2021跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)與展望

跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)與展望全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織2017年2月22日研究背景主要研究內(nèi)容及成果電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架21研究背景為全面深入分析探討應(yīng)對氣候變化背景下聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢，論證跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)對于促進(jìn)可再生能源開發(fā)、實現(xiàn)大范圍能源資源優(yōu)化配置的貢獻(xiàn)，從而更好地推動跨國跨洲聯(lián)網(wǎng)發(fā)展并提供政策建議，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織（GEIDCO）聯(lián)合國際能源署（IEA）、國家電網(wǎng)公司（SGCC）等有關(guān)機(jī)構(gòu)開展本課題研究。2016年11月，國際能源署在摩洛哥舉辦的第22屆世界氣候大會（COP22）上進(jìn)行了研究成果的預(yù)告發(fā)布，取得了良好反響。31研究背景本報告重點分析了跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展技術(shù)現(xiàn)狀、互聯(lián)發(fā)展案例和影響電網(wǎng)的政策機(jī)制，展望了電網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展趨勢及愿景。主要內(nèi)容包括：基于IEA應(yīng)對氣候變化的情景假設(shè)，研究了跨國跨洲電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)創(chuàng)新，提出了跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)愿景和技術(shù)發(fā)展趨勢。。基于全球主要區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的案例分析，驗證了跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)在錯峰調(diào)節(jié)、降低系統(tǒng)備用容量、促進(jìn)可再生能源并網(wǎng)及大范圍優(yōu)化配置能源資源等方面的綜合效益。系統(tǒng)研究了跨國跨洲互聯(lián)電網(wǎng)的市場框架、監(jiān)管措施及商業(yè)投資模式，提出設(shè)立跨國協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)、完善市場規(guī)則、聯(lián)合開展規(guī)劃等措施，針對跨國互聯(lián)新建項目和電網(wǎng)運營的關(guān)鍵問題分別深入闡述。。4研究背景主要研究內(nèi)容及成果電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架52.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望電網(wǎng)互聯(lián)場景目前，全球電網(wǎng)線路總長度約7500萬千米，其中跨國電網(wǎng)互聯(lián)線路長度接近1萬千米，跨國聯(lián)網(wǎng)容量約2.5億千瓦，預(yù)計2020年將達(dá)到3.3億千瓦。中國電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展迅速，截至2016年中國特高壓電網(wǎng)累計輸送電量達(dá)6150億千瓦時。2015年全球電力行業(yè)投資約7000億美元，其中電網(wǎng)投資占將近40%IEA預(yù)測，隨著大范圍電網(wǎng)互聯(lián)，未來20年輸電側(cè)投資還將再增加1/3電網(wǎng)互聯(lián)的技術(shù)方案選擇（交流或直流）取決于其目的，典型場景有：遠(yuǎn)距離低成本輸送、異步電網(wǎng)互聯(lián)、能源基地集中送出、可再生能源并網(wǎng)等全球電網(wǎng)投資情況 高壓輸電容量增長趨勢資料來源：IEA(2016)《世界能源投資》、《世界能源展望 資料來源：彭博新能源財經(jīng)(BloombergNewEnergyFinance,2016》 BNEF)、IEA(2016)、《能源技術(shù)觀點2016》 62.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望電網(wǎng)互聯(lián)場景遠(yuǎn)距離低成本送電扎魯特-青州特高壓直流中-俄直流背靠背聯(lián)網(wǎng)

