配電網建設應與城市低碳發展相融合

陳 閱

（廣西綠能電力勘察設計有限公司，廣西 南寧 530000）

綠色低碳發展是一種基于降低能源消耗、減少環境污染的綠色發展方式。電力產業是工業中最大的碳排放部門，在低碳經濟的大環境下，已然成為減排的主要力量，因此，在低碳經濟的背景下，電力系統需要改變傳統的發展方式，發展和建設低碳配電網。配電網建設與城市低碳發展理念相互融合，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濟背景下，我國配電網建設的發展方式和實現途徑。

1 低碳背景下配電網發展模式

低碳配電網的建設發展是在發電、輸電、用電等各環節中實現電能的生產、輸送和使用的“去碳”，從而實現更清潔的電能生產和更有效的電能使用[1]。低碳配電網建設要求從電源側到電網側再到用電側都要實現低碳化發展，具體如下。

1.1 電源側

我國“富煤、少氣、缺油”的自然資源特征，決定了在相當長的一段時間里，高碳能源仍然是我國的主要能源。如何實現電網的“零碳”發展，是電網建設中最基本和最重要的一環。要在電力系統中達到低碳發展，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容量，積極發展新能源，并逐漸取代高碳能源。在未來低碳電力系統的發展進程中，我國電源側的構建思路包括：（1）積極發展可再生能源，建立新的清潔能源電站。（2）重點關注新能源并網與高次諧波治理技術的開發。（3）加速開發大容量新能源存儲設備，并將其用于新能源領域。（4）在火力發電廠設置碳捕集和封存系統，實現二氧化碳減排。

1.2 電網側

在低碳背景下，為了完成配電網的低碳轉型，需要同時應對可再生新能源的規模化接入和電能的高效節能輸送兩個關鍵問題[2]。為了有效地應對這一挑戰，我國在構建與開發新型綠色能源體系時，應采取以下措施：（1）構建智能電網。智能電網將為我國新能源規模化接入電網提供技術支持。（2）建立一個智能化的生產計劃和管理體系，為傳統電力、核電、新興可再生能源等電力資源提供一體化、智能化的綜合調度與管理。

1.3 用電側

隨著智能電網技術的不斷發展，新能源電力的大量接入，新能源電力的輸出特性，使得電力市場在未來將出現顯著的變化[3]。電力市場的發展特點是電力消費向低碳、智能化和交互式發展轉型。伴隨著智能用電設備的開發和普及，用戶的信息收集將變得更加方便，用戶可以隨時獲得用電量和電價等用電數據，用戶可以按照自己的需求來決定什么時候用電，這樣就可以提升用電效率，減少用戶的電費開支。因此，在未來的發展中，我國的用電模式將更低碳、更智能，有效地減少對礦物燃料發電容量的需求，實現用電側的低碳化。

2 低碳背景下配電網建設問題

在目前的發展中，配電網建設還存在諸多問題，導致能源損耗問題嚴重，從電力供給，到電力運輸，再到電力使用等，主要存在以下問題。

2.1 電源供給結構缺乏合理性

電力工業中大量的“高碳”來自燃煤發電，由此引起的環境污染已經成為一個世界性的重要問題，受到了社會的廣泛關注[4]。但是，在我國的電源結構中，很長一段時間以來，以煤炭為主要燃料的火電所占比例高達70%，而綠色低碳的水電所占比例僅為20%，其他低碳的風電、太陽能、生物質能發電則不足10%。地熱能、海洋能和核能的比例更少。近幾年，隨著我國電力行業向綠色、低碳轉型，高碳燃煤發電所占比重持續下降，電力行業結構持續優化，但煤電仍然占據較大比例。

2.2 尚未完全打破電力市場的壟斷

電力產品從生產到運輸，再到消費，都與配電網密不可分，所以，配電網在綠色低碳電力發展中起著重要作用[5]。在電力體制改革之前，電力市場的壟斷表現為：第一，電力市場的“雙壟斷”，電力市場的買賣雙方均由電網公司控制；第二，抵制公平上網和優先上網。與傳統的燃煤發電相比，綠色低碳發電成本較高，穩定性較差，很難被常規電力系統所接受，因此常被電網以“安全性不足”為由拒絕。

