荊曉東

摘 要：電力行業(yè)作為最大碳排放量工業(yè)部門之一，在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)背景下受到各方面的挑戰(zhàn)。首先分析我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及建設(shè)低碳電力系統(tǒng)的必要性，然后對(duì)建設(shè)低碳電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，并提出對(duì)應(yīng)的策略。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排 低碳經(jīng)濟(jì) 電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-035-02

1 引言

中國(guó)的電力系統(tǒng)是世界上最大的能源系統(tǒng)之一，它支撐著世界上第二大經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，同時(shí)它也是世界上CO2排放的最大個(gè)體來(lái)源。而電力系統(tǒng)包含著一次能源向二次能源的轉(zhuǎn)換（即電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)）以及電能的輸配與使用（即電能消費(fèi)環(huán)節(jié)），對(duì)環(huán)境的影響也是巨大的。中國(guó)政府在2010年2月的哥本哈根氣候變化峰會(huì)上，首次宣布溫室氣體減排清晰量化目標(biāo)，到2020年單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%。要完成這一目標(biāo)，能源部門，特別是電力部門的低碳發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型成為關(guān)鍵。因此，我國(guó)低碳電力系統(tǒng)建設(shè)面臨著巨大壓力。

在此背景下，本文首先對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和分析，并指出了我國(guó)建設(shè)低碳電力系統(tǒng)的必要性以及面臨的種種挑戰(zhàn)；最后，在前面研究的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

2 我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

本文對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的分析主要從需求、發(fā)電、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、電價(jià)和可再生能源幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.1 需求

中國(guó)的需求情況主要呈現(xiàn)以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）工業(yè)用電比重較大。中國(guó)電力工業(yè)始于1882年，第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的產(chǎn)生是為了給路燈提供電力，其后隨著工業(yè)發(fā)展的增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)也得到了一個(gè)較快的發(fā)展。1980年，當(dāng)時(shí)正處于中國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的前期，工業(yè)用電占整個(gè)中國(guó)電力消費(fèi)的80%。居民用電和商業(yè)用電在20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)之間得到了快速的增長(zhǎng)。截止到2007年，居民用電和商業(yè)用電的總量已經(jīng)超過(guò)了1990年的全社會(huì)用電量。然而，工業(yè)用能依然占全中國(guó)凈電力需求的70%。2009年重工業(yè)的用電量占工業(yè)用電的83%。

（2）負(fù)荷曲線相對(duì)平緩。相對(duì)于居民用電和商業(yè)用電較多的國(guó)家，比重較大的工業(yè)用電使得中國(guó)保持了一個(gè)較高的系統(tǒng)負(fù)荷因子（即電力負(fù)荷曲線相對(duì)較為平緩）。因此，中國(guó)的電力系統(tǒng)的調(diào)峰發(fā)電機(jī)組相對(duì)也較少。

（3）需求增長(zhǎng)較快。從1980年到2009年，中國(guó)的年平均電力需求從295TWh增長(zhǎng)到了3660TWh，增長(zhǎng)了12倍之多。這種大規(guī)模高速度的增長(zhǎng)，導(dǎo)致了裝機(jī)容量的不足，也影響了系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)管機(jī)構(gòu)為了簡(jiǎn)單的滿足電力需求，犧牲了其他部門的改革目標(biāo)。

2.2 發(fā)電

改革開放以來(lái)到上世紀(jì)末，中國(guó)發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量年均增長(zhǎng)率為7.8%、7.9%。發(fā)電裝機(jī)容量繼1987年突破1億千瓦后，到1995年超過(guò)了2億千瓦，2000年達(dá)到3億千瓦。發(fā)電量在1995年超過(guò)了1萬(wàn)億千瓦時(shí)，到2000年達(dá)到了1.37萬(wàn)億千瓦時(shí)。

我國(guó)的發(fā)電主要依靠燃煤發(fā)電。為了提高對(duì)煤炭的利用效率、減小環(huán)境污染，我國(guó)已經(jīng)下令關(guān)停了一大批耗能高、污染嚴(yán)重的小火電機(jī)組。1999年到2010年間關(guān)停的小火電機(jī)組總裝機(jī)規(guī)模1600萬(wàn)千瓦，共計(jì)1200臺(tái)機(jī)組，占全國(guó)總裝機(jī)容量的3.2%?！笆晃濉逼陂g通過(guò)“上大壓小”、“上煤壓油”的舉措，關(guān)停5萬(wàn)千瓦及以下凝汽式燃煤小機(jī)組1500萬(wàn)千瓦，以及關(guān)停老小燃油機(jī)組700萬(wàn)千瓦以上。

2.3 電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)

中國(guó)從地域上劃分為六個(gè)區(qū)域電網(wǎng)：東北、華北、華中、華東、西北和南方電網(wǎng)。其中南方電網(wǎng)由中國(guó)南方電網(wǎng)公司所管轄，其他五個(gè)由國(guó)家電網(wǎng)公司管轄。

