碳排放流在電力網(wǎng)絡(luò)中分布的特性與機(jī)理分析

[摘 要]碳排放流理論為電力系統(tǒng)中碳排放責(zé)任的分?jǐn)偺峁┝诵碌囊暯?。碳排放在電力網(wǎng)絡(luò)中的分布受到多種因素的影響，包括發(fā)電方式、能源結(jié)構(gòu)、供需關(guān)系、輸電損耗及電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。文章闡述了電力網(wǎng)絡(luò)中碳排放流分析的理論基礎(chǔ)，分析了電力網(wǎng)絡(luò)碳排放特征，研究了電力網(wǎng)絡(luò)碳排放分析方法，旨在優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行與規(guī)劃，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]碳排放流；分布特性；碳流分布因子；分析方法

[中圖分類號(hào)]TM73 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）06–0171–03

Characteristics and Mechanism Analysis of Carbon Emission Flow Distribution in Power Networks

JIANG Ning，F(xiàn)U Jing

[Abstract]The carbon emission flow theory provides a new perspective for the allocation of carbon emission responsibilities in the power system. the distribution of carbon emissions in the power grid is influenced by various factors， including power generation methods， energy structure， supply-demand relationships， transmission losses， and grid topology. The article first elaborates on the theoretical basis of carbon emission flow analysis in power networks， then analyzes the characteristics of carbon emissions in power networks， and finally analyzes the methods of carbon emission analysis in power networks， aiming to optimize the operation and planning of power systems， promote energy transformation and sustainable development.

[Keywords]carbon emission stream； distribution characteristics； carbon flow distribution factor； analysis methods

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，電力需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。然而，傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)方式主要依賴于化石燃料燃燒，這導(dǎo)致了大量的碳排放和環(huán)境污染問題。因此，如何降低電力系統(tǒng)的碳排放成為了當(dāng)前能源領(lǐng)域的重要課題之一。電力網(wǎng)絡(luò)作為能源傳輸和分配的主要載體，其碳排放流的分布特性對(duì)于碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要影響。碳排放流是一種虛擬網(wǎng)絡(luò)流，依附于電網(wǎng)中的有功潮流而存在，這種虛擬網(wǎng)絡(luò)流的概念用于表征電力網(wǎng)絡(luò)中某一支路上所流經(jīng)的功率對(duì)應(yīng)的碳排放量。換言之，碳排放流是電力網(wǎng)絡(luò)中有功潮流所攜帶的碳排放量的表示。通過對(duì)電網(wǎng)中的碳排放流進(jìn)行分析和模擬，可以更好地理解電力系統(tǒng)中的碳排放行為，評(píng)估不同潮流路徑對(duì)碳排放的影響，并進(jìn)一步制訂減排策略和優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。作為一種新的理論探索，文章在基于已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)碳排放流在電力網(wǎng)絡(luò)中分布的特性與機(jī)理進(jìn)行了分析與探討。

1 碳排放流概述

1.1 碳排放流定義

在電力系統(tǒng)中，不同類型的發(fā)電技術(shù)對(duì)應(yīng)著不同的碳排放特征，但通常產(chǎn)生的潮流和碳排放基本相同。因此，電力網(wǎng)絡(luò)中的碳排放流有著更加簡單、靈活的應(yīng)用空間，也更加易于構(gòu)建電力網(wǎng)絡(luò)碳排放流理論體系。在電力網(wǎng)絡(luò)中，碳排放流通常簡稱為“碳流”，碳排放流與潮流相互依附，因此，在電力網(wǎng)絡(luò)中，碳排放流是從電廠出發(fā)，進(jìn)入電力網(wǎng)絡(luò)，隨著電力網(wǎng)絡(luò)中的潮流在電網(wǎng)中流動(dòng)，最后流入用戶側(cè)。

1.2 碳排放流特點(diǎn)

