互動等諸多環(huán)節(jié)進行綜合設(shè)計，對智能電網(wǎng)所存在的節(jié)能減排效益進行詳細探究。另外，部分學(xué)者能夠?qū)χ悄芪⒕W(wǎng)的低碳效益進行綜合探究，構(gòu)建低碳綜合成本模型，以某地存在的智能微網(wǎng)系統(tǒng)為案例進行分析。同時，還有學(xué)者應(yīng)用全壽命周期理論，從電網(wǎng)自身建設(shè)及設(shè)備管理等諸多角度，深入分析和研究當前低碳電網(wǎng)的綜合評價指標體系[1]。

2 智能電網(wǎng)面臨的能源形勢和發(fā)展方向

在我國現(xiàn)代化發(fā)展進程中，雖然我國基礎(chǔ)建設(shè)能力很強，電網(wǎng)鋪設(shè)較為完善，但是，我國的電力行業(yè)的發(fā)展歷史還不長久，能源結(jié)構(gòu)仍然存在很強的不合理性，特別是人均資源消費量遠低于西方發(fā)達國家，這說明在今后的發(fā)展中，我國能源結(jié)構(gòu)如果再不采取相應(yīng)措施著手改進，將會造成非常嚴重的后果。

目前，我國主要依賴于消耗煤炭的火力發(fā)電的模式，一方面，煤炭開采過多，但如今已經(jīng)并不充足;另一方面，煤炭燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳，遠高于石油、天然氣等能源的消耗，長期利用煤炭發(fā)電的模式，并不適用于當前低碳環(huán)保的社會經(jīng)濟發(fā)展理念。所以，目前我國急需改變能源利用結(jié)構(gòu)，改善發(fā)電模式，多利用風力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電和生物發(fā)電等新型清潔能源。

西方的電力系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)歷經(jīng)數(shù)十年，也出現(xiàn)了一系列問題，電網(wǎng)設(shè)備在運行數(shù)十年后逐漸老化，壽命已經(jīng)岌岌可危，導(dǎo)致西方已經(jīng)出現(xiàn)過多次大規(guī)模停電，造成了嚴重的經(jīng)濟損失。現(xiàn)階段，我國的電力發(fā)展較為成熟，但需要在這些發(fā)達國家的電力事故中吸取經(jīng)驗，切實關(guān)注電力系統(tǒng)老化的問題，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止大規(guī)模停電事故的發(fā)生。

3 智能電網(wǎng)的低碳效益體現(xiàn)

3.1 智能電網(wǎng)的清潔運行機制

低碳環(huán)保理念下的智能電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)已經(jīng)逐步開始利用清潔能源，使得火力發(fā)電在整體發(fā)電結(jié)構(gòu)中的比重越來越小，發(fā)電所帶來的碳排放也越來越得到控制。使用先進技術(shù)，能夠提高火力發(fā)電廠的發(fā)電效率，提高設(shè)備利用率。另外，還可以加強燃料的合理安排，減少熱力管道和受熱器的消耗，使得火力發(fā)電廠中一次消耗品的使用量減少，在一定程度上減少二氧化碳的排放[2]。

電力企業(yè)可以采取的另一種低碳技術(shù)，是對火力發(fā)電中產(chǎn)生的二氧化碳進行收集和保存的技術(shù)，該項技術(shù)可以極大地改善碳排放的問題。借助二氧化碳捕捉技術(shù)，可以使火力發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳在沒有逃逸之前被固定住，再借助二氧化碳的保存技術(shù)，讓固定住的二氧化碳得以長時間的保存?；鹆Πl(fā)電中收集和保存的二氧化碳可以在其他領(lǐng)域中發(fā)揮作用，做到充分合理的利用，在減少碳排放的同時還能夠提高經(jīng)濟效益，一舉兩得。因此，二氧化碳的收集和保存技術(shù)需要廣泛的推廣和使用。

風力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、核能發(fā)電和生物發(fā)電等新能源發(fā)電模式，可以極大地緩解因碳排放造成的環(huán)境問題，新能源發(fā)電的碳排放量幾乎為零。同時也應(yīng)深刻地認識到，新能源發(fā)電還存在一些問題，新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展時間較短，在新能源發(fā)電站與電網(wǎng)的連接中會出現(xiàn)一定的不匹配性，這需要電力行業(yè)的研究人員攻關(guān)研究和突破。

