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堅強智能電網:促進我國低碳發展的有效途徑

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 09:21:36 來源:國家電網報

   我國是世界上最大的發展中國家,也是世界上碳排量放最大的國家之一。過去的30年,伴隨著經濟的持續快速增長,能源消費大幅攀升。2009年,我國能源消費總量約31億噸標準煤,2001~2009年年均增速為9.1%。我國一次能源消費以煤為主,煤炭消費量占一次能源消費總量的比重為70%左右。能源需求的快速增長使碳排放不斷增加。據國際能源署報告,2005年我國二氧化碳排放總量約51億噸,占全球排放的18%,居全球第二,僅次於美國;2007年超過美國成為世界上二氧化碳排放第一大國,占全球排放的21%。

  我國發電裝機以煤電為主,燃煤發電容量約占總裝機容量的81%,因此電力行業二氧化碳排放量較大。來自國際能源署的數據顯示,火電二氧化碳排放量占全國二氧化碳排放量的40%~50%,而且在未來一段時期還將繼續呈上升態勢。因此,電力行業的碳減排工作對我國實現低碳發展具有重要意義。

  電力係統主要包括電源、電網和電力用戶,其中電網是聯係電源和電力用戶的紐帶。當前,電力行業實現碳減排的工作重點是:提高發電、輸電、用電的效率;大力發展清潔能源發電。堅強智能電網的建設可以促進清潔能源的開發利用、提高電力行業用能效率。2010年第十一屆全國人民代表大會第三次會議的政府工作報告中已明確提出“加強智能電網建設”。

  堅強智能電網對節能減排的作用

  當前,國家電網公司提出了堅強智能電網的建設目標。到2020年,將建成“以特高壓電網為骨幹網架,各級電網協調發展,以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網”,實現從傳統電網向高效、經濟、清潔、互動的現代電網的升級和跨越。堅強智能電網建設包含發電、輸電、變電、配電、用電和調度等六大環節。清潔能源機組的大規模並網技術,靈活的特高壓交直流輸電技術、智能變電站技術、配電自動化技術、雙向互動關鍵技術、智能化調度技術等是各個環節建設堅強智能電網的關鍵技術。

  堅強智能電網建成後,將在節能減排方麵發揮重要作用,主要體現在:支持清潔能源機組大規模入網,加快清潔能源發展,推動我國能源結構的優化調整;引導電力用戶將高峰時段用電轉移到低穀時段,提高用電負荷率,穩定火電機組出力,降低發電煤耗;促進先進輸配電技術在電力係統的推廣和應用,降低輸電損失率;為電網與用戶有效互動提供技術支撐,有利於用戶智能用電,提高用電效率;推動電動汽車的發展,帶動相關產業發展,促進產業結構升級。

  堅強智能電網的碳減排效益

  從支撐清潔能源發電的接入、提高火電發電效率、提升電網輸送效率、支持用戶智能用電、推動電動汽車發展等五個方麵分析,到2020年,若在國家電網公司經營區域內基本建成堅強智能電網,可實現二氧化碳減排量約15.3億噸。(2020年堅強智能電網碳減排效益如表1所示。)

  支撐清潔能源接入。水電、核電、風電、太陽能等清潔能源的發展,對於優化我國能源結構、減少化石能源消費、降低溫室氣體排放具有重要意義。堅強智能電網集成了先進的信息通信技術、自動化技術、儲能技術、運行控製和調度技術,為清潔能源的集約化、規模化開發和應用提供了技術保證。堅強智能電網能夠解決風電、taiyangnengfadiandengdaguimojierudailaidedianwanganquanwendingyunxingwenti,tigaodianwangjienaqingjienengyuandenengli。jianqiangdekuaquwangjiajiegou,keyiweiyuanlifuhezhongxindeqingjienengyuanguimohua、集約化開發提供輸出條件。

  根據規劃,到2020年國家電網公司經營區域內的水電、核電、風電、太陽能等裝機容量比2005年分別增加約15660萬、5018萬、9725萬和1820萬千瓦。按照水電、核電、風電、太陽能發電年利用小時數分別為3500小時、7500小時、2000小時和1400小時測算,與2005年相比,2020年國家電網公司經營區域內清潔能源發電量增加1.14萬億千瓦時,可減少煤炭消費3.93億噸標準煤,可實現二氧化碳減排約10.88億噸。

