未来欧洲的电网发展与电网技术.docx

未来欧洲的电网发展与电网技术电力工业是国民经济的基础产业，为经济发展和社会进步提供了重要保障 电力工业的可持续发展是世界各国关注的重点问题之一而安全、经济和环 保成为目前电力工业可持续发展的三大要素，与电网发展、电力市场密切相 关近年来国际上正在重新塑造电力工业，使之在可持续发展的能源工业中发挥 更加重要的作用欧洲是国际电力工业发展的一个典型，在电网技术、未来 能源发展、电网结构形式等方面具有独特的经验本文简述了国际电网发展 的2种趋势，针对欧洲的未来电网的发展方向以及相关的电网技术进行了分 析，指出了欧洲发展新能源发电所面临的挑战及其对中国的启示1国际电网发展的2种趋势目前，国际上电网的发展可概括为两大趋势：一是统一或联合的特高压电网; 另一个是分布发电与交互式供电的分散智能电网中国是统一或联合的特高压电网的发展趋势的主要代表在中国，随着电力 工业高速发展，资源分布、经济发展的不均衡，需要提高电网输送能力，发 展远距离大容量输电，加强统一或协调规划建设，形成统一调度运行的统一 或联合特高压电网中国的政治体系、经济环境、管理体制等也使得电网朝 这个方向推进具有一定优势目前正开始研究未来的大电网技术，在各方面 基本上具备建设全国统一电网的能力。

在欧洲，其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过渡， 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 另一大趋势目前这些国家和地区的电网是联合的，但由于交互式供电、柔 性交流输电技术的发展，电网的发展方向在发生改变能源政策对电网发展 方向具有重大影响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，大力发展可再生能源发电；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在欧洲，天然气 作为发电用能源，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 电力需求趋于饱和，因此，能源发展终期目标是分布式发电，而不是强调电 网规模的扩大目前欧洲电网的发展方式正处于一个转折点上2 欧洲未来的电网与电网技术前几年，英国的高校和政府机构专门对英国电网机构做了一系列调查，调查 的题目是《英国的未来电网和未来的英国电网》，主要内容是：按目前发展 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 个假设分析一是“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式进口所需能源，并配套建设电 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骨干网架，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 发展有没有未来？如果现在的电网形式没有未来，未来电网应是什么形式？ 这是个庞大而复杂的问题，是英国国家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发展方向相反，欧洲关注更多的是智能电网技术对其而言，未来的 电网必须建立在电网信息化管理系统之上，特别是低压供电电网的信息化控制、流量平衡控制、网内分布式能源智能管理与控制系统、智能保护系统等其电网的发展目标是可靠、高效和灵活欧洲当前和未来电网模式示意如图 1■i询的的啊坐叩的LG段电IMKinr'KJC卄 £电輛評惦切孜川；氓电朗：：；一嗖41⑷曲浙冷'titfrw电瓷打话也池拧制屯赵*f«!ISA CHF [ilftl-SCHPP!jVI^|ip,-吃陡中盼 叶制號Fi电能侪一mX4U从图1 可以看出，现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 用到因此，欧洲未来供电结构是分布式发电和交互式供电在英国电网中，典型的电能流向主要是从北向南，在低压用户端（电压等级400V）大多有CHP和家庭使用的太阳能等原来的输电网还部分存在，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规定英国的移动通信公司正在 推广其开发的一项技术——智能分散能量控制系统，运用来控制家庭微 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， 也可根据市场价格决定是否发电，这意味着可能会有很多小型、家庭式机组 向电网供电因此，电网公司面临着技术上的改进和创新（如需要双向保护 等），这种交互式供电对电网的稳定控制、调度造成很大困难。

