“碳达峰、碳中和”下国家电网发展研究

万 锴

（国网湖北省电力有限公司超高压公司，湖北武汉 430050）

0 引言

2020年9月，习近平总书记提出了“碳达峰、碳中和”的目标，并在2021年3月召开的中央财经委员会第九次会议中对“碳达峰、碳中和”目标做出了新的部署。在这一背景下，国家电网作为我国能源消耗的“大户”，应深入贯彻国家的相关发展理念，在坚持绿色、可持续发展的基础上，寻找新的发展方向，以顺应电网的发展要求。

1 “碳达峰、碳中和”对国家电网的新要求

实现“碳达峰、碳中和”是党中央在统筹国内外发展现状基础上做出的重大决策，国家电网应深入理解实现该目标的紧迫性与艰巨性，并在统一思想认识的基础上，进一步贯彻“碳达峰、碳中和”的发展要求，深入贯彻落实国家的发展计划。

电网运行本身具有特殊性，其关乎社会生产及居民生活的质量，实现电网稳定运行具有必要性。所以对国家电网而言，在“碳达峰、碳中和”的发展目标下，应认识国家电网发展的新环境，争当能源革命的推进者与引领者。

需要注意的是，减排并非减小生产力，也不是不排放，而是要在未来的电力生产中贯彻落实可持续发展及绿色转型的相关要求。从实际情况来看，自2021年下半年开始，全球范围内的煤炭等能源短缺问题愈发严重，对我国电网运行产生了严重影响，造成了部分地区电力供应不足，因此对绿色、可持续发展提出了新的要求，对此，国家电网应进一步强化政治担当，认识国家电网发展的新要求。另外，根据工业化、城镇化的发展要求可知，在未来相当长的一段时间内，社会发展对电力的需求大，保证电力平稳供给是一项艰巨的任务，所以国家电网而言为满足“碳达峰、碳中和”的发展要求，应做好电源并网服务，坚持电网的协调控制，不仅要保障当前电力系统的科学调度、降碳改造、灵活性改造、供热改造等工作，还要在此基础上稳步推进节能电源的发展[1]。同时，应放大电网技术在电力资源配置中的作用，完善湖北等地区的电网调度模式与电力生产体系，并通过不断提高跨省跨区域送电系统的潜力，充分发挥湖北等地区的承上启下作用，做好省间电力余缺互济工作。

有研究认为，在“碳达峰、碳中和”的背景下，电网公司的工作人员需要树立“全国一盘棋”的意识，要在完善本地区资源分配及产业分工后，在了解产业结构特性的基础上，保证“碳达峰、碳中和”工作目标的顺利实现[2]。现阶段，国家电网覆盖了26个省份，售电总量占全国的80%以上，因此其能源结构关乎社会的稳定性。为了确保电网发展，国家电网公司需要在深入贯彻因地制宜、因网制宜工作规范的基础上，从各地区的实际情况入手创新工作机制，主动引导社会的节能减排工作，并在社会上倡导绿色生活。同时要把眼光放长远，纠正部分工作人员的急于求成和急功近利的思想，在坚持落实循序渐进工作要求的基础上，稳步推进能源革命，将电网行业的发展带入新的阶段。

2 “碳达峰、碳中和”背景下国家电网发展的新方向

2.1 进一步推广风电并网

全面推广风电并网是实现“碳达峰、碳中和”发展目标的关键。湖北省具有丰富的风能资源，可开发利用的风能资源达到了332.8万kW，当地风能资源较集中的区域在“三带一区”，即荆门至荆州南北向地带、枣阳至英山北部风带、部分沿湖地带、鄂西南和鄂东南部分高山地区，为风电并网提供了必要的支持。图1介绍了湖北省2020年和2021年的风力发电数据。

图1 湖北省2020年和2021年的风力发电数据

由图1可知，在2020年与2021年，当地的风能发电量呈上升趋势，说明风能在电网中的作用已经受到了很多人的关注。因此对于湖北省而言，在未来国家电网的发展中，应在充分开发风电能的基础上寻找节能减排的新趋势，并将其作为实现电力系统未来发展的新方法。为了顺应发展趋势，未来的重点工作为：①积极探索间歇式能源发电并网集群的运行策略，该策略应包括风电场集群年度电量规划方案、集群与大电网安全云定性评估结果等，并要在必要的情况下开发能够用于判断风电场电能的软件，根据软件预测结果消除风能不稳定性对电网的不良影响，为提升电网运行效率提供支持。②进一步开发风电场集群控制的关键策略，如风电场、火电网集群控制策略等，并通过软硬件开发方法强化其功能。