  提高火電發電效率,降低發電煤耗。在堅強智能電網發展的帶動下,清潔能源發電裝機容量增加;同時由於調峰電源增加,使得火電運行效率提高,單位發電煤耗下降,因此係統發電燃料消耗減少。通過“需求側響應”,引(yin)導(dao)用(yong)戶(hu)將(jiang)高(gao)峰(feng)時(shi)段(duan)的(de)用(yong)電(dian)負(fu)荷(he)轉(zhuan)移(yi)到(dao)低(di)穀(gu)時(shi)段(duan),降(jiang)低(di)高(gao)峰(feng)負(fu)荷(he),減(jian)少(shao)電(dian)網(wang)負(fu)荷(he)峰(feng)穀(gu)差(cha),減(jian)少(shao)火(huo)電(dian)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)出(chu)力(li)調(tiao)節(jie)次(ci)數(shu)和(he)幅(fu)度(du),提(ti)高(gao)火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)效(xiao)率(lv),降(jiang)低(di)火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)發(fa)電(dian)煤(mei)耗(hao),減(jian)少(shao)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)和(he)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)物(wu)排(pai)放(fang)。根(gen)據(ju)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)整(zheng)體(ti)優(you)化(hua)規(gui)劃(hua)和(he)係(xi)統(tong)生(sheng)產(chan)模(mo)擬(ni)軟(ruan)件(jian)測(ce)算(suan),在(zai)堅(jian)強(qiang)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)發(fa)展(zhan)的(de)影(ying)響(xiang)下(xia),2020年全國平均火電單位發電煤耗下降5.8克/千瓦時。據規劃,2020年國家電網公司經營區域內火電裝機容量可達9.36億千瓦,按照火電利用小時數為5300小時來計算,發電煤耗降低可節約0.29億噸標煤,減排二氧化碳為0.8億噸。

  tishengdianwangshusongxiaolv,jianshaoxianlusunshi。weilai,woguodetegaoyajishuhejianqiangzhinengdianwang,jiangdadajiangdidiannengshusongguochengzhongdesunshidianliang。ciwai,dianwanglinghuoshudianjishuduizhinengzhandiandezhinengkongzhiyijiyudianliyonghudeshishishuangxiangjiaohu,doukeyiyouhuaxitongdechaoliufenbu,tigaoshupeidianwangluodeshusongxiaolv。

  堅jian強qiang智zhi能neng電dian網wang的de高gao級ji電dian壓ya控kong製zhi係xi統tong能neng夠gou有you效xiao提ti高gao常chang規gui電dian網wang的de節jie能neng電dian壓ya調tiao節jie和he控kong製zhi水shui平ping,提ti高gao電dian能neng傳chuan輸shu效xiao率lv,減jian少shao輸shu配pei電dian損sun耗hao。美mei國guo西xi北bei太tai平ping洋yang國guo家jia實shi驗yan室shi(簡稱PNNL,以下同)研究表明:高級電壓控製係統可使得電網本身實現的節電潛力為上網電量的1%~4%。

  考慮我國線損的實際情況,未來下降空間相對較小。假設堅強智能電網的發展可使國家電網公司經營區域內的平均線損率至2020年由2005年的6.58%下降到5.7%,即可減少線損電量502億千瓦時,相應減少二氧化碳排放5145萬噸。

  支(zhi)持(chi)用(yong)戶(hu)智(zhi)能(neng)用(yong)電(dian),提(ti)高(gao)用(yong)電(dian)效(xiao)率(lv)。智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)特(te)征(zheng)就(jiu)是(shi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)創(chuang)新(xin)營(ying)銷(xiao)策(ce)略(lve)實(shi)現(xian)電(dian)網(wang)與(yu)電(dian)力(li)用(yong)戶(hu)的(de)雙(shuang)向(xiang)互(hu)動(dong),引(yin)導(dao)用(yong)戶(hu)主(zhu)動(dong)參(can)與(yu)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng),實(shi)現(xian)有(you)效(xiao)的(de)“需求側響應”。

  一方麵,智能電網可以為用戶提供用電信息儲存和反饋功能。通過智能表計收集用戶的用電信息並及時向用戶反饋不同時段的電價、用電量、電費等信息,引導和改變用戶的用電行為。用戶可以根據自己的用電習慣、dianjiashuipingyijiyongdianhuanjing,geigezhongyongdianshebeishedingcanshu。rukongtiaohezhaomingdengzhinengyongdianshebeikeyigenjuxiangguancanshu,zidongyouhuaqiyongdianfangshi,yiqidadaozuijiadeyongdianxiaoguo,jinertigaoshebeidediannengliyongxiaolv,shixianjiedian,bingtongguoxuanzeyongdianshijiandadaojianshaodianfeizhichudemude。PNNL研究表明,信息幹預和反饋係統可以使得用戶用電效率提高3%。

