CO2

Electricity is central to the functioning of modern societies and economies – and its importance is only growing as technologies that run on electricity, such as electric vehicles and heat pumps, become increasingly popular. Power generation is currently the largest source of carbon dioxide (CO2) emissions in the world, but it is also the sector leading the transition to net zero emissions through the rapid expansion of renewable energy sources such as solar and wind power. Ensuring consumers have secure and affordable access to electricity while also reducing global carbon dioxide (CO2) emissions is one of the core challenges of the energy transition. Given these trends, the International Energy Agency’s Electricity 2024 is essential reading. It offers a deep and comprehensive analysis of recent policies and market developments, and provides forecasts through 2026 for electricity demand, supply and CO2 emissions. The IEA’s electricity sector report, which has been published regularly since 2020, provides insight into the evolving generation mix. In addition, this year’s report features in-depth analysis on the drivers of recent. 电力是现代社会和经济运行的核心——随着电动汽车和热泵等电力驱动技术越来越受欢迎，电力的重要性也与日俱增。发电目前是世界上最大的二氧化碳(CO2)排放源，但它也是通过太阳能和风能等可再生能源的快速扩张而引领向净零排放过渡的部门。确保消费者获得安全且负担得起的电力，同时减少全球二氧化碳(CO2)排放，是能源转型的核心挑战之一。 鉴于这些趋势，国际能源署的《2024年电力行业报告》是必读书。它对最近的政策和市场发展进行了深入而全面的分析，并提供了到2026年的电力需求、供应和二氧化碳排放预测。自2020年以来，国际能源署定期发布的《电力行业报告》提供了对不断发展的发电组合的洞察。此外，今年的报告对最近欧洲电力需求下降的驱动因素进行了深入分析；数据中心行业对电力消耗的影响；以及全球核能部门的最新发展。

在国标委、国家电网公司的指导和支持下向IEC TC8提出、并发布了该国际标准。该标准适用于规范分布式电源接入配电网的规划、设计、运行和并网等需求，包括一般需求、并网方案、开关选择、正常运行范围、抗扰动能力、有功无功响应、电能质量、接口保护、监测控制和通信等。该标准是首个分布式电源并网相关的IEC国际标准，充分反映世界范围内分布式电源技术进步和各国对分布式电源的并网技术需求，标准的编制和发布受到IEC TC8电能供应与系统技术委员会和IEC管理层的高度肯定，并获IEC卓越贡献奖。该标准的发布主要意义在于：以此标准为基础，构建了国际电工委员会分布式电源并网标准体系，解决IEC相关标准不一致的难题；该标准反映了分布式电源并网的最新技术发展和并网准则，将极大提升我国分布式电源并网技术水平，促进分布式电源产品的国际贸易；成立了IEC JWG10分布式能源与电网互联技术标准联合工作组，为推进我国综合能源系统后续 标准国际化工作打下了良好基础。标准编制工作组解决分布式电源类型多、技术发展快、标准复杂度高、不同国家和团体标准规定和诉求异同等诸多难点，主要创新点如下：提出了以响应时间为主要参数的分布式电源中低压动态无功支撑能力的技术要求，解决了分布式电源无功特性各异与配电网无功电压调整需求的矛盾；首次提出了接入中压配电网的分布式电源高电压穿越的技术要求，解决了配电网的过电压导致分布式电源频繁脱网的难题；提出了考虑多类型分布式电源不同频率、容量和互联电压等级的分布式电源并网规则，增大分布式电源可用容量提供了信息和数据保障。该标准发布后，欧盟和意大利、法国等采用该标准并进行了相应标准的修订，主要技术规定与本标准一致。美国IEEE 1547分布式电源互联技术标准与本标准的差异主要是：本标准对分布式电源并网容量和频率适应性规定较IEEE1547适应性更好；本标准对一定容量的分布式电源并网无功支撑进行了规定；本标准对高低电压穿越能力进行了规定；本标准依托IEC电能质量系列标准基础上，对电能质量进行了全面规定；受本标准工作组范围限制，只对通信接口和接口安全性提出了技术要求，未涉及信息模型。截止到2018年底，本标准的制定带来的直接经济效益1.8亿元，间接经济效益55亿元。相应节约42.6万吨标准煤，减少污染排放35.36万吨碳粉尘、129.6万吨CO2。

