歐洲智能電網(wǎng)

歐洲智能電網(wǎng)一：歐洲智能電網(wǎng)提出的背景當(dāng)前歐洲電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)，主要是滿足大型傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠的遠(yuǎn)距離輸電，而如今的能源問(wèn)題使歐洲面臨改變發(fā)電規(guī)劃的現(xiàn)狀。低碳發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和需求側(cè)管理效率的大幅提高，將使用戶能與電網(wǎng)互動(dòng)。以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正朝我們走來(lái)，但這些根本性的改變，會(huì)給電網(wǎng)設(shè)計(jì)和控制帶來(lái)很大影響。在2004年12月召開的"國(guó)際可再生能源和分布式能源整合會(huì)議"上，電力工業(yè)和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)建議成立"未來(lái)電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇"（歐洲委員會(huì)下有近30個(gè)歐洲技術(shù)論壇）。之后，歐洲委員會(huì)研究總局為該技術(shù)論壇制定了基本理念和指導(dǎo)原則。2005年，"智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇"正式成立。該論壇包括了來(lái)自制造、輸配電系統(tǒng)運(yùn)行、研究機(jī)構(gòu)和監(jiān)管部門的代表，主要目標(biāo)是：把當(dāng)前的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)用戶和運(yùn)營(yíng)者互動(dòng)的服務(wù)網(wǎng)，以提高歐洲輸配電系統(tǒng)的效率、安全性及可靠性，并為分布式和可再生能源發(fā)電的大規(guī)模整合掃除各種障礙。成立該技術(shù)論壇之前，在歐盟第5次框架計(jì)劃中的"歐洲電網(wǎng)中的可再生能源和分布式發(fā)電整合"專題下，策劃了50多個(gè)項(xiàng)目，分為分布式發(fā)電、輸電、儲(chǔ)能、高溫超導(dǎo)體和其它整合項(xiàng)目五大類。這些項(xiàng)目被認(rèn)為是發(fā)展互動(dòng)電網(wǎng)第一代構(gòu)成元件和新結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)。這些項(xiàng)目中有許多于2001年開始實(shí)施，并已成功達(dá)到了預(yù)期效果。2006年4月，"智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇"的顧問(wèn)委員提出了智能電網(wǎng)的愿景，之后又制定了戰(zhàn)略研究議程，用于指導(dǎo)歐盟及其各國(guó)開展相關(guān)項(xiàng)目，促成了智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。二：歐洲智能電網(wǎng)的定義在"智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇"中對(duì)智能電網(wǎng)的定義如下：Althoughthereisnostandardglobaldefinition,theEuropeanTechnologyPlatformSmartGridsdefinessmartgridsaselectricitynetworksthatcanintelligentlyintegratethebehaviourandactionsofallusersconnectedtoit-generators,consumersandthosethatdoboth-nordertoefficientlydeliversustainable,economicandsecureelectricitysupplies.簡(jiǎn)單地說(shuō)就是智能電網(wǎng)作為一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)，可以整合網(wǎng)絡(luò)中連接的所有設(shè)備的行為，從而有效地提供可持續(xù)的、經(jīng)濟(jì)的、安全的電力供應(yīng)。智能電網(wǎng)作為為滿足歐洲未來(lái)供電網(wǎng)需要而進(jìn)行的大膽嘗試，其特性有：一是柔性，滿足用戶需要；二是易接入性，保證所有用戶的連接通暢，尤其對(duì)于可再生能源和高效、零或低CO2排放的本地發(fā)電；三是可靠性，保障和提高供電的安全性和質(zhì)量；四是經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)改革及競(jìng)爭(zhēng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)最有效的能源管理。三：歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)因素如圖1所示，歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)因素主要有以下三個(gè)：（1）環(huán)境問(wèn)題：化石燃料發(fā)電會(huì)排放出二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和其它污染物，溫室氣體會(huì)引起氣候變化，這是人類面臨的最大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)之一。要研究出最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)和措施，使歐盟達(dá)到京都議定書和后京都議定書的目標(biāo)。發(fā)展可再生能源和分布式發(fā)電，是歐洲應(yīng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的基本戰(zhàn)略。（2）電力供應(yīng)安全：首先，化石燃料日益減少，威脅電力的安全供應(yīng)；其次，人們對(duì)電能可靠性、供電質(zhì)量，以及發(fā)電和輸電容量的要求不斷增長(zhǎng)。歐洲輸配電系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施正日益老化，越來(lái)越威脅到電網(wǎng)安全、可靠和高質(zhì)量供電，需要在考慮電網(wǎng)新功能和新挑戰(zhàn)下重新設(shè)計(jì)電網(wǎng)。這需要進(jìn)行大量投資，只有綜合利用創(chuàng)新方案、技術(shù)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，才能以最有效的方式達(dá)到目的。

