試論低碳背景下電力技術(shù)發(fā)展

陳　磊（南方電網(wǎng)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(shù)發(fā)展

陳磊（南方電網(wǎng)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(chǎn)業(yè)以燃煤為主要能源，煤炭燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，助長氣候變暖。低碳電力技術(shù)的構(gòu)成包括回收利用碳資源、開發(fā)可再生技術(shù)以及高效利用碳資源。目前我國的電力行業(yè)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變觀念，越來越重視低碳電力技術(shù)。低碳電力的研究包括對電力技術(shù)的發(fā)展路線、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特性三方面的研究。低碳電力技術(shù)擁有廣闊的前景，電力企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對低碳電力技術(shù)的研究。

低碳；電力技術(shù)；研究；發(fā)展

碳是目前被提及最多的環(huán)境問題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，人們對電能的需求也隨之增長。我國以及大多數(shù)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(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳?xì)怏w是著名的溫室氣體，大量排放二氧化碳會(huì)造成氣候變暖等諸多不利因素。因此，我國開始越來越關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì)。相比于傳統(tǒng)模式，低碳經(jīng)濟(jì)在降低了碳排放量的同時(shí)，也增加了能源的利用率，而在低碳模式下，電力企業(yè)該如何適應(yīng)和發(fā)展，成為了當(dāng)前最重要的問題。

1　我國低碳電力的背景

低碳經(jīng)濟(jì)的核心在于減少碳排放量，目的在于緩解甚至改變?nèi)蜃兣内厔荩鶐淼母郊雍锰幵谟谔岣吡四茉吹睦眯?。電力行業(yè)是目前對能源需求量最大的產(chǎn)業(yè)之一，因此也是最主要的碳排行業(yè)。我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)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(jīng)被越來越多的提及并引起重視，然而實(shí)現(xiàn)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(yè)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(shù)構(gòu)成

2.1回收利用碳資源

對碳的回收利用包括了捕集、重復(fù)利用以及封存，就目前的技術(shù)而言，我國電力行業(yè)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(dāng)前最主要的研究方向［1］。當(dāng)前，我國的電力企業(yè)應(yīng)將研究重點(diǎn)放在對碳資源的回收利用方面，對捕集的二氧化碳進(jìn)行再利用，也可以儲(chǔ)存多余的碳資源。

2.2可再生發(fā)電技術(shù)

利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電活動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)可再生發(fā)電技術(shù)，包括常見的太陽能、水能、風(fēng)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(wǎng)發(fā)電后，為該地區(qū)提供了超過20%的電力供應(yīng)，至2013年7月，該水電站已經(jīng)在半年的時(shí)間內(nèi)累計(jì)完成了15.77億kW/h的發(fā)電量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的單個(gè)火力發(fā)電站。

2.3高效清潔發(fā)電技術(shù)

此技術(shù)是通過應(yīng)用高效的清潔的發(fā)電技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高效率、低污染的發(fā)電目標(biāo)。高效清潔發(fā)電技術(shù)的理念比較先進(jìn)，目前比較成熟的有超臨界、超超臨界發(fā)電技術(shù)以及IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）和NGCC（天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）、CHP（地?zé)崧?lián)產(chǎn)發(fā)電技術(shù)）技術(shù)等等。

3　電力行業(yè)的低碳現(xiàn)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(jié)能減排已經(jīng)成為西方國家重點(diǎn)關(guān)注的項(xiàng)目。二氧化碳是火力發(fā)電的主要排放物，因此，低碳應(yīng)首先從電力行業(yè)開始?？偟膩碚f，西方國家對低碳電力的研究集中在以下方面：制定目標(biāo)，制定低碳政策；將低碳作為單獨(dú)的要求加入到電力行業(yè)，分析其其帶來的影響；研究新的、更先進(jìn)的低碳技術(shù)，高效利用能源。

國內(nèi)的低碳研究比國外的發(fā)達(dá)國家起步較晚，現(xiàn)在我國對低碳的研究還停留在發(fā)展理念以及面對全球氣候變暖應(yīng)采取的策略等方面，但沒有從電力行業(yè)本身出發(fā)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(fā)展減排背景下的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用探究等等。以某省為例，該省某市2008～2011年的經(jīng)濟(jì)增長如表1所示。

