電網(wǎng)具有電能輸送和能量管理的功能，是國家進(jìn)行能源管理的重要工具。研究電網(wǎng)環(huán)節(jié)的低碳潛力，對低碳發(fā)展的目標(biāo)具有重要戰(zhàn)略意義。

1.1 低輸電損耗

電網(wǎng)是電能傳輸?shù)妮d體，電能在傳輸?shù)倪^程中伴隨著一定的損耗。盡管網(wǎng)損在電能傳輸?shù)倪^程中并未直接導(dǎo)致碳排放，但其源端的化石燃料為主的電力能源基地因?yàn)檫@部分損耗產(chǎn)生了實(shí)際的碳排放。2010年，我國電力系統(tǒng)的供電損耗率為6.49%，損失電量為290.9TWh。這部分損耗相當(dāng)于約2億噸的CO2排放，超過電力行業(yè)碳排放總量的5%。整體來說，通過電網(wǎng)降損實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的潛力很大。通過合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整運(yùn)行方式、提高輸配電技術(shù)和加強(qiáng)管理等手段來降低電網(wǎng)的能量損耗，即可降低在輸電過程當(dāng)中導(dǎo)致的碳排放。

1.2 挖掘發(fā)電側(cè)與負(fù)荷側(cè)的低碳潛力

電網(wǎng)連接著發(fā)電側(cè)和用電側(cè)。通過電網(wǎng)的建設(shè)、管理、運(yùn)行、機(jī)制等方面的引導(dǎo)和激勵(lì)，能夠促進(jìn)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)低碳技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，更大程度地發(fā)揮發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的低碳潛力。電網(wǎng)通過加強(qiáng)網(wǎng)架建設(shè)、增加電網(wǎng)儲能設(shè)備等方式能夠提高電網(wǎng)接納可再生能源的能力，促進(jìn)發(fā)電側(cè)可再生能源發(fā)電的發(fā)展，提高電源結(jié)構(gòu)中低碳電源的比例；通過低碳調(diào)度技術(shù)，能夠降低發(fā)電環(huán)節(jié)的總煤耗，提高能源利用效率，減少發(fā)電碳排放；通過峰谷分時(shí)電價(jià)機(jī)制等需求側(cè)的管理手段，能夠調(diào)整負(fù)荷曲線，降低網(wǎng)損和發(fā)電煤耗，并引導(dǎo)用戶低碳合理用電；通過為電動汽車提供配套服務(wù)，可以推廣和普及電動汽車，促進(jìn)用電方式低碳化。通過電網(wǎng)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和激勵(lì)，能夠最大限度地落實(shí)電力系統(tǒng)全行業(yè)的低碳潛力。

1.3 實(shí)現(xiàn)輸配電環(huán)節(jié)的直接減排和資源節(jié)約

電網(wǎng)中有大量使用六氟化硫（SF6）作為絕緣材料的開關(guān)器件。SF6的溫室效應(yīng)強(qiáng)度約為CO2的23900倍，全球每年排放到大氣中的SF6氣體相當(dāng)于1.25億噸的CO2，目前我國SF6氣體的年產(chǎn)量約為7000噸，其中一半以上被用于電力工業(yè)。因此，減少SF6在電網(wǎng)設(shè)備中的使用量與泄漏能夠給電網(wǎng)帶來直接的低碳效益。

除了使用SF6的電氣設(shè)備，電網(wǎng)中的其他設(shè)備在生產(chǎn)、運(yùn)輸、運(yùn)行、回收過程中也會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放。因此，電網(wǎng)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)采取全生命周期的管理機(jī)制，考慮設(shè)備全生命周期內(nèi)的碳排放情況，選擇具有低碳屬性的設(shè)備，合理規(guī)劃布局，避免輸電線路的冗余，提高電網(wǎng)傳輸容量，從廣義上提高電網(wǎng)的能源利用效率，減少電網(wǎng)在工程建設(shè)和設(shè)備運(yùn)行過程中的資源消耗和溫室氣體排放，發(fā)揮電網(wǎng)環(huán)節(jié)自身的低碳潛力。

