未来欧洲的电网发展与电网技术.docx

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未来欧洲的电网发展与电网技术

未来欧洲的电网生长与电网技能

电力产业是百姓经济的底子财产，为经济生长和社会进步提供了重要保障。

电力产业的可连续生长是世界各国存眷的重点问题之一。

而宁静、经济和环保成为目前电力产业可连续生长的三大要素，与电网生长、电力市场密切相关。

近年来国际上正在重新塑造电力产业，使之在可连续生长的能源产业中发挥越发重要的作用。

欧洲是国际电力产业生长的一个典范，在电网技能、未来能源生长、电网结构形式等方面具有奇特的经验。

本文简述了国际电网生长的2种趋势，针对欧洲的未来电网的生长偏向以及相关的电网技能进行了阐发，指出了欧洲生长新能源发电所面临的挑战及其对中国的启示。

1　国际电网生长的2种趋势

目前，国际上电网的生长可归纳综合为两大趋势：

一是统一或联合的特高压电网；另一个是漫衍发电与交互式供电的疏散智能电网。

中国事统一或联合的特高压电网的生长趋势的主要代表。

在中国，随着电力产业高速生长，资源漫衍、经济生长的不均衡，需要提高电网输送能力，生长远距离大容量输电，增强统一或协调筹划建立，形成统一调理运行的统一或联合特高压电网。

中国的政治体系、经济情况、治理体制等也使得电网朝这个偏向推进具有一定优势。

目前正开始研究未来的大电网技能，在各方面根本上具备建立全国统一电网的能力。

在欧洲，其电力生长模式是向漫衍式发电、交互式供电的疏散智能电网过渡，越发强调对情况的掩护和可再生能源发电的生长，这是引领国际电网生长的另一大趋势。

目前这些国度和地域的电网是联合的，但由于交互式供电、柔性交换输电技能的生长，电网的生长偏向在产生改变。

能源政策对电网生长偏向具有重大影响。

欧洲很重视情况掩护和可再生能源发电的生长，在这种能源政策的引导下，鼎力大举生长可再生能源发电；欧盟理事会能源政策的中心目标是生长风能、水电、太阳能和生物质能等可再生能源。

在欧洲，天然气作为发电用能源，发电装机的增量或存量调解主要依赖新能源或可再生能源，电力需求趋于饱和，因此，能源生长终期目标是漫衍式发电，而不是强调电网范围的扩大。

