【關鍵詞】電網(wǎng)規(guī)劃;節(jié)能環(huán)保;智能電網(wǎng)技術;清潔能源接入
電力工業(yè)作為現(xiàn)代國家經(jīng)濟體系的動脈,其重要性不言而喻。它不僅是工業(yè)生產(chǎn)的血液,驅(qū)動著制造業(yè)的蓬勃發(fā)
展[1];還作為信息時代的基石,支撐著互聯(lián)網(wǎng)的全球互聯(lián)與數(shù)據(jù)的即時傳輸。隨著經(jīng)濟的快速增長和社會需求的不斷提高,電力工業(yè)的穩(wěn)定與高效運行已成為國家經(jīng)濟發(fā)展的關鍵支撐。
然而,電力工業(yè)的快速發(fā)展也帶來了能源消耗與環(huán)境污染的雙重挑戰(zhàn)[2]。特別是在電網(wǎng)規(guī)劃與運行中,如何平衡能源供給與環(huán)境保護的關系,實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保的雙重目標,已成為當前亟待解決的問題。電網(wǎng)規(guī)劃的不合理、運行效率的低下,不僅增加了能源浪費,還加劇了環(huán)境污染,對可持續(xù)發(fā)展構成了嚴重威脅。
本文旨在明確節(jié)能環(huán)保在電網(wǎng)規(guī)劃與運行中的關鍵作用,揭示其存在的不足,并探討如何通過技術創(chuàng)新、管理優(yōu)化等手段,實現(xiàn)電網(wǎng)的低碳化、智能化發(fā)展。本文還將分析這些改進措施對于電力工業(yè)乃至整個經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的深遠意義,為相關政策制定和實踐操作提供指導。
(一)電網(wǎng)規(guī)劃與運行的基本概念
電網(wǎng)規(guī)劃是指根據(jù)電力需求預測、能源政策、技術發(fā)展趨勢等因素,對電網(wǎng)的布局、結構、容量等進行科學規(guī)劃與設計的活動[3]。電網(wǎng)運行則是指電網(wǎng)在實際運行中,通過調(diào)度、控制、維護等手段,實現(xiàn)電力輸送、分配、調(diào)節(jié)和保護的過程。
(二)電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務、方法及特點
電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務在于根據(jù)未來電力需求進行預測,科學合理地規(guī)劃電網(wǎng)的布局、結構、容量及升級路徑。在規(guī)劃過程中,靈活性、可靠性、經(jīng)濟性、統(tǒng)一性及智能性都是核心原則[4]。靈活性要求電網(wǎng)能夠適應未來能源結構的變化,特別是可再生能源的接入;可靠性強調(diào)電網(wǎng)在極端天氣或突發(fā)事件下仍能穩(wěn)定供電[5];經(jīng)濟性關注成本效益分析,力求在保障供電質(zhì)量的同時降低投資與運營成本;統(tǒng)一性強調(diào)電網(wǎng)規(guī)劃需與區(qū)域發(fā)展、能源政策等相協(xié)調(diào);智能性則體現(xiàn)在運用先進信息技術提高電網(wǎng)的自動化、智能化水平。
(三)電網(wǎng)運行的基本原理及流程
電網(wǎng)運行基于電力供需平衡原理,通過調(diào)度中心控制,實現(xiàn)電能的傳輸、分配與調(diào)節(jié)。流程包括監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)、預測負荷需求、調(diào)整發(fā)電出力、優(yōu)化輸電分配以及快速響應故障,以確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效地運行。同時,供電企業(yè)需要運用智能技術提高自動化水平,實現(xiàn)電網(wǎng)的靈活調(diào)度與故障自愈,保障電力供應的連續(xù)性與可靠性[6]。
(一)輸變電設備和線路損耗問題
造成輸變電設備和線路損耗的主要原因包括技術因素和管理因素。技術方面,設備老化、設計不合理或負荷不均衡等都會導致能量在傳輸過程中大量損耗。管理方面,計量誤差、管理不善或竊電行為等也是損耗的重要原因。這些損耗會對節(jié)能環(huán)保構成嚴重影響。高損耗不僅意味著能源的大量浪費,還意味著碳排放的增加和環(huán)境壓力的加劇。過高的損耗還可能導致設備過熱和故障頻發(fā),進而影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。目前,已有優(yōu)化設備選型、提高管理水平、推廣智能電網(wǎng)技術等一系列改進措施被采用。然而,這些措施在實施過程中仍面臨諸多局限性,如資金不足、技術瓶頸、人員培訓等問題,難以完全消除損耗問題。因此,電網(wǎng)研究人員需要持續(xù)努力,從多方面入手,努力降低輸變電設備和線路的損耗,促進節(jié)能環(huán)保措施發(fā)展。