  另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)可(ke)以(yi)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)故(gu)障(zhang)自(zi)動(dong)診(zhen)斷(duan)服(fu)務(wu)。實(shi)時(shi)采(cai)集(ji)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang),及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)故(gu)障(zhang)並(bing)反(fan)饋(kui)給(gei)用(yong)戶(hu),用(yong)戶(hu)及(ji)時(shi)調(tiao)整(zheng)和(he)優(you)化(hua)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi),減(jian)少(shao)電(dian)能(neng)消(xiao)耗(hao)及(ji)運(yun)行(xing)維(wei)護(hu)費(fei)用(yong)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),通(tong)過(guo)提(ti)供(gong)此(ci)服(fu)務(wu),可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)戶(hu)用(yong)電(dian)效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)3%。

  我(wo)國(guo)目(mu)前(qian)電(dian)價(jia)機(ji)製(zhi)不(bu)甚(shen)合(he)理(li),電(dian)力(li)用(yong)戶(hu)與(yu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)互(hu)動(dong)性(xing)較(jiao)差(cha),電(dian)力(li)用(yong)戶(hu)還(hai)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)節(jie)電(dian)潛(qian)力(li)。隨(sui)著(zhe)堅(jian)強(qiang)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)建(jian)設(she)工(gong)作(zuo)的(de)推(tui)進(jin),電(dian)網(wang)與(yu)用(yong)戶(hu)的(de)互(hu)動(dong)將(jiang)不(bu)斷(duan)深(shen)入(ru),電(dian)力(li)用(yong)戶(hu)將(jiang)更(geng)加(jia)主(zhu)動(dong)地(di)節(jie)電(dian)。參(can)考(kao)PNNL研究成果和我國的用電實際情況,假定堅強智能電網可使用戶用電效率提高4%,按照2020年國家電網公司經營區域內全社會用電量為60000億千瓦時和廠用電率為5%來計算,則2020年國家電網公司經營區域內電力用戶可實現節電量約2150億千瓦時,減少二氧化碳排放2.35億噸。

  推tui動dong電dian動dong汽qi車che發fa展zhan,減jian少shao石shi油you消xiao耗hao。汽qi車che是shi我wo國guo耗hao能neng的de重zhong要yao領ling域yu,隨sui著zhe汽qi車che保bao有you量liang的de不bu斷duan上shang升sheng,耗hao油you量liang還hai將jiang不bu斷duan攀pan升sheng,給gei我wo國guo能neng源yuan安an全quan帶dai來lai巨ju大da的de隱yin患huan;汽qi車che尾wei氣qi排pai放fang也ye成cheng為wei城cheng市shi大da氣qi汙wu染ran的de重zhong要yao來lai源yuan。電dian動dong汽qi車che是shi指zhi以yi電dian能neng為wei動dong力li的de汽qi車che。從cong能neng源yuan利li用yong效xiao率lv方fang麵mian來lai講jiang,電dian動dong汽qi車che的de能neng源yuan利li用yong效xiao率lv比bi燃ran油you汽qi車che提ti高gao1~2倍以上。從運行的經濟性來看,電動汽車百千米隻消耗10千瓦時電,運行費用遠低於普通汽車。

  預計2020年,在智能電網相關技術的帶動下,國家電網公司經營區域內2020年比2005年新增電動汽車約2500萬輛,按照每輛電動汽車每年行駛20000千米計算,每年可替代汽油3550萬噸,實現減排二氧化碳約為7940萬噸。

  建設堅強智能電網對實現我國碳減排目標的貢獻

  在zai未wei來lai相xiang當dang長chang的de時shi期qi,我wo國guo工gong業ye化hua和he城cheng鎮zhen化hua進jin程cheng將jiang加jia速su推tui進jin,經jing濟ji將jiang保bao持chi平ping穩wen較jiao快kuai增zeng長chang,經jing濟ji的de快kuai速su發fa展zhan將jiang帶dai動dong能neng源yuan需xu求qiu的de大da幅fu增zeng長chang。據ju有you關guan機ji構gou預yu測ce,2020年我國能源消費量將達45億噸標準煤,全國GDP將達62萬億元(2005年可比價格)。如果按照2005年的碳排放強度測算,2020年我國二氧化碳排放總量將超過173億噸。這已遠遠超過我國資源和環境所承載的極限。

  氣候變化問題作為人類社會可持續發展麵臨的重大挑戰,已受到國際社會的強烈關注。為積極應對氣候變暖問題、實現綠色發展和低碳發展,我國政府提出了“到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%”的碳減排目標。如果2020年我國二氧化碳排放強度比2005年下降40%~45%,則2020年二氧化碳排放總量應控製在95~104億噸以下,需要減少二氧化碳排放69億~78億噸。

  根據上述測算,建設堅強智能電網可實現二氧化碳減排量約15.3億噸,可使2020年二氧化碳排放強度比2005年下降8.8%,對實現我國2020年碳減排目標的貢獻率可達19%~22%。若國家加大有關政策執行力度,這一貢獻率還可能提高。(吳鵬 單葆國)

  

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