（1）實(shí)時(shí)性。電力網(wǎng)絡(luò)中的碳排放是由于電力生產(chǎn)需要燃燒大量的煤、天然氣、石油等一系列原料，這些原料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO2。電力的生產(chǎn)是為電力消費(fèi)而服務(wù)，同時(shí)電力生產(chǎn)還具有實(shí)時(shí)性，因此，電力網(wǎng)絡(luò)的碳排放特征應(yīng)遵循電力消費(fèi)特征，以便通過監(jiān)測碳排放流的變化，了解電力網(wǎng)絡(luò)中電力消費(fèi)的實(shí)時(shí)情況。

（2）連續(xù)性。與電力網(wǎng)絡(luò)潮流類似，碳排放也具有連續(xù)性的特征，碳排放流的計(jì)算要結(jié)合該特點(diǎn)，可利用豐富的時(shí)間尺度來計(jì)算。

2 電力網(wǎng)絡(luò)碳排放特征

2.1 電力網(wǎng)絡(luò)直接碳排放來源與特征

直接碳排放是指由發(fā)電設(shè)施直接產(chǎn)生的CO2等，是電力網(wǎng)絡(luò)中最直接、最容易識(shí)別的碳排放來源之一。直接碳排放的數(shù)量與電力生產(chǎn)的能源類型、燃料燃燒效率及設(shè)備運(yùn)行方式等因素密切相關(guān)。在電力網(wǎng)絡(luò)中，直接碳排放主要來源于發(fā)電和輸變電環(huán)節(jié)。

（1）發(fā)電。發(fā)電環(huán)節(jié)的直接碳排放主要由燃料燃燒產(chǎn)生，如火力發(fā)電廠通過燃燒煤炭、天然氣及石油等發(fā)電，這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的CO2。

（2）輸變電環(huán)節(jié)。輸變電環(huán)節(jié)直接碳排放的主要來源有：①電力從發(fā)電廠輸送到用戶端時(shí)，會(huì)因線路損耗而產(chǎn)生CO2；②變電站在電壓升高或降低的過程中會(huì)消耗電力，產(chǎn)生CO2。

2.2 電力網(wǎng)絡(luò)間接碳排放

間接碳排放主要指與電力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的能源采購、輸電、配電及設(shè)備制造等過程所產(chǎn)生的碳排放。例如，電力網(wǎng)絡(luò)中使用的輸電線路、變壓器等設(shè)備在制造過程中可能會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的溫室氣體，這些間接排放通常被包含在電力系統(tǒng)的整體碳排放中。電力系統(tǒng)間接碳排放責(zé)任的分?jǐn)傂枰獫M足以下基本原則。

（1）總量相等原則。電力系統(tǒng)中的間接碳排放是對(duì)電力生產(chǎn)側(cè)產(chǎn)生的直接碳排放的二次分?jǐn)?，因此?zé)任分?jǐn)偤蟮目偱欧帕繎?yīng)與實(shí)際情況相等。

（2）公平分?jǐn)傇瓌t。由于燃料類型、機(jī)組參數(shù)等存在一定差異，碳排放特性也會(huì)有較大的不同，根據(jù)公平原則，責(zé)任應(yīng)該按照每個(gè)參與者的貢獻(xiàn)程度或能力進(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

3 碳排放流分布特性因子

3.1 節(jié)點(diǎn)輸出分布因子

5 結(jié)束語

碳排放流在電力網(wǎng)絡(luò)中的分布特性與機(jī)理分析表明，電力網(wǎng)絡(luò)中的碳排放不僅受到發(fā)電方式和能源結(jié)構(gòu)的影響，還受到供需關(guān)系、輸電損耗及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素的共同作用。通過對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)碳排放在不同地區(qū)或節(jié)點(diǎn)之間存在明顯的差異。此外，碳排放流在電力網(wǎng)絡(luò)中的分布還受到能源政策、經(jīng)濟(jì)因素及技術(shù)發(fā)展等因素的影響。綜合考慮這些因素，可以提出優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)清潔能源利用及改善能源調(diào)度策略等措施，以減少碳排放流的傳輸和分布，促進(jìn)電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。

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