(二)公共場所電能浪費問題
公共場所電能浪費現(xiàn)象日益顯著,其表現(xiàn)形式繁多。一方面,長明燈現(xiàn)象普遍存在,公共區(qū)域的照明設備無論晝夜均保持開啟狀態(tài)會造成不必要的電能消耗。另一方面,空調(diào)溫度設置不合理,冬季過度供暖、夏季過度制冷均會導致電能的過度消耗。此外,不必要的裝飾性燈光長時間點亮,也加劇了電能浪費的問題。造成此問題的原因主要有兩方面。一是公眾節(jié)能意識不足,對電能資源缺乏珍惜與合理利用的認識。二是管理存在漏洞,缺乏有效的監(jiān)管機制和節(jié)能措施,難以有效遏制電能浪費行為。同時,部分設備老化、技術落后,也是導致電能浪費不可忽視的重要因素。
為應對公共場所電能浪費問題,多項節(jié)能措施已被提出并實施。其中,安裝智能控制系統(tǒng)以自動調(diào)節(jié)照明和空調(diào)使用,推廣高效節(jié)能設備以降低能耗以及加強節(jié)能宣傳教育以提高公眾節(jié)能意識等,均能在一定程度上緩解電能浪費現(xiàn)象。然而,要實現(xiàn)電能的有效利用,仍需全社會持續(xù)努力,不斷提高節(jié)能意識和管理水平。
(三)電網(wǎng)設計缺乏環(huán)保設計導則
環(huán)保設計導則對于確保電網(wǎng)規(guī)劃與運行的環(huán)保性至關重要。它不僅能夠規(guī)范設計過程中的環(huán)保要求,還能夠融入綠色設計理念。然而,當前電網(wǎng)設計導則中往往缺乏對環(huán)保因素的充分考慮,這會導致設計方案在節(jié)能環(huán)保方面存在明顯不足,從而限制綠色設計技術的應用,還有可能對生態(tài)環(huán)境造成不利影響。環(huán)保設計導則的缺失對節(jié)能環(huán)保產(chǎn)生的負面影響不僅會增加電網(wǎng)運行過程中的能源消耗和污染物排放,還會給電網(wǎng)運行帶來潛在的環(huán)境風險,如生態(tài)破壞、水土流失等。因此,制定和完善電網(wǎng)環(huán)保設計導則,將其納入設計工作的必要環(huán)節(jié),是推進電網(wǎng)綠色發(fā)展的必然要求。
(四)電網(wǎng)工程設計中未充分考慮環(huán)保因素
環(huán)保因素在電網(wǎng)設計中的忽視并非個別現(xiàn)象,部分項目在規(guī)劃階段就未能將環(huán)境保護作為重要考量,導致設計方案缺乏綠色元素。而忽視環(huán)保因素的原因多種多樣:一方面可能是設計師環(huán)保意識不足,對環(huán)保政策和技術了解不夠深入;另一方面可能是項目時間緊迫、成本壓力等導致環(huán)保措施被犧牲。然而,忽視環(huán)保因素可能會破壞生態(tài)環(huán)境,影響當?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量,還可能導致項目延期或整改,增加不必要的成本;長遠來看,不利于我國電網(wǎng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,電網(wǎng)工程設計必須充分重視環(huán)保因素,確保項目與環(huán)境保護相協(xié)調(diào)。
(五)可再生能源接入帶來的規(guī)劃難度
太陽能、風能等可再生能源近年來發(fā)展迅速,已經(jīng)成為全球能源轉型的重要方向??稍偕茉囱b機容量的持續(xù)增長,預示著未來能源結構的深刻變革。然而,可再生能源的大規(guī)模接入也給電網(wǎng)規(guī)劃帶來了前所未有的難度。具體而言,可再生能源的間歇性、不穩(wěn)定性增加了電網(wǎng)負荷預測的難度,要求電網(wǎng)規(guī)劃更加靈活和智能;此外,可再生能源的廣泛分布對電網(wǎng)的輸電能力和輸電網(wǎng)絡布局提出了新的要求,傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃方法已難以滿足需求。
現(xiàn)有規(guī)劃方法在處理可再生能源接入時存在明顯不足,如缺乏長遠規(guī)劃視角、未充分考慮新能源特性等。這可能導致電網(wǎng)建設成本上升、運行效率下降,甚至影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。因此,當前亟需創(chuàng)新電網(wǎng)規(guī)劃方法,以更好地適應可再生能源的發(fā)展需求。
