低碳經(jīng)濟(jì)下我國電力行業(yè)新能源轉(zhuǎn)型分析

王博卿

（國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司）

一、引言

目前我國在新能源儲(chǔ)備方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為了使電力行業(yè)在低碳經(jīng)濟(jì)下成功轉(zhuǎn)型為新能源發(fā)展模式，必須從現(xiàn)有問題進(jìn)行分析研究提升相關(guān)技術(shù)手段，對(duì)整體電源結(jié)構(gòu)加以改善，只有將新能源充分利用和開發(fā)才能真正提升我國電力行業(yè)水平，保障電力行業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

二、我國電力行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)下新能源轉(zhuǎn)型的意義和政策

（一）新能源轉(zhuǎn)型意義

我國電力行業(yè)長期以來都是處于一種行業(yè)壟斷狀態(tài)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的當(dāng)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(yè)生產(chǎn)。因此，必須對(duì)電力行業(yè)低碳化新能源轉(zhuǎn)型予以充分重視并對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)加以改革，從而為電力行業(yè)提供更好的可持續(xù)性發(fā)展空間。據(jù)調(diào)查得知，國內(nèi)電力行業(yè)在2021 年二氧化碳排放總量超過43%，對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的污染。傳統(tǒng)電力行業(yè)是以火電生產(chǎn)為主體生產(chǎn)機(jī)構(gòu)體系，通過石油、煤炭等主要燃料作為電力生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿碓?，但在其燃燒過程中產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生以二氧化碳為主的有害氣體，致使大面積自然環(huán)境、生態(tài)資源受到污染和破壞，同時(shí)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。除此之外，煤炭、石油等資源存儲(chǔ)量并非無窮無盡，如一味過度開采則勢(shì)必造成資源透支也會(huì)使相關(guān)價(jià)格大漲，從而增加電力資源生產(chǎn)成本對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。而目前很多國家和地區(qū)卻并未清楚意識(shí)到這一點(diǎn)，依舊采用傳統(tǒng)電力生產(chǎn)模式進(jìn)而對(duì)全球自然環(huán)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(fā)展模式，降低CO2及其他有害氣體在電力生產(chǎn)過程中的排放量，無論在工業(yè)方面還是生活方面都應(yīng)選擇低耗能、低污染的資源使用方式，不斷推行低碳經(jīng)濟(jì)模式操作，并根據(jù)實(shí)際情況完善和改進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)體系，以低碳環(huán)保為前提始終貫徹節(jié)能減排的環(huán)保理念。為電力行業(yè)的長期發(fā)展提供有力幫助。近年來，我國在光伏、風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到全球領(lǐng)先地位。然而，新能裝機(jī)對(duì)于電力行業(yè)全面轉(zhuǎn)向低碳化新能源建設(shè)而言只是一個(gè)初期發(fā)展開端，必須圍繞售電、配電、輸電以及發(fā)電等環(huán)節(jié)做出相關(guān)調(diào)整，從而構(gòu)建以新能源為基礎(chǔ)構(gòu)建全新的綠色電力供應(yīng)系統(tǒng)，從而保障電力資源安全供應(yīng)、帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈以及新能源相關(guān)技術(shù)全面發(fā)展。據(jù)實(shí)際調(diào)查得知，目前為止我國可再生能源在社會(huì)用電中的發(fā)電總量占比已經(jīng)超過半數(shù)，太陽能和風(fēng)電發(fā)電量再次實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。初步估計(jì)到2030 年我國新能源總發(fā)電量將會(huì)超過國內(nèi)總發(fā)電量的30%，從而真正達(dá)到高質(zhì)量飛躍發(fā)展?fàn)顟B(tài)，光伏新增裝機(jī)預(yù)測(cè)情況如圖1 所示。