我國(guó)在20世紀(jì)70年代前逐步形成以220kV線路為骨干網(wǎng)架的省級(jí)電網(wǎng)，70年代初到80年代末期逐步形成跨區(qū)互聯(lián)同步大電網(wǎng)，90年代起隨著？00kV葛南直流投運(yùn)，進(jìn)入跨區(qū)互聯(lián)階段。截至2010年底，國(guó)家電網(wǎng)110千伏及以上輸電線路長(zhǎng)度60萬(wàn)公里，變電容量21.3億千伏安，是世界上規(guī)模最大的互聯(lián)電網(wǎng)之一。

2.4 電價(jià)

電力體制改革以來(lái)，伴隨著電力供應(yīng)緊張和電力工業(yè)高速發(fā)展的形勢(shì)，我國(guó)的電價(jià)不斷調(diào)整，但是沒(méi)有大起大落的變化，呈現(xiàn)基本穩(wěn)定、逐年略有上升的特點(diǎn)。2003年至2008年，國(guó)家先后六次對(duì)電價(jià)進(jìn)行了調(diào)整。2011年，中國(guó)出現(xiàn)較大程度的電力短缺，2012年上半年我國(guó)政府推行了居民階梯電價(jià)制度。

2.5 可再生能源利用

風(fēng)力發(fā)電建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大。從“七五”開始建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)，到2004年底，內(nèi)地已建成43個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，累計(jì)裝機(jī)1292臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)到76.4萬(wàn)千瓦，占全國(guó)電力裝機(jī)的0.17%。單機(jī)容量達(dá)到2000千瓦。

地?zé)岚l(fā)電得到應(yīng)用。到1993年底，西藏地?zé)岚l(fā)電的總裝機(jī)達(dá)到28.13兆瓦，約占全國(guó)低熱發(fā)電裝機(jī)的94%，年發(fā)電量9700萬(wàn)千瓦時(shí)。

太陽(yáng)能發(fā)電開始起步。至1999年，光伏發(fā)電系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)13兆瓦。2004年建成容量為1兆瓦的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

小水電建設(shè)取得巨大成績(jī)。截止到2000年底，全國(guó)已建成小水電站4萬(wàn)多座，裝機(jī)容量達(dá)2485萬(wàn)千瓦時(shí)，占全國(guó)水電裝機(jī)的32.4%，占世界小水電發(fā)電量的40%以上，年發(fā)電量800億千瓦時(shí)，占全國(guó)水電發(fā)電量的36.27%。

3 建設(shè)低碳電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

（1）傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式受到低碳能源與低碳技術(shù)并網(wǎng)運(yùn)行的沖擊。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)將促使各類低碳發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，近年來(lái)，新興的電力汽車行業(yè)悄然出現(xiàn)，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)滲透率和并網(wǎng)率也將不斷提高，這些都要求電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Ω黝惖吞技夹g(shù)的運(yùn)用和發(fā)展提供良好的支撐，并對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可控性與靈活性等方面提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

（2）電能的生產(chǎn)、傳輸與使用受到各類低碳宏觀政策的“碳約束”。由于國(guó)家碳排放量有了清晰的量化目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)設(shè)定的碳排放額度的分?jǐn)倢⑹闺娏π袠I(yè)的發(fā)展受到碳的約束，即“碳約束”。因此，電網(wǎng)企業(yè)必須綜合考慮各類低碳政策和機(jī)制的影響，以使企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略與國(guó)家的宏觀規(guī)劃相吻合，并滿足我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的內(nèi)在要求，這將對(duì)電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)行與投資策略提出新的挑戰(zhàn)。

（3）低碳經(jīng)濟(jì)增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行難度，亟須科學(xué)、高效的發(fā)電調(diào)度方式。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使新能源的大力開發(fā)和利用，以水電、風(fēng)電為主的可再生能源的迅速發(fā)展，以及各類清潔發(fā)電技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，這在某種程度上加劇了電力系統(tǒng)的運(yùn)行難度，因此科學(xué)、高效的發(fā)電調(diào)度方式在低碳經(jīng)濟(jì)背景下亟待積極探索。

4 建設(shè)低碳電力系統(tǒng)的對(duì)策分析

4.1 調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)

我國(guó)明確提出，到2020年，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%。在一次能源中，能夠大規(guī)模開發(fā)利用的非化石能源主要是水能、核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能和太陽(yáng)能，而這些非化石能源大多要轉(zhuǎn)化為電能才能有效使用。為此，我國(guó)各發(fā)電行業(yè)逐步轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，加快水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等低碳清潔能源的發(fā)展。

