欧洲智能电网

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1、欧洲智能电网一：欧洲智能电网提出的背景当前欧洲电网的基本结构，主要是满足大型传统化石燃料发电厂的远距离输电，而如今 的能源问题使欧洲面临改变发电规划的现状。低碳发电技术的发展和需求侧管理效率的大幅 提高，将使用户能与电网互动。以用户为中心的网络结构正朝我们走来，但这些根本性的改 变，会给电网设计和控制带来很大影响。在 2004 年 12 月召开的国际可再生能源和分布式能源整合会议 上，电力工业和相关研 究机构建议成立未来电网欧洲技术论坛（欧洲委员会下有近30 个欧洲技术论坛）。之后，欧 洲委员会研究总局为该技术论坛制定了基本理念和指导原则。2005 年，智能电网欧洲技术 论坛正式成立。该论坛包

2、括了来自制造、输配电系统运行、研究机构和监管部门的代表， 主要目标是：把当前的电网转换成一个用户和运营者互动的服务网，以提高欧洲输配电系统 的效率、安全性及可靠性，并为分布式和可再生能源发电的大规模整合扫除各种障碍。成立该技术论坛之前，在欧盟第5 次框架计划中的欧洲电网中的可再生能源和分布式 发电整合专题下，策划了50 多个项目，分为分布式发电、输电、储能、高温超导体和其它 整合项目五大类。这些项目被认为是发展互动电网第一代构成元件和新结构的起点。这些项 目中有许多于 2001 年开始实施，并已成功达到了预期效果。2006 年 4 月，智能电网欧洲技术论坛的顾问委员提出了智能电网的愿景，之后又

3、制 定了战略研究议程，用于指导欧盟及其各国开展相关项目，促成了智能电网的实现。 二：欧洲智能电网的定义在智能电网欧洲技术论坛中对智能电网的定义如下：Although there is no standard global definition, the European Technology Platform SmartGrids defines smart grids as electricity networks that can intelligently integrate the behaviour and actions of all users connected to it -

4、 generators, consumers and those that do both -n order to efficie ntly deliver susta in able, econo mic and secure electricity supplies.简单地说就是智能电网作为一个电力网络，可以整合网络中连接的所有设备的行为，从 而有效地提供可持续的、经济的、安全的电力供应。智能电网作为为满足欧洲未来供电网需要而进行的大胆尝试，其特性有：一是柔性，满 足用户需要；二是易接入性，保证所有用户的连接通畅，尤其对于可再生能源和高效、零或 低 CO2 排放的本地发电；三是可靠性，保障

5、和提高供电的安全性和质量；四是经济性，通 过改革及竞争调节实现最有效的能源管理。三：欧洲智能电网的驱动因素如图 1 所示，欧洲智能电网的驱动因素主要有以下三个：（1）环境问题：化石燃料发电会排放出二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和其它污染物， 温室气体会引起气候变化，这是人类面临的最大的环境和经济挑战之一。要研究出最经济的 技术和措施，使欧盟达到京都议定书和后京都议定书的目标。发展可再生能源和分布式发电， 是欧洲应对环境问题的基本战略。（2）电力供应安全：首先，化石燃料日益减少，威胁电力的安全供应；其次，人们对 电能可靠性、供电质量，以及发电和输电容量的要求不断增长。欧洲输配电系统基础设施正 日益

6、老化，越来越威胁到电网安全、可靠和高质量供电，需要在考虑电网新功能和新挑战下 重新设计电网。这需要进行大量投资，只有综合利用创新方案、技术和电网结构，才能以最 有效的方式达到目的。NatureClimateKyoto andPreservationChanqePost-Kyoto图 1 ：欧洲智能电网的驱动因素(3) 欧洲内部电力市场：电力市场不断发展，市场监管框架不断完善，在促进经济发 展的同时，也影响着欧盟的竞争战略。不断加剧的竞争鼓励电力工业提高效率，发展和创新 技术。最终人们期望欧洲内部市场能带来各种益处，如更多选择的服务方案和更低的电价。 四：欧洲智能电网的技术特点在欧盟的能源需求结

7、构中，石油占41，天然气占23，煤占15，核能占16，可 再生能源占 6。在以石油和天然气作为主要的发电能源结构的情况下，发电装机的增量或 存量调整主要依赖新能源或可再生能源。而且欧洲很重视环境保护和可再生能源发电的发 展，在这种能源政策的引导下，欧盟理事会能源政策的中心目标是发展风能、水电、太阳能 和生物质能等可再生能源。因此欧洲的电力发展模式是向分布式发电、交互式供电的分散智能电网，更加强调对环 境的保护和可再生能源发电的发展，这是引领国际电网发展的一大趋势。因此，欧洲能源发 展终期目标是分布式发电，而不是强调电网规模的扩大。下图 2 所示为欧洲未来电网发展方向示意图，从图中我们可看出，现

8、在的电网是传统的 形式，大型集中的发电厂发出的电能，通过输、配电网，送到终端用户。而未来电网的发展 依托自然、分散的电源点，电厂自主发电或进行高度集中的网络管理。在欧洲未来电网中，有大的发电厂，同时还有大量分散的、太阳能的或家庭用的冷热电 联产(CHP)装置。在英国，很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，输电和配电的概念逐渐模糊了。在这种电网结构下，促进了 2 个很重要的电网技术 储能和电能质量控制技术的发展，电网的功能是如何去管理、调度及控制电能。有些技术在 大电网技术中也会用到。欧洲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