工业发展带来了CO2的大量排放，在实现碳达峰碳中和目标的过程中，碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage，CCUS)技术是不可或缺的关键技术。现阶段技术成熟度较高且未来发展潜力大的碳捕集方法为燃烧后碳捕集技术，主要有吸收法、吸附法、膜法以及深冷法等。对最常用的4种碳捕集方法的发展与工业应用情况进行介绍，分析了几种方法的工业适用场景，尤其是目前正在运行的大型碳捕集项目中应用最多的化学吸收法与物理吸附法。化学吸收法、吸附法以及膜法碳捕集技术的未来发展潜力巨大，能够快速推进双碳目标的达成，助力碳的近零排放。

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide，S-CO2)布雷顿循环在以第四代核能和太阳能为代表的清洁能源高效利用领域具有巨大发展潜力，而合理可靠的控制策略是保证S-CO2布雷顿循环系统安全、稳定、高效、灵活运行的关键。调研总结了S-CO2布雷顿循环控制特点，并对不同应用场景下S-CO2布雷顿循环相关控制策略进行了总结和对比。结果表明，S-CO2布雷顿循环控制包括运行状态控制、叶轮机械控制、热源控制等，变负荷控制策略主要有容积控制法、透平旁路控制法、透平进口节流阀控制法、压缩机转速控制法等。分析结果可为相关发电领域S-CO2布雷顿循环控制策略选择提供参考。

C4F7N/O2/CO2三元混合气体环保GIS设备技术路线、设备性能、发展方向介绍，国内首台套C4F7N/O2/CO2三元混合气体GIS设备试点应用情况，以及该类型环保GIS设备运维技术和运检装备现状及研究方向。

环保气体绝缘金属封闭开关设备是坚强电网中不可或缺的产品，其大量应用于电网配电系统中，直接关系到电网的可靠运行。气体绝缘开关设备在绝缘介质的使用上，经历了空气绝缘、SF6 气体绝缘及环保气体绝缘的发展历程；在灭弧技术的使用上，经历了空气灭弧、SF6 灭弧及真空灭弧的过程；在结构形式上经历了敞开式、半封闭及全封闭等阶段。传统气体绝缘开关设备以空气作为绝缘介质，占地面积较大，并且容易受外部环境的影响，潮湿、污秽等自然条件容易引起设备的故障。随着上世纪 70 年代第一台 SF6气体绝缘开关设备诞生，由于 SF6气体具有较高的介电强度，绝缘性能良好，且化学特性稳定，在大大减小开关设备尺寸的同时，保证了气体绝缘开关设备的可靠运行，因此采用 SF6 气体作为绝缘介质或主绝缘介质的开关设备在国内外得到广泛的应用。但是 SF6 气体分解难且为公认的温室气体，其每个分子对温室效应的影响是 CO2 的 23500 倍，衰减周期为 3200 年，对人类的生存环境造成极大的潜在威胁；而且 SF6 气体作为灭弧介质易产生有害物质，一旦泄露将危及到相关人员的身体健康。为减少温室效应，防止环境污染，国家发改委编制《中国电网企业温室气体排放核算方法与报告指南》、《气体绝缘金属封闭组合电器 SF6 减排计量与监测方法学》，要求各电力公司加强对 CO2 及 SF6 的排放控制。 近年来，环境问题已成为一个非常重要的社会问题，关于温室效应和气候变化是当今全球关注的焦点。《联合国气候变化公约》和《京都议定书》对温室气体排放均有明确的限制要求和减排目标，我国作为签约国，在减少温室气体排放方面也承担着义不容辞的责任与义务。2020 年 9 月 22 日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争于 2030 年前实现二氧化碳排放达峰，努力争取 2060 年前实现碳中和”，在 2021 年召开的全国两会上，“碳达峰、碳中和”被首次写入政府工作报告，正式将该减排目标列入到国家发展目标。由此可见，国内外 SF6 气体的使用会受到越来越多的限制，逐步减少并最终停止使用SF6 气体是国际社会的共识。

