低碳电力系统规划与运行优化策略
摘要：目前，随着社会经济快速发展，应对经济全球化发展及气候变化，应发展清洁低碳绿经济。低碳节能电力工程技术是推动电力低碳技术转型、实现电力行业可持续发展的重要策略。
关键词：低碳；电力系统规划；运行优化；策略
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引言
新型电力系统的实质是基于现有电力系统全面转型升级。具体而言，在电力低碳经济转型发展路径下，以风光为代表的新能源将成为电力供应主体。与此同时，新型电力系统规划、建设和运行等都需要基于对多态运行数据、运行环境、设备状态等电量或非电量信息的精准感知，才能实现全面统筹考虑。例如近期受煤电供应紧张、煤炭价格涨幅明显等因素的影响，多地出现了限产限电现象，给居民生活、工业生产等都带来了困扰。因此，对系统全面、及时、精准的感知是保障系统安全的前提条件，是系统向低碳经济转型的技术基础，也是目前发展新型电力系统的技术瓶颈。
1电力碳计量中的“三可”原则
“三可”原则是目前国际上广泛认可的温室气体排放量计量原则，其在提出之际主要面向国家减排行动，但随着碳减排进程的不断深入，该原则逐渐成为能源、交通、建筑、化工等诸多行业的碳计量基本原则。“三可”原则的技术含义描述如下：可测量，主要指采取对策本身和对策的结果是可测量的；可报告，能够按照《联合国气候变化框架公约》或其他达成一致的方式进行报告；可核实，能够通过协商一致的方式进行核实，包括国内和国际核实。
电力系统中的碳计量问题包含对直接碳排放的测量和对间接碳排放的测量。其中，基于发电燃料消耗法的直接碳排放测量方法是全球广泛应用的主流方法之一。2006年，联合国气候变化委员会颁布了各类燃料的典型碳排放因子，为基于燃料消耗的发电直接碳排放测量方法提供了参考。该测量方法已形成诸多技术标准或行业标准，受到了国际上的广泛认可，不论是测量对策本身，还是测量的结果，都能够满足“三可”原则。此外，为了实现更加自动化的碳排放连续监测，基于烟气排放连续监测系统的实测法近年来逐渐受到关注。该方法主要通过直接测量排放源的碳排放浓度、流速、流量等数据得到排放源的碳排放量。
与发电燃料消耗法相比，实测法自动化程度更高，监测数据实时性更强，但其投入成本相对高昂。目前，中国仅小部分火电企业安装了二氧化碳排放监测模块，该方法尚未普及，但是，在欧美等发达国家和地区，实测法已获得较为广泛的应用，受到国际上的广泛认可，满足“三可”原则的要求。随着对碳排放计量精度和计量实时性的需求不断提高，实测法预计将在中国受到愈加广泛的关注。
目前，电力碳计量问题中讨论较为激烈、尚未达成一致的部分，主要集中在间接碳排放的计量标准方面。间接碳排放本质上是对直接碳排放的分摊，是一种虚拟的碳排放量，难以进行直接测量与核算，因此，需要论证所提出的间接碳排放计量方法服从“三可”原则。
提出的电力系统间接碳排放计量方法服从“三可”原则的基础是电力系统碳排放流理论。具体论述如下：电力系统全环节碳计量方法以源侧实时记录的各类型机组的燃料消耗情况或发电烟气排放数据为直接碳排放量的计量基础，以碳排放流理论为间接碳排放分摊方法，通过给电力潮流打上碳标签的方式实现碳排放溯源，间接碳排放基于电力系统潮流，具有“可测量”性；碳排放流理论仅基于碳排放浓度混合这一条假设即可唯一确定全网的碳排放流，具备广泛公平性，容易使用户达成一致，具有“可报告”性；通过引入碳表系统，采
用区块链技术保障计量数据的不可篡改性和透明度，使得间接碳排放的分摊结果透明公开、有迹可循，使碳排放强度“可核实”。
2低碳经济运行的新型电力系统态势感知关键技术
2.1能源互联网技术
推动构建新型电力系统的过程，就是推动电网向能源互联网升级的过程，两者是一个问题、两个视角。能源互联网主要包括2层含义：“能源的互联网化”，即电、热、油、气、氢、交通等多种能源网络的互联互通；“互联网+”，即信息技术在能源网中的应用。能源互联网具有深度精准感知、海量接入管理、智能辅助决策等能力，能够实现电力系统各环节网架、设备、人员的互联互通，促进电网精确感知、信息融合。
区别于传统电网自上而下分为应用层-网络层-终端层3层，源-网-荷-储分层架构在感知层面实现全面精准感知，加快系统研判、响应速度。但目前仍然存在源-网-荷-储要素多样、源荷双侧不确定性突出而导致新能源消纳能力不足的技术瓶颈。关键技术包括：为源-网-荷-储提供信息数字化感知和数据计算技术，提供数字传输通道；为海量数据提供云端存储、
共享平台，对系统各个环节实时监测提供数据支撑，并促进能量流与信息流的深度融合，满足系统感知海量数据获取需求，实现数据高效可靠传输，推动电网向能源互联网升级。
2.2电力物联网技术
在以电网为核心的区域能源互联网中，其信息网络就是电力物联网。电力物联网通过感知层、网络层、平台层以及应用层建设，对各能源节点数据进行全采集、状态全感知，实现能源的设备广泛连接、数据开放共享、服务互动创新，推动能源流、业务流、数据流的“三流合一”，支撑区域能源互联网的智能运行和服务，电力物联网中的数据传输网。电力物联网将发展成为一个数据流与能量流紧密结合的系统。其中，数据流的形成依托先进的数据感知、数据传输、数据分析以及数据共享技术，能量流是依托于对接入的电力网、热能能源网、太阳能能源网等其他能源系统分享的数据进行交互分析。三好学生申请书范文
