“碳達峰、碳中和”下國家電網發展研究

萬 鍇

（國網湖北省電力有限公司超高壓公司，湖北武漢 430050）

0 引言

2020年9月，習近平總書記提出了“碳達峰、碳中和”的目標，并在2021年3月召開的中央財經委員會第九次會議中對“碳達峰、碳中和”目標做出了新的部署。在這一背景下，國家電網作為我國能源消耗的“大戶”，應深入貫徹國家的相關發展理念，在堅持綠色、可持續發展的基礎上，尋找新的發展方向，以順應電網的發展要求。

1 “碳達峰、碳中和”對國家電網的新要求

實現“碳達峰、碳中和”是黨中央在統籌國內外發展現狀基礎上做出的重大決策，國家電網應深入理解實現該目標的緊迫性與艱巨性，并在統一思想認識的基礎上，進一步貫徹“碳達峰、碳中和”的發展要求，深入貫徹落實國家的發展計劃。

電網運行本身具有特殊性，其關乎社會生產及居民生活的質量，實現電網穩定運行具有必要性。所以對國家電網而言，在“碳達峰、碳中和”的發展目標下，應認識國家電網發展的新環境，爭當能源革命的推進者與引領者。

需要注意的是，減排并非減小生產力，也不是不排放，而是要在未來的電力生產中貫徹落實可持續發展及綠色轉型的相關要求。從實際情況來看，自2021年下半年開始，全球范圍內的煤炭等能源短缺問題愈發嚴重，對我國電網運行產生了嚴重影響，造成了部分地區電力供應不足，因此對綠色、可持續發展提出了新的要求，對此，國家電網應進一步強化政治擔當，認識國家電網發展的新要求。另外，根據工業化、城鎮化的發展要求可知，在未來相當長的一段時間內，社會發展對電力的需求大，保證電力平穩供給是一項艱巨的任務，所以國家電網而言為滿足“碳達峰、碳中和”的發展要求，應做好電源并網服務，堅持電網的協調控制，不僅要保障當前電力系統的科學調度、降碳改造、靈活性改造、供熱改造等工作，還要在此基礎上穩步推進節能電源的發展[1]。同時，應放大電網技術在電力資源配置中的作用，完善湖北等地區的電網調度模式與電力生產體系，并通過不斷提高跨省跨區域送電系統的潛力，充分發揮湖北等地區的承上啟下作用，做好省間電力余缺互濟工作。

有研究認為，在“碳達峰、碳中和”的背景下，電網公司的工作人員需要樹立“全國一盤棋”的意識，要在完善本地區資源分配及產業分工后，在了解產業結構特性的基礎上，保證“碳達峰、碳中和”工作目標的順利實現[2]。現階段，國家電網覆蓋了26個省份，售電總量占全國的80%以上，因此其能源結構關乎社會的穩定性。為了確保電網發展，國家電網公司需要在深入貫徹因地制宜、因網制宜工作規范的基礎上，從各地區的實際情況入手創新工作機制，主動引導社會的節能減排工作，并在社會上倡導綠色生活。同時要把眼光放長遠，糾正部分工作人員的急于求成和急功近利的思想，在堅持落實循序漸進工作要求的基礎上，穩步推進能源革命，將電網行業的發展帶入新的階段。

2 “碳達峰、碳中和”背景下國家電網發展的新方向

2.1 進一步推廣風電并網

全面推廣風電并網是實現“碳達峰、碳中和”發展目標的關鍵。湖北省具有豐富的風能資源，可開發利用的風能資源達到了332.8萬kW，當地風能資源較集中的區域在“三帶一區”，即荊門至荊州南北向地帶、棗陽至英山北部風帶、部分沿湖地帶、鄂西南和鄂東南部分高山地區，為風電并網提供了必要的支持。圖1介紹了湖北省2020年和2021年的風力發電數據。

圖1 湖北省2020年和2021年的風力發電數據

由圖1可知，在2020年與2021年，當地的風能發電量呈上升趨勢，說明風能在電網中的作用已經受到了很多人的關注。因此對于湖北省而言，在未來國家電網的發展中，應在充分開發風電能的基礎上尋找節能減排的新趨勢，并將其作為實現電力系統未來發展的新方法。為了順應發展趨勢，未來的重點工作為：①積極探索間歇式能源發電并網集群的運行策略，該策略應包括風電場集群年度電量規劃方案、集群與大電網安全云定性評估結果等，并要在必要的情況下開發能夠用于判斷風電場電能的軟件，根據軟件預測結果消除風能不穩定性對電網的不良影響，為提升電網運行效率提供支持。②進一步開發風電場集群控制的關鍵策略，如風電場、火電網集群控制策略等，并通過軟硬件開發方法強化其功能。

