低碳经济对电网规划和发展的影响

第４３卷第３期中国电力

ｖｄ．躬．№．３

２０１０年３月

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Ｍａｒ．２０１０

低碳经济对电阿规射币Ⅱ发震的影响

孙寿产

（北京国电华北电力工程有限公司，北京

ｌｏｏｌ２０）

摘要：能源、环境和气候变化问题是当今世界关注的焦点，低碳经济是会球经济发展的大势所趋，是中国经济发展的必由之路。对这一问题进行初步探讨并且提出：低碳经济将深刻地影响电力需求水平、分布、

结构。电源的效率提高、合理布局．新能源的比重、核电的发展、水资源的利用、煤炭资源的开发与利用等，电网的发展方向、远距离输电网的比重、大电网合理规模和结构、智能电网的发展方向和重点、城市与农村电网的发展趋势等：低碳经济对电网发展影响主要是通过对负荷和电源的影响而实现的．这螳影响

更多的是正面的，分布式电源、油气电站、分散式太阳能电站，包括核电，由于其自身的特点，需要建设在负荷中心地区。缩短了电源与负荷的距离，对保障电网的安全经济可靠供电是有利的。关键词：低碳经济；电力；电网；规划中图分类号：Ｆ４０７．６１；ＴＭ７１５

文献标志码：Ａ

文章编号：１００４．９６４９（２０１０）０３．０００１．０４

０引言

能源、环境和气候变化是当今世界最热门话题。世界各国纷纷把能源和环境问题置于国家战略的重要位置。在世界正面临着金融危机和气候变化双重挑战情况下．许多国家甚至把能源变革作为振兴经济的重要手段．为全球经济走出危机创造新的推动力和投资机遇。在这种背景下．探讨低碳经济对电网规划和发展的影响显然是必要的。

１低碳经济

低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实质是能源高效利用、清洁能源开发和追求绿色ＧＤＰ，核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。

“低碳经济”提出的大背景。是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。地球生态警戒线是大气

中ＣＯ，质量浓度４５０ｍｅ－／Ｌ．地表温升２℃；一旦超过

２℃．就会朝着６．７℃的严酷升温发展。全球变暖将无法控制。２００８年。全球ＣＯ：的总排放量已达３００亿ｔ／ａ，大气Ｃ０２质量浓度已达４００ｍ。ｇ／Ｌ。ＩＥＡ（国际能源机构）预测．照此趋势。２０５０年地表温升将达

到２℃。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识。不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳质量浓度升高带来的全球气候变化已被确认为不争的事实。

２中国的必由之路

美国２００７年人口为３亿．ＧＤＰ总额约为１３．９８万亿美元．能源消耗总量２３６１．４ｘ１０６ｔ标准油当量。人均７．８７ｔ．用电量４３６７．８７５ＴＷ．ｈ，人均１４．５６ＭＷ?ｈ；中国是１３亿人口，ＧＤＰ３．０１万亿美元。消耗ｌ８６３．４４ｘ１０６ｔ标准油当量．人均１．４３ｔ．用电量３２７７．７２ＴＷ?ｈ，人均２．９１ＭＷ．ｈ。若以此线性增长．中国人均达到１万美元。届时１４亿人口将达到１４万亿美元ＧＤＰ时（相当于在现在的基础上再翻两番．按７％的增长速度大约在２０３０年左右可以实现．并不是遥不可及的梦想）。中国的用电量将达到１５２４５．２ＴＷ?ｈ．是美国２００７年水平的３．５倍．需要近３３．６亿ｋＷ的电力装机容量。如果延续目前模式．７０％的电力将靠燃煤大火电保障．即便全部采用了超超临界技术，也需要近３０亿ｔ标准煤．折合超过４２亿ｔ的原煤。若７０％的煤炭用于发电．届时需要生产原煤６０亿ｔ。而２００７年全球的煤炭产量仅有６４亿ｔ…。

