低碳電力系統規劃與運行優化展望

王 磊

（國網冀北電力有限公司，北京 100000）

電力工業是我國重要的能源消耗行業，電力工業每年的二氧化碳的排放量占我國二氧化總排放量的1/3以上，電力工業的發展面臨著低碳、清潔以及高效的巨大壓力。合理的進行電力系統的規劃與運行的優化，能夠有效的實現電力工業安全穩定運行的同時，實現高效低排的目標。低碳電力系統的規劃與運行的優化，應該在滿足用電需求的基礎上，對電力系統的發電機組進行適當的調節與優化，實現電力系統總燃料以及總費用的降低，從而有效的實現電力工業的社會效益與經濟效益最大化。

一、低碳經濟的概念以及對電力系統產生的影響

（一）簡析低碳經濟的主要觀點

把低污染、低耗能、低排放作為發展基礎的經濟模式被稱之為低碳經濟，低碳經濟的本質是組建清潔能源框架以及提升能源的有效利用率，低碳經濟的主要觀點是通過從制度、發展、技術三個方面的根本轉變，促使社會主義經濟發展中人為排放的二氧化碳和人體吸收的二氧化碳達到一個平衡狀態。在應用低碳經濟模式時，首先需要作為重點分析考量的是碳排放交易與低碳電力技術，主要是因這兩者是進行電力系統設計規劃工作和操作運行優化工作的兩個有關方面。

（二） 低碳經濟對電力系統所產生的影響

引入碳捕集技術，給電力系統的設計規劃與操作運行帶來了深遠的影響。引入低碳技術，雖然能夠科學、有效的降低碳的排放量，但是這種技術在一定的程度上導致了電廠的建設成本的增加，這就對我國的電力系統提出了根據國家政策與我國電力的實際情況進行減排。另一方面，碳捕集電廠的運行機制以及結構特征具有明顯的靈活性，與一般的火電廠的運行主要特征相比存在著較為明顯的差異化，低碳經濟技術給火電廠創造了全新的運營模式，除此以外，也給我過電力系統事業提出了更高的要求。

（三） 碳交易機制的研究

通過引入碳交易機制，不僅給我國電力系統運營成本費用的支出帶來了一定的影響，同時也給我國的電力系統在實際的操作中解決碳排放量高低的問題提供了捷徑，當電力系統碳排放額過多時，可以銷售多余的系統碳排放額，通過這樣的形式獲取一定的經濟利潤，可以減少電力系統的運營成本支出。相反，當電力系統中碳排放額較低時，則需要購入缺少的排放額，毫無疑問這就會增加電力系統的運營成本費用支出。因此，在系統的后續運行和初期規劃工作中，應該根據實際的碳交易機制進行考慮與規劃。除此之外，還應該在傳統的影響因素考慮電力系統的排放額度，科學、合理的調度發電機組，并通過提高風電以及水電等清潔能源有效利用率，從而有效的實現最大限度的減排。

二、低碳經濟電力系統的研究現狀與展望

（一）低碳經濟下發電機組優化組合以及優化啟停

適用于確定各個機組在一個調度期內每個時間段運行的基本狀態優化問題，是系統的發電機組整合優化組合和優化啟停的主要特性，同時也是發電機組整合優化的前提條件。常見的機組整合優化問題通常是采取將系統運營成本降低至最小作為優化的主要目的，與此同時，卻忽視了消耗能源對我國社會可持續發展策略的推行所產生的不利因素，在運行低碳經濟模式期間，不相同的機組組合，不僅會使電力系統發電耗能受到影響，同時也會促使碳排放的總額存在一定的差異性；與此同時，由于限制了碳排放額以及碳交易，導致發電系統的碳排放量以及相關的成本費用都會受到發電調度機組組合的嚴重影響，對整個電力系統起著決定性的作用。

（二） 分析低碳經濟模式下的發電機組優化調度模式

在確定了電力系統中參與運營操作的發電機組的首要條件下，探究系統負荷在發電機組之間科學、合理進行分配的問題，從而保障了電力系統獲取最優利潤的方法，被稱之為發電機組的優化調度。通常在滿足機組和系統的每項限制條件下，科學合理的協調每個發電機組的出力，從而使得系統的燃料成本降到最低，這種形式主要存在于傳統的電力系統經濟調度中。往往這種傳統的方式都不會注重考慮對環境保護。伴隨著人們對環境污染問題的關注度提升，傳統的系統經濟調度模式的缺陷暴露無遺，因此在低碳經濟的條件下，二氧化碳也對發電調度產生著一定的影響。

（三）低碳經濟在未來的發展規劃

目前我國正在開展關于低碳經濟模式下電力系統運營優化的研究工作，截止目前已經取得了一些的研究成果，為后續深入研究探索奠定了基礎。稍后的研究工作可以從下面的幾個方面著手。例如，深入探索、研究碳捕捉技術、碳約束技術、碳交易等多種低碳要素對發電機組的優化運營組合問題的分析，并且在考慮低碳作用以及低碳要素的基礎上建立較為完善的低碳經濟下的電力系統機組優化方法體系以及組合模型。另一方面碳捕捉技術則是發電系統未來低碳經濟條件下運行優化領域需要重要研究的對象，碳捕捉技術電廠應該更深入的進行研究，進一步的分析以及評估碳捕捉電廠接入后對系統的影響而奠定的理論基礎；從電力系統對清潔能源的接納以及使用角度，開展碳捕捉與風能、太陽能、等一些新能源電站的協調與運行的研究；從系統減排運行的安全角度開展碳捕捉電廠在電力系統中的整體運行中的方法以及研究。另外還需要低碳經濟下電力系統調度的相關政策，通過相關制度去引導電力工業的低碳化進程。

結論

我國未來保持經濟可持續化發展的唯一行之有效的方法就是繼續推行低碳經濟，作為碳排放量最高以及能源消耗最多的電力行業，對國家總體低碳路線發展的實行減排至關重要。本文主要分析了電力系統的規劃與運行方面的研究現狀和未來的重點研究方向，希望能為后序相關低碳經濟研究提供思路和方法的借鑒。

[1]魏國輝.DNA 計算機中數據結構的研究[D].重慶郵電大學，2009.