2.3 節能節電管理困難

用戶端則是指整個網絡中所有用電主體，其中有企業、工廠、居民等。從用戶的角度來說，節省的電量是最清潔、最低碳的。在我國經濟、社會發展與國家能源安全中，電力管理是最重要的一環。當前，我國用電需求所面臨的最大問題是缺乏節能節電觀念，用電用戶（包括工農業、服務業和一般居民）對節電不夠重視，導致能源使用效率低，甚至造成能源浪費等。缺乏用電需求端管理體系，同時還缺少對資源浪費的監督管理機制。近幾年，我國能源緊缺與能源超負荷并存，在電力匱乏時，供需之間的矛盾就會加劇，從而導致生產成本增加，電網調峰困難，供電質量不穩定，以及拉閘限電等生產管理及社會問題。在電能剩余的情況下，人們往往會選擇棄風、棄水、棄光，從而導致了大量的低碳資源的浪費。由此可見，節能減排和能效管理是一項十分困難的工作，構建能源需求端的管理體系刻不容緩。

3 配電網建設與低碳發展實施路徑

3.1 推進新能源發展，實現新能源電力資源的合理配置

在目前的電力結構中，煤炭仍然占據主要部分，煤炭發電量超過了總發電量的80%，煤炭裝機容量超過了70%，而像風能、太陽能等清潔能源所占的比例非常低，因此，電源結構并不十分合理。要建設一個低碳的配電網，必須從電源端著手。從當前國內的能源結構來看，需要加大可再生能源的開發力度，推動清潔能源的大規模發電并網，逐步減少火電等高碳電源所占的比例，持續對能源結構進行優化。

3.2 合理利用智能電網技術和設備

構建智能電網，必須采用智能電網技術、數字技術以及以信息通訊技術為基礎的智能裝置。在這些系統中，變電站是建立在智能電網基礎上，它能夠利用信息的傳遞和控制數據的采集，實現二次電子裝置和可變電子裝置的數字化。在對電力系統進行改造時，要在使用智能電網技術進行建設時，對其進行科學規劃，并采用激勵與保證機制，構建智能電網。結合具體的條件，制定一套有效的實施方案，從而持續提升智能電網的建設效率。要對人力、財力、物力進行合理的投入，并對其進行技術創新和改革，持續改善智能電網的功能，提升電網的整體實力和安全性。智能電網技術及設備作為一種新的發展方式，雖然在我國起步較晚，但在城市建設中已獲得了較好的發展效果。當前，許多電力企業紛紛引進先進設備，學習智能電網技術，并將新技術及新設備積極應用于智能電網建設中。建立合理、健全的智能電網建設制度，是智能電網發展的重要基礎和重要依據。建立智能電網建設制度，可以有效地激勵電力企業利用新技術和新設備，推進電力系統的發展。

3.3 開發節能配電技術，降低配電損耗

由于我國的能源結構和社會經濟發展的不均衡性，導致長距離供電較為普遍。當前因輸、配電網技術發展的限制，電力在長距離傳輸或分配時，往往會產生較大的損耗，也就是線、網損耗。電網損耗既浪費了現有能源，也增加了二氧化碳排放。所以，應當積極開發節能配電技術，減少因配電線路等造成的能源損耗，提高配電網的高效發展。

3.4 加強用戶管理，提高用戶用電效率

DSM（Dual System Monitor）的目標是最終客戶（即消費者）。在用電方面，要強化用戶用電管理，提高用戶用電效率，優化用電模式，從而達到降低一次能源消費，降低碳排放的目標。

3.5 建設配電自動化系統

智能電網的發展離不開電力供應的支持，因此，建設配電自動化系統是智能電網發展的首要任務。從20 世紀90 年代初，國家在城市中心區域進行了電力配電網的試驗，其特點簡單實用、標準化、整合性與智能性。它的主要功能包括：配電網的實時監測，供應商的自動化，負荷的控制，電力系統的需求側管理，設備的有效管理，故障維修管理等。針對目前配電網自動化系統試點建設中出現的主要問題，提出了要堅持配電網發展基本原則，從規劃至應用等方面著手，強化配電網建設的規范化和有效化，從而進一步提升配電網的運行安全及速度。