按人均装机计算则情况更为严重．美国２００６年

收稿日期：２００９一１１－１２

作者简介：孙寿广（１９６¨），男，辽宁抚顺人，硕士，高级工程师（教授级），副总经理，从事电力系统规划设计研究和管理工作。

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中国电力第４３卷

人均装机为３．５９ｋＷ．我国２００８年为０．６０ｋＷ，如果我们达到美围２００６年的水平就需要约５０亿ｋＷ的装机【２Ｊ。这是一个不现实的模式，如此众多的人口，中国的现代化之路必须是一条与现行模式完全不同的道路．必须依赖颠覆性的技术大变革。换句话说。在２０３０年前．必须对传统的经济增长模式和发展方式进行彻底改变．时间无多。

３低碳经济对电力工业影响

实施低碳经济带来的将是关系整个能源消费和供应体系的巨大变革．电力Ｔ业作为能源体系中的重要一环势必深受影响。必然紧跟其变。低碳经济将直接影响电力工业的需求水平和结构、电力供应的方式（电源布局与结构、发电机效率、新能源等）。进而对电网的发展与规划产生根本影响。

３．１对电力需求影响

低碳经济首先要影响到电力需求．需求总量不降下来．仅靠效率的提高不可能实现低碳经济。２００６年我国ＧＤＰ总量占世界经济总量的５．５％左右．但为此消耗的煤炭、钢材、水泥分别占伞世界消耗总量的１５％、３０％、５４％．我国现在每百万美元ＧＤＰ所消耗的能源分别是美国的３倍、德国的５倍、日本的６倍。因此，需求总量的下降是必然的。需要多方面努力才能实现。低碳经济对装机总量的需求减少超过ｌ亿ｋＷ以上［…。

上述分析是在国家尚未大力推行低碳经济推广规划的情况下做出的．结果可能偏于保守．到２０５０年还有４０ａ时间．什么都有可能发生。

低碳经济也将影响到电力需求的分布和结构。目前我国用电构成中第二产业占全社会用电量的７０％以上．且近几年上升趋势明显．工业用电最占全社会用电量的结构比重已经从２０００年的７１．７５％上升到２００６年的７４．８９％．２００９年一季度和上半年又分别提高到７５．１２％和７６．０５％．且呈现逐月提高状态。第二产业用电贡献率持续提高。重工业化趋势更加明显。而美国、日本、德国等国家第二产业的用电比重普遍在４０％左右。这样的增长方式显然不符合低碳经济的发展方向．必须进行巨大和深远的变革。

为了缩小中西部地区经济发展和人民生活水平与东部地区的差距．也会影响到负荷在地区间的分布．进而影响到电网规划与发展。

３－２对电力供应影响

低碳经济的特点要求电力供应要进一步提高效率和减少化石燃料电源比重．特别是燃煤电厂的比重。取而代之为核电、水电和各种可再生能源、分布式发电等．如表１所示。２０５０年强化低碳经济条件下，煤电的装机不到基准条件下的５０％．而２００８年我国的煤电装机已经达到６０１．３２ＧＷ．这意味着今后５０ａ不需要再装煤电机组了。这当然是不町能的，低碳经济的发展要有过程．电源的结构调整也要有过程．但上述研究代表了一种方向．意味着不可能在走传统的电源建设老路．如过去经常提到的煤电６０％左右．水电３０％左右．其他１０％左右。

中国丁程院院士黄其励提出．中国可再生能源的开发利用须符合中围能源发展的战略需求．大规模地替代化石能源．减少碳排放。降低能源对外依存度。中国可再生能源发展方向可以概括为：重点发展发电技术：积极稳妥地发展生物质液体燃料和生物基工业制品替代石油：因地制宜地发展可再生能源热的利用和燃气技术等。提出了中国可再生能源发展的路线图．指出到２０５０年中国可再生能源有望满足全国４３％的能源需求。