發(fā)展現(xiàn)狀：特高壓/高壓直流輸電技術(shù)快速推廣目前跨國最長：挪威至荷蘭NorNedlink工程，600千米/70萬千瓦中國：哈密南-鄭州±800kV特高壓直流工程，2191千米/800萬千瓦前景展望：多項電網(wǎng)互聯(lián)項目被提上日程北歐和英國之間的北海直流聯(lián)網(wǎng)工程，730千米/140萬千瓦中國扎魯特-青州±800kV特高壓直流輸電工程，1234千米/1000萬千瓦異步電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展現(xiàn)狀：全球異步聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)容量約1300萬千瓦，不含中國國內(nèi)區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)跨國互聯(lián)電壓等級最高：中國-俄羅斯±500千伏直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程中國：華中與華東電網(wǎng)通過總?cè)萘?170萬千瓦的多條直流異步互聯(lián)前景展望：異步電網(wǎng)互聯(lián)需求強(qiáng)烈連接波羅的海與北歐地區(qū)的NordBaltlink工程巴西-阿根廷-烏拉圭的電網(wǎng)互聯(lián)工程?蒙古-中國-韓國-日本電網(wǎng)互聯(lián)工程72.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望電網(wǎng)互聯(lián)場景能源基地送出準(zhǔn)東-皖南特高壓直流丹麥Skagerrak-4柔性直流

發(fā)展現(xiàn)狀：提升電壓等級以實現(xiàn)偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源基地送出目前最長：巴西馬德拉河水電送出工程，將亞馬遜盆地水電輸送至2800千米外的圣保羅地區(qū)中國：六條特高壓直流輸電線路，輸送西部、北部、西南的水電、風(fēng)電、太陽能至中東部負(fù)荷中心前景展望：大范圍資源優(yōu)化配置中國±1100千伏準(zhǔn)東-皖南特高壓直流輸電工程，3324千米/1200萬千瓦，在輸電距離、電壓等級及輸電容量等方面將創(chuàng)歷史新高可再生能源并網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀：靈活交流輸電、柔性直流輸電、虛擬同步機(jī)技術(shù)應(yīng)用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的成本8年間降低了2/3丹麥Skagerrak-4柔性直流輸電工程，支撐高風(fēng)電滲透率場景世界首個真雙極接線工程：中國廈門±320千伏柔性直流輸電工程前景展望：核心技術(shù)持續(xù)升級應(yīng)用82.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)創(chuàng)新特高壓交流輸電技術(shù)晉東南-南陽-荊門特高壓交流輸電示范工程±1100千伏直流換流閥

主要特點：輸電距離遠(yuǎn)、輸電容量大，構(gòu)建特高壓骨干網(wǎng)架，可為直流多饋入的受端電網(wǎng)提供堅強(qiáng)的電壓和無功支撐現(xiàn)狀：世界首條商業(yè)運行:中國晉東南-南陽-荊門1000千伏特高壓交流輸電示范工程，640千米/500萬千瓦。隨后淮南-南京-上海、浙北-福州、淮南-浙北-上海、錫盟-山東等多條特高壓交流線路陸續(xù)建成投運前景展望：特高壓半波長輸電技術(shù)具有更遠(yuǎn)的輸送距離和更大的輸送容量，可作為洲際同步互聯(lián)電網(wǎng)設(shè)想的技術(shù)選項特高壓直流輸電技術(shù)主要特點：輸電距離遠(yuǎn)、容量大、潮流方向和大小可控，可點對點直接將電力送往負(fù)荷中心，減少或避免大量過網(wǎng)潮流現(xiàn)狀：基于晶閘管的直流輸電工程最高電壓等級已經(jīng)達(dá)到了±1100千伏，輸電容量1200萬千瓦，輸送距離可超過4000千米前景展望：研發(fā)更高電壓、更大容量、高可靠性的換流變壓器、換流閥、套管、直流濾波器等關(guān)鍵設(shè)備。中國已啟動±800千伏直流電纜研制工作 92.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)創(chuàng)新柔性直流輸電技術(shù)柔性直流換流閥舟山多端柔性直流輸電工程地理接線圖