對應(yīng)用于電網(wǎng)環(huán)節(jié)的設(shè)備技術(shù)和管理方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述的低碳目標(biāo)，都可納入電網(wǎng)環(huán)節(jié)的低碳技術(shù)體系。針對不同的實(shí)施載體，電網(wǎng)環(huán)節(jié)的低碳化技術(shù)措施可以歸納為5個(gè)方面。

2.1 電網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備的低碳更新

硬件設(shè)備的低碳更新是指應(yīng)用更高級的輸電技術(shù)，使用節(jié)能型的材料和設(shè)備，降低電網(wǎng)輸電過程中的能量損耗，節(jié)約資源，以此實(shí)現(xiàn)低碳化發(fā)展。電網(wǎng)設(shè)備種類眾多，可實(shí)現(xiàn)低碳更新的主要手段可歸結(jié)如圖2-1所示。

圖2-1 低碳更新的主要手段

2.2 電網(wǎng)低碳運(yùn)行控制

與電網(wǎng)硬件設(shè)備的低碳更新相比，低碳化的運(yùn)行控制措施能夠在一定限度內(nèi)更快捷、低成本地減少碳排放。電網(wǎng)的低碳運(yùn)行控制手段如圖2-2所示。

圖2-2 電網(wǎng)的低碳運(yùn)行控制手段

低碳電力調(diào)度應(yīng)同時(shí)兼顧電能生產(chǎn)與CO2排放，通過分析兩者的相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“電平衡”與“碳平衡”的協(xié)調(diào)與銜接，考慮電廠綜合特性進(jìn)行有序調(diào)度?？紤]到中國現(xiàn)有的電源結(jié)構(gòu)和發(fā)電技術(shù)，引入低碳電力調(diào)度可成為在短期內(nèi)控制電力CO2排放最有效的方式。

2.3 面向低碳的電網(wǎng)規(guī)劃

電網(wǎng)投資周期長，投資量巨大，在大規(guī)模新能源迅猛發(fā)展之時(shí)，面向低碳的電網(wǎng)規(guī)劃顯得十分重要。規(guī)劃中不但要考慮在可再生能源的高速發(fā)展的形勢下，如何合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)電網(wǎng)對于可再生能源的接納能力，而且要把低碳指標(biāo)約束引入電網(wǎng)的規(guī)劃發(fā)展當(dāng)中統(tǒng)籌考慮，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程建設(shè)過程中減少資源損耗和溫室氣體排放，達(dá)成全生命周期下的最少碳排放。電網(wǎng)的低碳規(guī)劃如圖2-3。

圖3-3 面向低碳的規(guī)劃布局

2.4 建立電網(wǎng)低碳機(jī)制體系

在電網(wǎng)的低碳化發(fā)展過程中，建立面向低碳的電力市場機(jī)制與管理機(jī)制也是低碳技術(shù)發(fā)展途徑中不可忽視的環(huán)節(jié)。通過采取合理的運(yùn)行管理機(jī)制，能夠引導(dǎo)電網(wǎng)發(fā)電側(cè)的低碳化發(fā)展，促進(jìn)發(fā)電側(cè)減排；并且能夠與用電側(cè)進(jìn)行協(xié)調(diào)互動，提高用戶用電效率，引導(dǎo)用戶科學(xué)用電。能夠?qū)崿F(xiàn)低碳目標(biāo)的機(jī)制體系如圖2-4所示。

圖2-4 電網(wǎng)的低碳機(jī)制體系

2.5 用能方式低碳化

基于用戶需求的能源輸出及能源利用效率的提高，將使能源行業(yè)的低碳化發(fā)展事半功陪。各類低碳電力技術(shù)均需要以低碳高效的用能方式相配合。電網(wǎng)環(huán)節(jié)的一些措施能推動用電側(cè)低碳化發(fā)展，引導(dǎo)用電方式的低碳化。目前低碳的用能方式主要在于提高電在終端能源的使用比例，以電動汽車為主。

目前，能源使用方式眾多，電網(wǎng)與用戶側(cè)的聯(lián)系表面上不如其與發(fā)電側(cè)的聯(lián)系緊密。實(shí)際上，在未來的智能電網(wǎng)體系下，將實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)的互動，這將推動低碳用能方式的發(fā)展。在實(shí)時(shí)電價(jià)體系的引導(dǎo)下，用戶將選擇何時(shí)從電網(wǎng)購電或者通過電動汽車、分布式可再生能源發(fā)電等途徑向電網(wǎng)售電。低碳的用能方式不但能夠?yàn)橛脩艄?jié)約開支，而且能夠輔助電網(wǎng)調(diào)整負(fù)荷曲線，減少網(wǎng)損和煤耗，創(chuàng)造低碳效益。

