歐洲智能電網(wǎng)

歐洲智能電網(wǎng)一：歐洲智能電網(wǎng)提出的背景當前歐洲電網(wǎng)的基本結構，主要是滿足大型傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠的遠距離輸電，而如今的能源問題使歐洲面臨改變發(fā)電規(guī)劃的現(xiàn)狀。低碳發(fā)電技術的發(fā)展和需求側管理效率的大幅提高，將使用戶能與電網(wǎng)互動。以用戶為中心的網(wǎng)絡結構正朝我們走來，但這些根本性的改變，會給電網(wǎng)設計和控制帶來很大影響。在2004年12月召開的"國際可再生能源和分布式能源整合會議"上，電力工業(yè)和相關研究機構建議成立"未來電網(wǎng)歐洲技術論壇"（歐洲委員會下有近30個歐洲技術論壇）。之后，歐洲委員會研究總局為該技術論壇制定了基本理念和指導原則。2005年，"智能電網(wǎng)歐洲技術論壇"正式成立。該論壇包括了來自制造、輸配電系統(tǒng)運行、研究機構和監(jiān)管部門的代表，主要目標是：把當前的電網(wǎng)轉換成一個用戶和運營者互動的服務網(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。成立該技術論壇之前，在歐盟第5次框架計劃中的"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多個項目，分為分布式發(fā)電、輸電、儲能、高溫超導體和其它整合項目五大類。這些項目被認為是發(fā)展互動電網(wǎng)第一代構成元件和新結構的起點。這些項目中有許多于2001年開始實施，并已成功達到了預期效果。2006年4月，"智能電網(wǎng)歐洲技術論壇"的顧問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，用于指導歐盟及其各國開展相關項目，促成了智能電網(wǎng)的實現(xiàn)。二：歐洲智能電網(wǎng)的定義在"智能電網(wǎng)歐洲技術論壇"中對智能電網(wǎng)的定義如下：Althoughthereisnostandardglobaldefinition,theEuropeanTechnologyPlatformSmartGridsdefinessmartgridsaselectricitynetworksthatcanintelligentlyintegratethebehaviourandactionsofallusersconnectedtoit-generators,consumersandthosethatdoboth-nordertoefficientlydeliversustainable,economicandsecureelectricitysupplies.簡單地說就是智能電網(wǎng)作為一個電力網(wǎng)絡，可以整合網(wǎng)絡中連接的所有設備的行為，從而有效地提供可持續(xù)的、經(jīng)濟的、安全的電力供應。智能電網(wǎng)作為為滿足歐洲未來供電網(wǎng)需要而進行的大膽嘗試，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)濟性，通過改革及競爭調(diào)節(jié)實現(xiàn)最有效的能源管理。三：歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動因素如圖1所示，歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動因素主要有以下三個：（1）環(huán)境問題：化石燃料發(fā)電會排放出二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和其它污染物，溫室氣體會引起氣候變化，這是人類面臨的最大的環(huán)境和經(jīng)濟挑戰(zhàn)之一。要研究出最經(jīng)濟的技術和措施，使歐盟達到京都議定書和后京都議定書的目標。發(fā)展可再生能源和分布式發(fā)電，是歐洲應對環(huán)境問題的基本戰(zhàn)略。（2）電力供應安全：首先，化石燃料日益減少，威脅電力的安全供應；其次，人們對電能可靠性、供電質(zhì)量，以及發(fā)電和輸電容量的要求不斷增長。歐洲輸配電系統(tǒng)基礎設施正日益老化，越來越威脅到電網(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)下重新設計電網(wǎng)。這需要進行大量投資，只有綜合利用創(chuàng)新方案、技術和電網(wǎng)結構，才能以最有效的方式達到目的。