主要特點：可向無源電網(wǎng)供電、不會出現(xiàn)換相失敗、易于構(gòu)成多端直流電網(wǎng)現(xiàn)狀：柔性直流輸電技術(shù)處于示范應(yīng)用階段，全球已投運工程20項，在建工程超過20項；歐洲柔性直流輸電工程項目數(shù)量最多；在風(fēng)電并網(wǎng)、薄弱電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域應(yīng)用較多前景展望：提高柔性直流輸電容量和電壓等級多端高壓直流輸電技術(shù)主要特點：能夠?qū)崿F(xiàn)多個電源區(qū)域向多個負(fù)荷中心供電?？山鉀Q單回大容量直流接入交流電網(wǎng)引起的穩(wěn)定性問題現(xiàn)狀：意大利-科西嘉-撒丁島多端直流是世界上第一個正式運行的多端直流輸電工程?？笨?新英格蘭多端直流輸電工程也已建成投運。中國多端直流輸電均采用柔直技術(shù)，已投運的舟山多端柔性直流輸電示范工程是世界上第一個五端柔性直流輸電工程前景展望：突破高壓直流斷路器、建模仿真、電網(wǎng)主接線、快速故障保護(hù)與故障恢復(fù)、絕緣配合、運行控制技術(shù)102.1電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望——小結(jié)未來全球電力需求增長速度高于能源需求總體增速，可再生能源在未來能源格局中將占據(jù)重要地位。要實現(xiàn)可再生能源大規(guī)模開發(fā)和利用，必須加強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)和輸送能力，提升電力系統(tǒng)的靈活性。234

電網(wǎng)互聯(lián)的典型應(yīng)用場景包括：遠(yuǎn)距離低成本輸送、異步電網(wǎng)互聯(lián)、能源基地集中送出、可再生能源并網(wǎng)等。未來電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)發(fā)展趨勢主要包括特高壓交直流輸電技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、多端直流輸電技術(shù)等。特高壓輸電技術(shù)是實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離、超大容量輸電的重要基礎(chǔ)。充分發(fā)揮各類技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)不同時空能源資源的高效開發(fā)和利用，對構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)具有重要意義。11研究背景主要研究內(nèi)容及成果電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架122.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例1：歐洲北非互聯(lián)歐洲北非電網(wǎng)互聯(lián)示意圖歐洲大陸同步電網(wǎng)?全球容量最大的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)，總?cè)萘砍?0億千瓦歐洲北非互聯(lián)-南部區(qū)域?歐洲大陸電網(wǎng)與北非電網(wǎng)同步互聯(lián)，覆蓋歐洲輸電運行商聯(lián)盟內(nèi)部的24個成員國，以及摩洛哥、阿爾及利亞和突尼斯等北非國家?互聯(lián)情況：已有西班牙和摩洛哥間兩條400千伏交流海底電纜歐洲北非互聯(lián)-北部區(qū)域已有線路?由丹麥、瑞典、挪威和芬蘭四國組成的北歐同步電網(wǎng)與歐洲大陸同步電網(wǎng)經(jīng)多條直流線路互聯(lián)規(guī)劃線路132.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例1：歐洲北非互聯(lián)-南部區(qū)域電力貿(mào)易北非國家電力需求增長迅速，摩洛哥進(jìn)口電力幾乎全部來自于西班牙中期機(jī)遇加強(qiáng)西班牙至摩洛哥的電網(wǎng)互聯(lián)突尼斯與意大利間計劃修建跨海直流互聯(lián)工程，200千米/60萬千瓦摩洛哥與葡萄牙間100萬千瓦電網(wǎng)互聯(lián)項目已簽署協(xié)議電網(wǎng)互聯(lián)效益非洲廉價的可再生能源替代非、歐兩大洲的火電，降低碳排放促進(jìn)各國緊密合作、破除壁壘，建立相互依存、互信互利的工作機(jī)制，促進(jìn)能源和諧開發(fā)利用機(jī)遇與挑戰(zhàn)需要建立明確的監(jiān)管規(guī)則、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)，保障互聯(lián)電力系統(tǒng)有效運行推動歐洲和非洲的電力系統(tǒng)互聯(lián)，促進(jìn)北非國家可再生能源大規(guī)模開發(fā)142.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例1：歐洲北非互聯(lián)-北部區(qū)域電力貿(mào)易2015年，挪威凈出口電量占本國總發(fā)電量的10％，瑞典凈出口電量占本國發(fā)電總量的15%中期機(jī)遇北歐零碳情景下，可再生能源占比將從2013年的7%增長到2050年的30%建設(shè)北海國家離岸電網(wǎng)電網(wǎng)互聯(lián)效益發(fā)揮大型水電調(diào)峰優(yōu)勢，利用雙向電力貿(mào)易，提升電力系統(tǒng)靈活性，促進(jìn)可再生能源開發(fā)利用通過波羅的海南部離岸電網(wǎng)，將海上風(fēng)電輸送到歐洲大陸機(jī)遇與挑戰(zhàn)促進(jìn)發(fā)電形式的多樣化，提高系統(tǒng)安全性，使相關(guān)國家從中受益釋放北歐地區(qū)之外國家對風(fēng)電的需求，更好地應(yīng)對歐洲大陸的電價上漲成本收益分?jǐn)傄约皣鴥?nèi)電網(wǎng)升級會加強(qiáng)非經(jīng)濟(jì)壁壘152.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例2：中美洲互聯(lián)中美洲電網(wǎng)互聯(lián)示意圖

