配電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)與城市低碳發(fā)展相融合

陳 閱

（廣西綠能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530000）

綠色低碳發(fā)展是一種基于降低能源消耗、減少環(huán)境污染的綠色發(fā)展方式。電力產(chǎn)業(yè)是工業(yè)中最大的碳排放部門(mén)，在低碳經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，已然成為減排的主要力量，因此，在低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，電力系統(tǒng)需要改變傳統(tǒng)的發(fā)展方式，發(fā)展和建設(shè)低碳配電網(wǎng)。配電網(wǎng)建設(shè)與城市低碳發(fā)展理念相互融合，能夠有效降低能源損耗，提高能源利用效率。為此，本文探討了在低碳經(jīng)濟(jì)背景下，我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方式和實(shí)現(xiàn)途徑。

1 低碳背景下配電網(wǎng)發(fā)展模式

低碳配電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展是在發(fā)電、輸電、用電等各環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、輸送和使用的“去碳”，從而實(shí)現(xiàn)更清潔的電能生產(chǎn)和更有效的電能使用[1]。低碳配電網(wǎng)建設(shè)要求從電源側(cè)到電網(wǎng)側(cè)再到用電側(cè)都要實(shí)現(xiàn)低碳化發(fā)展，具體如下。

1.1 電源側(cè)

我國(guó)“富煤、少氣、缺油”的自然資源特征，決定了在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，高碳能源仍然是我國(guó)的主要能源。如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“零碳”發(fā)展，是電網(wǎng)建設(shè)中最基本和最重要的一環(huán)。要在電力系統(tǒng)中達(dá)到低碳發(fā)展，就需要減少高碳能源比重，提高低碳能源比重。因此，要減少高碳能的裝機(jī)容量，積極發(fā)展新能源，并逐漸取代高碳能源。在未來(lái)低碳電力系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程中，我國(guó)電源側(cè)的構(gòu)建思路包括：（1）積極發(fā)展可再生能源，建立新的清潔能源電站。（2）重點(diǎn)關(guān)注新能源并網(wǎng)與高次諧波治理技術(shù)的開(kāi)發(fā)。（3）加速開(kāi)發(fā)大容量新能源存儲(chǔ)設(shè)備，并將其用于新能源領(lǐng)域。（4）在火力發(fā)電廠設(shè)置碳捕集和封存系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排。

1.2 電網(wǎng)側(cè)

在低碳背景下，為了完成配電網(wǎng)的低碳轉(zhuǎn)型，需要同時(shí)應(yīng)對(duì)可再生新能源的規(guī)模化接入和電能的高效節(jié)能輸送兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[2]。為了有效地應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，我國(guó)在構(gòu)建與開(kāi)發(fā)新型綠色能源體系時(shí)，應(yīng)采取以下措施：（1）構(gòu)建智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)將為我國(guó)新能源規(guī)?；尤腚娋W(wǎng)提供技術(shù)支持。（2）建立一個(gè)智能化的生產(chǎn)計(jì)劃和管理體系，為傳統(tǒng)電力、核電、新興可再生能源等電力資源提供一體化、智能化的綜合調(diào)度與管理。

1.3 用電側(cè)

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源電力的大量接入，新能源電力的輸出特性，使得電力市場(chǎng)在未來(lái)將出現(xiàn)顯著的變化[3]。電力市場(chǎng)的發(fā)展特點(diǎn)是電力消費(fèi)向低碳、智能化和交互式發(fā)展轉(zhuǎn)型。伴隨著智能用電設(shè)備的開(kāi)發(fā)和普及，用戶(hù)的信息收集將變得更加方便，用戶(hù)可以隨時(shí)獲得用電量和電價(jià)等用電數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以按照自己的需求來(lái)決定什么時(shí)候用電，這樣就可以提升用電效率，減少用戶(hù)的電費(fèi)開(kāi)支。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)的用電模式將更低碳、更智能，有效地減少對(duì)礦物燃料發(fā)電容量的需求，實(shí)現(xiàn)用電側(cè)的低碳化。

2 低碳背景下配電網(wǎng)建設(shè)問(wèn)題

在目前的發(fā)展中，配電網(wǎng)建設(shè)還存在諸多問(wèn)題，導(dǎo)致能源損耗問(wèn)題嚴(yán)重，從電力供給，到電力運(yùn)輸，再到電力使用等，主要存在以下問(wèn)題。

