未來歐洲的電網(wǎng)發(fā)展與電網(wǎng)技術(shù)

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word未來(wili)歐洲的電網(wǎng)開展(kizhn)與電網(wǎng)(dinwng)技術(shù) 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的根底產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟(jì)開展和社會進(jìn)步提供了重要保障。電力工業(yè)的可持續(xù)開展是世界各國關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。而平安、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保成為目前電力工業(yè)可持續(xù)開展的三大要素，與電網(wǎng)開展、電力市場密切相關(guān)。近年來國際上正在重新塑造電力工業(yè)，使之在可持續(xù)開展的能源工業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。歐洲是國際電力工業(yè)開展的一個(gè)典型，在電網(wǎng)技術(shù)、未來能源開展、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式等方面具有獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)。本文簡述了國際電網(wǎng)開展的2種趨勢，針對歐洲的未來

2、電網(wǎng)的開展方向以及相關(guān)的電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了分析，指出了歐洲開展新能源發(fā)電所面臨的挑戰(zhàn)及其對中國的啟示。1國際電網(wǎng)開展的2種趨勢目前，國際上電網(wǎng)的開展可概括為兩大趨勢：一是統(tǒng)一或聯(lián)合的特高壓電網(wǎng)；另一個(gè)是分布發(fā)電與交互式供電的分散智能電網(wǎng)。中國是統(tǒng)一或聯(lián)合的特高壓電網(wǎng)的開展趨勢的主要代表。在中國，隨著電力工業(yè)高速開展，資源分布、經(jīng)濟(jì)開展的不均衡，需要提高電網(wǎng)輸送能力，開展遠(yuǎn)距離大容量輸電，加強(qiáng)統(tǒng)一或協(xié)調(diào)規(guī)劃建設(shè)，形成統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行的統(tǒng)一或聯(lián)合特高壓電網(wǎng)。中國的政治體系、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、管理體制等也使得電網(wǎng)朝這個(gè)方向推進(jìn)具有一定優(yōu)勢。目前正開始研究未來的大電網(wǎng)技術(shù)，在各方面根本上具備建設(shè)全國統(tǒng)一電網(wǎng)的能力。在

3、歐洲，其電力開展模式是向分布式發(fā)電、交互式供電的分散智能電網(wǎng)過渡，更加強(qiáng)調(diào)對環(huán)境的保護(hù)和可再生能源發(fā)電的開展，這是引領(lǐng)國際電網(wǎng)開展的另一大趨勢。目前這些國家和地區(qū)的電網(wǎng)是聯(lián)合的，但由于交互式供電、柔性交流輸電技術(shù)的開展，電網(wǎng)的開展方向在發(fā)生改變。能源政策對電網(wǎng)開展方向具有重大影響。歐洲很重視環(huán)境保護(hù)和可再生能源發(fā)電的開展，在這種能源政策的引導(dǎo)下，大力開展可再生能源發(fā)電；歐盟理事會能源政策的中心目標(biāo)是開展風(fēng)能、水電、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源。在歐洲，天然氣作為發(fā)電用能源，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，電力需求趨于飽和，因此，能源開展終期目標(biāo)是分布式發(fā)電，而不是強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)規(guī)

4、模的擴(kuò)大。目前歐洲電網(wǎng)的開展方式正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。2歐洲未來的電網(wǎng)與電網(wǎng)技術(shù)前幾年，英國的高校和政府機(jī)構(gòu)專門對英國電網(wǎng)機(jī)構(gòu)做了一系列調(diào)查，調(diào)查的題目是?英國的未來電網(wǎng)和未來的英國電網(wǎng)?，主要內(nèi)容是：按目前開展?fàn)顩r，英國現(xiàn)有的電網(wǎng)經(jīng)過20年后，其作用和現(xiàn)在能否一樣？20年后電網(wǎng)將是什么形式的？為此，他們做了2個(gè)假設(shè)分析。一是“從零開始：假設(shè)英國還沒有形成整個(gè)電網(wǎng)，電網(wǎng)需從零開始建，同時(shí)基于現(xiàn)有電力需求，在有一次能源的地方建廠，通過與法國聯(lián)網(wǎng)等方式進(jìn)口所需能源，并配套建設(shè)電源支撐點(diǎn)。在這種情況下，電網(wǎng)現(xiàn)階段是什么形式？5年后將是什么形式？10年后又將會是什么形式？二是以英國的現(xiàn)有電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，