低碳化是未來電網(wǎng)發(fā)展的主要目標(biāo)，但限于投資成本、時(shí)間約束和電網(wǎng)的其他發(fā)展目標(biāo)的制約，電網(wǎng)企業(yè)需要采取的低碳化發(fā)展戰(zhàn)略不可能覆蓋所有低碳技術(shù)。所以電網(wǎng)企業(yè)需要結(jié)合自身的實(shí)際情況，綜合制定低碳化技術(shù)應(yīng)對手段。

3.1 發(fā)展高效輸電技術(shù)

高效輸電技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用能夠提升電網(wǎng)的傳輸容量、降低輸電損耗、提高能源效率，減少電網(wǎng)損耗產(chǎn)生的CO2排放，同時(shí)為可再生能源發(fā)電的發(fā)展提供條件。

特高壓輸電技術(shù)。在我國，特高壓是指交流1000kV及以上和直流800kV以上的電壓等級。理論上，采用特高壓輸電可使得現(xiàn)有的輸電損耗下降75%以上，大大減少了由輸電導(dǎo)致的碳排放。特高壓輸電提高了線路輸送容量，節(jié)約了線路走廊，同等輸送容量下節(jié)省了大量的建設(shè)資源與生產(chǎn)能耗。特高壓的遠(yuǎn)距離輸電能力能夠有效優(yōu)化資源配置，為大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電提供輸電通道，同時(shí)減少受端省能源需求壓力。

緊湊型和同塔多回輸電技術(shù)。緊湊型輸電技術(shù)是指取消常規(guī)線路的相間接地構(gòu)架，將三相輸電線路置于同一塔窗中，縮小了導(dǎo)線的相間距離，增加相導(dǎo)線分裂根數(shù)和相導(dǎo)線等效半徑，實(shí)現(xiàn)相導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和布置的優(yōu)化，有效壓縮輸電線路走廊寬度的新型輸電技術(shù)。同塔多回輸電是指在一個(gè)桿塔上架設(shè)2回或2回以上相同電壓等級或不同電壓等級導(dǎo)線的一種新型輸電技術(shù)。發(fā)展緊湊型和同塔多回輸電技術(shù)能夠節(jié)省塔材耗量，減少投資成本，節(jié)約西電東送線路寶貴的土地資源，預(yù)留未來的發(fā)展空間。

動態(tài)增容技術(shù)。輸電線路動態(tài)增容是指在導(dǎo)線允許運(yùn)行溫度不變并保證線路運(yùn)行安全性的前提下，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測與傳輸裝置采集導(dǎo)線在線溫度、環(huán)境溫度、風(fēng)速、日照和載流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)弧垂判據(jù)、溫度判據(jù)、應(yīng)力判據(jù)等安全性判據(jù)，計(jì)算出輸電線路的實(shí)時(shí)最大載流量，來實(shí)時(shí)調(diào)整輸電線路的傳輸容量。有別于傳統(tǒng)的擴(kuò)大導(dǎo)線截面，或更換高溫導(dǎo)線的增容方法，動態(tài)增容充分利用現(xiàn)有輸電設(shè)施和通道狀況，挖掘輸電線路隱性容量從而提高利用效率，是一種廉價(jià)、有效、安全的增容技術(shù)。動態(tài)增容技術(shù)可以增加單位線路的傳輸容量，最大限度發(fā)揮線路的傳輸容量，提高能源利用效率。

3.2 推廣應(yīng)用降損技術(shù)

我國各省電網(wǎng)的綜合線損率普遍較高，具有很大的降損空間，電網(wǎng)企業(yè)需要不斷深入挖掘電網(wǎng)降損潛力，應(yīng)用降損技術(shù)，加強(qiáng)線損管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的低碳化發(fā)展。