2.1 電源供給結(jié)構(gòu)缺乏合理性

電力工業(yè)中大量的“高碳”來(lái)自燃煤發(fā)電，由此引起的環(huán)境污染已經(jīng)成為一個(gè)世界性的重要問(wèn)題，受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注[4]。但是，在我國(guó)的電源結(jié)構(gòu)中，很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，以煤炭為主要燃料的火電所占比例高達(dá)70%，而綠色低碳的水電所占比例僅為20%，其他低碳的風(fēng)電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能發(fā)電則不足10%。地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎秃四艿谋壤?。近幾年，隨著我國(guó)電力行業(yè)向綠色、低碳轉(zhuǎn)型，高碳燃煤發(fā)電所占比重持續(xù)下降，電力行業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，但煤電仍然占據(jù)較大比例。

2.2 尚未完全打破電力市場(chǎng)的壟斷

電力產(chǎn)品從生產(chǎn)到運(yùn)輸，再到消費(fèi)，都與配電網(wǎng)密不可分，所以，配電網(wǎng)在綠色低碳電力發(fā)展中起著重要作用[5]。在電力體制改革之前，電力市場(chǎng)的壟斷表現(xiàn)為：第一，電力市場(chǎng)的“雙壟斷”，電力市場(chǎng)的買(mǎi)賣(mài)雙方均由電網(wǎng)公司控制；第二，抵制公平上網(wǎng)和優(yōu)先上網(wǎng)。與傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電相比，綠色低碳發(fā)電成本較高，穩(wěn)定性較差，很難被常規(guī)電力系統(tǒng)所接受，因此常被電網(wǎng)以“安全性不足”為由拒絕。

2.3 節(jié)能節(jié)電管理困難

用戶(hù)端則是指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有用電主體，其中有企業(yè)、工廠、居民等。從用戶(hù)的角度來(lái)說(shuō)，節(jié)省的電量是最清潔、最低碳的。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展與國(guó)家能源安全中，電力管理是最重要的一環(huán)。當(dāng)前，我國(guó)用電需求所面臨的最大問(wèn)題是缺乏節(jié)能節(jié)電觀念，用電用戶(hù)（包括工農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)和一般居民）對(duì)節(jié)電不夠重視，導(dǎo)致能源使用效率低，甚至造成能源浪費(fèi)等。缺乏用電需求端管理體系，同時(shí)還缺少對(duì)資源浪費(fèi)的監(jiān)督管理機(jī)制。近幾年，我國(guó)能源緊缺與能源超負(fù)荷并存，在電力匱乏時(shí)，供需之間的矛盾就會(huì)加劇，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，電網(wǎng)調(diào)峰困難，供電質(zhì)量不穩(wěn)定，以及拉閘限電等生產(chǎn)管理及社會(huì)問(wèn)題。在電能剩余的情況下，人們往往會(huì)選擇棄風(fēng)、棄水、棄光，從而導(dǎo)致了大量的低碳資源的浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，節(jié)能減排和能效管理是一項(xiàng)十分困難的工作，構(gòu)建能源需求端的管理體系刻不容緩。

3 配電網(wǎng)建設(shè)與低碳發(fā)展實(shí)施路徑

3.1 推進(jìn)新能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新能源電力資源的合理配置

在目前的電力結(jié)構(gòu)中，煤炭仍然占據(jù)主要部分，煤炭發(fā)電量超過(guò)了總發(fā)電量的80%，煤炭裝機(jī)容量超過(guò)了70%，而像風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源所占的比例非常低，因此，電源結(jié)構(gòu)并不十分合理。要建設(shè)一個(gè)低碳的配電網(wǎng)，必須從電源端著手。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，需要加大可再生能源的開(kāi)發(fā)力度，推動(dòng)清潔能源的大規(guī)模發(fā)電并網(wǎng)，逐步減少火電等高碳電源所占的比例，持續(xù)對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 合理利用智能電網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備