5、電能從北往南送，10年或20年后的電網(wǎng)輸電能力和電網(wǎng)整個(gè)框架將是什么樣？這樣電網(wǎng)的開展有沒有未來？如果現(xiàn)在的電網(wǎng)形式?jīng)]有未來，未來電網(wǎng)應(yīng)是什么形式？這是個(gè)龐大而復(fù)雜的問題，是英國國家電網(wǎng)公司面臨的最大挑戰(zhàn)。2.1歐洲未來的電網(wǎng)與英國電網(wǎng)情況相類似，歐洲電網(wǎng)也面臨著同樣的問題。與電網(wǎng)的大容量和超高壓開展方向相反，歐洲關(guān)注更多的是智能電網(wǎng)技術(shù)。對其而言，未來的電網(wǎng)必須建立在電網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)之上，特別是低壓供電電網(wǎng)的信息化控制、流量平衡控制、網(wǎng)內(nèi)分布式能源智能管理與控制系統(tǒng)、智能保護(hù)系統(tǒng)等。其電網(wǎng)的開展目標(biāo)是可靠、高效和靈活。歐洲當(dāng)前和未來電網(wǎng)模式示意如圖1。從圖1可以看出，現(xiàn)在的電網(wǎng)是傳統(tǒng)的形式

6、，大型集中的發(fā)電廠發(fā)出的電能，通過輸、配電網(wǎng)，送到終端用戶。而未來電網(wǎng)的開展依托自然、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。在歐洲未來電網(wǎng)中，有大的發(fā)電廠，同時(shí)還有大量分散的、太陽能的或家庭用的冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)裝置。在英國，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)儲能和電能質(zhì)量控制技術(shù)的開展，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)中也會用到。因此，歐洲未來供電結(jié)構(gòu)是分布式發(fā)電和交互式供電。在英國電網(wǎng)中，典型的電能流向主要是從北向南，在低壓用戶端(電壓等級400V)

7、大多有CHP和家庭使用的太陽能等。原來的輸電網(wǎng)還局部存在，但新建最多的就是交互式供電，如交互式的家庭式供電可將家用剩余的電能反送到電網(wǎng)中，這些做法在英國的電力法中已明確規(guī)定。英國的移動通信公司正在推廣其開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)智能分散能量控制系統(tǒng)，運(yùn)用 來控制家庭微型冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的啟停。家庭成員可以在回家之前啟動家庭熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，也可根據(jù)市場價(jià)格決定是否發(fā)電，這意味著可能會有很多小型、家庭式機(jī)組向電網(wǎng)供電。因此，電網(wǎng)公司面臨著技術(shù)上的改良和創(chuàng)新(如需要雙向保護(hù)等)，這種交互式供電對電網(wǎng)的穩(wěn)定控制、調(diào)度造成很大困難。這不但給電網(wǎng)技術(shù)、體系、市場、管理等方面帶來很大影響，而且對傳統(tǒng)的供電、發(fā)電、輸電、配電

8、同樣也造成不同程度的影響。目前，英國政府鼓勵(lì)每個(gè)家庭都擁有小型的發(fā)電設(shè)備，如在家中安裝CHP，其能源的利用率可能會比大型發(fā)電廠還高，家庭式CHP目前還沒有對電網(wǎng)造成大的影響。未來電網(wǎng)的開展形式與世界各國所關(guān)心的21世紀(jì)最重要的議題即可持續(xù)、環(huán)保的開展和新能源與可再生能源有關(guān)。2.2歐洲電網(wǎng)技術(shù)歐洲電網(wǎng)技術(shù)開展趨勢主要是面向可再生能源系統(tǒng)和未來的電力系統(tǒng)，并提出了近期、中期及長期的研究方案，其中主要研究重點(diǎn)放在能量儲存和電能質(zhì)量的保證方面。2.2.1儲能技術(shù)在可再生能源開展中，作為電網(wǎng)技術(shù)核心的儲能技術(shù)，是解決可再生能源間歇性供電問題最有效的方法。在中長期開展階段，大量不同形式的嵌入式發(fā)電方式的