圖1 光伏新增裝機(jī)預(yù)測(cè)比例圖

（二）能源轉(zhuǎn)型相關(guān)政策

就現(xiàn)階段電力行業(yè)轉(zhuǎn)型低碳化新能源發(fā)展來說，已充分引起我國政府的重視，政府已經(jīng)根據(jù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀針對(duì)性出臺(tái)了大量幫助性政策。允許國有新能源發(fā)電企業(yè)全面對(duì)外吸引外資，同時(shí)大力支持外國先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)以及管理方法的引進(jìn)，從而促使我國現(xiàn)代新能源電力發(fā)展水平不斷進(jìn)步。為獲取更多的外商投資，我國在對(duì)新能源電站運(yùn)營和建設(shè)方面給予了大量免稅優(yōu)惠政策，同時(shí)對(duì)電力企業(yè)也實(shí)行了一系列技術(shù)支持與經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。對(duì)于新能源電力發(fā)展而言減稅政策無疑是最為關(guān)鍵也是最有效的支持手段，而我國現(xiàn)階段實(shí)行的稅收減半政策，則為大部分電力行業(yè)轉(zhuǎn)型成為低碳化新能源發(fā)展過程中，減輕了大部分經(jīng)濟(jì)壓力。國家在相關(guān)企業(yè)在引進(jìn)外國先進(jìn)設(shè)備時(shí)也有相應(yīng)的關(guān)稅減免優(yōu)惠政策。當(dāng)相關(guān)機(jī)構(gòu)部門進(jìn)行新能源發(fā)電技術(shù)研究時(shí)，政府不但會(huì)提供相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼還會(huì)為企業(yè)提供不同程度的經(jīng)濟(jì)支持。

三、我國電力企業(yè)在應(yīng)對(duì)新能源發(fā)展方面的不足

（一）管理方面

目前我國已經(jīng)針對(duì)關(guān)于新能源發(fā)展方面制定很多優(yōu)質(zhì)政策，同時(shí)也大力推行企業(yè)轉(zhuǎn)型新能源發(fā)展與相關(guān)技術(shù)研發(fā)，為電力行業(yè)電源改革創(chuàng)新構(gòu)建了完整的服務(wù)體系，為電力相關(guān)企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展提供有力幫助。但針對(duì)一些細(xì)節(jié)方面仍存在許多不足，部分措施和規(guī)定在具體實(shí)施過程中可操作性并不強(qiáng)，很多設(shè)施無法得到有效利用，導(dǎo)致可再生能源與風(fēng)力輪蝸機(jī)等相關(guān)設(shè)備無法正常使用。

（二）網(wǎng)格問題

新能源轉(zhuǎn)型相關(guān)技術(shù)往往涉及領(lǐng)域較廣，而電力能源作為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钏璧闹匾茉矗煤四?、太陽能、風(fēng)能等自然能源作為主要開發(fā)動(dòng)力時(shí)都需進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換。由于大部分電力機(jī)構(gòu)不斷增加裝機(jī)容量，新能源在電網(wǎng)發(fā)電已呈現(xiàn)激烈的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。如傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)與新能源深入融合，傳統(tǒng)火力發(fā)電行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)份額將受到影響，由此催生的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)新能源發(fā)展和推廣應(yīng)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(fā)電普遍存在功率波動(dòng)過大的問題。傳統(tǒng)電力所涉及的傳輸鏈條和相關(guān)設(shè)備相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單，下游階段的用電負(fù)荷也相對(duì)穩(wěn)定并能夠精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，風(fēng)力發(fā)電量則取決于風(fēng)力大小而光伏發(fā)電量取決于光照強(qiáng)度。因此陽光照射與分離強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間出現(xiàn)不同程度的變化，很難有效控制和預(yù)測(cè)。此外，因我國大部分地區(qū)負(fù)荷中心與電力資源存在嚴(yán)重的空間錯(cuò)位，其調(diào)度能力與輸電能力仍需進(jìn)一步提升。目前我國采用風(fēng)能、太陽能分布地區(qū)如表1 所示。