当然这也是一种探讨．可是方向是一致的。目标是一致的。进一步说明到了非改不可的地步了。３．３对电网规划和发展影响

低碳经济对电网的影响既有直接的也有间接的．直接的影响包括更为经济高效地建设和运行电网。建设智能电网．发展绿色电网等；间接的影响包括适应负荷分布和结构的巨大变化而引起的电网变化．适应电源的规模、结构、分布等变化而带来的电网的变化。

（１）负荷总量的变化。全国负荷总量的大／ｌ，ｘ．－ｔ电网的影响最主要的是对最高电压等级和大电网合理规模和结构的影响．对更高一级高压等级争论核心就在于对中国未来的电力需求总量为多少认识的不同．或者说对中国终极的电力需求为多少没有共识。例如．美国、欧洲等大电网几十年来没有进一步提高输电电压等级．一个很霞要的原因是大规模的工业化进程完成以后．电力系统规模的增长速度大大减

表１２０５０年发电装机容量

Ｔａｂ．１Ｐｌａｎｎｅｄｉｎｓｔａｌｌｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｉｎ２０５０

ＧＷ情景煤电油电天然气发电水电核电风电太阳能发电生物质能发电合汁

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第３期孙寿广：低碳经济对电网规划和发展的影响

缓了，看到了电力系统的饱和之日甚至减少之日．同时其他输电技术发展很快（ＨＶＤＣ、ＦＡＣＴＳ等）．满足了提高输电能力和扩大系统规模的需要。对我国而言．如果未来的终极负荷需求的装机总量为５０亿ｋＷ及以上．那么显然是需要进一步提高输电电压等级来担此重任：反之，如果终极装机需求是２０亿ｋＷ以下就很可能不需要．但２０亿一５０亿ｋＷ就需要深入论证．与负荷分布、输电技术进步、电源分布、智能电网发展等密切相关。

（２）负荷分布的变化。负荷分布是指负荷在各区域电网中的分布．因此是与各地的经济发展密切相关的．涉及未来经济发展的预测分析．是非常困难的。但大的趋势是。缩小东西部差距，缩小城乡差距，城市化进程加快：否则就难以满足建设社会主义和谐社会的需要．不符合科学发展观的和低碳经济的发展要求。因此，负荷分布的总体变化对电网发展的影响是．西部等不发达地区电网应该有较大发展和加强．形成若干中小城市电网，广大农村电网应该有较大发展．

（３）负荷结构的变化。前已述及，目前我国的第二产业负荷比重偏大．为７０％以上．而发达国家仅为４０％２皇右．若发达国家在此基础上加大减排力度．进一步推进低碳经济．第二产业用电比重将进一步下降。对我国而言．走低碳经济之路必然引起经济结构的变化．导致负荷结构发生较大变化．这意味着第三产业、居民生活、交通等非工业部门的用电比重大幅度增加．同样意味着城市化程度大幅度的提高．负荷的分布相对现在要更加分散．将更有利于分布式电源和智能电网的推广应用并更加充分地发挥作用。

（４）分布式电源。分布式电源目前尚无完全统一的定义．一般是相对于传统的集中供电方式而言的，主要是指以小规模、模块化、分散式的方式布置在用户附近的发电系统．该系统可独立地输出电、热和（或）冷能。目前，分布式电源的方式主要有：ａ．高效的热电联产或冷热电联产系统．采用燃气轮机、蒸汽轮机、微型燃气轮机等；ｂ．可再生能源利用，如太阳能、风力、小水电、生物质能发电等；ｃ．蓄电池，如与新能源发电相配合的蓄电池、电动汽车蓄电池等。

分布式电源对电网的影响有利因素较多，更加贴近负荷中心．减少了输电距离和环节．输电损失小．提高了供电的安全性和可靠性．供电系统相对独立，减少了发生大事故的可能．供电调节灵活。提高了供电质量等。

