关于低碳电力系统规划与运行的优化研究

郑昂

（国网陕西省电力公司榆林供电公司，陕西榆林 719000）

关于低碳电力系统规划与运行的优化研究

郑昂

（国网陕西省电力公司榆林供电公司，陕西榆林 719000）

在和谐社会的背景下，经济的可持续发展已经成为当今各专家研究的主要课题，而经济的可持续发展基于环境的可持续发展之上，因此，低碳经济的概念慢慢进入人们的眼球。本文从电力行业的低碳化入手，概述了低碳电力系统的规划和优化运行两个方面，并着重阐述了低碳电力系统的规划研究，希望对电力系统的今后研究能有所帮助。

低碳 电力系统规划 电力系统优化运行

从九十年代初期，人们越来越关注经济与环境的联系，在2003年，英国首先提出了低碳经济的概念，随之全球发起了保护地球气候的活动，并制定了相应的条约甚至是公约，由此可见，环境对于经济的影响已经不容忽视。众所周知，电力行业是能源消耗最多的一个行业，同时它也是二氧化碳排放量最多的行业，它的发展对于环境的影响是一个重要的挑战，因此，电力行业必须要进行低碳化来应对全球气候变暖的挑战。

1　低碳经济及低碳电力技术概述

低碳经济是环境与经济相关性的总结，环境的发展决定经济的发展，经济的发展基于环境发展之上，它是通过改变清洁能源的创新观念，运用清洁能源的核心技术，人为的改变空气中二氧化碳含量，从而达到环境与经济共同发展的总体目标。

在低碳经济的概念中，低碳技术涉及了多个行业，如电力、交通、化工等，而电力行业的低碳化发展是实行低碳经济的重要课题。低碳的电力技术包括了发电环节的低碳化技术、输电环节的低碳化技术以及用电环节的低碳化技术。其中发电环节的低碳化技术又包括了清洁能源的高效率发电低碳化技术、燃气复循环发电的低碳化技术、碳捕获与封存技术等。而其中最为关键并且在实际运用最为广泛的技术为碳捕获与封存技术，简称CCS技术。它可以做到将电力工厂排放的二氧化碳与大气隔绝，从而达到低碳减排的效果。

2　低碳电力系统的规划研究

低碳经济下的电力系统的规划运行方法包括了低碳电力系统的规划研究和电力系统的优化运行的研究，电力系统的规划研究又包含低碳的电源规划研究、低碳的电网规划研究和低碳的电源电网协调规划研究三个方面。

2.1低碳的电源规划研究

传统的电源规划的主要目的是实现电源扩展，而低碳的电源规划可以分为电源扩展规划、分布式电源规划以及碳捕集与封存装置的优化配置规划三个方面。

2.1.1电源扩展规划

低碳经济下的电源扩展规划较于传统的电源扩展规划而言，它将二氧化碳的每年的排放量计入了总体排放量的约束轨迹中，同时将碳捕集技术的运用费用纳入了碳交易的整体改造费用中，符合了中国经济的宏观发展。但是也意味着碳捕集技术将面临更多的挑战。

2.1.2分布式电源规划

由于分布式电源具备实现低碳减排的特点，例如分布式电源的分布均为电容量小且电压较低的地区，并且有一部分的分布式电源可以成为再生能源等，因此，分布式电源的规划可以间接影响低碳电力系统的整体规划及碳排放量。不过到目前为止，全球各学者仍未提供分布式电源规划一个全面的模型，其还需做更深的研究。

2.1.3碳捕集与封存装置的优化配置规划

如上所述，碳捕集与封存装置的优化配置规划是目前运用最为广泛的一个技术，但目前仍出现诸多问题，如装置运用的成本较高，技术含量较高且目标单一的缺点。因此，在低碳经济的目标下，仍需做进一步研究。

2.2低碳的电网规划研究

电网规划是基于电源扩展规划的基础之上，电网规划是在电源充足的条件下，做到安全合理的配电工作。低碳经济下的电网规划需要满足经济性、安全性和清洁性相统一的要求，因此，相较于传统的电网规划，低碳的电网规划可以分为输电网规划和联网规划两个方面。输电网规划的主要工作是将碳交易的费用与碳排放的费用进行联系，并建立相应的模型，实现动态平衡的一个预测建模，从而达到二氧化碳减排的目的。联网规划的在实行二氧化碳减排的目的同时，考虑到全国联合用电、跨区域用电的一个碳交易和碳排放的费用的约束条件，实现总体的环境与经济的低碳化目的。

2.3低碳的电源电网协调规划研究

在未来的电力行业发展中，电源扩展规划与电网规划将会做为研究的整体，电源与电网是相辅相成的不可分割的整体，特别在低碳经济的条件下，电源与电网应做到互相配合，才能实现安全输电配电的同时，满足二氧化碳的低排放。同时，分布式电源的可再生资源也将是以后电力发展的一个新的方向，最重要的是新的能源的开发也将是电力行业未来研究的方向，例如太阳能、潮汐能、风能的开发等。

3　低碳电力系统优化运行的研究

低碳电力系统的优化运行研究如低碳电力系统规划研究类似，可以分为低碳化发电机组优化组合、低碳化发电机组优化调度、低碳化发电机组优化运行等三个方面。而碳捕获与封存技术是以上种种研究的基础，它的装置设备的工艺十分复杂，技术含量高，设备运用的费用高，因此，低碳电力系统的优化运行主要就是碳捕获与封存技术的优化运行应用。碳捕获与封存技术具有高技术含量、高运行费用的特点，但为什么还会在实际运用的运用率最高，那是因为碳捕获与封存技术的灵活性的特点造成的。碳捕获与封存技术可以通过改变碳捕集的数量改变电厂发电的能力，能够极大的提高电厂的发电率和工作效率，并同时降低二氧化碳的排放量。但目前为止，其灵活性的特点仍缺少相应的模型进行对其作为支持，因此，碳捕获与封存技术还有待进一步的做更深入的研究。

4　结语

随着全球气候的变暖，低碳经济成为全球学者重要的研究课题，由于电力行业是能源消耗最多，二氧化碳排放量最多，环境影响最深的一个行业，其低碳化的发展规划更是刻不容缓。本文分别对低碳电力系统的规划和优化运行两个方面进行了概述，并着重阐述了低碳电力系统的规划研究，希望能够为后续的电力低碳化研究提供有效的思路和借鉴。

［1］魏一鸣，刘兰翠，范英.碳排放研究［R］.科学出版社，2008（06）.

［2］康重庆，季震.碳捕集电厂灵活运行方法评述与展望［J］.电力系统自动化，2012（10）.

［3］吴耀武，侯云鹤.基于遗传算法的电力系统电源规划模型［J］.电网技术，1999（14）.

郑昂（1979—），男，汉族，陕西西安人，职称：工程师，学历：本科，主要研究方向：电力系统及其自动化、计划管理。