Nature Climate KyotoandPreservation ChanqePost-KyotoNature Climate KyotoandPreservation ChanqePost-Kyoto圖1：歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)因素歐洲內(nèi)部電力市場(chǎng)：電力市場(chǎng)不斷發(fā)展，市場(chǎng)監(jiān)管框架不斷完善，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也影響著歐盟的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略。不斷加劇的競(jìng)爭(zhēng)鼓勵(lì)電力工業(yè)提高效率，發(fā)展和創(chuàng)新技術(shù)。最終人們期望歐洲內(nèi)部市場(chǎng)能帶來(lái)各種益處，如更多選擇的服務(wù)方案和更低的電價(jià)。四：歐洲智能電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)在歐盟的能源需求結(jié)構(gòu)中，石油占41％，天然氣占23％，煤占15％，核能占16％，可再生能源占6％。在以石油和天然氣作為主要的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)電裝機(jī)的增量或存量調(diào)整主要依賴新能源或可再生能源。而且歐洲很重視環(huán)境保護(hù)和可再生能源發(fā)電的發(fā)展，在這種能源政策的引導(dǎo)下，歐盟理事會(huì)能源政策的中心目標(biāo)是發(fā)展風(fēng)能、水電、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能等可再生能源。因此歐洲的電力發(fā)展模式是向分布式發(fā)電、交互式供電的分散智能電網(wǎng)，更加強(qiáng)調(diào)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和可再生能源發(fā)電的發(fā)展，這是引領(lǐng)國(guó)際電網(wǎng)發(fā)展的一大趨勢(shì)。因此，歐洲能源發(fā)展終期目標(biāo)是分布式發(fā)電，而不是強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大。下圖2所示為歐洲未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展方向示意圖，從圖中我們可看出，現(xiàn)在的電網(wǎng)是傳統(tǒng)的形式，大型集中的發(fā)電廠發(fā)出的電能，通過(guò)輸、配電網(wǎng)，送到終端用戶。而未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展依托自然、分散的電源點(diǎn)，電廠自主發(fā)電或進(jìn)行高度集中的網(wǎng)絡(luò)管理。在歐洲未來(lái)電網(wǎng)中，有大的發(fā)電廠，同時(shí)還有大量分散的、太陽(yáng)能的或家庭用的冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)裝置。在英國(guó)，很多家庭都有自己的小鍋爐，可以自己發(fā)電。在這樣的電力系統(tǒng)里，輸電和配電的概念逐漸模糊了。在這種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，促進(jìn)了2個(gè)很重要的電網(wǎng)技術(shù)——儲(chǔ)能和電能質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)的功能是如何去管理、調(diào)度及控制電能。有些技術(shù)在大電網(wǎng)技術(shù)中也會(huì)用到。歐洲智能電網(wǎng)的研究主要涉及以下幾個(gè)方面：一是智能配電結(jié)構(gòu)；二是智能運(yùn)行，電能和用戶適應(yīng)性；二是智能電網(wǎng)管理；四是智能電網(wǎng)的歐洲互用性；五是智能電網(wǎng)的斷面潮流問(wèn)題。而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)正常運(yùn)行所需的技術(shù)：一是現(xiàn)有配電網(wǎng)技術(shù)；二是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以提高電能傳輸能力和減少損耗，如氣體絕緣輸電線路(GIL),超導(dǎo)性、高運(yùn)行溫度、柔性交流輸電(FACT)技術(shù)等；三是廣域通信，保障網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、在線服務(wù)、有功運(yùn)行、需求響應(yīng)和需求側(cè)管理(DSM)；四是電力電子技術(shù)，改善供電質(zhì)量；五是靜態(tài)儲(chǔ)能裝置。

枕押水醍電時(shí)：軒謝龍*RRI陽(yáng)底心鍛舸糊皙齊申電MF!qQ'G：WUKTTBBSrz枕押水醍電時(shí)：軒謝龍*RRI陽(yáng)底心鍛舸糊皙齊申電MF!qQ'G：WUKTTBBSrzm圖2：歐洲未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向五：歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)路線圖2006年，歐盟理事會(huì)在綠皮書《歐洲可持續(xù)、富競(jìng)爭(zhēng)力和安全的能源戰(zhàn)略》(AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy)中強(qiáng)調(diào)歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新能源時(shí)代，歐洲能源政策最重要的目標(biāo)是供電的可持續(xù)性、競(jìng)爭(zhēng)性和安全性。未來(lái)整個(gè)歐洲電網(wǎng)必須向所有用戶提供高度可靠和經(jīng)濟(jì)有效的電能，充分開發(fā)利用大型集中發(fā)電機(jī)和小型分布電源。