目前欧洲电网的生长方法正处于一个转折点上。

2　欧洲未来的电网与电网技能

前几年，英国的高校和政府机构专门对英国电网机构做了一系列观察，观察的题目是《英国的未来电网和未来的英国电网》，主要内容是：

按目前生长状况，英国现有的电网经过20年后，其作用和现在能否一样？

20年后电网将是什么形式的？

为此，他们做了2个假设阐发。

一是“从零开始”：

假设英国还没有形成整个电网，电网需从零开始建，同时基于现有电力需求，在有一次能源的地方建厂，通过与法国联网等方法进口所需能源，并配套建立电源支撑点。

在这种情况下，电网现阶段是什么形式？

5年后将是什么形式？

10年后又将会是什么形式？

二是以英国的现有电网为主干网架，电能从北往南送，10年或20年后的电网输电能力和电网整个框架将是什么样？

这样电网的生长有没有未来？

如果现在的电网形式没有未来，未来电网应是什么形式？

这是个庞大而庞大的问题，是英国国度电网公司面临的最大挑战。

2.1　欧洲未来的电网

与英国电网情况相类似，欧洲电网也面临着同样的问题。

与电网的大容量和超高压生长偏向相反，欧洲存眷更多的是智能电网技能。

对其而言，未来的电网必须创建在电网信息化治理系统之上，特别是低压供电电网的信息化控制、流量平衡控制、网内漫衍式能源智能治理与控制系统、智能掩护系统等。

其电网的生长目标是可靠、高效和灵活。

欧洲当前和未来电网模式示意如图1。

　　从图1可以看出，现在的电网是传统的形式，大型会合的发电厂发出的电能，通过输、配电网，送到终端用户。

而未来电网的生长依托自然、疏散的电源点，电厂自主发电或进行高度会合的网络治理。

在欧洲未来电网中，有大的发电厂，同时另有大量疏散的、太阳能的或家庭用的冷热电联产（CHP）装置。

在英国，许多家庭都有自己的小锅炉，可以自己发电。

在这样的电力系统里，输电和配电的观点逐渐模糊了。

在这种电网结构下，促进了2个很重要的电网技能——储能和电能质量控制技能的生长，电网的功效是如何去治理、调理及控制电能。

有些技能在大电网技能中也会用到。

因此，欧洲未来供电结构是漫衍式发电和交互式供电。

在英国电网中，典范的电能流向主要是从北向南，在低压用户端（电压品级400V）大多有CHP和家庭使用的太阳能等。

原来的输电网还部门存在，但新建最多的就是交互式供电，如交互式的家庭式供电可将家用剩余的电能反送到电网中，这些做法在英国的电力法中已明确划定。

英国的移动通信公司正在推广其开发的一项技能——智能疏散能量控制系统，运用手机来控制家庭微型冷热电联产机组的启停。

家庭成员可以在回家之前启动家庭热电联产机组，也可凭据市场代价决定是否发电，这意味着可能会有许多小型、家庭式机组向电网供电。

因此，电网公司面临着技能上的革新和创新（如需要双向掩护等），这种交互式供电对电网的稳定控制、调理造成很大困难。

这不光给电网技能、体系、市场、治理等方面带来很大影响，并且对传统的供电、发电、输电、配电同样也造成差别水平的影响。

目前，英国政府勉励每个家庭都拥有小型的发电设备，如在家中安装CHP，其能源的利用率可能会比大型发电厂还高，家庭式CHP目前还没有对电网造成大的影响。

未来电网的生长形式与世界各国所体贴的21世纪最重要的议题即可连续、环保的生长和新能源与可再生能源有关。

2.2　欧洲电网技能

欧洲电网技能生长趋势主要是面向可再生能源系统和未来的电力系统，并提出了近期、中期及恒久的研究筹划，其中主要研究重点放在能量储存和电能质量的包管方面。

2.2.1　储能技能

在可再生能源生长中，作为电网技能焦点的储能技能，是解决可再生能源间歇性供电问题最有效的要领。

在中恒久生长阶段，大量差别形式的嵌入式发电方法的引入，尤其是大范围的间歇性可再生能源的应用，整个系统运行的宁静性与稳定性取决于这些联合的漫衍式发电系统，供需平衡将是需要解决的主要问题。

储能技能主要包罗：

抽水蓄能、压缩空气蓄能（CAES）、燃料电池、飞轮储能、超导磁储能（SMES）、超等电容器储能（比普通电容器高20—1000倍）、热储能等。

如在英国科学基金和国度项目中，有关英国电网的大部门支撑技能都是储能技能。

欧共体同样存眷储能技能的生长，它是解决可再生能源的有效利用问题的要害。

储能技能，尤其是将漫衍式储能技能应用到一些变电站，制作低本钱、高密度、疏散式的储能装置，对包管电网的稳定性、可靠性有很大的利益，对生长大电网技能也很有利。

在外洋能源电力方面，这些储能技能可以支持差别能源的开发和利用。

2.2.2　智能电网技能

欧盟理事会在2006年的绿皮书（CteenPaper）“欧洲可连续的、竞争的和宁静的电能计谋（AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy）”强调欧洲已经进入一个新能源时代。

欧洲能源政策最重要的目标必须是供电的可连续性、竞争性和宁静性，从而需要通过制定一系列政策来实现。

欧洲电力市场和电网必须面对这些新的挑战。

未来整个欧洲电网必须向所有用户提供高度可靠、经济有效的电能，充实开发利用大型会合发电机和小型漫衍电源。

智能电网技能是包管欧盟电网电能质量的一个要害技能和生长偏向。

智能电网是为满足欧洲未来供电网需要而进行的大胆实验，其特性：

一是柔性的（Flexible），满足用户需要；二是易接入的（Accessible），包管所有用户的连接通畅，尤其对付可再生能源和高效、零或低CO2排放的当地发电；三是可靠的（Reliable），保障和提高供电的宁静性和质量；四是经济的（Economic），通过革新及竞争调治实现最有效的能源治理。

智能电网结构示意如图2。

　　智能电网的研究主要涉及以下几个方面：

一是智能配电结构；二是智能运行，电能和用户适应性；二是智能电网治理；四是智能电网的欧洲互用性；五是智能电网的断面潮水问题。

实现智能电网正常运行所需的技能：

一是现有配电网技能；二是新型网络技能，以提高电能传输能力和淘汰损耗，如气体绝缘输电线路（GIL），超导性、高运行温度、柔性交换输电（FACT）技能等；三是广域通信，保障网络自动化、在线办事、有功运行、需求响应和需求侧治理（DSM）；四是电力电子技能，改进供电质量；五是静态储能装置。

