新能源接入下电力环保风险评估和对策.pdf

中国科技信息 2024 年第 5 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-114-科技工作对水土流失、泥石流、洪涝等灾害的影响；对邻近区域的水质污染、土壤污染等。生态影响主要有对附近野生动植物及其栖息地的影响；对森林、人工林和草场的影响等。火电厂排放的化学物对环境、生态、人体等的有害影响。电网运行时消耗的资源数量，表征电网规划水平和运营效率的线损率，以及新能源在电网中的地位及其贡献等方面都对电网的环保水平产生直接的影响。此外，电网和新能源电站涉及征用土地、林地等手续方面不合规、触及环保法规的风险。新能源背景下的电力环境评估指标将整个电网看成一个输入输出的复杂系统，其中有部分输入的资源是不可再生的，如煤、天然气、石油等；有部分是可再生的，如太阳能、风能、潮汐能等。综合上述分析，本文将评估指标确定为 8 个：资源消耗值、平均线损率、温室气体排放值、人体毒性值、生态系统影响值、环境影响值、新能源渗透率、环保违规风险。这 8 个指标中，有的是单属性指标，如新能源渗透率、平均线损率，其余是混合属性指标，如生态系统影响值、环境影响值、人体毒性值、环保违规风险等，这几个指标需要进行综合折算。指标相关定义（1）指标含义及计算方式本文以年度作为时间跨度进行考量，除能源效率和新能源渗透率之外将所有指标值归算至该电网的单位用电量上。资源消耗值是该区域电网单位用电量中，用不可再生能源发电的资源消耗量，折算成标准煤；计算方式如下：rrRR=RE （1.1）式中，R 为区域电网单位电能消耗的资源量；Rr是指消耗掉的不可再生资源 r 的数量；RE 为该区域电网内用来发电的不可再生资源集合。温室气体排放值是指用不可再生能源发单位电能的温室气体排放量；计算方式如下：ggGG=GA （1.2）式中，G 为区域电网发单位电能排放出的温室气体总量；Gg为温室气体 g 的排放量；GA 为该区域电网电厂排放的温室气体集合。人体毒性值是指该电网排放出的对人体有害物质的总传统能源为主导的电力工业是我国最大的污染排放产业之一。随着“双碳”目标的提出，电网企业确立了构建新型电力系统的目标。新型电力系统以最大化消纳新能源为主要任务。随着新能源发电技术的日益完善，越来越多集中式或分布式新能源接入电网，使电网向清洁低碳方向进一步发展。但在新型电力系统发展建设过程中由于管控力度不足或缺失，使得某些区域电网依然存在不少环保风险。此外随着新能源不断接入，新能源电站本身带来的环保风险，以及触及环保相关法规的风险亦或多或少存在，因此对新能源背景下的电力环保风险评估问题及其对策开展研究十分必要。当前关于电力环保评估方面的研究成果较少，特别是在新能源背景下的环保评估及对策研究更是不足，本文着重针对新能源接入的区域电网环保影响相关因素分析，构建评估指标体系，建立基于层次分析法的评估模型，并提出相关环保对策。新能源背景下电力环保风险评估体系新能源背景下的环境影响元素分析新型电力系统接入了大量的新能源电站，虽然有大量清洁电能注入电网，但新能源发电本身也存在影响环境的若干风险因素；此外新型电力系统中也配置了越来越多的储能系统，有的储能与光伏、风电等波动性大、间隔性强的分布式电源搭配，有的在大型企业内独立安装，平抑负荷峰谷差。针对电网建设在源网荷储等各个环节的环境影响因素分析时，还要特别注意此处的“源”除了采用传统能源发电的火电厂、水电站之外，还包括了采用新能源进行发电的小电源。从发电厂到用户，电网对环境产生影响的元素主要包括了电网设施设备、发电设备消耗的资源及其排放的化学物，以及电网与新能源电站建设的环保法律风险。电网设施设备方面对环境的影响主要有电磁影响、可听噪声等，以及包括新能源接入下电力环保风险评估和对策谈 波 刘 镭 郑 鑫 蔡健亮谈 波 刘 镭 郑 鑫 蔡健亮国网浙江省电力有限公司天台县供电公司谈波（1987），学士（电气工程及其自动化专业），政工师，主要研究方向：电力系统规划，分布式电源接入电网分析等。通信作者：郑鑫（1995），学士（电气工程及其自动化专业），助理工程师，主要研究方向：配电网运行及规划。