■姚建刚
俗语云：“牵牛要牵牛鼻子”，“纲举才能目张”，即解决问题要抓主要矛盾。在电力工业节能减排这一重大战略上，同样如此。
国家电监会的信息显示：2008年我国原煤产量26.22亿吨，其中电煤消耗占57%；二氧化硫排放2541.9亿吨，其中电力排放占52%；电力的烟尘排放量占全国排放量的20%，产出的灰渣占全国的70%。可见，电力工业是实现我国“十二五”节能减排规划目标的重点领域。
截至2010年底，我国发电装机容量96219万千瓦，其中火电装机容量70663万千瓦，占全部装机容量的73.44%。2011年，我国全口径发电量47217亿千瓦时，其中火电发电量38975亿千瓦时，占全部发电量的82.54%，且在今后相当长的一段时间内，这种以煤炭发电为主的局面难以改变。
由于近十年来，政府对我国输电网络的大力投资，使得我国输电网络已相当坚强，输电能耗已降至2011年的6.31%。但在需求侧，特别是在公共场所、办公楼、商业楼宇等，由于缺乏管理和技术，存在大量的电能浪费现象。广大的家庭用电浪费在实行“阶梯式差别电价”后，已收到了一定的节制效果，但因缺乏有效的技术手段，节能效果还不理想，有巨大的节能潜力可挖。因此，我国电力工业的节能减排，重点应抓发电侧的节能减排和需求侧的节能。
发电侧节能
根据能量守恒定理，发电侧一次能源发电所消耗的能量应该等于所转换的电能和在转换过程中所损失的能量。从全网角度来说，这提出了三大节能问题：一是如何减少发电过程中的机械损耗、能量损失，提高能源利用率；二是需要研究在全网发电的过程中，如何根据全网的一次能源种类、机组的类型进行科学优化调度，以降低单位电功率能耗水平；三是需要研究在能源的转化过程中，如何提高发电余热、废水和废弃物的利用。这三个问题中，第二个问题所产生的节能减排效益大，最易见效果，因此，发电侧的节能减排应以第二大问题为重点进行研究。
在全网发电优化调度中，当前全世界实行电力市场运营机制的国家基本都采用“竞价上网，低价先调”的模式，这种模式具有控制变量直观，市场规则简便的优势，但却存在虚报电价、价格与价值偏离问题，货币形式的公平掩盖了资源配置的低效。
我国大部分省市现实行的是发电计划调度，由政府确定发电指标，电力公司按等微增率准则进行发电统一调度。这种模式已不能适应发电企业主体多元化的现实，调度不公已受到众多发电企业的指责。
为解决这一问题，国务院于2007年下发53号文《发电节能调度办法（试行）》，已在江苏等5省试点。该办法提出在水电机组和新能源机组优先上网的条件下，火电机组按煤耗排序上网。这在能源的配置上与等微增率准则一致，但因缺乏核心技术支持，该办法受到发电企业虚报煤耗、难以引入市场竞争机制的制约，因此举步维艰。
2002年，四川二滩水电厂与火电厂开始试行超基数发电权转让交易，后有不少区域网、省网参与，虽然收到了一定的节能效果，但却抑制了发电企业“以大机组取代小机组”技改的积极性，且难以适应电力市场改革的深化。
全世界现行采用的低价先调，全网按最后一台机组上网报价（边际电价）作为全网结算电价模式及其他绝大多数发电交易调度模式，其发电分段报价规定必须是单调递增的，即随着电力需求的增加，发电机组的分时段报价必须是逐段递增的。而发电机组随着发电出力的增大，其单位能耗量却是单调递减，这就存在价格与价值偏离，不能真实反映发电成本的核心问题。
由此，造成了发电企业虚假报价，大型发电企业依据市场力控制上网电价等问题。
我所领导的湖南大学电力市场课题组与湖南省电力公司、华中电网公司紧密结合，经过近二十年的艰苦研究，提出了发电机报价交易的全新交易模式。
该模式解决了机组报价分时段价格递增与分时段能耗递减问题，提出将交易中心与调度中心分别构筑成金融系统与物理系统。其中，交易中心负责各机组发电报价交易，调度中心负责按能耗（或可变成本）调度机组发电。所研究的理论与方法，已获中国发明专利“基于电网节能和减少SO2 排放的发电机组集中控制方法（ZL20071009000.5）”、美国发明专利“Concentrating control method of generating sets for grid energy saving and reduction of SO2 discharge（US8,065,041 B2）”。
这种创新的交易调度模式，控制了发电企业的虚报能耗和虚报上网电价，使报价归向真实发电成本。所提理论与方法满足科斯第一、第二定理，迫使发电企业只能按真实成本报价上网发电，从而大大提高节能减排效率。这样，既保证了全网统一的安全稳定调度，又实现了全网按能耗排序上网，还促使全网所有机组全电量参加竞价交易，减轻了政府管控的压力。这种帕累托改进，产生的发电节能减排效益巨大。
需求侧节能
当前，我国政府加大了对需求侧节能的推进，如政府对节能企业进行补助、实行能耗合同管理等，但实际收效甚微。不少企业也在做楼宇能耗管理或智能家居，但大多是挂牌。有的只有软件，有监测，不能监控；有的从国外引进几个硬件，却没有可用的监控系统，更谈不上统一规约的集中通讯平台，缺乏真正的核心技术。
因此，实现需求侧的大幅度节能关键问题有三个：一是能通用于公共场所、楼宇、家居的绿色智能建筑体系架构、标准和规约。二是绿色智能建筑的节能核心技术，这包括太阳能、风能等自备分布式电源的接入和并网技术；电气设备的控制交互技术；能量管理优化方案；通用的通讯平台和监控系统。三是自主成套知识产权，产品价格低，使用方便，具有市场竞争和需求吸引力。
湖南大学智能电网项目组与湖南湖大华龙电气与信息技术有限公司紧密合作，经过五年多的深入研发，完成了绿色智能建筑的架构体系设计；研发了绿色智能建筑实时在线监控与管理平台。这其中包括集在线、无线等通讯功能为一体，兼具IPv4、IPv6通讯规约的通讯平台，能效管理优化方案，实时在线监控系统，20多种执行监控指令的硬件。该平台已获实用新型专利、软件著作权5项，正在申报国内外发明专利。
电力工业的节能减排任重而道远，我们只有抓住关键问题，研发自主核心技术，才能使节能减排落到实处。为此，我和我的团队将为之不懈努力。
（作者系湖南大学电气与信息工程学院二级教授）
《中国科学报》 (2012-11-08 8 专题)