（５）煤电减少。煤电在我国电源总量中一直占７０％左右。特别是近些年来．煤电的远距离输送比例大幅度增加。对电网结构产生了重大影响．如第１条交流特高压试验示范工程就是随煤电基地外送应运而生的。煤电的减少势必对电网产生大的影响，具体的分析是十分困难的，与减少的总量、分布密切相关。根据表１可知。现有的煤电已经装多了，不可能再有大规模的煤电建设了．因此现在基于大规模煤炭基地开发的大送电工程就不需要了．这一结论显然值得商榷。如果大力推行低碳经济．比原有规划大规模减少煤电装机．甚至将来在某一装机基础上再进一步减少将是可能的。我国还有２０万ｋＷ以下的纯凝汽火电机组约８０ＧＷ．各种新能源可再生能源发电还要加快发展．煤电机组的效率还须进一步提高．且提高的潜力很大．２００８年我国的供电煤耗为３４５ｇ，（ｋＷ?ｈ），与２００７年日本的２９９ｇ／（ｋＷ?ｈ）相比．差距很大。

假设２０５０年前后我国可以实现低碳经济的目标．煤电装机维持在６亿～８亿ｋＷ。意味着煤电装机比现在的规划减少３亿～５亿ｋＷ．这些容量无论减在什么地方．都要对未来电网的规划和发展产生较大的影响。

（６）风电。我国的风电产业近几年的发展非常迅猛．潜力巨大。进一步的发展除受电价问题，或者说发展机制制约外．更主要的是受电力系统规模和容量等技术条件的制约。假设风电可以取得较大和较快的发展．成为低碳经济的重要组成部分．那么加快研究电力系统接受风电能力研究就十分迫切了。随着电力电子技术的发展以及智能电网建设．大规模风电接入的技术问题是可以解决的．可是有些风电基地远离负荷中心．而风电的可用电量又少．远距离输电的经济性需要研究。

（７）核电。目前核电的规划进一步明朗，核电对电网规划和发展的影响也随之进一步清晰。总体而言．核电厂址距负荷中心相对较近，这对电力系统更为有利．核电的规模往往更大．对系统的安全运行要求更高．从经济和安全运行的角度看．核电带基荷运行对全系统更为有利．同时也对系统的其他电源提出了更高的要求．因此还需针对核电的特点和新的规划进行进一步研究．

（８）太阳能发电。太阳能发电对电网的影响取决于太阳能发电的方式．目前根据太阳能资源分布条件．可以采ＩＲｄ，规模分散式或大规模集中式２种不同的利用方式。这２种方式对电网的影响是完全不同的，前者更接近分布式电源．后者更类似风电对电网的影响。

根据有关研究结果．太阳能分布式利用的前景广阔。目前我国大约有４０亿ｍｚ的建筑物屋顶面积。另有约１０亿ｍｚ的南立面可以利用．若有２０％安装太阳能电池．按每平方米太阳能电池发电能力１００Ｗ计算ｔ３１。则可以安装ｌ亿ｋＷ．按照中国城市化发展进程，２０５０年之前新建房屋面积预计不低于现有面积，若５０％的面积安装使用太阳能屋顶．则

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中国电力第４３卷

又可以安装２亿一３亿ｋＷ。相当于在负荷中心地区建了电源．对电力系统的安全经济可靠供电是有利的。

太阳能发电的集中式利用，目前主要是在沙漠、荒滩等地Ⅸ建立大规模太阳能发电站．由于这螳地区远离负荷中心，同时发电受天气影响较大．与风电有很多相似之处．输电的技术问题不应该是制约因素，更主要的是经济性问题。

（９）油、气发电。油、气发电相对于煤电而言．具有效率高、调峰性能好、运行成本高的特点，油、气电站由于其自身特点一般会建在负荷中心并用于调峰。我国油、气资源匮乏，目前的进口比例已达５０％左右，而且有不断加大的趋势。因此，油、气发电不可能在发电总量中占较大的份额．其对电网规划和发展的影响不大．