-115-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024中国科技信息 2024 年第 5 期科技工作和，计算方式如下：hhHH=HP （1.3）式中，H 为该区域电网排出地对人体有害物质的总和；Hh为该电网排放地对人体有害物质 h 导致的毒害程度；HP为该区域电网电厂排放地对人体有害物质集合。生态系统影响值是指电网排放出的物质对生态系统的影响程度，表征该电网对生态系统的友好程度，计算方式如下：aaAA=AP （1.4）式中，A 为该区域电网排出地对生态系统影响的程度；Aa为对生态有影响的物质 a 造成的影响结果；AP 为区域电网电厂排放的生态系统有害物质集合。环境影响值是指区域电网排放出的物质对环境的影响程度，如水体、空气、土壤等；其计算方式如下：ffFF=FY （1.5）式中，F 为该区域电网排出的物质对环境的影响程度；Ff为对环境有影响物质 f 导致的环境影响；FY 为该区域电网电厂排放地对环境有影响物质的集合。环保违规风险是指区域电网中由于环保不达标而被处罚，以及被责令整改而造成的损失。这个指标较难以量化，本文采用经济损失及其环保不合规概率的乘积作为计算值。平均线损率是指区域电网的全网有功损耗与全网用电量比值。新能源渗透率是指新能源发出电能在区域电网中占总用电量的百分比。（2）指标评分上述各项指标，有的是正指标，即数值越大越好，有的是负指标，即数值越小越好。显然为了能够有一个统一方向的评判标准，还须针对各项指标进行折算，以得到相应的评估分。涉及环保相关法规的指标，如温室气体排放值、人体毒性值、生态系统影响值、环境影响值等指标，根据规定的排放限值进行计算，超过排放标准者评分越低。此外，对混合属性的指标进行计算时还要考虑各成分的占比，比如有害物质占排放总量中的比例、温室气体的比例等。环保风险评估评估模型基于新能源背景下的电力环保风险评估指标建立层次分析法的风险评估模型如图 1 所示。图 1 所示的电力环保评估模型，在最顶上的目标层与下面的指标层之外，还应包括评价集，即针对区域电网环保水平的评估结果，本文将其分成 4 个层级，依次为环保 1 级、0 级、-1 级、-2 级。前 2 级表示环保达标，后两级表示环保不达标。权重计算基于层次分析的评估模型，其指标权重计算采用层次分析法进行计算，步骤如下。（1）判断矩阵构建用 19 的整数判断各指标在评估模型中的相对重要程度，如假设人体毒性值在评估中的重要程度是新能源渗透率的 5 倍，则在 88 阶矩阵中的第 4 行、第 7 列位置填写 5；直到所有元素之间的关系均判断完毕，得出指标影响程度的判断矩阵。本文通过多轮征求相关专家，取得各专家意见的平均值并取整之后，得出电力环保风险评估的判断矩阵如下：11 51 31 81 71 61 31 25131 41 31 22431 311 21 61 51 41 3842123677361 212566251 31 213531 241 61 51 31221 431 71 61 51 21=J （2.1）（2）计算判断矩阵的按列归一化结果以每列为向量，对列向量进行归一化计算，得出归一化判断矩阵如下：0.028 60.017 70.013 70.041 40.031 70.022 50.018 40.019 40.147 90.086 60.123 30.082 80.073 90.067 60.110 60.154 80.085 70.029 50.041 10.165 70.037 00.027 00.013 80.012 90.228 60.354 50.082 20.331 40.=J443 50.405 40.331 80.271 00.200 00.265 90.246 60.165 70.221 80.270 30.276 50.232 30.171 40.177 30.205 50.110 50.110 90.135 10.165 90.193 50.085 70.044 30.164 40.052 20.044 40.045 00.055 30.077 40.057 10.022 20.123 30.047 30.037 00.027 00.027 60.038 7 （2.2）（3）按行求和得出列向量T0.193 40.844 50.412 72.448 3 1.878 91.270 10.571 80.380 3=w（2.3）（4）列向量归一化得出权重T0.024 20.105 60.051 60.306 00.234 90.158 80.071 50.047 5=w（2.4）（5）一致性校验为了避免出现指标 A 影响度大于指标 B，指标 B 大于指标 C，而指标 C 又大于 A 的前后矛盾情况，须对各指标之间关系的判断结果一致性进行校验。