为揭示锅炉水冷壁壁面附近H2S浓度与CO、H2等还原性气氛浓度的关联关系，在某300 MW等级高温腐蚀锅炉上进行了水冷壁多组分气氛同步测试试验。结果发现：当CO体积分数在3.5%~13%时，CO浓度与H2S、H2浓度均存在较强的正相关性，CO浓度与CO2浓度存在较强的负相关性。另外，CO浓度与H2S浓度的正相关性与测点位置有关，随着炉膛高度增加，二者的正相关性逐渐减弱。在还原性气氛中，除了CO以外，还观察到大量H2，最大H2体积分数为4.7%。H2S浓度与H2浓度也存在较强的正相关性。最后，根据同步试验结果，分别给出了CO浓度与H2S、H2浓度的关联关系式，可供运行调整人员参考。

介绍了SF6气体特性、SF部分替代方案(SF6/N2混合气体)、SF,完全替代方案 (C4F7N/CO2混合气体)替代方案。

SFs温室效应潜在值（GWP）是CO2的23500倍，在大气中的存活寿命为3200年。到目前为止，大气中SF6气体的含量以每年8.7%的速度增长，气体占温室气体总排量已经超过15%。我国的SF6排放的主要来源来自电气设备约占总含量的70%。 1997年《京都议定书》中，明确了CO2，CH4，N2O,PFC, HF和SF6等属于温室气体的范围，并要求发达国家首先将温室气体的排放量冻结在20世纪90年代的水平，要求到2020年基本限制SF6气体的使用。 2015年中国向联合国气候变化框架公约秘书处提交了应对气候变化国家自主贡献文件，提出到2030年温室气体排放比2005年下降60%-65%。巴黎协定气候大会上指出全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。

六氟化硫（SF6）气体是高压电气设备中性能最优且暂不可替代的绝缘灭弧介质，但也是目前温室效应最强的工业气体（其温室效应系数是CO2的23900倍），是《京都议定书》禁止排放的六种气体之一。我国电力行业SF6气体用量占SF6气体产量的80%，面临巨大的环保压力，如何实现SF6高效循环利用成为行业重大课题。 为控制和减少电网企业六氟化硫气体的排放，国家电网有限公司从2006年起，按照“科技先行、试点应用、统一标准、全面推广”的管理思路，组织开展了六氟化硫回收处理循环再利用的管理创新。该项目历时10余年，分为五个阶段：一是组织科研攻关，开展六氟化硫气体现场回收、回充和净化处理等技术的研发，开发出具有自主知识产权的净化处理成套装置。二是开展试点应用，组织8家单位开展试点应用，积累项目建设和运行管理经验，提出了“分散回收、集中处理、统一检测、循环利用”的工作模式。三是推动成果转化，促成国网安徽电力与平高集团有限公司开展成果转让和技术合作，实现了产品规模化生产。四是统一建设方案，实现全面推广应用，明确了省级六氟化硫处理中心建设的总体思路、建设目标、组织分工、进度安排和工作要求，统一建设方案、设备采购和竣工验收。五是实施精细化管理，建立运转高效的工作机制，健全相关技术标准和管理制度，构建科学规范的检测体系，开发信息化管理平台。 项目研制了SF6气体快速回收/净化/回充全套装备，建立了SF6气体循环再利用体系，提出了SF6处理工作的管理模式，实现了SF6全寿命周期管理和近零排放；应用该成果成功在联合国注册清洁发展机制（CDM）项目，成为世界首个电网领域的SF6减排CDM项目。截至2019年底，公司系统26个省公司（除西藏外）全部建成六氟化硫气体回收处理中心，累计回收六氟化硫气体631.9吨，相当于减排二氧化碳1510.2万吨；在公司系统率先实现科研成果转化，累计实现工业产值4.5亿元、利润7400万元。 项目形成了一系列国家、行业标准9项，授权发明专利13项、实用新型专利49项，发表论文20多篇。由院士组成的鉴定委员会对项目成果进行鉴定，结论为：该项目循环再利用技术等方面达到国际领先水平。 该项目成果环境效益、社会效益和经济效益十分显著，具有较强的创新性、前瞻性、科学性及示范性。项目成果有效促进了绿色可靠电力和经济社会低碳发展，推动了电力行业的科技进步，对实现温室气体减排、提高国有资产利用效益、保障人民身体健康和电网安全供电均具有重要作用，为我国落实《巴黎气候协定》应对气候变化做出积极贡献。