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国外智能电网研究与发展(三)

作者: 来源:综合报道 发布时间:2012-06-18 浏览:
 (一)欧洲智能电网理论的沿革

欧洲由于传统化石能源短缺,风电和太阳能发电等可再生能源发电得以快速发展,解决风电等可再生能源的并网发电和 减少温室气体排放成为促进欧洲智能电网建设的主要驱动力。随着欧洲统一电力市场的建设和各国电力市场的开放,电力公司面临较大的市场压力,需提高用户满意度,争取更多的用户。因此,加强与用户的互动和降低电价成为欧洲智能电网建设的重点之一。

1.智能电网技术平台。为促进智能电网的规划与发展,2005年欧盟成立了智能电网技术平台(Smart Grids European Technology Platform),又先后发布了《欧洲未来电网愿景与战略》(2006)、《欧洲未来电网战略研究议程》(2007)、《欧洲未来电网战略部署方案》(2008)三份重要文件。从中可以看出,欧洲智能电网的研究主要涉及以下几个方面:电网智能配电结构,电网智能运行,智能电网管理,智能电网的欧洲互用性,智能电网的断面潮流问题。欧洲未来智能电网结构如下图所示。

欧洲智能电网示意图

在欧洲,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。因为天然气是欧洲发电用主要能源,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。欧洲未来电网发展依托自然和分散的电源点,电厂自主发电或进行高度集中的网络管理,有大的发电厂,同时,还有大量分散的和太阳能或家庭用的冷热电联产(CHP)装置。在这类电力系统里,储能和电能质量控制技术的进步是智能电网发展的主要因素。

2.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、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。

3.欧洲“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%。

国际能源署预计,到2030年,欧洲需要为电网升级改造投入约5000亿欧元,其中智能电网比重最大。欧洲智能电表市场过去几年取得了重大进展,许多国家迈向电网全面自动化,其中意大利已有一大半的传统电表改换为智能电表,丹麦电力的近20%来自风力发电,已开发出世界上最智能的电网。

此外,“超级智能电网”计划也面临一定风险。① 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100~250亿欧元,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。② 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5~20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。③ 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。④ 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。⑤ 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。⑥ 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。

延伸:欧洲及北美特高压大电网发展

1、北美互联电网

北美互联电网是美洲最大的互联电网,服务人口4.4亿、装机规模12.7亿千瓦。由东部电网、西部电网、德州电网和加拿大的魁北克电网四个同步电网组成。

其中,东部电网装机超过7亿千瓦,覆盖面积520万平方公里;西部电网装机2亿千瓦,覆盖面积380万平方公里。

北美联合电力系统

2、欧洲电网

欧洲电网

欧洲电网主要由欧洲大陆电网、北欧电网、波罗的海电网、英国电网、爱尔兰电网等5个跨国互联同步电网,以及冰岛、塞浦路斯2个独立电力系统构成,其中欧洲大陆电网是世界上最大的同步电网之一,服务人口人口7.3亿,覆盖欧洲24个国家,面积450万平方公里,装机规模达6.7亿千瓦。

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