Nature Climate KyotoandPreservation ChanqePost-KyotoNature Climate KyotoandPreservation ChanqePost-Kyoto圖1：歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動因素歐洲內(nèi)部電力市場：電力市場不斷發(fā)展，市場監(jiān)管框架不斷完善，在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，也影響著歐盟的競爭戰(zhàn)略。不斷加劇的競爭鼓勵電力工業(yè)提高效率，發(fā)展和創(chuàng)新技術。最終人們期望歐洲內(nèi)部市場能帶來各種益處，如更多選擇的服務方案和更低的電價。四：歐洲智能電網(wǎng)的技術特點在歐盟的能源需求結構中，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)電能源結構的情況下，發(fā)電裝機的增量或存量調(diào)整主要依賴新能源或可再生能源。而且歐洲很重視環(huán)境保護和可再生能源發(fā)電的發(fā)展，在這種能源政策的引導下，歐盟理事會能源政策的中心目標是發(fā)展風能、水電、太陽能和生物質(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)，更加強調(diào)對環(huán)境的保護和可再生能源發(fā)電的發(fā)展，這是引領國際電網(wǎng)發(fā)展的一大趨勢。因此，歐洲能源發(fā)展終期目標是分布式發(fā)電，而不是強調(diào)電網(wǎng)規(guī)模的擴大。下圖2所示為歐洲未來電網(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，通過輸、配電網(wǎng)，送到終端用戶。而未來電網(wǎng)的發(fā)展依托自然、分散的電源點，電廠自主發(fā)電或進行高度集中的網(wǎng)絡管理。在歐洲未來電網(wǎng)中，有大的發(fā)電廠，同時還有大量分散的、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)結構下，促進了2個很重要的電網(wǎng)技術——儲能和電能質(zhì)量控制技術的發(fā)展，電網(wǎng)的功能是如何去管理、調(diào)度及控制電能。有些技術在大電網(wǎng)技術中也會用到。歐洲智能電網(wǎng)的研究主要涉及以下幾個方面：一是智能配電結構；二是智能運行，電能和用戶適應性；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。而實現(xiàn)智能電網(wǎng)正常運行所需的技術：一是現(xiàn)有配電網(wǎng)技術；二是新型網(wǎng)絡技術，以提高電能傳輸能力和減少損耗，如氣體絕緣輸電線路(GIL),超導性、高運行溫度、柔性交流輸電(FACT)技術等；三是廣域通信，保障網(wǎng)絡自動化、在線服務、有功運行、需求響應和需求側管理(DSM)；四是電力電子技術，改善供電質(zhì)量；五是靜態(tài)儲能裝置。

枕押水醍電時：軒謝龍*RRI陽底心鍛舸糊皙齊申電MF!qQ'G：WUKTTBBSrz枕押水醍電時：軒謝龍*RRI陽底心鍛舸糊皙齊申電MF!qQ'G：WUKTTBBSrzm圖2：歐洲未來電網(wǎng)的發(fā)展方向五：歐洲智能電網(wǎng)技術路線圖2006年，歐盟理事會在綠皮書《歐洲可持續(xù)、富競爭力和安全的能源戰(zhàn)略》(AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy)中強調(diào)歐洲已經(jīng)進入一個新能源時代，歐洲能源政策最重要的目標是供電的可持續(xù)性、競爭性和安全性。未來整個歐洲電網(wǎng)必須向所有用戶提供高度可靠和經(jīng)濟有效的電能，充分開發(fā)利用大型集中發(fā)電機和小型分布電源。智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術計劃(SET-Plan)路線圖，旨在加速低碳技術發(fā)展和大規(guī)模應用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動的六個重點研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術、規(guī)劃架構、需求側參與和市場設計四個方面，提出了2010至2020年智能電網(wǎng)技術發(fā)展路線。