中美洲電網(wǎng)六大國家：巴拿馬，哥斯達(dá)黎加，洪都拉斯，尼加拉瓜、薩爾瓦多和危地馬拉國際化運營：在中美洲電氣一體化框架協(xié)議下成立國際輸電線路公司，股東覆蓋中美洲與西班牙等外部區(qū)域國家聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀以1800千米單回230千伏輸電線為主，輸電容量30萬千瓦一體化布局：通過架設(shè)36芯復(fù)合架空地線（OPGW）滿足中美洲、墨西哥和哥倫比亞通信基礎(chǔ)設(shè)施一體化需求162.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例2：中美洲互聯(lián)2013與2015年中美洲區(qū)域電力市場交易電力貿(mào)易6個國家的電力市場結(jié)構(gòu)存在顯著差異，既有完全競爭的批發(fā)市場，也有垂直一體化電網(wǎng)企業(yè)構(gòu)成的單一買方市場

電網(wǎng)互聯(lián)效益有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)，提高區(qū)域內(nèi)火力發(fā)電廠的運行效率，促進(jìn)地區(qū)間的電力交易，增強(qiáng)該地區(qū)的能源安全機(jī)遇與挑戰(zhàn)啟動中美洲電網(wǎng)互聯(lián)項目第二回線路建設(shè)，提高傳輸容量，分擔(dān)第一回線路中的潮流，從而提高該地區(qū)電網(wǎng)的可靠性和安全性實施哥倫比亞-巴拿馬聯(lián)網(wǎng)項目，鞏固該地區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化共同制定區(qū)域電力發(fā)展規(guī)劃172.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例3：東亞地區(qū)互聯(lián)東亞地區(qū)，位于亞洲東部，太平洋西岸，包括中國、蒙古、俄羅斯（遠(yuǎn)東及西伯利亞地區(qū)）、朝鮮、韓國、日本和東南亞十國東亞地區(qū)互聯(lián)-東北亞互聯(lián)情況：現(xiàn)有的跨國電力互聯(lián)項目連接俄羅斯與蒙古、俄羅斯與中國、中國與蒙古，總體規(guī)模相對較小東亞地區(qū)互聯(lián)-東南亞東南亞互聯(lián)電網(wǎng)劃分為3個分區(qū)互聯(lián)情況：東南亞地區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)輸送總?cè)萘繉⑦_(dá)2320萬千瓦182.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例3：東亞地區(qū)互聯(lián)-東北亞電力貿(mào)易東北亞尚不存在統(tǒng)一的電力市場現(xiàn)有跨國電力交易主要集中在俄羅斯與蒙古、俄羅斯與中國、蒙古與中國中期機(jī)遇東北亞各國逐漸識到加強(qiáng)能源互聯(lián)互通、經(jīng)濟(jì)金融政策對話的必要性相關(guān)組織和輸電網(wǎng)運營商正在積極擴(kuò)大東北亞區(qū)域之間的跨境電力貿(mào)易電網(wǎng)互聯(lián)效益提高電力系統(tǒng)靈活性，促進(jìn)可再生能源開發(fā)、跨國電力貿(mào)易，減少二氧化碳排放，創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會機(jī)遇與挑戰(zhàn)建立政府間的委員會，支持能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)建立地區(qū)能源合作機(jī)制，為跨國電力貿(mào)易立法或完善相關(guān)法律u需要加強(qiáng)融資能力192.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析案例3：東亞地區(qū)互聯(lián)-東南亞電力貿(mào)易東盟各國只存在雙邊協(xié)議，多邊協(xié)議還在規(guī)劃當(dāng)中東盟各國兩種主要模式：一是泰國-老撾電力互濟(jì)模式，二是新加坡-馬來西亞的凈能量交換模式中期機(jī)遇一些東盟國家提出了多邊電力貿(mào)易的倡議，從老撾經(jīng)由泰國和馬來西亞輸送10萬千瓦電力到新加坡電網(wǎng)互聯(lián)效益有效保障低成本清潔電力供應(yīng)、增加就業(yè)、拉動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為能源電力可持續(xù)發(fā)展提供根本解決方案機(jī)遇與挑戰(zhàn)對加強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)可能危害國家主權(quán)的擔(dān)憂，會妨礙跨國聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程，在協(xié)調(diào)各國工作的同時應(yīng)尊重國家主權(quán)202.2跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析—小結(jié)上述案例分析介紹了當(dāng)前各大洲的部分跨國電網(wǎng)互聯(lián)工程，由于各區(qū)域存在時差和氣候帶差，負(fù)荷的峰谷期不同，以及能源資源決定的電源結(jié)構(gòu)差異，大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)將產(chǎn)生巨大的綜合效益。12