9、引入，尤其是大規(guī)模的間歇性可再生能源的應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的平安性與穩(wěn)定性取決于這些聯(lián)合的分布式發(fā)電系統(tǒng)，供需平衡將是需要解決的主要問題。儲能技術(shù)主要包括：抽水蓄能、壓縮空氣蓄能(CAES)、燃料電池、飛輪儲能、超導(dǎo)磁儲能(SMES)、超級電容器儲能(比普通電容器高201000倍)、熱儲能等。如在英國科學(xué)基金和國家工程中，有關(guān)英國電網(wǎng)的大局部支撐技術(shù)都是儲能技術(shù)。歐共體同樣關(guān)注儲能技術(shù)的開展，它是解決可再生能源的有效利用問題的關(guān)鍵。儲能技術(shù)，尤其是將分布式儲能技術(shù)應(yīng)用到一些變電站，建造低本錢、高密度、分散式的儲能裝置，對保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性有很大的好處，對開展大電網(wǎng)技術(shù)也很有利。在國外能源電

10、力方面，這些儲能技術(shù)可以支持不同能源的開發(fā)和利用。2.2.2智能電網(wǎng)技術(shù)歐盟理事會在2006年的綠皮書(Cteen Paper)“歐洲可持續(xù)的、競爭的和平安的電能策略(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)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)必須是供電的可持續(xù)性、競爭性和平安性，從而需要通過制定一系列政策來實(shí)現(xiàn)。歐洲電力市場和電網(wǎng)必須面對這些新的挑戰(zhàn)。未來整個(gè)歐洲電網(wǎng)必須向所有用戶提供高度可靠、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

11、質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和開展方向。智能電網(wǎng)是為滿足歐洲未來供電網(wǎng)需要而進(jìn)行的大膽嘗試，其特性：一是柔性的(Flexible)，滿足用戶需要；二是易接入的(Accessible)，保證所有用戶的連接通暢，尤其對于可再生能源和高效、零或低CO2排放的本地發(fā)電；三是可靠的(Reliable)，保障和提高供電的平安性和質(zhì)量；四是經(jīng)濟(jì)的(Economic)，通過改革及競爭調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)最有效的能源管理。智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意如圖2。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)的斷面潮流問題。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)正常運(yùn)行所需的技術(shù)：

12、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)自動化、在線效勞、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)儲能裝置。實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)運(yùn)行的特性需要采用新技術(shù)，新的電網(wǎng)技術(shù)可增加電能傳輸量和減少能量損耗，提高供電效率，而電力電子技術(shù)那么可改善供電質(zhì)量。先進(jìn)的仿真工具促進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用。通信、測量和商業(yè)系統(tǒng)的開展在不同程度上為系統(tǒng)翻開新通道。3與未來電網(wǎng)相應(yīng)的新能源和可再生能源政策3.1歐盟新能源和可再生能源發(fā)電情況及相關(guān)法規(guī)指令新能源與

13、可再生能源，特別是風(fēng)能、水電、太陽能和生物質(zhì)能的開展，是歐盟理事會能源政策的中心目標(biāo)。歐盟于1997年發(fā)表了?能源的未來：可再生能源?的白皮書，2000年發(fā)表了?朝著歐盟能源供給平安的戰(zhàn)略?的綠皮書，并采取了一些政策鼓勵(lì)各國更多使用可再生能源電力。2007年春季歐盟理事會上各成員國通過了到2022年實(shí)現(xiàn)可再生能源利用占總能源的20%，并且生物燃料能源利用占10%的開展目標(biāo)，確定可再生能源成為歐洲未來能源供給的支柱。2021年1月23日歐盟理事會公布了可再生能源框架指令(Renewable Energy Framework Directive)。2007年11月22日，歐盟理事會提交歐洲能源技術(shù)