４结语

（１）大力推行低碳经济是我国经济发展的必由之路．地球只可能承载一个科学发展的、和谐发展的中国，不能再走一次发达国家的工业化过程。

（２）低碳经济对经济和社会发展的影响是全方位的．对电力工业的影响巨大．将深刻地影响到电力需求水平、分布、结构，电源的效率提高、合理布局、新能源的比重、核电的发展、水资源的利用、煤炭资源的开发与利用等。电网的发展方向、远距离输电网的比重、大电网合理规模和结构、智能电网的发展方向和重点、城市与农村电网的发展趋势等，都关系到电力装备制造业的发展方向。

（３）低碳经济对电网发展影响主要是通过对负荷和电源的影响而实现的．这些影响更多的是正面的。比如，分布式电源、油气电站、分散式太阳能电站，包括核电。由于其自身的特点．需要建设在负荷中心地区，缩短了电源与负荷的距离．对保障电网的安全经济可靠供电是有利的：煤电总量的减少势必在另一个方面减少远距离送电的比重．对电网的结构和交流最高输电电压也会产生较大影响。下一步应结合新的规划加以研究。

（４）低碳经济对电网规划与发展影响是一个很大的题目．需要按低碳经济的模式对电力发展规划进行总体研究才能做深入细致的分析。由于多方面的原因．本文只是对低碳经济对电网的影响趋势、方向做了初步探讨．以期对进一步研究有所帮助。

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ｐｏｗｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００９－０７－１６］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｎｎ．ｃｏｒｎ．ｃｎ．

（责任编辑骆平）

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低碳经济对电网规划和发展的影响

作者：孙寿广

作者单位：北京国电华北电力工程有限公司,北京,100120

刊名：

中国电力

英文刊名：ELECTRIC POWER

年，卷(期)：2010，43(3)

被引用次数：0次

参考文献(3条)

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近年来,气候变化引起了世界各国的共同关注,它对于全球经济社会的可持续发展形成了严峻的挑战,深度涉及了农业和粮食安全,水资源安全,能源安全,生态安全和公共卫生安全等各个方面。气候变化已不仅仅是环境问题,更是发展问题。

自2003年英国提出低碳经济的概念以来,向低碳经济转型已经成为世界经济发展的大趋势。所谓低碳经济,其实质是能源效率和清洁能源结构问题,核心是能源技术创新和制度创新,目标是减缓气候变化和促进人类的可持续发展。即依靠技术创新和政策措施,实施一场能源革命,建立一种排放温室气体较少的经济发展模式,减缓气候变化。

作为世界上最大的发展中国家,我国正处于快速工业化进程中,因而不可避免地要消耗大量能源和资源,也因此背负着前所未有的环境压力,资源压力和气候压力。当然,全球气候变化给我国带来巨大挑战的同时,也给我国带来了新的发展机遇。尽早跟上国际发展趋势,结合中国国情,发展低碳经济成了中国能源发展计划的当务之急。而如何正确认识低碳经济的作用,如何把低碳经济与高速发展的社会经济相结合,在保证国民经济高速发展的同时,对气候变化进行适当保护,减缓气候变化,是一个十分重要的课题。

本研究共分五部分。首先从气候变化与经济发展角度着手,介绍了全球气候的演变及发展趋势,研究了气候变化对于全球经济发展的影响。同时,通过分析气候变化对于发达国家与发展中国家的经济与社会生活影响,联系到气候变化的经济成本分析,以及减缓气候变化的成本效益分析。