表1 風(fēng)能、太陽能分布地區(qū)表

從整體區(qū)域來看風(fēng)電資源已經(jīng)與用電大省遠(yuǎn)離，電力負(fù)荷與輸送在整體分布位置區(qū)域存在逆向呈現(xiàn)的特征。以風(fēng)力發(fā)電為例，我國大部分地區(qū)存在棄風(fēng)現(xiàn)象其中新疆、內(nèi)蒙古、青海等地竟以高達(dá)7%的棄風(fēng)率，同時(shí)還存在大幅度棄電現(xiàn)象由此所帶來一系列空間錯(cuò)配等問題。

四、電力行業(yè)新能源轉(zhuǎn)型優(yōu)化對(duì)策

（一）增強(qiáng)電網(wǎng)管理完善法律法規(guī)

需要不斷增強(qiáng)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)操作、管理、日常保養(yǎng)和維護(hù)避免設(shè)備閑置浪費(fèi)，做好新能源與電力企業(yè)相關(guān)的市場(chǎng)調(diào)研，綜合分析管理經(jīng)營與風(fēng)險(xiǎn)投資并根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)投資措施，制定風(fēng)力輪蝸機(jī)等重要設(shè)備的管理和保養(yǎng)措施。通過多方渠道，引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才樹立企業(yè)人才培養(yǎng)意識(shí)，從而為電力設(shè)備與新能源轉(zhuǎn)型結(jié)合提供強(qiáng)力的技術(shù)支持，并與各大高校合作確保人才儲(chǔ)備和輸出。除此之外，還需對(duì)相關(guān)法律法規(guī)加以完善。電力行業(yè)低碳化新能源轉(zhuǎn)型不僅需要國家相關(guān)經(jīng)濟(jì)支持與鼓勵(lì)，還應(yīng)制定一系列強(qiáng)制性法規(guī)制度保障相關(guān)單位業(yè)務(wù)規(guī)范操作與執(zhí)行。例如對(duì)保護(hù)稅收相關(guān)規(guī)定加以完善，對(duì)某些造成環(huán)境污染或碳排放量不達(dá)標(biāo)的電力企業(yè)按照相關(guān)規(guī)定予以經(jīng)濟(jì)懲罰，同時(shí)對(duì)積極發(fā)展低碳化新能源轉(zhuǎn)型的企業(yè)給予適當(dāng)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，只有這樣才能加快電力企業(yè)低碳化新能源轉(zhuǎn)型發(fā)展步伐，促進(jìn)傳統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)升級(jí)轉(zhuǎn)型。

（二）加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程

我國現(xiàn)有電力企業(yè)網(wǎng)格建設(shè)已經(jīng)無法滿足目前發(fā)電能力進(jìn)程，太陽能、風(fēng)能等一系列新能源與電力企業(yè)設(shè)備兼容性等問題仍需進(jìn)一步解決。由于當(dāng)前電力能源結(jié)構(gòu)不斷變化，故而現(xiàn)代電力企業(yè)必須貫徹電網(wǎng)智能化發(fā)展理念，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型。第一，需要完善電網(wǎng)智能化建設(shè)體系。電網(wǎng)智能化體系建設(shè)是一項(xiàng)極其龐大、專業(yè)且復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)工程，通常由不同組織機(jī)構(gòu)共同建設(shè)，而目前電網(wǎng)智能化體系在我國僅限于國家機(jī)構(gòu)電網(wǎng)方面。因此，必須建立一套標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)國際化智能系統(tǒng)。第二，需要將現(xiàn)代數(shù)字化充分利用到電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中，電網(wǎng)智能化系統(tǒng)建設(shè)依托于現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)。因此，其發(fā)展必須將原始電力設(shè)備與現(xiàn)代多種數(shù)字技術(shù)相結(jié)合才能實(shí)施。第三，需要建立電網(wǎng)智能化測(cè)試系統(tǒng)。目前電網(wǎng)智能化相關(guān)技術(shù)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(jù)實(shí)際情況建立特定的電網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)模塊，從而為全面電網(wǎng)智能化系統(tǒng)建設(shè)提供有力幫助。