(一)技術層面的改進措施
1.推廣高效節(jié)能的輸變電設備與線路
采用新型變壓器,如非晶合金變壓器,以降低空載損耗和負載損耗;推廣使用低電阻率導線,減少輸電過程中的電阻發(fā)熱損失;優(yōu)化線路布局,減少迂回和交叉,縮短輸電距離,降低傳輸損耗。
2.引入智能電網(wǎng)技術:
實施高級量測體系實現(xiàn)對電力用戶的遠程監(jiān)測與管理;應用大數(shù)據(jù)分析技術,預測電力需求,優(yōu)化電力調(diào)度;部署智能傳感器和自動化控制系統(tǒng),實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),快速響應故障。
3.加快特高壓電力網(wǎng)絡建設
建設特高壓直流輸電工程,實現(xiàn)遠距離、大容量電力的低損耗傳輸;研發(fā)特高壓交流輸電技術,提高電網(wǎng)的互聯(lián)互通能力和穩(wěn)定性;優(yōu)化特高壓電網(wǎng)規(guī)劃,確保清潔能源的廣泛接入和高效利用。
4.研發(fā)新型輸電技術
研發(fā)高溫超導輸電技術,利用超導材料的零電阻特性,實現(xiàn)極低損耗的電力傳輸;推廣高溫低弧垂導線,在高溫環(huán)境下保持較低的弧垂,提高輸電安全性和效率;研究無線輸電技術,探索非接觸式電力傳輸?shù)目赡苄?,為未來電網(wǎng)的靈活布局提供技術支持。
(二)管理層面的改進措施
1.加強公共場所電能管理
公共場所應制定并實施嚴格的公共場所用電管理制度,如定時開關燈、調(diào)節(jié)空調(diào)溫度等;利用智能監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)測公共場所的用電情況,及時發(fā)現(xiàn)并糾正浪費現(xiàn)象。
2.提高公眾節(jié)能意識
開展節(jié)能宣傳教育活動,通過媒體、社區(qū)、學校等多種渠道普及節(jié)能知識;倡導綠色用電理念,鼓勵公眾采用節(jié)能燈具、家電產(chǎn)品,減少不必要的電力消耗。
3.完善電網(wǎng)設計導則
在電網(wǎng)設計初期,供電企業(yè)就將環(huán)保因素作為重要考量,確保設計方案符合節(jié)能減排要求;制定詳細的環(huán)保指標和評估體系,對電網(wǎng)設計方案進行綜合評價和優(yōu)化。
4.加強電網(wǎng)運行管理
供電企業(yè)應建立健全電網(wǎng)運行管理制度,明確崗位職責和工作流程;定期對電網(wǎng)設備進行維護和檢修,確保設備處于最佳運行狀態(tài),減少因設備老化或故障導致的能源浪費;實施電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化策略,合理安排電力生產(chǎn)和傳輸計劃,提高電網(wǎng)運行的整體效率。
(三)政策層面的改進措施
1.制定和完善電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保相關政策法規(guī)
政府部門需出臺或修訂相關法律法規(guī),明確電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保的目標、要求和責任主體;制定具體的政策措施,如稅收優(yōu)惠、補貼獎勵等,激勵企業(yè)和個人積極參與電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作。
2.加大節(jié)能環(huán)保技術研發(fā)投入,支持創(chuàng)新
政府部門可設立專項基金,支持電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保技術的研發(fā)和創(chuàng)新;鼓勵產(chǎn)學研合作,促進科技成果的轉化和應用;引進國際先進技術和管理經(jīng)驗,提高我國電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保技術水平。
3.推廣清潔能源使用,鼓勵可再生能源接入
供電企業(yè)可以制定清潔能源優(yōu)先接入政策,降低可再生能源并網(wǎng)難度和成本;推廣分布式能源系統(tǒng),鼓勵用戶側安裝太陽能、風能等可再生能源設備;加強清潔能源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃,確保清潔能源的有效利用和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