使用新型導(dǎo)線和節(jié)能金具。新型導(dǎo)線能夠提升線路的降損空間，目前最新型的導(dǎo)線為碳纖維復(fù)合芯鋁絞線，它由輕型的高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合芯和外層纏繞的高性能梯形成型鋁線組成。由于復(fù)合材料不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，輸送相同電力的條件下，具有更低的運(yùn)行溫度，可以減少輸電線損6%左右，而且可循環(huán)使用。

我國的輸電線路中使用了大量垂線夾、耐張線夾、并溝線夾、防振垂等金具，這些鐵磁材料制成的金具在運(yùn)行中會因其磁滯損耗和渦流損耗導(dǎo)致電能損失。通過使用低導(dǎo)磁率的材料（如鋁或銅合金或低磁鋼）來制造線路金具能夠避免巨大的電能損失，減少電網(wǎng)的電能損耗。

加強(qiáng)降損措施和線損管理。電網(wǎng)企業(yè)在面向低碳化發(fā)展模式下，常規(guī)的運(yùn)行降損措施應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善和加強(qiáng)：合理加設(shè)無功補(bǔ)償裝置，防止電網(wǎng)因功率因數(shù)下降造成的電能損耗；在不同的負(fù)荷情況下合理地調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行電壓；確定環(huán)網(wǎng)的合理運(yùn)行方式，使電網(wǎng)的功率分布接近于經(jīng)濟(jì)分布；調(diào)整負(fù)荷曲線、平衡三相負(fù)荷；合理安排檢修，避免損耗增加；實(shí)行變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使變壓器電能損失最低。

線損的降低不僅需要應(yīng)用技術(shù)手段，也需要完善的管理措施的支持。如南方電網(wǎng)公司于2008年試點(diǎn)實(shí)施了線損分壓、分區(qū)、分線、分臺區(qū)的“四分”管理機(jī)制。廣東電網(wǎng)結(jié)合自身實(shí)際情況和需求制定有效的線損管理體系，完善落實(shí)“四分”線損精細(xì)化管理工作，提高計(jì)量管理水平，加強(qiáng)計(jì)量管理的統(tǒng)計(jì)、分析工作，保證線損統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，合理指導(dǎo)降損技術(shù)的應(yīng)用，最大限度地減少輸電線損。

3.3 開展低碳電力調(diào)度

充分利用省內(nèi)的清潔能源發(fā)電資源，開展低碳電力調(diào)度，通過對各類發(fā)電機(jī)組按能耗排序，優(yōu)化聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以優(yōu)化電網(wǎng)潮流與清潔能源的利用與消納。此外還需要深入研究各類元件的電–碳關(guān)系和技術(shù)特性，挖掘發(fā)、輸、配、用環(huán)節(jié)中的CO2減排潛力，在調(diào)度運(yùn)行中最大限度地減少CO2排放。

開展低碳電力調(diào)度能夠在短期內(nèi)有效降低電力系統(tǒng)的CO2排放，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置，并激勵(lì)電源進(jìn)行低碳改革。

3.4 采用新型變壓器

在廣義電力系統(tǒng)（包括發(fā)、供、用電）運(yùn)行中，變壓器的數(shù)量巨大，其總的電能損失約占發(fā)電量的10%。這意味著每年全國所有變壓器損耗的電能達(dá)到上千億kWh，產(chǎn)生上億噸的碳排放。電網(wǎng)企業(yè)需要考慮電力系統(tǒng)的變電損耗情況，逐步淘汰陳舊老化、標(biāo)準(zhǔn)低、損耗高的變壓器，加快推廣具有節(jié)能效果的新型變壓器。新型的變壓器具有更大的節(jié)能空間，目前我國正在推廣的S11系列油浸式變壓器空載損耗較S9系列下降30%~40%，空載電流降低70%~80%。

而新型的非晶合金變壓器的空載損耗可降低60%~80%，有顯著的節(jié)能效果。除節(jié)能變壓器外，推廣自耦變壓器的應(yīng)用也能夠?yàn)殡娋W(wǎng)帶來顯著的低碳效益。與普通變壓器相比，在相同輸送容量下，自耦變壓器的電磁容量和外形尺寸都有所減小，減少了運(yùn)行過程中的有功和無功損耗，節(jié)約了制造過程中耗用的銅鐵材料，減輕了運(yùn)輸壓力和安裝難度，減少了設(shè)備在生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中的碳排放，還可以減少無功補(bǔ)償設(shè)備容量，在全生命周期范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低碳效益。