隨著對智能電網的進一步發展，眾多研究者對分布式供電、微網控制、移動運營等方面進行了深入研究。對系統功能也有了更多的要求，如系統的控制和管理等。在建設智能電網時中，要對智能電網基本特點進行分析，結合地區實際情況，合理設計配電網結構，提高信息化水平，促進智能電網自動化發展，為資源分配提供理論基礎，將地區配電網作為一個單元，在一些數量較小的線路上，可以構建一個綜合的配電網。配電自動化系統包括一個綜合配電裝置和通訊網絡等。

4 配電網建設與低碳發展保障措施

4.1 完善低碳發展激勵政策

我國低碳配電網發展模式是近幾年才提出的，目前還沒有專門針對這一問題的激勵措施。所以，首先應當從我國國情出發，盡快出臺相應的激勵政策。主要表現在以下幾個方面：（1）低碳能源。引導和鼓勵各種類型的市場主體積極參與配電網低碳發展中，如，制定一系列的電價政策來推動風電、太陽能等低碳能源的大規模并網。對綠色電能進行適度補貼，并在此基礎上構建綠色電能的合理價格體系。（2）增加技術開發投資，有效推動低碳電力技術的發展。（3）實行“階梯電價”，提倡錯峰用電，合理節電。

4.2 加快發展低碳電力技術

4.2.1 發電環節低碳電力技術

發電環節使用低碳節能技術，可以有效改造升級當前電源系統，保證配電系統的穩定運行。發電環節作為配電網運行的初始環節，加大對綠色新型發電技術的利用，如風力發電技術、光伏發電技術等，能夠有效減少對煤電的依賴，推定配電網建設與低碳發展理念相互融合。

4.2.2 輸配電環節低碳電力技術

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

2.加速智能電力系統的發展。智能電力系統的發展能夠有效促進我國配電網的發展。在推動新能源的開發利用、實現電能的優化配置、轉變能源消費理念等方面，智能電力系統有著顯著的優點。其具體表現為：（1）可以為新能源的發電并網提供技術支持，推動新能源的開發與消納。（2）解決風能、太陽能等清潔能源間歇性和隨機性帶來的負面效應，提升電網運行的可靠性。（3）特高壓主干網是國家建設的一項重要戰略任務，開展特高壓輸變電工程，將有助于實現國家電力資源在國家層面上的最優分配，并將顯著減少輸變電損失，使輸變電環節低碳化。（4）能夠引導我國電力系統的節能降耗機理與模式變革，實現電力系統的有效、理性使用，與我國的低碳經濟相匹配。

3.節能降耗技術。高效潔凈和安全使用電能，是用戶端降低電能損耗的重要途徑之一。節能減排是推動電力消費發展的一項重要措施。開發高效用電技術是實現低碳用電方式的關鍵，例如，采用熱電聯產或熱電冷三聯產，可以推動能源梯級利用，提高能源效率，減少能源浪費。

4.3 統一智能電網建設標準

一般來說，各個區域的能源網改造標準各不相同，因此，要強化智能電網的建設，就需要統一標準。在制定智能配電網工程造價、工程規模及有關技術標準時，應從智能配電網工程建設的實際出發，制定技術標準，尤其是設備的技術標準。要有針對性地制定建設目標、制定可持續發展計劃、組織有效建設施工、把創新型的技術應用到智能電網的建設中，提升智能電網建設質量及總體成效。

4.4 優化智能電網工作方式

根據電力系統經濟運行標準，要求對電力系統進行全面調節，并在此基礎上選取最佳的電力系統電壓。同時，無功補償裝置能夠有效改善用戶的功率因數和市電電壓等級。在三相負載平衡方面，由于三相不平衡的程度越大，帶來的電力損失越大，因此，三相負荷的檢測與修正必須具有針對性。在此基礎上，本文認為應結合電力消費特點，對電力消費負荷、電力消費時間進行統一控制，從而達到提高電網功率的目的。