將大型可再生能源基地的低成本電力輸送到發(fā)電成本較高的地區(qū)，可降低受電地區(qū)的電力供應(yīng)成本?？鐕娋W(wǎng)能促進(jìn)各國能源資源開發(fā)利用、加強(qiáng)區(qū)域間經(jīng)濟(jì)合作。21研究背景主要研究內(nèi)容及成果電網(wǎng)互聯(lián)現(xiàn)狀與展望跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)案例分析電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架222.3電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架跨國跨洲電網(wǎng)互聯(lián)的影響因素相同點協(xié)調(diào)相關(guān)機(jī)構(gòu)滿足技術(shù)和環(huán)境方面的政策和監(jiān)管要求吸引股東入股分?jǐn)偝杀倦娋W(wǎng)互聯(lián)的市場框架

不同點關(guān)鍵舉措1.跨境合作1.簽訂相關(guān)成員國機(jī)構(gòu)間諒解備忘2.選址復(fù)雜錄，緊密合作2.常設(shè)跨國機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)管理電力跨境交易模型基于成本差異或獨立發(fā)電公司國家公用事業(yè)間的雙邊或多買方、多賣方（IPP）進(jìn)口的單向交易多邊電力貿(mào)易市場交易232.3電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架市場框架核心成本分?jǐn)偲毡椴捎谩罢l受益誰付費”原則需明確定義成本分?jǐn)偟慕缦薮笮碗娋W(wǎng)互聯(lián)項目中，如何確定相關(guān)利益者商業(yè)投資商業(yè)投資回收成本的途徑：收取過網(wǎng)費和出售線路特許經(jīng)營權(quán)電網(wǎng)互聯(lián)的商業(yè)投資面臨障礙監(jiān)管框架核心確定聯(lián)分配聯(lián)建立統(tǒng)網(wǎng)傳輸網(wǎng)傳輸一監(jiān)管容量容量框架

根據(jù)不同的市場框架及市場化程度，研究適合的成本分?jǐn)偡绞脚c商業(yè)投資模式。建立統(tǒng)一監(jiān)管體系，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息共享、跨國調(diào)度合作以及市場規(guī)則設(shè)計，合理利用輸電線路。242.3電網(wǎng)互聯(lián)的市場和監(jiān)管框架—小結(jié)1234

跨境電力市場框架主