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物联网中有线传输方案主要包括光纤、电力线载波、以太网等技术。早期主要依靠总线或以太网技术满足来自采集或控制的数据传输需求。无线传输方案主要有230MHz无线电力专网、卫星通信技术、WiFi、ZigBee、Bluetooth、低功耗广域网（LowPowerWide-AreaNetwork，LPWAN）技术等多种方案。
聘任书2.3新型电力系统优化调度技术
低碳经济政策实施前，我国电力调度主要以经济性原则为主，即在电力调度过程中注重对运行成本的控制。随着低碳经济理念与政策的普及，传统电网调度模式已经无法满足电力企业节能减排需求，需要依据对低碳电力目标的分析，进行电网调度模式的优化。新能源不确定性预测成为电力系统调度运行不可或缺的关键环节，亟须研究适用于新型电力系统的调度策略以实现电源侧资源的合理调配。源-网-荷-储各环节协调优化的综合能源系统已成为能源电力发展的迫切需求。从技术升级角度而言，实现电源侧综合效能提升的关键在于突破电源灵活性瓶颈，火电的灵活性改造可以很大程度缓解，但电源侧本质上的格局改变需要其他的灵活性手段提升，如天然气、调节性水电、抽水蓄能等灵活性更高的机组建设以及高效储能的配套建设应用等。
以及构建极端供能事件的应急机制，在准确研判不同预想极端天气可能造成的不利影响的基础上，需要充分发挥我国机制的天然优势，整合各类可用资源，统一调度、统一管理，有针对地建立应急预案，构建常态化市场运营、极端情况下计划兜底的电力和天然气系统运营模式。例如通过建立计及储热装置、热电联产电厂、碳捕集装置以及蓄热电锅炉组成
的电力系统鲁棒经济调度模型，并对系统经济性和低碳性的多目标进行求解，最终得到基于风电消纳评估的电力系统经济调度方案。世界杯规则
2.4电力市场顶层设计
电力市场交易机制是决定市场运行效率和交易规模的关键因素。高效的交易机制可以促进新能源积极参与市场，实现资源优化配置。目前，我国对新能源发展的电价支持机制主要分为固定上网电价机制、溢价补贴机制、可再生能源配额制和绿证机制。一方面要充分考虑新能源发电的不确定性、波动性，另一方面要调动灵活调节性资源（如新型储能）投资积极性，设计适应新能源参与的多时间尺度电力市场；同时充分利用态势感知对海量数据的挖掘和理解，调动新兴市场主体的灵活调节能力，优化调峰、调频等辅助服务。关键内容包括建立有效容量交易市场、辅助服务交易市场、电量交易市场、绿证交易市场有机统一的中国特新型电力市场体系。总的来说，提升电力系统灵活性的关键一方面是激发各环节的灵活性潜力，增强系统整体的灵活性供给能力；另一方面在于提供有效的交易机制，以合理有效的价格信号引导市场行为，提高灵活性资源的跨时空配置效率。
3加强电力系统安全性的措施
3.1对电网建设进行完善，从源头将事故发生概率降低
对于电力产业而言，从无到有，需要很长的时间，而且投资很大。一个大型发电厂建设时间为5～10年，使用年限约30年。因此，为了确保电力系统的安全运行，需要协调发电站网络、统一计划、高度构建、合理的结构。特别应加强构建输电网，优化接收端功率网；要完善二次系统，这在一定程度上能够提升电网的可靠性以及安全性，可以从源头上降低事故发生概率，减少损失。众所周知，电力网的设备老化是电力系统严重隐患，因为设备过于老旧，一些先进的数字技术无法适用于设备，所以需要结合实际情况对整个电力系统建设重新规划，有针对性引进先进设备以及先进技术，确保设备与技术能够满足实际需求。
3.2加强电力系统监控和管理
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通过电力系统的互连，可以优化广域的资源分配，交换所需的资源，相互支持。但是对于紧密相连的电力系统而言，一旦某个区域出现故障，且没有及时维护，将可能导致故障扩大到整个系统，这就可能引发大规模的停电。因此，对于故障处理提出了更高的要求，需要高效、统一、快速的应急处置方案，才能充分应对各种问题。20世纪末期，美国西部大
规模停电以及21世纪初期美国、加拿大的大规模停电，其中一个原因就是应对不足，意味着当时的美国电力监测以及控制等方面还需要加大改进。北美大约拥有总容量900GW的电力产业，其中包括3000家电力公司，电力公司之间的电力网全部相连，形成了规模非常庞大的电力系统，但是其派遣和管理是独立的。局部电力系统一旦出现故障，如果没有及时进行有效控制，故障将可能从局部蔓延到其他地区，因为整个电力系统是相互连接的，所以，需要加大员工数量的派遣，并且需要派遣高素质的人才，这样才能灵活应对各种问题。对于人才团队而言，需要定期开展应急能力培训，并且对培训进行考核，从而保障培训质量，确保人才团队能够有效应对各种问题。使电力网格调度更加统一，并强调输电配电网格与通信信息网络的组合，建议建立全国网格控制中心。