“碳達(dá)峰、碳中和”下國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展研究

萬(wàn) 鍇

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司超高壓公司，湖北武漢 430050）

0 引言

2020年9月，習(xí)近平總書(shū)記提出了“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)，并在2021年3月召開(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議中對(duì)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)做出了新的部署。在這一背景下，國(guó)家電網(wǎng)作為我國(guó)能源消耗的“大戶”，應(yīng)深入貫徹國(guó)家的相關(guān)發(fā)展理念，在堅(jiān)持綠色、可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，尋找新的發(fā)展方向，以順應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展要求。

1 “碳達(dá)峰、碳中和”對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的新要求

實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”是黨中央在統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上做出的重大決策，國(guó)家電網(wǎng)應(yīng)深入理解實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的緊迫性與艱巨性，并在統(tǒng)一思想認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步貫徹“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展要求，深入貫徹落實(shí)國(guó)家的發(fā)展計(jì)劃。

電網(wǎng)運(yùn)行本身具有特殊性，其關(guān)乎社會(huì)生產(chǎn)及居民生活的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有必要性。所以對(duì)國(guó)家電網(wǎng)而言，在“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展目標(biāo)下，應(yīng)認(rèn)識(shí)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的新環(huán)境，爭(zhēng)當(dāng)能源革命的推進(jìn)者與引領(lǐng)者。

需要注意的是，減排并非減小生產(chǎn)力，也不是不排放，而是要在未來(lái)的電力生產(chǎn)中貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展及綠色轉(zhuǎn)型的相關(guān)要求。從實(shí)際情況來(lái)看，自2021年下半年開(kāi)始，全球范圍內(nèi)的煤炭等能源短缺問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，造成了部分地區(qū)電力供應(yīng)不足，因此對(duì)綠色、可持續(xù)發(fā)展提出了新的要求，對(duì)此，國(guó)家電網(wǎng)應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化政治擔(dān)當(dāng)，認(rèn)識(shí)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的新要求。另外，根據(jù)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展要求可知，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求大，保證電力平穩(wěn)供給是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，所以國(guó)家電網(wǎng)而言為滿足“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展要求，應(yīng)做好電源并網(wǎng)服務(wù)，堅(jiān)持電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，不僅要保障當(dāng)前電力系統(tǒng)的科學(xué)調(diào)度、降碳改造、靈活性改造、供熱改造等工作，還要在此基礎(chǔ)上穩(wěn)步推進(jìn)節(jié)能電源的發(fā)展[1]。同時(shí)，應(yīng)放大電網(wǎng)技術(shù)在電力資源配置中的作用，完善湖北等地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度模式與電力生產(chǎn)體系，并通過(guò)不斷提高跨省跨區(qū)域送電系統(tǒng)的潛力，充分發(fā)揮湖北等地區(qū)的承上啟下作用，做好省間電力余缺互濟(jì)工作。

有研究認(rèn)為，在“碳達(dá)峰、碳中和”的背景下，電網(wǎng)公司的工作人員需要樹(shù)立“全國(guó)一盤(pán)棋”的意識(shí)，要在完善本地區(qū)資源分配及產(chǎn)業(yè)分工后，在了解產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，保證“碳達(dá)峰、碳中和”工作目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)[2]?，F(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)覆蓋了26個(gè)省份，售電總量占全國(guó)的80%以上，因此其能源結(jié)構(gòu)關(guān)乎社會(huì)的穩(wěn)定性。為了確保電網(wǎng)發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司需要在深入貫徹因地制宜、因網(wǎng)制宜工作規(guī)范的基礎(chǔ)上，從各地區(qū)的實(shí)際情況入手創(chuàng)新工作機(jī)制，主動(dòng)引導(dǎo)社會(huì)的節(jié)能減排工作，并在社會(huì)上倡導(dǎo)綠色生活。同時(shí)要把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，糾正部分工作人員的急于求成和急功近利的思想，在堅(jiān)持落實(shí)循序漸進(jìn)工作要求的基礎(chǔ)上，穩(wěn)步推進(jìn)能源革命，將電網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展帶入新的階段。

2 “碳達(dá)峰、碳中和”背景下國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的新方向

2.1 進(jìn)一步推廣風(fēng)電并網(wǎng)