将矩阵 J 与列向量 w 相乘，得出列向量 m：T0.208 30.948 50.416 92.732 52.143 41.444 40.649 10.427 4=m（2.5）分别记 m、w 中的每个元素为 mi、wi（i=1，2，8）；采用下式计算得出矩阵 J 的最大特征值8max118.863 98iiimw=。计算不一致性程度的指标max1nCIn=，其中 n 为矩阵的图 1 新能源背景下电力环保风险评估模型中国科技信息 2024 年第 5 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2024-116-科技工作阶数。平均随机一致性指标 RI 通过查表得到，其中 8 阶矩阵对应的 RI 值为 1.41，得到一致性比率为 CR=CI/RI=0.088。按要求，CR 值小于 0.1，即满足一致性要求。式（2.4）中的各元素值就是图 1 所示各指标的权重。评估流程基于层次分析模型的区域电网电力环保风险评估流程如图 2 所示。图 2 中，相关参数收集是指获得区域电网及其对生态、环境、人体等影响的数据；并对这些数据进行预处理，剔除错误、不正常的数据，合并、归算部分数据等操作；再采用上述方法计算指标权重；针对若干个需要进行环保风险评估的区域电网进行各项指标评分，采用层次分析模型计算环保评估总分，最后输出评估结果。实例分析各指标评分及总评分以 6 个区域电网（编号 G16）为例进行环保风险评估，通过数据预处理及计算得出各指标评分如表 1 所示。图 1 所示的指标依次标记为 ZB18。表 1 G16 区域电网各指标得分及环保风险评估总分电网ZB1ZB2ZB3ZB4ZB5ZB6ZB7ZB8 总评分G188.492.355.775.895.062.748.249.776.0G276.359.459.462.155.334.659.052.455.4G348.967.987.659.493.973.382.469.773.9G467.571.285.885.070.684.789.790.680.3G578.030.449.750.463.099.268.986.462.7G683.179.092.488.395.752.880.475.382.3评估结果综合环保相关标准及所有区域电网的实际情况，确定环保等级 4 个层次的总评分区间：81.6 为环保 1 级；64.8 且 81.6 为环保 0 级；50.3 且 64.8 为环保-1级；50.3 为环保-2 级。加权之后得出 G16 的环保风险综合评分，G2 的总评分最低，处于环保-1 级，其环保风险最高；其次是 G5 的总评分也较低，亦处于环保-1 级。该两个区域电网均须采取一定的措施使该电网的环保水平得到进一步的提升。电力环保对策在评估之后得出该 6 个区域电网的环保风险总评分，G2 与 G5 均处于环保-1 级，须采取相关环保措施对其环保水平进行改善，主要如下。（1）加大火力发电厂排放标准的查处力度，对一些效率低、污染大的小型火电厂进行整改、关停，特别是为了环保目的而建的垃圾焚烧电厂，更应该做好降低污染物排放的工作。（2）加大新能源电站建设与并网的力度，不断提升新能源渗透率。（3）优化新能源电站的并网点，使新能源更加靠近负荷中心，减少清洁电能传输距离。（4）进一步提升电网调度水平，改造电网结构，使电网消纳新能源能力得到进一步提升。（5）提高电网运营管理水平，进行无功优化、节能改造，进一步降低电网的线损率。（6）结合环保相关法规开展区域电网内自查自纠，消除环保不达标方面存在的问题，避免被环保部门处罚。结语通过对新能源接入背景下的区域电网环保影响元素分析，建立基于层次分析法的电力环保评估模型能够较为准确地反映区域电网的环保风险情况，针对各项指标的评分情况得出相应的改进措施，能够有针对性地降低电网环保风险，为构建环保型的新型电力系统提供有力的支持。图 2 电力环保风险评估流程