表1　該市2008～2011經(jīng)濟(jì)增長情況

作為相對落后的地區(qū)，該市有著強(qiáng)烈的快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的愿望，并先后建設(shè)了大量的工業(yè)和電力設(shè)施。然而，當(dāng)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)高速增長后（如表1），環(huán)境問題卻日益突出，并且，能源浪費(fèi)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(fā)展新能源，并在原有火力發(fā)電的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了改良。至2013年，該市已經(jīng)先后建設(shè)了風(fēng)能發(fā)電站和水力發(fā)電站，并改進(jìn)了火力發(fā)電的工藝，增加了碳的利用率。目前，該市已經(jīng)能夠有效利用碳資源，并顯著提高了電力生產(chǎn)的清潔度，不僅如此，該市的經(jīng)濟(jì)增長不僅沒有放緩，反而比低碳時(shí)代之前更迅猛，2014年，該市的GDP增長率達(dá)到27%，財(cái)政收入增加19%，工業(yè)產(chǎn)值增長了近10%。

4　低碳電力模式的研究

4.1電力技術(shù)的發(fā)展路線

將低碳的技術(shù)引入到電力系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)的低碳化打下重要基礎(chǔ)。目前的電力行業(yè)事關(guān)國民生活，雖然環(huán)境保護(hù)同樣重要，但如果因此而降低了電能產(chǎn)出，影響了社會(huì)發(fā)展，也并不值得。因此，在引入低碳技術(shù)時(shí)，要謹(jǐn)慎選擇，結(jié)合我國的國情，選擇最適合的低碳技術(shù)。除了考慮最基本的效益、風(fēng)險(xiǎn)與技術(shù)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(jù)目前的現(xiàn)狀，建議大力發(fā)展核能和水能（這兩項(xiàng)技術(shù)我國目前都比較成熟），以風(fēng)能和太陽能為輔。但無論怎樣，都必須要在傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)之間進(jìn)行取舍和規(guī)劃，為制定我國的低碳電力藍(lán)圖做好充分準(zhǔn)備。

4.2能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化

目前，煤炭發(fā)電占據(jù)了我國電力生產(chǎn)的絕大多數(shù)，而各種清潔能源的占比卻微不足道，因此，合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加新能源和清潔能源的比重是當(dāng)前解決碳排放過量的最重要方法。低碳電力技術(shù)一定會(huì)影響傳統(tǒng)電力產(chǎn)業(yè)的利益，對傳統(tǒng)的煤炭火力發(fā)電造成沖擊。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)站在更高的角度考慮問題，綜合經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和安全等多方面的因素，建立起集能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)增長為一體的能源結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，互相促進(jìn)、共同發(fā)展。

4.3電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)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(fā)展，在這之中，分布式電源幾乎都分布于負(fù)荷中心，有利于電力供應(yīng)的本地化，有效緩解電網(wǎng)的輸電壓力［4］；而可再生電源則有利于偏遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)展和利用，例如風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)就必須建造在非常偏遠(yuǎn)的地方，而一旦建成投產(chǎn)，就能有效帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展（例如旅游業(yè)），甚至可以成為當(dāng)?shù)氐闹饕娔芄?yīng)來源。對于低碳背景下的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和其運(yùn)行的特性，其研究主要集中于建設(shè)更有利于支撐低碳電力發(fā)展的輸配電結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的配套設(shè)施，還包括低碳能源的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于系統(tǒng)電壓、頻率穩(wěn)定性的影響和計(jì)算。

5　結(jié)語

本文系統(tǒng)地探討了低碳的背景以及我國的低碳電力現(xiàn)狀，并對低碳電力的發(fā)展模式和未來規(guī)劃給予建議。低碳一定會(huì)成為大勢所趨，將來不僅是電力產(chǎn)業(yè)，所有的工業(yè)規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)都將進(jìn)入低碳時(shí)代。

［1］鄧艷麗，雷 真.對于低碳背景下電力技術(shù)發(fā)展的思考［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)（學(xué)術(shù)版），2014，33（12）：86～87.

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

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

［4］王 洋，宋煥如.淺談低碳電網(wǎng)的技術(shù)途徑分析與展望［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，6（35）：196.

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

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