（三）增強(qiáng)配備功率預(yù)測(cè)及并網(wǎng)控制

信息化發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要包括對(duì)電站、并網(wǎng)控制以及其他方面的管理。并網(wǎng)控制與功率預(yù)測(cè)作為現(xiàn)代電站必須具備的重要功能，由于太陽能、風(fēng)能的波動(dòng)性和間歇性特征導(dǎo)致其穩(wěn)定性普遍較低，而無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)發(fā)電量。應(yīng)強(qiáng)化電網(wǎng)與電站的聯(lián)動(dòng)功能，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)構(gòu)建平衡系統(tǒng)從而保障電網(wǎng)并網(wǎng)及預(yù)測(cè)功能的穩(wěn)定性，構(gòu)建智能電站維運(yùn)、智能并網(wǎng)控制及智能預(yù)測(cè)電功率控制系統(tǒng)，其中主要功能為故障檢測(cè)和集中監(jiān)控。構(gòu)建新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)可為現(xiàn)代電站電網(wǎng)調(diào)度方面提供精確的先行指標(biāo)，系統(tǒng)軟件將成為電力行業(yè)后續(xù)新能源轉(zhuǎn)型過程中的必備系統(tǒng)。其中主要由測(cè)光、測(cè)風(fēng)等控制以及相關(guān)操作服務(wù)器構(gòu)成，可通過系統(tǒng)建模分析氣象相關(guān)信息數(shù)據(jù)，同時(shí)精確計(jì)算相關(guān)功率信息數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)上傳等基本功能。

因風(fēng)光發(fā)電時(shí)間波動(dòng)性較大，電網(wǎng)控制端則需要根據(jù)具體情況對(duì)新能源相關(guān)使用功率等實(shí)施量化，從而保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。因此，電力公司必須構(gòu)建一套符合預(yù)測(cè)裝配功率的信息控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要設(shè)置自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)功能，在固定時(shí)間內(nèi)將預(yù)測(cè)功率信息數(shù)據(jù)發(fā)送至電網(wǎng)調(diào)度部門，并且實(shí)時(shí)報(bào)送功率預(yù)測(cè)報(bào)告（超短期）。除此之外，還應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確率及相關(guān)規(guī)范要求，例如我國西北地區(qū)電網(wǎng)則要求必須超過95%的超短期與短期信息數(shù)據(jù)的上傳率，光伏電站及風(fēng)電系統(tǒng)的短期功率則應(yīng)控制在20%和25%的誤差范圍之內(nèi)。

由電網(wǎng)控制終端向發(fā)電終端發(fā)送相關(guān)調(diào)度指令，并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)施全面生產(chǎn)控制。電網(wǎng)側(cè)在獲取相關(guān)預(yù)測(cè)電功率信息數(shù)據(jù)以后，需要根據(jù)地區(qū)用電要求與生產(chǎn)計(jì)劃為基準(zhǔn)來制定調(diào)度發(fā)電計(jì)劃，并將相關(guān)制定通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至各個(gè)新能源電站，再由電站根據(jù)指令要求對(duì)電壓與發(fā)電狀態(tài)加以調(diào)整并及時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息反饋。整體智能控制系統(tǒng)可分為發(fā)電自動(dòng)控制、電壓自動(dòng)控制以及頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)。其中AGC 發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)主要以有效控制并網(wǎng)功率為目的，經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算最佳功率控制狀態(tài)從而滿足調(diào)控需求。AVC 電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)則以控制無功率風(fēng)光為目的，將無功補(bǔ)償、風(fēng)機(jī)以及逆變器等相關(guān)裝置日常運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)方式發(fā)送至電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，并執(zhí)行電壓控制相關(guān)指令。頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)則主要以控制電力頻率為目的。根據(jù)實(shí)際情況調(diào)查得知，預(yù)測(cè)功率系統(tǒng)相比智能并網(wǎng)系統(tǒng)其滲透率較高，隨著現(xiàn)代新能源電站的不斷發(fā)展和建設(shè)將擁有更加廣闊的發(fā)展空間。