3.5 加強(qiáng)SF6的回收管理

SF6作為電網(wǎng)中各類開關(guān)器件的絕緣材料被廣泛應(yīng)用，而SF6是溫室氣體的一種，其全球暖潛能（Global Warming Potential，GWP）值高達(dá)23900（造成溫室效應(yīng)的強(qiáng)度，以CO2為參考值），而且排放在大氣中的SF6氣體壽命可達(dá)3400年。在電力行業(yè)中，SF6氣體屬于電網(wǎng)環(huán)節(jié)中特有的耗材，因此電網(wǎng)企業(yè)對于SF6氣體的減排與管理有著重要的責(zé)任，若電網(wǎng)環(huán)節(jié)能實(shí)現(xiàn)SF6氣體的減排甚至替代，所產(chǎn)生的低碳效益將非?？捎^，對電網(wǎng)的低碳化發(fā)展將有著重要的意義。

電網(wǎng)應(yīng)建立了針對SF6減排的具體管理措施，未來應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步增加科研力量研究SF6泄漏監(jiān)測技術(shù)和回收再利用技術(shù)，尋找可以替代SF6氣體的絕緣介質(zhì)，選擇適用于電網(wǎng)的SF6氣體回收、凈化并再利用的儀器設(shè)備，開發(fā)SF6減排監(jiān)測管理系統(tǒng)，建立SF6回收與凈化再利用操作規(guī)范，最大限度減少SF6的排放。

3.6 為電動汽車提供配套服務(wù)

電動汽車是指以高效率充電電池、燃料電池等車載電源為動力源的汽車，發(fā)展電動汽車是世界共識和潮流。深圳市和廣州市作為我國推廣節(jié)能與新能源汽車的試點(diǎn)城市，將率先推廣電動汽車的使用。針對未來規(guī)?；l(fā)展的電動汽車產(chǎn)業(yè)，電網(wǎng)需要在規(guī)劃、建設(shè)和管理上要做好準(zhǔn)備，應(yīng)對電動汽車的用電需求，為電動汽車提供快捷方便的充放電交互服務(wù)。

應(yīng)采取的措施包括：加快研究電動汽車充電站網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)規(guī)劃方法，建設(shè)分布廣泛的充電站和充電樁；研究出臺電動汽車充電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范；分析探討電動汽車大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)充電對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和電能質(zhì)量的影響；研究如何利用電動汽車的儲能裝置調(diào)整電網(wǎng)負(fù)荷曲線、進(jìn)行削峰填谷，提高電網(wǎng)可靠性。

3.7 加強(qiáng)新型低碳技術(shù)的研究

低碳電力技術(shù)的進(jìn)步能夠推動電網(wǎng)低碳化的發(fā)展，電網(wǎng)在推廣現(xiàn)有成熟的電網(wǎng)低碳技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，還應(yīng)該關(guān)注和支持新型低碳技術(shù)的研究和發(fā)展，并積極研究其應(yīng)用前景。電網(wǎng)的新型低碳技術(shù)包括復(fù)合材料輸電桿塔、直流配電技術(shù)、電網(wǎng)儲能技術(shù)、智能電表技術(shù)等。復(fù)合材料輸電桿塔由纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制造，能夠替代傳統(tǒng)的鐵塔和混凝土桿。復(fù)合材料輸電桿塔在全生命周期下更具低碳效益，目前我國已有相關(guān)的研究和試點(diǎn)。直流配電技術(shù)省去了變壓環(huán)節(jié)，損耗更小，而且為分布式電源提供了并網(wǎng)條件，目前正處于研究中。電網(wǎng)儲能技術(shù)能夠在大規(guī)模間歇式能源并網(wǎng)時(shí)保證電網(wǎng)的可靠性，目前儲能裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用并不廣泛，儲能電池等裝置還需要進(jìn)一步的研究。智能電表技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成之一，是實(shí)現(xiàn)分時(shí)電價(jià)政策、實(shí)現(xiàn)用戶互動、引導(dǎo)用戶科學(xué)用電的技術(shù)保證。