14、戰(zhàn)略規(guī)劃(the European Strate SicEnergy Technology Plan，SET-Plan)。規(guī)劃中提出，歐盟實(shí)現(xiàn)2022年和2050年戰(zhàn)略目標(biāo)，需要從4個(gè)方面著手：一是在能源工業(yè)領(lǐng)域制定新措施，加大財(cái)力和人力投入，提高能源利用研究和技術(shù)創(chuàng)新能力；二是建立歐盟能源科研聯(lián)盟，加強(qiáng)大學(xué)、研究院所和專業(yè)機(jī)構(gòu)間的科研合作；三是改造和完善歐盟能源基地設(shè)施，建立新的歐盟能源技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)；四是建立由歐盟理事會和各成員國參加的歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)小組，以協(xié)調(diào)歐盟與成員國間的政策和方案。歐盟各國的可再生能源發(fā)電比例將從1997年的13.9%增加到2022年的22.1%，且歐盟15個(gè)成員國

15、(EU15)(這里指2004年前歐盟的15個(gè)成員國，因?yàn)樾聟⒓拥某蓡T國的可再生能源的利用和潛力情況在參考文獻(xiàn)中未統(tǒng)計(jì))的可再生能源工業(yè)的目標(biāo)是：至2022年可再生能源發(fā)電量將到達(dá)總發(fā)電量的33%。在一系列能源政策的引導(dǎo)下，歐洲以分布式發(fā)電為開展方向。與此相適應(yīng)，研究重點(diǎn)也集中在動力與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、資源深度利用技術(shù)、智能控制與群控優(yōu)化技術(shù)和綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)上。其中與電網(wǎng)相關(guān)的研究主要是分布式發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入研究，以解決分布式發(fā)電與現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)施的兼容、整合和平安運(yùn)行等問題。在文獻(xiàn)中制定的歐盟2022年的可再生能源開展目標(biāo)，指出歐盟15個(gè)成員國(EU15)從1995年到2022年可再生能源發(fā)電情況

16、以及歐盟總的可再生能源發(fā)電情況，如表1、2所示。3.2開展新能源與可再生能源發(fā)電需要研究及解決的問題(1)燃料方面：開展生物燃料，側(cè)重生物燃料生產(chǎn)的可持續(xù)性及與其他化石燃料的競爭力；完成國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)聚變裝置的建造。(2)發(fā)電方面：一是最大風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電裝機(jī)容量的倍增研發(fā)(主要應(yīng)用于近海風(fēng)場)；二是大規(guī)模光伏技術(shù)和太陽能集熱發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化實(shí)現(xiàn)；三是各種分布式發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)；四是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化開發(fā)。(3)電力電子技術(shù)：一是逆變器設(shè)計(jì)及其控制和運(yùn)行(風(fēng)電、光伏、微型燃?xì)廨啓C(jī))；二是并網(wǎng)技術(shù)；三是太陽能充電控制技術(shù)；四是燃料電池功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；五是諧波抑制和能量管理。(

17、4)控制與運(yùn)行：一是風(fēng)電、太陽能轉(zhuǎn)換最大化(風(fēng)速、太陽光跟蹤控制)；二是形成歐洲智能電網(wǎng)，盡可能使分布式能源電力并人電網(wǎng)；三是供電質(zhì)量及其控制問題；四是含新能源發(fā)電的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行；五是不同新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行；六是系統(tǒng)保護(hù)方案等。(5)儲能技術(shù)：探索新儲能技術(shù)及在本錢方面實(shí)現(xiàn)突破。(6)對電網(wǎng)影響：一是對電力市場的影響；二是新能源工程的經(jīng)濟(jì)性分析；三是獨(dú)立電力系統(tǒng)(微電網(wǎng))的穩(wěn)定性分析；四是新能源發(fā)電的并網(wǎng)對提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性分析；五是含新能源發(fā)電的電力系統(tǒng)可靠性分析及評價(jià)等。(7)能效研究方面：能效研究方面實(shí)現(xiàn)突破，如材料、納米科學(xué)、信息與通訊技術(shù)、生物科學(xué)等。4結(jié)語歐盟新能源與可再生能源發(fā)電開展的主要經(jīng)驗(yàn)：明確和適