这不但给电网 技术、体系、市场、管理等方面带来很大影响，而且对传统的供电、发电、 输电、配电同样也造成不同程度的影响目前，英国政府鼓励每个家庭都拥 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发展形式与世界各国所关心的 21 世纪最重要的议题即可持续、环 保的发展和新能源与可再生能源有关2.2 欧洲电网技术欧洲电网技术发展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、中期及长期的研究计划，其中主要研究重点放在能量储存和电能 质量的保证方面2.2.1 储能技术在可再生能源发展中，作为电网技术核心的储能技术，是解决可再生能源间 歇性供电问题最有效的方法在中长期发展阶段，大量不同形式的嵌入式发 电方式的引入，尤其是大规模的间歇性可再生能源的应用，整个系统运行的 安全性与稳定性取决于这些联合的分布式发电系统，供需平衡将是需要解决 的主要问题储能技术主要包括：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)、超级电容器储能(比普通电容器高20—1000 倍)、热储能等。

如在英国科学基金和国家项目中，有关英国电网的大部分支撑技术都是储能 技术欧共体同样关注储能技术的发展，它是解决可再生能源的有效利用问 题的关键储能技术，尤其是将分布式储能技术应用到一些变电站，建造低 成本、高密度、分散式的储能装置，对保证电网的稳定性、可靠性有很大的 好处，对发展大电网技术也很有利在国外能源电力方面，这些储能技术可 以支持不同能源的开发和利用2.2.2 智能电网技术欧盟理事会在2006年的绿皮书(Cteen Paper) “欧洲可持续的、竞争的和安 全的电能策略(A European Strategy for Sustainable, Competitive and Secure Energy) ”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持续性、竞争性和安全性,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 技术和发展方向智能电网是为满足欧洲未来供电网需要而进行的大胆尝试,其特性：一是柔 性的(Flexible)，满足用户需要；二是易接入的(Accessible)，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； 三是可靠的(Reliable)，保障和提高供电的安全性和质量；四是经济的(Economic)，通过改革及竞争调节实现最有效的能源管理。

智能电网结构示意如图 2屯厂罠电厂?鲁诞电朗示愆咸机电厂XAmB 4毗厂沁曲户交毎代理县杵° 介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、 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；五是静态储能装置实现智能电网运行的特性需要采用新技术，新的电网技术可增加电能传输量和减少能量损耗，提高供电效率，而电力电子技术则可改善供电质量先进的仿真工具促进创新技术的应用通信、测量和商业系统的发展在不同程度 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规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发展，是欧盟理事会能源政策的中心目标欧盟于1997年发表了《能源的未来：可再生能源》的白皮书，2000年发表了《朝着欧盟能源供应安全的战略》的绿皮书并采取了一些政策鼓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%的发展目标，确定可再生能源成为欧洲未来能源供应的支柱2008年1月23日欧盟理事会颁布了可再生能源框架指令(RenewableEnergy Framework Directive)2007年11月22日，欧盟理事会提交欧洲能源技术战略规划(the European St ra te SicEnergy Technology Plan，SET-Plan)规划中提出，欧盟实现2020年和2050年战略目标，需要从4个方面着手：一是在能源工业领域制定新措施，加大财力和人力投入，提高能 源利用研究和技术创新能力；二是建立欧盟能源科研联盟，加强大学、研究院所和专业机构间的科研合作；三是改造和完善欧盟能源基地设施，建立新 的欧盟能源技术数据系统；四是建立由欧盟理事会和各成员国参加的欧盟战 略能源技术小组，以协调欧盟与成员国间的政策和计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，因为新加 入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 能源工业的目标是：至2020 年可再生能源发电量将达到总发电量的 33%。

在 一系列能源政策的引导下，欧洲以分布式发电为发展方向与此相适应，研 究重点也集中在动力与能源转换设备、资源深度利用技术、智能控制与群控 优化技术和综合系统优化技术上其中与电网相关的研究主要是分布式发电 系统的电网接入研究，以解决分布式发电与现有电网设施的兼容、整合和安 全运行等问题在文献中制定的欧盟2020 年的可再生能源发展目标，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 所示表1欧毀帖亍应貝国ILU1S)的珥再生能源发电装林情况(1995^2020^1IM95 型 探咆帘总“百耶3005 年我电节机伍衽佯琳氏申11995-轴01厨)槪ffii+2010 军TlltK.* 。