其戰(zhàn)略目標是：到2020年實現(xiàn)35%的電力輸配來自于可再生能源，到2050年實現(xiàn)完全除碳化；將各國電網(wǎng)納入一個基于市場的泛歐大電網(wǎng)中；保障為所有消費者提供高質(zhì)量電力，并使其主動參與提高能源效率；發(fā)展電氣化交通等新領域。為此，公共和私營部門應投入經(jīng)費20億歐元。而對于歐洲中的主要一些國家，它們也都有自己相關的一些智能電網(wǎng)的規(guī)劃：根據(jù)法國能源監(jiān)管部門提出的十年計劃，從2016年開始，所有新裝電表必須是智能電表；到2016年，95％的電表必須與自動抄表管理系統(tǒng)相連。為此法國要更新替換3500多萬只電表，已經(jīng)啟動在兩年內(nèi)更換30萬只電表的試驗工程。意大利電力公司為了滿足電動汽車、太陽能接入的要求，在智能電網(wǎng)方面開展了互動式配電能源網(wǎng)絡及自動抄表管理系統(tǒng)的研究與應用工作。有多國參與的ADRESS項目是其研究項目之一，目的是開發(fā)互動式配電能源網(wǎng)絡。西班牙電力公司已經(jīng)開展了智能城市和自動抄表工作，主要是為了滿足太陽能等分布式能源接入，以及適應西班牙政府在2007年8月出臺的相關法律的要求，即到2014年，所有配網(wǎng)運營商都必須有自動抄表管理系統(tǒng)運行，到2018年，所有電機式電表都要更換為智能電表。英國規(guī)劃到2020年500萬千瓦的電能從近海風電廠輸入東部地區(qū)，通過在東海岸新建多端高壓直流線路將風電場接入電網(wǎng)。在配電網(wǎng)方面，將采用先進的動態(tài)輸電限額技術，解決北海兩個近海風電場與配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)問題。六：“超級智能電網(wǎng)”計劃歐洲超級智能電網(wǎng)(SuperSmartGrid)是將高壓直流輸電網(wǎng)絡與智能電網(wǎng)結合起來的廣域智能網(wǎng)絡。歐洲計劃通過超級智能電網(wǎng)計劃，充分利用潛力巨大的北非沙漠太陽能和風能等可再生能源發(fā)展，滿足歐洲能源需要，完善未來的歐洲能源系統(tǒng)。2006年，歐盟理事會的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》明確強調(diào)，歐洲已經(jīng)進入一個新能源時代，智能電網(wǎng)技術是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個關鍵技術和發(fā)展方向。2009年初，歐盟有關圓桌會議進一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術，將北海和大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網(wǎng)，以實現(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家，2010年1月正式推出了聯(lián)手打造可再生能源超級電網(wǎng)的宏偉計劃，該工程將把蘇格蘭和比利時以及丹麥的風力發(fā)電、德國的太陽能電池板與挪威的水力發(fā)電站連成一片。包括德國、法國、比利時、荷蘭、盧森堡、丹麥、瑞典、愛爾蘭和英國在內(nèi)的歐洲9國，還希望在2010年9月前制定新一輪規(guī)劃，在未來10年內(nèi)建立一套橫貫歐洲大陸的高壓直流電網(wǎng)，這是實現(xiàn)歐盟承諾的關鍵步驟之一——到2020年為止，可再生能源在歐盟能源供應系統(tǒng)中的比例將達到20%。但是“超級智能電網(wǎng)”計劃也面臨一定風險。①項目風險投資龐大：利用HVDC輸電將5GW電力從非洲北部輸送至歐洲，目前預計耗資100?250億歐元，具體數(shù)字則取決于采用的發(fā)電技術，實際可能超過這一數(shù)目。②市場競爭力的不確定性：大多數(shù)分析師對非洲北部可再生能源發(fā)電量從入網(wǎng)點到歐洲AC電網(wǎng)的成本定價為5?20歐元/千瓦小時，而這一定價對于其他形式的可再生能源以及其他發(fā)電技術是否適用尚未確定，且未來的碳價及恐怖分子的破壞也必須加以考慮。③政策不確定性：目前，歐洲未來的能源氣候政