（1）大力開發(fā)水電。

水電是目前技術(shù)成熟的、可大規(guī)模經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定地用于發(fā)電的可再生能源。在低碳經(jīng)濟(jì)的條件下，我國(guó)電力行業(yè)應(yīng)大力開發(fā)水電。

（2）積極發(fā)展核電。

核電不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫和煙塵等污染物，基本實(shí)現(xiàn)了溫室氣體的零排放。同時(shí)，也不存在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的燃料運(yùn)輸問(wèn)題，是安全、清潔、可靠、高效的低碳清潔能源。

我國(guó)核電發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。2008年底，我國(guó)已建設(shè)了浙江秦山、廣東大亞灣和江蘇田灣3個(gè)核電基地，擁有11臺(tái)運(yùn)行核電機(jī)組，9078萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量，占全國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘康?.15%。根據(jù)我國(guó)制定的核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2005年—2020年）：“到2020年，核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，并有1800萬(wàn)千瓦在建項(xiàng)目結(jié)轉(zhuǎn)到2020年以后續(xù)建。核電占全部電力裝機(jī)容量的比重從現(xiàn)在的不到2%提高到4%，核電年發(fā)電量達(dá)到2600～2800億千瓦時(shí)。”

（3）大力發(fā)展風(fēng)電。

作為可再生能源的風(fēng)力資源以其蘊(yùn)量巨大、可以再生、分布廣泛、沒(méi)有污染等優(yōu)勢(shì)在各國(guó)發(fā)展迅速。我國(guó)風(fēng)能資源豐富，陸上距地面50米高度3級(jí)以上風(fēng)能資源的潛在開發(fā)量約23.8億千瓦，5至25米水深線以內(nèi)近海區(qū)域海平面以上50米高度可裝機(jī)容量約2億千瓦，由此可見(jiàn)，我國(guó)的風(fēng)能開發(fā)利用前景十分廣闊。

雖然風(fēng)能資源還有密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大等缺點(diǎn)，但還是仍然不能阻擋它的快速發(fā)展。中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量目前全球排名第四，以目前發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，未來(lái)3～5年，將有望達(dá)到世界第一。

（4）探索開發(fā)太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源發(fā)電。

豐富的太陽(yáng)輻射能是最重要的能源，且是取之不盡、用之不竭、無(wú)污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽(yáng)能每秒到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬(wàn)千瓦。

生物質(zhì)能源是以生物質(zhì)為載體的能量，具有數(shù)量大、分布廣泛、可再生、低污染和無(wú)二氧化碳凈排放的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%的目標(biāo)，到2020年我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電要達(dá)到3000萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量。

4.2 實(shí)行產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展，節(jié)約集約利用資源

在多年的實(shí)踐中，中國(guó)的電力企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，要發(fā)展低碳電力，就要放棄傳統(tǒng)的電力發(fā)展模式，通過(guò)能源高效利用、清潔能源開發(fā)、減少污染排放以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制機(jī)制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)的清潔、高效和可持續(xù)發(fā)展。發(fā)電企業(yè)作為能源轉(zhuǎn)換行業(yè)，與上下游產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大，所以，目前許多中國(guó)電力企業(yè)積極實(shí)行產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展，即通過(guò)促進(jìn)關(guān)聯(lián)度大的上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，著力提高企業(yè)的贏利能力和價(jià)值增值能力，不斷增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約集約利用。

4.3 采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和高效設(shè)備，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約

近年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展了60萬(wàn)千瓦及以上超超臨界機(jī)組，推廣利用潔凈煤發(fā)電技術(shù)，啟動(dòng)了以IGCC為代表的綠色煤電計(jì)劃，在缺水地區(qū)采用空冷技術(shù)，鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷三聯(lián)供技術(shù)，切實(shí)提高了能源利用效率，減少了二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和粉塵排放。

在電力生產(chǎn)及輸送環(huán)節(jié)，通過(guò)改進(jìn)技術(shù)和更新設(shè)備，中國(guó)電力行業(yè)整體的能源利用效率不斷提高。2009年，全國(guó)供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗342克/千瓦時(shí)，累計(jì)比2002 年下降41克。線路損失率6.55%，累計(jì)比2002年下降0.97個(gè)百分點(diǎn)。截至2009 年7月，提前完成了“十一五”關(guān)停小機(jī)組5000萬(wàn)千瓦計(jì)劃，新建火電廠除塵效率99%以上，脫硫機(jī)組60%左右，廢水重復(fù)利用率70%以上。

5 總結(jié)

建設(shè)低碳電力系統(tǒng)將全方位改變傳統(tǒng)電力行業(yè)的發(fā)展模式，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。本文對(duì)當(dāng)前存在的一些挑戰(zhàn)做個(gè)分析，并提出了一些應(yīng)對(duì)的策略，在一定程度上豐富了建設(shè)低碳電力系統(tǒng)的討論。

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