而在本文第三章中,主要是回顾低碳经济概念的提出,并对目前国外低碳经济发展进行了简单介绍,特别对可再生能源电力,智能节能产品,低碳交通技

术以及绿色金融领域这些行业发展进行了重点关注展望。同时,通过对于低碳经济的发起国-英国发展低碳经济的实例分析,希望能够为中国发展低碳经济提供一些参考借鉴。

另外,在本文第四章中,着重介绍了气候变化对中国经济和社会生活的影响,并结合中国国情,论述了中国发展低碳经济的内部需要和外部驱动力。同时,本文还对我国发展低碳经济的可行性路径进行了分析展望,提出了几条适合中国现实国情的低碳经济发展的可行性途径。而本文第五章则主要通过对于全文的总结概述,对于中国发展低碳经济的目标和瓶颈进行了分析论述,并结合之前英国发展低碳经济的成功经验,对于中国低碳经济发展过程中的资金技术两大问题提出了相应的解决方案途径。

发展低碳经济,对于中国而言,是一次应对气候变化挑战的发展机遇。近几年来,气候变化对于中国经济和社会发展造成的影响越来越大,然而由于低碳经济的发展时间并不长,在国内属于起步阶段,对于低碳经济的整体研究尚无完整系统论述。本论文研究响应了国家发展关于建设节约型和谐社会的口号,借鉴国外发达国家可持续发展低碳经济的经验成果,希望能探索出一条适合中国国情的低碳经济发展道路,从而对中国建立高效,绿色能源经济的体制有所理论帮助,帮助中国在未来的国际舞台中能获得更大发展。

本论文研究的创新点主要在于以下几方面：

(一)对于气候变化的演变与发展趋势进行了分析概述,并结合《斯特恩报告》的所用的气候模型分析了气候变化造成的经济成本效益,旨在让人们意识到减缓气候变化的行动措施刻不容缓。

(二)搜集分析了国外近年来低碳经济的发展状况,对低碳电力,智能节能产品,低碳交通技术以及绿色金融这四个行业领域研究分析了发展低碳经济所实现的巨大经济价值以及其具备的巨大潜力和美好远景。

(三)从英国发展低碳经济的实例着手,结合中国国情,分析了中国发展低碳经济的必要性以及可行性途径,同时借鉴了包括英国在内的国外发达国家发展低碳经济的经验,提出论述了我国低碳经济发展目标及可施行的政策举措。

8.期刊论文王伟.关万祥.高桂英浅谈低碳经济形势下内蒙古电力的发展趋向-中国电力教育2010,""(16)

通过分析低碳经济形势对产业结构与能源结构的影响,提出电力工业的科学发展是低碳经济发展的桥梁,明确提出内蒙古电力在低碳经济时代应充分发挥地区资源优势,大力发展风电,实现火电、风电与水电协调运行的发展模式.

9.期刊论文林伯强低碳经济下的电力发展思路-中国电力企业管理2009,""(11)

低碳来了

"低碳经济"这一名词首次出现在2003年英国政府发表的<能源白皮书>,题为"我们未来的能源:创建低碳经济",之后随着气候问题的讨论而日益成为全世界广泛关注的热门话题.当时,<能源白皮书>中并没有给出这一新名词的确切定义以及相关界定方法和标准.目前,虽然全球都在谈论低碳经济,但其概念仍然不是很明确,而且处在不断地更新发展中.较为主流的理解是,低碳经济指尽可能最小量温室气体排放的经济体.

10.会议论文朱四海工业化进程中的碳约束与低碳经济2009

大量的化石能源消费排放的二氧化碳破坏了地球大气的碳平衡，引发全球变暖，威胁人类生存。低碳经济作为解决碳排放问题的“处方”正日益引起国际社会的重视，将给中国以煤为主的能源消费结构带来新的挑战。中国发展低碳经济不能“闻鸡起舞”，一方面要避免经济发展的碳锁定，在低碳经济国际新规则的制定过程中拥有话语权、掌握话语权，取得主动；另一方面要有效化解煤炭消费的碳约束，将煤炭主要用于发电，努力推进电力绿化，发展绿色煤电和以煤电替代为主要内容的绿色电力。

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下载时间：2010年11月7日