2.2 加快电网向能源互联网的升级

能源互联网是未来电网发展的必然趋势，在“碳达峰、碳中和”的背景下，通过打造能源互联网是在运用电力电子技术以及智能化管理技术的基础上，将原本分散的采集装置、分布式能源储备装置等结合在一起，最终整合水电、火电、风电等能源节点，实现能源双向流动的能源交换。能源互联网的基本结构如图2所示。

图2 能源互联网的基本结构

为加快能源互联网建设，需要国家电网相关人员根据“碳达峰、碳中和”的发展要求探索新的工作路径，例如，在光电技术的基础上利用能源互联网的优势拓展互联范围：①把光伏发电系统专线接入公共系统，利用公用变电站10 kV间隔，在出线线路无其他负荷时，在并网点上设置用户进线断路器装置，该装置可以判断光伏系统是否并网运行。目前该技术已经被应用于自发自用的光伏系统中，对于国家电网而言，该技术具有更简单的接线方式，并且其在故障状态下可以快速隔离故障节点，使故障对整个系统的影响小[3]。②采用“T接”的方式将光伏发电系统接入10 kV配电线路，该改造方案的关键是在常规线路的基础上增设接入光伏的节点，该线路不仅能够为用户提供正常的电能，也可以作为原有线路的必要分支，在实现线路配合保护的基础上，保证光电等清洁能源的使用。③电网系统中10 kV专线用户在接入光伏系统后，依然以普通负荷性质接入电网，此时光伏系统可在用户站增设并网点，采用用户内部管理的方法，这种改造模式的优点是能够满足用户同时使用光伏电力和常规电网电力的需求。

2.3 加快社会节能提效建设

根据“碳达峰、碳中和”的发展要求，在未来国家电网的发展中应关注地区电气化水平，在全面加快电能替代工作的基础上，提升地区电气化发展水平，尤其要进一步开发锅炉替代潜力，强化工业生产窑炉的功能。在关注城市电网改造的同时，应重点关注乡村地区节能减排工程建设，如推广节能灯具等。

同时在具体工作中，应该以大型公共建筑物、工业园区等为重点，要求国家电网按照“碳达峰、碳中和”的规定全面推广用能诊断及能效提升等相关综合能源服务工作。本阶段工作的重点内容是进一步推动国家碳市场的发展，从相关地区的实际情况出发，对地区碳市场的发展情况进行预测，在全面推广碳减排技术创新的基础上，坚持推进能源电力系统发展工作的开展。

最后，从技术角度看，在社会节能提效建设中应从本地区的自然资源现状出发，坚持采用风光电互补的方法提高电能的利用效率。在具体操作中，日间以光能供电为主，在夜间、无太阳光或者辐照变弱时可改为风力发电供电。风光电互补供电使蓄电池的电压始终保持在51～53 V，减少了蓄电池充放电次数及放电深度，延长了蓄电池的使用寿命，进而减少了太阳能和蓄电池的配置，节约了能源损耗，降低了工程造价，进一步提高了电网的可靠性。风光电互补架构如图3所示。

图3 风光电互补架构

2.4 全面推动能源电力技术创新工作

工作人员要在关注电力系统平稳运行相关要求及电力系统运行效率指标要求的基础上，围绕“碳达峰、碳中和”的发展目标开发虚拟电厂等新技术模式，在现有能源配电网技术的基础上进行改进，关注分布式能源技术的优势，不断提升终端效能水平[4]。同时可以在深化“新能源云”技术的过程中，在国家电网中全面接入煤、油、气等能源系统，并在此基础上支持碳交易、绿色金融等工作的开展，坚持以智能化能源体系促进行业的变革。新能源云的架构如图4所示。

图4 新能源云的架构

在具体操作中，需要相关工作人员根据新能源云的架构进一步规范电力系统的架构，需要在完善电力物联网架构、坚持培养新业务点及增长点的基础上，从当前业务出发，开发新的业务架构，充分完善电e宝、国网商城及光伏云等架构，并需要在坚持运用良好运行技术的基础上进行创新，在上级部门的支持下形成快速响应机制。新能源云团队也可以在开发系统功能的基础上，在公司业务中台和数据中心中台的基础上，采用“大中台＋小前台＋微服务”的工作模式，运用区块链技术改进交易结算模式，在综合考虑政府机构、新能源企业及不同类型负荷用户的需求基础上与高校合作，打造具有不同子系统架构的共享服务平台，进而实现平台功能的划分。

3 结语

“碳达峰、碳中和”的推出对国家电网而言是一个巨大的发展契机，因此，国家电网的工作人员应该正确认识“碳达峰、碳中和”的新要求，在主动转变工作模式的基础上实现创新发展，充分把握信息化技术下国家电网发展的脉搏，坚持做好各项技术的创新与改进工作，借助新能源云等现代化技术探索新的发展路径，最终适应未来社会的发展和变革。