智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃(SET-Plan)路線圖，旨在加速低碳技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動(dòng)的六個(gè)重點(diǎn)研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術(shù)、規(guī)劃架構(gòu)、需求側(cè)參與和市場(chǎng)設(shè)計(jì)四個(gè)方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線。其戰(zhàn)略目標(biāo)是：到2020年實(shí)現(xiàn)35%的電力輸配來(lái)自于可再生能源，到2050年實(shí)現(xiàn)完全除碳化；將各國(guó)電網(wǎng)納入一個(gè)基于市場(chǎng)的泛歐大電網(wǎng)中；保障為所有消費(fèi)者提供高質(zhì)量電力，并使其主動(dòng)參與提高能源效率；發(fā)展電氣化交通等新領(lǐng)域。為此，公共和私營(yíng)部門應(yīng)投入經(jīng)費(fèi)20億歐元。而對(duì)于歐洲中的主要一些國(guó)家，它們也都有自己相關(guān)的一些智能電網(wǎng)的規(guī)劃：根據(jù)法國(guó)能源監(jiān)管部門提出的十年計(jì)劃，從2016年開始，所有新裝電表必須是智能電表；到2016年，95％的電表必須與自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)相連。為此法國(guó)要更新替換3500多萬(wàn)只電表，已經(jīng)啟動(dòng)在兩年內(nèi)更換30萬(wàn)只電表的試驗(yàn)工程。意大利電力公司為了滿足電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能接入的要求，在智能電網(wǎng)方面開展了互動(dòng)式配電能源網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用工作。有多國(guó)參與的ADRESS項(xiàng)目是其研究項(xiàng)目之一，目的是開發(fā)互動(dòng)式配電能源網(wǎng)絡(luò)。西班牙電力公司已經(jīng)開展了智能城市和自動(dòng)抄表工作，主要是為了滿足太陽(yáng)能等分布式能源接入，以及適應(yīng)西班牙政府在2007年8月出臺(tái)的相關(guān)法律的要求，即到2014年，所有配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商都必須有自動(dòng)抄表管理系統(tǒng)運(yùn)行，到2018年，所有電機(jī)式電表都要更換為智能電表。英國(guó)規(guī)劃到2020年500萬(wàn)千瓦的電能從近海風(fēng)電廠輸入東部地區(qū)，通過(guò)在東海岸新建多端高壓直流線路將風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)。在配電網(wǎng)方面，將采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)輸電限額技術(shù)，解決北海兩個(gè)近海風(fēng)電場(chǎng)與配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。六：“超級(jí)智能電網(wǎng)”計(jì)劃歐洲超級(jí)智能電網(wǎng)(SuperSmartGrid)是將高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)結(jié)合起來(lái)的廣域智能網(wǎng)絡(luò)。歐洲計(jì)劃通過(guò)超級(jí)智能電網(wǎng)計(jì)劃，充分利用潛力巨大的北非沙漠太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源發(fā)展，滿足歐洲能源需要，完善未來(lái)的歐洲能源系統(tǒng)。2006年，歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》明確強(qiáng)調(diào)，歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新能源時(shí)代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2009年初，歐盟有關(guān)圓桌會(huì)議進(jìn)一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)，將北海和大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽(yáng)能融入歐洲電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成的跳躍式發(fā)展。以英法德為代表的歐洲北海國(guó)家，2010年1月正式推出了聯(lián)手打造可再生能源超級(jí)電網(wǎng)的宏偉計(jì)劃，該工程將把蘇格蘭和比利時(shí)以及丹麥的風(fēng)力發(fā)電、德國(guó)的太陽(yáng)能電池板與挪威的水力發(fā)電站連成一片。包括德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、丹麥、瑞典、愛爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的歐洲9國(guó)，還希望在2010年9月前制定新一輪規(guī)劃，在未來(lái)10年內(nèi)建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網(wǎng)，這是實(shí)現(xiàn)歐盟承諾的關(guān)鍵步驟之一——到2020年為止，可再生能源在歐盟能源供應(yīng)系統(tǒng)中的比例將達(dá)到20%。但是“超級(jí)智能電網(wǎng)”計(jì)劃也面臨一定風(fēng)險(xiǎn)。①項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)投資龐大：利用HVDC輸電將5GW電力從非洲北部輸送至歐洲，目前預(yù)計(jì)耗資100?250億歐元，具體數(shù)字則取決于采用的發(fā)電技術(shù)，實(shí)際可能超過(guò)這一數(shù)目。②市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的不確定性：大多數(shù)分析師對(duì)非洲北部可再生能源發(fā)電量從入網(wǎng)點(diǎn)到歐洲AC電網(wǎng)的成本定價(jià)為5?20歐元/千瓦小時(shí)，而這一定價(jià)對(duì)于其他形式的可再生能源以及其他發(fā)電技術(shù)是否適用尚未確定，且未來(lái)的碳價(jià)及恐怖分子的破壞也必須加以考慮。③政策不確定性：目前，歐洲未來(lái)的能源氣候政