实现智能电网运行的特性需要接纳新技能，新的电网技能可增加电能传输量和淘汰能量损耗，提高供电效率，而电力电子技能则可改进供电质量。

先进的仿真东西促进创新技能的应用。

通信、丈量和商业系统的生长在差别水平上为系统打开新通道。

3　与未来电网相应的新能源和可再生能源政策

3.1　欧盟新能源和可再生能源发电情况及相关法例指令

新能源与可再生能源，特别是风能、水电、太阳能和生物质能的生长，是欧盟理事会能源政策的中心目标。

欧盟于1997年颁发了《能源的未来：

可再生能源》的白皮书，2000年颁发了《朝着欧盟能源供给宁静的战略》的绿皮书，并接纳了一些政策勉励各国更多使用可再生能源电力。

2007年春季欧盟理事会上各成员国通过了到2020年实现可再生能源利用占总能源的20%，并且生物燃料能源利用占10%的生长目标，确定可再生能源成为欧洲未来能源供给的支柱。

2008年1月23日欧盟理事会颁布了可再生能源框架指令（RenewableEnergyFrameworkDirective）。

2007年11月22日，欧盟理事会提交欧洲能源技能战略筹划（theEuropeanStrateSicEnergyTechnologyPlan，SET-Plan）。

筹划中提出，欧盟实现2020年和2050年战略目标，需要从4个方面着手：

一是在能源产业领域制定新步伐，加大财力和人力投入，提高能源利用研究和技能创新能力；二是创建欧盟能源科研联盟，增强大学、研究院所和专业机构间的科研互助；三是改革和完善欧盟能源基地设施，创建新的欧盟能源技能数据系统；四是创建由欧盟理事会和各成员国到场的欧盟战略能源技能小组，以协调欧盟与成员国间的政策和筹划。

欧盟各国的可再生能源发电比例将从1997年的13.9%增加到2010年的22.1%，且欧盟15个成员国（EU15）（这里指2004年前欧盟的15个成员国，因为新参加的成员国的可再生能源的利用和潜力情况在参考文献中未统计）的可再生能源产业的目标是：

至2020年可再生能源发电量将到达总发电量的33%。

在一系列能源政策的引导下，欧洲以漫衍式发电为生长偏向。

与此相适应，研究重点也会合在动力与能源转换设备、资源深度利用技能、智能控制与群控优化技能和综合系统优化技能上。

其中与电网相关的研究主要是漫衍式发电系统的电网接入研究，以解决漫衍式发电与现有电网设施的兼容、整合和宁静运行等问题。

在文献中制定的欧盟2020年的可再生能源生长目标，指出欧盟15个成员国（EU15）从1995年到2020年可再生能源发电情况以及欧盟总的可再生能源发电情况，如表1、2所示。

　3.2　生长新能源与可再生能源发电需要研究及解决的问题

（1）燃料方面：

生长生物燃料，偏重生物燃料生产的可连续性及与其他化石燃料的竞争力；完成国际热核聚变实验堆（ITER）聚变装置的制作。

（2）发电方面：

一是最大风轮机的发电装机容量的倍增研发（主要应用于近海风场）；二是大范围光伏技能和太阳能集热发电技能的商业化实现；三是种种漫衍式发电设备制造技能；四是变速恒频风力发电系统的商业化开发。

（3）电力电子技能：

一是逆变器设计及其控制和运行（风电、光伏、微型燃气轮机）；二是并网技能；三是太阳能充电控制技能；四是燃料电池功率调治系统；五是谐波抑制和能量治理。

（4）控制与运行：

一是风电、太阳能转换最大化（风速、太阳光跟踪控制）；二是形成欧洲智能电网，尽可能使漫衍式能源电力并人电网；三是供电质量及其控制问题；四是含新能源发电的配电网设计和运行；五是差别新能源发电系统联合运行；六是系统掩护方案等。

（5）储能技能：

探索新储能技能及在本钱方面实现突破。

（6）对电网影响：

一是对电力市场的影响；二是新能源项目的经济性阐发；三是独立电力系统（微电网）的稳定性阐发；四是新能源发电的并网对提高发电系统的稳定性、可靠性阐发；五是含新能源发电的电力系统可靠性阐发及评价等。

（7）能效研究方面：

能效研究方面实现突破，如质料、纳米科学、信息与通讯技能、生物科学等。

4　结语

欧盟新能源与可再生能源发电生长的主要经验：

明确和适时修订生长目标、制定和完善相关政策、进行资源普查和电网筹划、检测认证产物和设备装备质量、尺度化和系列化以低落单元本钱等，这些经验和做法值得我们借鉴。

我国和欧洲在电网生长上是2个比力极度的取向：

一个是大电网，一个是疏散智能式电网。

虽然新能源发电带来的挑战不相同，但在新能源发电对电力市场的影响、电力市场设计、经济阐发等方面，我国和欧洲会遇到同样的问题。

我国在新能源与可再生能源发电方面已制定了相关的近中期和恒久生长目标，提出了一系列促进生长的政策步伐，并凭据生长的需要适时调解和完善有关政策步伐。