（四）提升新能源消納能力

新能源主體構(gòu)建主要以建設(shè)智能化電力系統(tǒng)為主，其根本核心就是調(diào)節(jié)電網(wǎng)、安全、電力保障與新能源之間的關(guān)系，進(jìn)而協(xié)調(diào)供電成本與新能源的關(guān)系。目前來看新能源仍具有一定程度的不穩(wěn)定性和波動(dòng)性，而電力系統(tǒng)必須做到對(duì)用電負(fù)荷及發(fā)電量的平衡處理。新能源的合理利用與陽光強(qiáng)弱及風(fēng)力大小有著密不可分的聯(lián)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(xué)合理的方法解決電力企業(yè)在低碳化新能源轉(zhuǎn)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(jià)、電網(wǎng)調(diào)度及交易組織等方面的領(lǐng)先地位，構(gòu)建快捷方便、功能健全的綠色電力交易平臺(tái)提供優(yōu)質(zhì)的交易服務(wù)。同時(shí)還需要增強(qiáng)對(duì)各個(gè)工業(yè)園區(qū)、企業(yè)單位的推廣力度，大力推行分散式和分布式風(fēng)電及光伏等項(xiàng)目，從而增強(qiáng)新能源電力的終端用能比重。第二，增強(qiáng)對(duì)外送電通道的建立與維護(hù)。在就地新能源消耗范圍有限時(shí)，新能源電力可通過外送通道傳送至用電量較大地區(qū)。從長期規(guī)劃效果來看，將能源消納水平有效增強(qiáng)則必須加快構(gòu)建新型智能電力系統(tǒng)的步伐，突破地域限制從基礎(chǔ)設(shè)施、交易機(jī)制、電網(wǎng)技術(shù)多方面共同分析和研究，將新能源合理配置在國內(nèi)電力行業(yè)當(dāng)中。第三，需要不斷拓寬能源儲(chǔ)能渠道。近年來，很多自然能源相對(duì)豐富的地區(qū)已經(jīng)全面實(shí)施綠電制氫、蓄能抽水等環(huán)保工程項(xiàng)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(fēng)能轉(zhuǎn)化為各種形式的可利用能源，在用電量較大的區(qū)域及用電高峰期將其通過相關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)化成為豐富的電能供應(yīng)，這也是增強(qiáng)新能源消納效率的最佳方法。

（五）學(xué)習(xí)全新技術(shù)實(shí)施新能源政策

目前我國電力行業(yè)低碳化新能源轉(zhuǎn)型仍處在初期發(fā)展階段，而其中最為關(guān)鍵的便是技術(shù)問題，在不斷調(diào)整和優(yōu)化新能源結(jié)構(gòu)過程中，所運(yùn)用的技術(shù)大多來自國外。因此，若想真正實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)低碳化新能源轉(zhuǎn)型則必須要對(duì)相關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)予以充分重視，應(yīng)大力投入相關(guān)研發(fā)和探討積極主動(dòng)學(xué)習(xí)新能源相關(guān)技術(shù)。對(duì)各種區(qū)域性技術(shù)難題進(jìn)行分析和解決，保障整體新能源技術(shù)充分發(fā)揮其應(yīng)有作用。而在電網(wǎng)智能化建設(shè)當(dāng)中也需要加強(qiáng)人力與物力方面的投資力度，合理運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)研發(fā)全新的智能化電力控制系統(tǒng)，從而增強(qiáng)整體電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

五、結(jié)論

綜上所述，電力行業(yè)向著低碳化新能源模式轉(zhuǎn)型已經(jīng)迫在眉睫，而且我國在相關(guān)政策方面又為行業(yè)發(fā)展提供了大力支持。因此，必須充分把握機(jī)遇采取科學(xué)合理的方法做好低碳化新能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙向發(fā)展模式。解決當(dāng)下環(huán)保危機(jī)，為行業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展提供有力保障。