構(gòu)建智能電網(wǎng)，必須采用智能電網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)以及以信息通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的智能裝置。在這些系統(tǒng)中，變電站是建立在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，它能夠利用信息的傳遞和控制數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)二次電子裝置和可變電子裝置的數(shù)字化。在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，要在使用智能電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，并采用激勵(lì)與保證機(jī)制，構(gòu)建智能電網(wǎng)。結(jié)合具體的條件，制定一套有效的實(shí)施方案，從而持續(xù)提升智能電網(wǎng)的建設(shè)效率。要對(duì)人力、財(cái)力、物力進(jìn)行合理的投入，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改革，持續(xù)改善智能電網(wǎng)的功能，提升電網(wǎng)的整體實(shí)力和安全性。智能電網(wǎng)技術(shù)及設(shè)備作為一種新的發(fā)展方式，雖然在我國(guó)起步較晚，但在城市建設(shè)中已獲得了較好的發(fā)展效果。當(dāng)前，許多電力企業(yè)紛紛引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，學(xué)習(xí)智能電網(wǎng)技術(shù)，并將新技術(shù)及新設(shè)備積極應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)中。建立合理、健全的智能電網(wǎng)建設(shè)制度，是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和重要依據(jù)。建立智能電網(wǎng)建設(shè)制度，可以有效地激勵(lì)電力企業(yè)利用新技術(shù)和新設(shè)備，推進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展。

3.3 開(kāi)發(fā)節(jié)能配電技術(shù)，降低配電損耗

由于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡性，導(dǎo)致長(zhǎng)距離供電較為普遍。當(dāng)前因輸、配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的限制，電力在長(zhǎng)距離傳輸或分配時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，也就是線、網(wǎng)損耗。電網(wǎng)損耗既浪費(fèi)了現(xiàn)有能源，也增加了二氧化碳排放。所以，應(yīng)當(dāng)積極開(kāi)發(fā)節(jié)能配電技術(shù)，減少因配電線路等造成的能源損耗，提高配電網(wǎng)的高效發(fā)展。

3.4 加強(qiáng)用戶(hù)管理，提高用戶(hù)用電效率

DSM（Dual System Monitor）的目標(biāo)是最終客戶(hù)（即消費(fèi)者）。在用電方面，要強(qiáng)化用戶(hù)用電管理，提高用戶(hù)用電效率，優(yōu)化用電模式，從而達(dá)到降低一次能源消費(fèi)，降低碳排放的目標(biāo)。

3.5 建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)

智能電網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)電力供應(yīng)的支持，因此，建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的首要任務(wù)。從20 世紀(jì)90 年代初，國(guó)家在城市中心區(qū)域進(jìn)行了電力配電網(wǎng)的試驗(yàn)，其特點(diǎn)簡(jiǎn)單實(shí)用、標(biāo)準(zhǔn)化、整合性與智能性。它的主要功能包括：配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，供應(yīng)商的自動(dòng)化，負(fù)荷的控制，電力系統(tǒng)的需求側(cè)管理，設(shè)備的有效管理，故障維修管理等。針對(duì)目前配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)中出現(xiàn)的主要問(wèn)題，提出了要堅(jiān)持配電網(wǎng)發(fā)展基本原則，從規(guī)劃至應(yīng)用等方面著手，強(qiáng)化配電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)范化和有效化，從而進(jìn)一步提升配電網(wǎng)的運(yùn)行安全及速度。

隨著對(duì)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，眾多研究者對(duì)分布式供電、微網(wǎng)控制、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)等方面進(jìn)行了深入研究。對(duì)系統(tǒng)功能也有了更多的要求，如系統(tǒng)的控制和管理等。在建設(shè)智能電網(wǎng)時(shí)中，要對(duì)智能電網(wǎng)基本特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高信息化水平，促進(jìn)智能電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展，為資源分配提供理論基礎(chǔ)，將地區(qū)配電網(wǎng)作為一個(gè)單元，在一些數(shù)量較小的線路上，可以構(gòu)建一個(gè)綜合的配電網(wǎng)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)包括一個(gè)綜合配電裝置和通訊網(wǎng)絡(luò)等。

4 配電網(wǎng)建設(shè)與低碳發(fā)展保障措施

4.1 完善低碳發(fā)展激勵(lì)政策

我國(guó)低碳配電網(wǎng)發(fā)展模式是近幾年才提出的，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)這一問(wèn)題的激勵(lì)措施。所以，首先應(yīng)當(dāng)從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，盡快出臺(tái)相應(yīng)的激勵(lì)政策。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）低碳能源。引導(dǎo)和鼓勵(lì)各種類(lèi)型的市場(chǎng)主體積極參與配電網(wǎng)低碳發(fā)展中，如，制定一系列的電價(jià)政策來(lái)推動(dòng)風(fēng)電、太陽(yáng)能等低碳能源的大規(guī)模并網(wǎng)。對(duì)綠色電能進(jìn)行適度補(bǔ)貼，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建綠色電能的合理價(jià)格體系。（2）增加技術(shù)開(kāi)發(fā)投資，有效推動(dòng)低碳電力技術(shù)的發(fā)展。（3）實(shí)行“階梯電價(jià)”，提倡錯(cuò)峰用電，合理節(jié)電。