全面推廣風(fēng)電并網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵。湖北省具有豐富的風(fēng)能資源，可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能資源達(dá)到了332.8萬(wàn)kW，當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源較集中的區(qū)域在“三帶一區(qū)”，即荊門(mén)至荊州南北向地帶、棗陽(yáng)至英山北部風(fēng)帶、部分沿湖地帶、鄂西南和鄂東南部分高山地區(qū)，為風(fēng)電并網(wǎng)提供了必要的支持。圖1介紹了湖北省2020年和2021年的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)。

圖1 湖北省2020年和2021年的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)

由圖1可知，在2020年與2021年，當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能發(fā)電量呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明風(fēng)能在電網(wǎng)中的作用已經(jīng)受到了很多人的關(guān)注。因此對(duì)于湖北省而言，在未來(lái)國(guó)家電網(wǎng)的發(fā)展中，應(yīng)在充分開(kāi)發(fā)風(fēng)電能的基礎(chǔ)上尋找節(jié)能減排的新趨勢(shì)，并將其作為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的新方法。為了順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)的重點(diǎn)工作為：①積極探索間歇式能源發(fā)電并網(wǎng)集群的運(yùn)行策略，該策略應(yīng)包括風(fēng)電場(chǎng)集群年度電量規(guī)劃方案、集群與大電網(wǎng)安全云定性評(píng)估結(jié)果等，并要在必要的情況下開(kāi)發(fā)能夠用于判斷風(fēng)電場(chǎng)電能的軟件，根據(jù)軟件預(yù)測(cè)結(jié)果消除風(fēng)能不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)的不良影響，為提升電網(wǎng)運(yùn)行效率提供支持。②進(jìn)一步開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng)集群控制的關(guān)鍵策略，如風(fēng)電場(chǎng)、火電網(wǎng)集群控制策略等，并通過(guò)軟硬件開(kāi)發(fā)方法強(qiáng)化其功能。

2.2 加快電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)

能源互聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在“碳達(dá)峰、碳中和”的背景下，通過(guò)打造能源互聯(lián)網(wǎng)是在運(yùn)用電力電子技術(shù)以及智能化管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，將原本分散的采集裝置、分布式能源儲(chǔ)備裝置等結(jié)合在一起，最終整合水電、火電、風(fēng)電等能源節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能源雙向流動(dòng)的能源交換。能源互聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 能源互聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

為加快能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，需要國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)人員根據(jù)“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展要求探索新的工作路徑，例如，在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上利用能源互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)拓展互聯(lián)范圍：①把光伏發(fā)電系統(tǒng)專線接入公共系統(tǒng)，利用公用變電站10 kV間隔，在出線線路無(wú)其他負(fù)荷時(shí)，在并網(wǎng)點(diǎn)上設(shè)置用戶進(jìn)線斷路器裝置，該裝置可以判斷光伏系統(tǒng)是否并網(wǎng)運(yùn)行。目前該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于自發(fā)自用的光伏系統(tǒng)中，對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)而言，該技術(shù)具有更簡(jiǎn)單的接線方式，并且其在故障狀態(tài)下可以快速隔離故障節(jié)點(diǎn)，使故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響小[3]。②采用“T接”的方式將光伏發(fā)電系統(tǒng)接入10 kV配電線路，該改造方案的關(guān)鍵是在常規(guī)線路的基礎(chǔ)上增設(shè)接入光伏的節(jié)點(diǎn)，該線路不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┱５碾娔?，也可以作為原有線路的必要分支，在實(shí)現(xiàn)線路配合保護(hù)的基礎(chǔ)上，保證光電等清潔能源的使用。③電網(wǎng)系統(tǒng)中10 kV專線用戶在接入光伏系統(tǒng)后，依然以普通負(fù)荷性質(zhì)接入電網(wǎng)，此時(shí)光伏系統(tǒng)可在用戶站增設(shè)并網(wǎng)點(diǎn)，采用用戶內(nèi)部管理的方法，這種改造模式的優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足用戶同時(shí)使用光伏電力和常規(guī)電網(wǎng)電力的需求。

2.3 加快社會(huì)節(jié)能提效建設(shè)

根據(jù)“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展要求，在未來(lái)國(guó)家電網(wǎng)的發(fā)展中應(yīng)關(guān)注地區(qū)電氣化水平，在全面加快電能替代工作的基礎(chǔ)上，提升地區(qū)電氣化發(fā)展水平，尤其要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)鍋爐替代潛力，強(qiáng)化工業(yè)生產(chǎn)窯爐的功能。在關(guān)注城市電網(wǎng)改造的同時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鄉(xiāng)村地區(qū)節(jié)能減排工程建設(shè)，如推廣節(jié)能燈具等。