4.建立健全電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保監(jiān)管體系
供電企業(yè)需要設立專門的監(jiān)管機構,負責電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作的監(jiān)督和管理;制定嚴格的監(jiān)管標準和考核辦法,對電網(wǎng)企業(yè)的節(jié)能環(huán)保工作進行評估和考核;加強信息公開和公眾參與,提高監(jiān)管的透明度和公信力。
國網(wǎng)河北電力通過實施“全網(wǎng)動態(tài)感知、業(yè)務場景貫通、信息運轉順暢”的全壽命數(shù)字化管控策略,成功實現(xiàn)了省級電網(wǎng)企業(yè)六氟化硫氣體的近零排放目標[7]。這一案例展示了國網(wǎng)河北電力在環(huán)保領域的卓越貢獻和創(chuàng)新能力。
具體來說,為確保有效管理六氟化硫氣體,國網(wǎng)河北電力全面規(guī)范了相關管理流程,并頒布了詳盡的管理細則。這些細則的出臺,為六氟化硫氣體的全生命周期管理提供了堅實的制度保障。同時,國網(wǎng)河北電力還建立了精益化管理機制,通過持續(xù)優(yōu)化管理流程和優(yōu)化管理效率,進一步提高了六氟化硫氣體的管理水平。
在政企合作方面,國網(wǎng)河北電力與政府部門積極溝通協(xié)作,共同參與制定了相關政策。這些政策的出臺,為六氟化硫的循環(huán)利用提供了有力的政策支持,為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎。在技術創(chuàng)新方面,國網(wǎng)河北電力不斷加大研發(fā)投入,成功研發(fā)了高效的氣體回收裝備和智能管理系統(tǒng)。這些創(chuàng)新成果的應用,不僅提高了六氟化硫氣體的回收效率,還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的全面感知和準確可靠。此外,國網(wǎng)河北電力還建設了全壽命數(shù)字化管控平臺,通過數(shù)字化手段對六氟化硫氣體的全生命周期進行精準管理。據(jù)統(tǒng)計,2020年國網(wǎng)河北電力的六氟化硫回收率達到96.8%以上,減排效果顯著。這一成績充分展示了國網(wǎng)河北電力在環(huán)保領域的創(chuàng)新能力和實踐成果。
然而,該案例也存在一些不足之處。例如,技術創(chuàng)新和設備研發(fā)方面,與國際先進水平相比仍有一定差距;環(huán)保管理體系和績效指標體系的建設,還需要進一步完善和優(yōu)化。
我國電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作的未來發(fā)展,可從這個案例中汲取以下啟示:首先,應強化技術創(chuàng)新和設備研發(fā)力度,致力于提升資源利用效率,以科技力量推動電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作邁向新高度;其次,需不斷完善環(huán)保管理體系,明確環(huán)保愿景與目標,為電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎;再次,應大力加強政企合作,積極爭取政策層面的支持,為電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作提供有力保障;最后,需要注重數(shù)據(jù)驅(qū)動和信息化建設,通過先進技術手段提高管理效率和準確性,推動電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保工作向智能化、精細化方向發(fā)展。
本文針對電網(wǎng)規(guī)劃與運行中存在的節(jié)能環(huán)保不足,如設備損耗、電能浪費及環(huán)保設計缺失等問題,提出了技術創(chuàng)新、管理優(yōu)化和政策支持等措施,旨在顯著降低能耗,減少污染。與此同時,推廣高效節(jié)能設備、智能電網(wǎng)技術,加強公共場所電能管理,完善電網(wǎng)設計導則以及制定節(jié)能環(huán)保政策法規(guī)等,也能夠推動電網(wǎng)的低碳化和智能化發(fā)展。未來,供電企業(yè)應持續(xù)加大技術研發(fā)投入,提高公眾節(jié)能意識,推動電網(wǎng)與可再生能源的深度融合,為電力工業(yè)乃至整個經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。