汽車尾氣是二氧化碳排放的根源之一，而大量使用新能源的汽車可以從根本上解決這個問題。但是，目前新能源汽車還沒有得到普及，其原因之一就在于充電不便利。借助智能電網(wǎng)的建構(gòu)，可以極大地改善用戶的充電需求，且智能電網(wǎng)可以為用戶提供智能化的出行服務(wù)，提高消費者對電動汽車的消費欲望，從而增加新能源汽車的市場占比，減少汽車尾氣的排放。

3.2 智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定機制

智能電網(wǎng)基于廣域測量系統(tǒng)，建立應(yīng)對干擾的動態(tài)安全防御系統(tǒng)，包括對電網(wǎng)實時計算的分析，結(jié)合測量數(shù)據(jù)，指導(dǎo)人們進行穩(wěn)定控制決策系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)提供快速準確的控制手段，及時排除對電網(wǎng)的威脅，確保電網(wǎng)安全運行和供電可靠性。一個強大而安全的電網(wǎng)，可以減少人們正常生產(chǎn)生活中的后顧之憂，幫助人們優(yōu)化和整合資源，做到物盡其用，提高工作效率，提高生活舒適度。幾乎所有的人類活動都涉及二氧化碳的排放，保證人們按照既定的規(guī)劃供電時，行為效率可以達到最高水平，使碳排放發(fā)生在必要的行動中，即每單位碳排放產(chǎn)生相應(yīng)的最大增益，這些都與智能電網(wǎng)安全供電的穩(wěn)定性密切相關(guān)?？梢哉f，智能電網(wǎng)降低了人們活動中因供電問題發(fā)生突發(fā)事件的概率，減少了人們在應(yīng)對突發(fā)事件時占用和浪費的資源量，為低碳模式下的生產(chǎn)生活作出了重大貢獻[3]。

3.3 智能電網(wǎng)的經(jīng)濟運行機制

智能電網(wǎng)不僅是一種新型的電力技術(shù)，而且還體現(xiàn)出一種全新的經(jīng)濟發(fā)展模式，即低碳環(huán)保的經(jīng)濟運行機制。智能電網(wǎng)下的社會經(jīng)濟發(fā)展，需要樹立完善的低碳環(huán)保理念，將經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護并列而行，使我國經(jīng)濟社會得以可持續(xù)發(fā)展。從整體而言，目前我國智能電網(wǎng)低碳效益在構(gòu)建過程中仍然存在一定程度的現(xiàn)實問題，其問題主要集中于整體評價模式有待于進一步完善、其自身構(gòu)建過程中相應(yīng)的通用性有待不斷增強等方面。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)和低碳經(jīng)濟都是當今社會發(fā)展的熱點話題。智能電網(wǎng)，顧名思義就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，是基于科學(xué)技術(shù)的進步、為迎接環(huán)境和資源問題的挑戰(zhàn)、電力行業(yè)新興的先進電力系統(tǒng)運營技術(shù)模式，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。低碳經(jīng)濟是全球?qū)嵤┛沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，智能電網(wǎng)是當前電力系統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)的既定方向。在現(xiàn)代社會的發(fā)展過程中，能源消耗性不斷提升，而智能電網(wǎng)的構(gòu)建過程中，要與當前所存在的低碳經(jīng)濟相匹配，通過優(yōu)化智能電網(wǎng)，不斷增強整體電網(wǎng)在應(yīng)用過程中完全性，在當前的社會發(fā)展過程中更加充分地應(yīng)對各類環(huán)境挑戰(zhàn)，推動實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

參考文獻

[1] 魏一鳴，劉蘭翠，范英，等.中國能源報告（2008）：碳排放研究[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[2] 孫元章，李蕊，吳云亮.智能電網(wǎng)安全經(jīng)濟與清潔運行機制[J].電力建設(shè)，2009，30（6）：11-14.

[3] 鄭秀萍，吳川，李慧瑩，等.火電廠經(jīng)濟運行計算機管理系統(tǒng)[J].基礎(chǔ)自動化，2000（1）：42-44.