9、性；二是智能电网管理；四是智能电网的欧洲互用性；五是智能电网的断面潮 流问题。而实现智能电网正常运行所需的技术：一是现有配电网技术；二是新型网络技术， 以提高电能传输能力和减少损耗，如气体绝缘输电线路(GIL),超导性、高运行温度、柔性 交流输电(FACT )技术等；三是广域通信，保障网络自动化、在线服务、有功运行、需求响 应和需求侧管理(DSM)；四是电力电子技术，改善供电质量；五是静态储能装置。枕押水醍电时：軒谢龙*RRI阳底心锻舸糊皙齐申电MF!qQG：WUKTTBBSrz m图 2 ：欧洲未来电网的发展方向 五：欧洲智能电网技术路线图2006年，欧盟理事会在绿皮书欧洲可持续、富竞争力和

10、安全的能源战略(A European Strategy for Sustainable， Competitive and Secure Energy)中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是供电的可持续性、竞争性和安全性。未来整个欧洲电网必 须向所有用户提供高度可靠和经济有效的电能，充分开发利用大型集中发电机和小型分布电 源。智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。2009年10月，欧盟公布了战略能源技术计划(SET-Plan)路线图，旨在加速低碳技术 发展和大规模应用，其中将智能电网作为第一批启动的六个重点研发投资方向之一，从电网 的技术、规划架构、

11、需求侧参与和市场设计四个方面，提出了 2010至2020年智能电网技术 发展路线。其战略目标是：到2020年实现35%的电力输配来自于可再生能源，到2050年 实现完全除碳化；将各国电网纳入一个基于市场的泛欧大电网中；保障为所有消费者提供高 质量电力，并使其主动参与提高能源效率；发展电气化交通等新领域。为此，公共和私营部 门应投入经费20亿欧元。而对于欧洲中的主要一些国家，它们也都有自己相关的一些智能电网的规划： 根据法国能源监管部门提出的十年计划，从2016年开始，所有新装电表必须是智能电 表；到2016年， 95的电表必须与自动抄表管理系统相连。为此法国要更新替换3500多万 只电表，已经

12、启动在两年内更换30万只电表的试验工程。意大利电力公司为了满足电动汽车、太阳能接入的要求，在智能电网方面开展了互动式 配电能源网络及自动抄表管理系统的研究与应用工作。有多国参与的 ADRESS 项目是其研 究项目之一，目的是开发互动式配电能源网络。西班牙电力公司已经开展了智能城市和自动抄表工作，主要是为了满足太阳能等分布式 能源接入，以及适应西班牙政府在2007年8月出台的相关法律的要求，即到2014年，所有 配网运营商都必须有自动抄表管理系统运行，到2018 年，所有电机式电表都要更换为智能 电表。英国规划到2020年500万千瓦的电能从近海风电厂输入东部地区，通过在东海岸新建 多端高压直流

13、线路将风电场接入电网。在配电网方面，将采用先进的动态输电限额技术，解 决北海两个近海风电场与配电网联网问题。六：“超级智能电网”计划欧洲超级智能电网(Super Smart Grid)是将高压直流输电网络与智能电网结合起来的 广域智能网络。欧洲计划通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风 能等可再生能源发展，满足欧洲能源需要，完善未来的欧洲能源系统。2006 年，欧盟理事会的能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略明确 强调，欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技 术和发展方向。2009 年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网

14、技术，将北海和 大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成 的跳跃式发展。以英法德为代表的欧洲北海国家，2010年 1 月正式推出了联手打造可再生 能源超级电网的宏伟计划，该工程将把苏格兰和比利时以及丹麦的风力发电、德国的太阳能 电池板与挪威的水力发电站连成一片。 包括德国、法国、比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、 瑞典、爱尔兰和英国在内的欧洲9 国，还希望在2010年9月前制定新一轮规划，在未来10 年内建立一套横贯欧洲大陆的高压直流电网，这是实现欧盟承诺的关键步骤之一 到 2020 年为止，可再生能源在欧盟能源供应系统中的比例将达到20%。但是“超级智能电网

15、”计划也面临一定风险。项目风险投资庞大：利用HVDC输电将 5GW电力从非洲北部输送至欧洲，目前预计耗资100250亿欧元，具体数字则取决于采用 的发电技术，实际可能超过这一数目。市场竞争力的不确定性：大多数分析师对非洲北 部可再生能源发电量从入网点到欧洲AC电网的成本定价为520欧元/千瓦小时，而这一 定价对于其他形式的可再生能源以及其他发电技术是否适用尚未确定，且未来的碳价及恐怖 分子的破坏也必须加以考虑。政策不确定性：目前，欧洲未来的能源气候政策以及相关 长期可预见方案几乎为零。输电方面的地方政治障碍：在欧洲，获得建造长距离输电线 路的许可证非常困难，从地中海至欧洲心脏建造输电线路，需要涉及几个国家的上百个当地 司法机关的批准。进口依赖性：从非洲北部进口电力增大了欧盟能源进口依赖性，但不 同于传统能源的进口依赖，非洲向欧洲提供的这部分用于发电的可再生能源禁止在全球市场 上出售，但传统能源可以转卖给别的国家。缺乏政治动力：相比欧盟气候保护、促进可 再生能源发电及传输等问题，政府参与智能电网建设的政治压力不足。