同時(shí)在具體工作中，應(yīng)該以大型公共建筑物、工業(yè)園區(qū)等為重點(diǎn)，要求國(guó)家電網(wǎng)按照“碳達(dá)峰、碳中和”的規(guī)定全面推廣用能診斷及能效提升等相關(guān)綜合能源服務(wù)工作。本階段工作的重點(diǎn)內(nèi)容是進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)家碳市場(chǎng)的發(fā)展，從相關(guān)地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)地區(qū)碳市場(chǎng)的發(fā)展情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，在全面推廣碳減排技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持推進(jìn)能源電力系統(tǒng)發(fā)展工作的開(kāi)展。

最后，從技術(shù)角度看，在社會(huì)節(jié)能提效建設(shè)中應(yīng)從本地區(qū)的自然資源現(xiàn)狀出發(fā)，堅(jiān)持采用風(fēng)光電互補(bǔ)的方法提高電能的利用效率。在具體操作中，日間以光能供電為主，在夜間、無(wú)太陽(yáng)光或者輻照變?nèi)鯐r(shí)可改為風(fēng)力發(fā)電供電。風(fēng)光電互補(bǔ)供電使蓄電池的電壓始終保持在51～53 V，減少了蓄電池充放電次數(shù)及放電深度，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，進(jìn)而減少了太陽(yáng)能和蓄電池的配置，節(jié)約了能源損耗，降低了工程造價(jià)，進(jìn)一步提高了電網(wǎng)的可靠性。風(fēng)光電互補(bǔ)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 風(fēng)光電互補(bǔ)架構(gòu)

2.4 全面推動(dòng)能源電力技術(shù)創(chuàng)新工作

工作人員要在關(guān)注電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行相關(guān)要求及電力系統(tǒng)運(yùn)行效率指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，圍繞“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展目標(biāo)開(kāi)發(fā)虛擬電廠等新技術(shù)模式，在現(xiàn)有能源配電網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，關(guān)注分布式能源技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不斷提升終端效能水平[4]。同時(shí)可以在深化“新能源云”技術(shù)的過(guò)程中，在國(guó)家電網(wǎng)中全面接入煤、油、氣等能源系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上支持碳交易、綠色金融等工作的開(kāi)展，堅(jiān)持以智能化能源體系促進(jìn)行業(yè)的變革。新能源云的架構(gòu)如圖4所示。

圖4 新能源云的架構(gòu)

在具體操作中，需要相關(guān)工作人員根據(jù)新能源云的架構(gòu)進(jìn)一步規(guī)范電力系統(tǒng)的架構(gòu)，需要在完善電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、堅(jiān)持培養(yǎng)新業(yè)務(wù)點(diǎn)及增長(zhǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從當(dāng)前業(yè)務(wù)出發(fā)，開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)架構(gòu)，充分完善電e寶、國(guó)網(wǎng)商城及光伏云等架構(gòu)，并需要在堅(jiān)持運(yùn)用良好運(yùn)行技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，在上級(jí)部門(mén)的支持下形成快速響應(yīng)機(jī)制。新能源云團(tuán)隊(duì)也可以在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，在公司業(yè)務(wù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)中心中臺(tái)的基礎(chǔ)上，采用“大中臺(tái)＋小前臺(tái)＋微服務(wù)”的工作模式，運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)改進(jìn)交易結(jié)算模式，在綜合考慮政府機(jī)構(gòu)、新能源企業(yè)及不同類型負(fù)荷用戶的需求基礎(chǔ)上與高校合作，打造具有不同子系統(tǒng)架構(gòu)的共享服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)功能的劃分。

3 結(jié)語(yǔ)

“碳達(dá)峰、碳中和”的推出對(duì)國(guó)家電網(wǎng)而言是一個(gè)巨大的發(fā)展契機(jī)，因此，國(guó)家電網(wǎng)的工作人員應(yīng)該正確認(rèn)識(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”的新要求，在主動(dòng)轉(zhuǎn)變工作模式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，充分把握信息化技術(shù)下國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的脈搏，堅(jiān)持做好各項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)工作，借助新能源云等現(xiàn)代化技術(shù)探索新的發(fā)展路徑，最終適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展和變革。