2.2 加快電網向能源互聯網的升級

能源互聯網是未來電網發展的必然趨勢，在“碳達峰、碳中和”的背景下，通過打造能源互聯網是在運用電力電子技術以及智能化管理技術的基礎上，將原本分散的采集裝置、分布式能源儲備裝置等結合在一起，最終整合水電、火電、風電等能源節點，實現能源雙向流動的能源交換。能源互聯網的基本結構如圖2所示。

圖2 能源互聯網的基本結構

為加快能源互聯網建設，需要國家電網相關人員根據“碳達峰、碳中和”的發展要求探索新的工作路徑，例如，在光電技術的基礎上利用能源互聯網的優勢拓展互聯范圍：①把光伏發電系統專線接入公共系統，利用公用變電站10 kV間隔，在出線線路無其他負荷時，在并網點上設置用戶進線斷路器裝置，該裝置可以判斷光伏系統是否并網運行。目前該技術已經被應用于自發自用的光伏系統中，對于國家電網而言，該技術具有更簡單的接線方式，并且其在故障狀態下可以快速隔離故障節點，使故障對整個系統的影響小[3]。②采用“T接”的方式將光伏發電系統接入10 kV配電線路，該改造方案的關鍵是在常規線路的基礎上增設接入光伏的節點，該線路不僅能夠為用戶提供正常的電能，也可以作為原有線路的必要分支，在實現線路配合保護的基礎上，保證光電等清潔能源的使用。③電網系統中10 kV專線用戶在接入光伏系統后，依然以普通負荷性質接入電網，此時光伏系統可在用戶站增設并網點，采用用戶內部管理的方法，這種改造模式的優點是能夠滿足用戶同時使用光伏電力和常規電網電力的需求。

2.3 加快社會節能提效建設

根據“碳達峰、碳中和”的發展要求，在未來國家電網的發展中應關注地區電氣化水平，在全面加快電能替代工作的基礎上，提升地區電氣化發展水平，尤其要進一步開發鍋爐替代潛力，強化工業生產窯爐的功能。在關注城市電網改造的同時，應重點關注鄉村地區節能減排工程建設，如推廣節能燈具等。

同時在具體工作中，應該以大型公共建筑物、工業園區等為重點，要求國家電網按照“碳達峰、碳中和”的規定全面推廣用能診斷及能效提升等相關綜合能源服務工作。本階段工作的重點內容是進一步推動國家碳市場的發展，從相關地區的實際情況出發，對地區碳市場的發展情況進行預測，在全面推廣碳減排技術創新的基礎上，堅持推進能源電力系統發展工作的開展。

最后，從技術角度看，在社會節能提效建設中應從本地區的自然資源現狀出發，堅持采用風光電互補的方法提高電能的利用效率。在具體操作中，日間以光能供電為主，在夜間、無太陽光或者輻照變弱時可改為風力發電供電。風光電互補供電使蓄電池的電壓始終保持在51～53 V，減少了蓄電池充放電次數及放電深度，延長了蓄電池的使用壽命，進而減少了太陽能和蓄電池的配置，節約了能源損耗，降低了工程造價，進一步提高了電網的可靠性。風光電互補架構如圖3所示。

圖3 風光電互補架構

2.4 全面推動能源電力技術創新工作

工作人員要在關注電力系統平穩運行相關要求及電力系統運行效率指標要求的基礎上，圍繞“碳達峰、碳中和”的發展目標開發虛擬電廠等新技術模式，在現有能源配電網技術的基礎上進行改進，關注分布式能源技術的優勢，不斷提升終端效能水平[4]。同時可以在深化“新能源云”技術的過程中，在國家電網中全面接入煤、油、氣等能源系統，并在此基礎上支持碳交易、綠色金融等工作的開展，堅持以智能化能源體系促進行業的變革。新能源云的架構如圖4所示。

圖4 新能源云的架構

在具體操作中，需要相關工作人員根據新能源云的架構進一步規范電力系統的架構，需要在完善電力物聯網架構、堅持培養新業務點及增長點的基礎上，從當前業務出發，開發新的業務架構，充分完善電e寶、國網商城及光伏云等架構，并需要在堅持運用良好運行技術的基礎上進行創新，在上級部門的支持下形成快速響應機制。新能源云團隊也可以在開發系統功能的基礎上，在公司業務中臺和數據中心中臺的基礎上，采用“大中臺＋小前臺＋微服務”的工作模式，運用區塊鏈技術改進交易結算模式，在綜合考慮政府機構、新能源企業及不同類型負荷用戶的需求基礎上與高校合作，打造具有不同子系統架構的共享服務平臺，進而實現平臺功能的劃分。

3 結語

“碳達峰、碳中和”的推出對國家電網而言是一個巨大的發展契機，因此，國家電網的工作人員應該正確認識“碳達峰、碳中和”的新要求，在主動轉變工作模式的基礎上實現創新發展，充分把握信息化技術下國家電網發展的脈搏，堅持做好各項技術的創新與改進工作，借助新能源云等現代化技術探索新的發展路徑，最終適應未來社會的發展和變革。