电力行业碳中和的实施方式与困难研究

1、电力行业碳中和的实施方式与困难研究摘 要：为了满足日益增长的电力需求，助推电力行业新发展成为当务之 急。当下电力行业改革进入到了一个非常关键的时期，虽然清洁能源装机规模 持续扩大，不过由于市场需求及生产负荷的增多，电力生产中的碳排放仍然规 模较大。随着碳中和目标的确定以及国家能源结构调整工作的持续推进，为了 推动新时期电力行业的全面发展必须把握碳中和目标，并找准其实施方法和现 实实践当中的困难，从而提出有效的应对策略，确保电力行业的稳步发展。关键词：电力行业；碳中和；实施方式；困难随着经济事业的全面推进，能源消费的持续增加。近些年来过度开采使用 化石能源导致了能源枯竭问题越来越明显，与此同时碳

2、排放的增加又加重了温 室效应问题。为了有效解决如今的能源危机与全球变暖问题，清洁能源开发获 得关注，力求最大化降低二氧化碳排放。碳中和是碳氧化物的静排放量小于等 于零，要想达成碳中和的目标，就需要电力行业在发展过程当中转变传统模 式，积极探究节能减排的有效方法，有效弥补传统电力系统运转当中的不足， 发现并且解决电力行业碳中和实施当中的问题，打造更加低碳有效的电力系 统。一、电力行业碳中和实施的优势电力行业之所以能够成为碳中和重点行业，是因为该行业具备以下的特 征：一是电力行业属于最大碳排放行业。电力行业承担着能源供给的责任，是 能源供应大户，与此同时还是能源的消耗大户。电网企业线损与发电企业用

3、电 所占比重极大。所以电力行业会在生产当中出现碳排放，在电力消耗当中也会有碳排放出现。所以怎样助力电力行业碳减排，成为实现碳中和目标当中需要 重点解决的问题。二是电力资产非常集中，很容易从整体上考虑政策。电力企 业也有着非常明显的资产集中特征，更容易在政策以及技术层面上实现集中化 处理，因而在实现碳中和方面有着天然优势，而且明显优于其他行业。三是电 力行业在技术与资金方面有着优越条件。要保证碳中和目标的达成，离不开海 量资金与技术方面的投入，而电力行业就储备了不少资金，以及各种各样应对 能源转型要求的技术手段，可以凭借雄厚资金和丰富技术手段促进碳中和目标 的实现，完善物质根基。四是电力行业具备

4、很强的基础性，和群众生活密切相 关，如今整个行业处在转型发展阶段，且在推进供给侧改革，在这一过程当中 可以有效推动节能技术运用优化用户侧引导，并在碳中和的实施过程当中发挥 行业优势。二、电力行业碳中和的实施方式提高风光新能源比重当前社会用电量在逐年升高，但是碳捕获以及碳封存技术手段还没有发展 到非常成熟的阶段，面对这样的情况，电力行业应该积极推进零碳发电技术的 发展，现如今已经形成规模的零碳发电技术主要是非化石燃料发电技术，比如 核电、水电、风光、生物质等。对比这几种发电技术，现如今水电大规模的增 长空间依然非常有限，而促进核电高规模提升的条件还不完善，生物质发电方 法成本极大，而且电量占比的

5、上升空间非常有限。风光新能源发电虽有季节分 布不均和受天气因素影响大的情况，但这种能源资源非常丰富，且存在着地域 广、厂址受限小、成本低等优势。在这样的情况下，应该加大风光新能源的建 设力度提高其在整个发电系统当中所占比重。通过风电和太阳能发电满足日益 增长的电力资源需求，同时也依托这种清洁能源生产方法来减少碳排放，促进 碳中和目标的顺利达成。大电网消纳风光发电国家高度重视风光发电的发展，增加装机容量，而且容量占比还会进一步 扩大。不过风光发电具备一定的波动性以及随机性，很容易出现风光发电出力 曲线和电力系统负荷曲线不符或者是相反的情况。想要化解发电波动所带来的 应用不平稳的情况，应该积极探索

6、平衡消纳的方法。就目前而言，储能以及大 电网是两种非常有效的方式。储能技术可以移峰填谷，消除风光新能源应用过 程当中产生的巨大波动。储能技术有物理机械、电化学与氢储能这几个类别。 物理机械储能方法的优势是安全性高，储能容量大，技术相对成熟，应用寿命 更长，不过该方法会增加成本，影响效率增加选址的困难度。电化学储能方法 可以提高效率加快充放电速度，在地址选择方面也比较简单，不过该方法的成 本高，安全性差，很容易受到环境温度情况的影响。氢储能的能量密度大，但 成本较高，技术还未完全成熟，难以满足大规模经济存储要求。大电网消纳风 光发电是运用电网电能输送力，把风光发电的波动与随机电能输送到电力需求

7、测，运用系统内的调节机组完成风光发电消纳。该方法有着相对突出的优势， 特别是具有理想的经济性特点，不过在使用当中应该严格防范安全事故，合理 划分经济责任。三、电力行业碳中和的困难及其解决对策大比重风光发电接入系统影响转动惯量困难和解决方法电网运行的稳定性与安全性要依靠充足转动惯量，但通过提高风光发电所 占比重，会给系统转动惯量带来很大的影响导致转动惯量降低，并随着风光发电比重的提升，在线运行的其他同步机组会大幅度减少，转动惯量的下降速度 也会加快，从而给整个系统的稳定带来很大威胁。想要解决这样的问题，需要 做到以下几点：第一，促进足够比重火电机组的有效运行。为保障交流电网频 率稳定，在电网运行

8、当中需要设置比重恰当的同步发电机，确保转动惯量和调 节能力符合要求。第二，运用虚拟同步机。虚拟同步机使用简单来说就是在控 制器当中增加模拟同步发电机运行与相关特性的控制算法，从而在系统供应短 缺的过程当中提高风光，发电出力，在出现供应过剩的情况时减少出力，通过 自动控制的方式实现平衡。要注意的是这种技术毕竟不是真实同步机组，能够 调节与控制的范围是相对有限的。大比重风光发电接入系统影响备用问题困难和解决方法电网的安全稳定运转对于备用要求很高，要满足的条件是：总发电能力大 于负荷并且有冗余、总发电功率要等于总负荷功率和损耗的功率、局部输送能 力要大于局部静需求且有冗余。要想满足这样的要求，就要确

9、保备用电容充 足，从而应对好系统故障、减出力与负荷波动等一系列问题。在提高风光发电 比重的过程中会给一些系统的备用情况带来很大的影响，导致发电能力出现不 可控性，情况严重的话，还有可能造成整个系统安全受到威胁。要想解决实际 问题，降低风光新能源使用中不确定性给大电网备用容量需求带来的消极影 响，需要重点做好以下几项工作：一是提升风光出力预测准确度。目前国内预 测的准确度是70%,国外部分发达国家的预测准确度已经超过了 90%o所以我 国需要进一步加强技术研发，提高预测准确度。二是增加风光新能源的稳定与 安全保障，尤其是要增加低电压穿越能力，通过维护风光发电安全稳定来减少 对备用负荷的需要。三是维持可调节电源容量充足性，并且根据实际情况进行灵活改造，提升备用负荷以及电网消纳风光发电的能力。四是推广应用智能电 网技术，比如传感测量技术、决策支持系统、通讯网络技术等。四、结语电力行业的发展和国民经济建设有着不可分割的关系，为了进一步满足国 家各项事业的稳定长效发展需求，需要进一步加大对整个电力行业的改革力度 并确立碳中和目标，在该目标指导之下做好电力系统的规划与运行工作。电力 行业