4.2 加快發(fā)展低碳電力技術(shù)

4.2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)低碳電力技術(shù)

發(fā)電環(huán)節(jié)使用低碳節(jié)能技術(shù)，可以有效改造升級(jí)當(dāng)前電源系統(tǒng)，保證配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電環(huán)節(jié)作為配電網(wǎng)運(yùn)行的初始環(huán)節(jié)，加大對(duì)綠色新型發(fā)電技術(shù)的利用，如風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)等，能夠有效減少對(duì)煤電的依賴(lài)，推定配電網(wǎng)建設(shè)與低碳發(fā)展理念相互融合。

4.2.2 輸配電環(huán)節(jié)低碳電力技術(shù)

1.開(kāi)展碳排放傳輸與分配技術(shù)研究。以柔性交流輸電、超導(dǎo)輸電和特高壓輸電為代表的低碳輸電技術(shù)，具有較大的傳輸容量和較低的傳輸損耗，是電力傳輸模式發(fā)展的必由之路。低碳配電技術(shù)的內(nèi)容包括了配電自動(dòng)化、柔性配電技術(shù)，它將讓配電網(wǎng)更自動(dòng)化、智能化，有效地降低配電損耗，提升能源利用率。

2.加速智能電力系統(tǒng)的發(fā)展。智能電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠有效促進(jìn)我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展。在推動(dòng)新能源的開(kāi)發(fā)利用、實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化配置、轉(zhuǎn)變能源消費(fèi)理念等方面，智能電力系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。其具體表現(xiàn)為：（1）可以為新能源的發(fā)電并網(wǎng)提供技術(shù)支持，推動(dòng)新能源的開(kāi)發(fā)與消納。（2）解決風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源間歇性和隨機(jī)性帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。（3）特高壓主干網(wǎng)是國(guó)家建設(shè)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)，開(kāi)展特高壓輸變電工程，將有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)家電力資源在國(guó)家層面上的最優(yōu)分配，并將顯著減少輸變電損失，使輸變電環(huán)節(jié)低碳化。（4）能夠引導(dǎo)我國(guó)電力系統(tǒng)的節(jié)能降耗機(jī)理與模式變革，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的有效、理性使用，與我國(guó)的低碳經(jīng)濟(jì)相匹配。

3.節(jié)能降耗技術(shù)。高效潔凈和安全使用電能，是用戶(hù)端降低電能損耗的重要途徑之一。節(jié)能減排是推動(dòng)電力消費(fèi)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。開(kāi)發(fā)高效用電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碳用電方式的關(guān)鍵，例如，采用熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，可以推動(dòng)能源梯級(jí)利用，提高能源效率，減少能源浪費(fèi)。

4.3 統(tǒng)一智能電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

一般來(lái)說(shuō)，各個(gè)區(qū)域的能源網(wǎng)改造標(biāo)準(zhǔn)各不相同，因此，要強(qiáng)化智能電網(wǎng)的建設(shè)，就需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在制定智能配電網(wǎng)工程造價(jià)、工程規(guī)模及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從智能配電網(wǎng)工程建設(shè)的實(shí)際出發(fā)，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。要有針對(duì)性地制定建設(shè)目標(biāo)、制定可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃、組織有效建設(shè)施工、把創(chuàng)新型的技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)的建設(shè)中，提升智能電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量及總體成效。

4.4 優(yōu)化智能電網(wǎng)工作方式

根據(jù)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，要求對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，并在此基礎(chǔ)上選取最佳的電力系統(tǒng)電壓。同時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置能夠有效改善用戶(hù)的功率因數(shù)和市電電壓等級(jí)。在三相負(fù)載平衡方面，由于三相不平衡的程度越大，帶來(lái)的電力損失越大，因此，三相負(fù)荷的檢測(cè)與修正必須具有針對(duì)性。在此基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為應(yīng)結(jié)合電力消費(fèi)特點(diǎn)，對(duì)電力消費(fèi)負(fù)荷、電力消費(fèi)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一控制，從而達(dá)到提高電網(wǎng)功率的目的。