2.2 歐洲地區(qū)

2.2.1歐洲發(fā)展智能電網(wǎng)的目的

當(dāng)前歐洲電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)主要是滿足大型傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠的遠(yuǎn)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(shù)的發(fā)展和需求側(cè)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(luò)結(jié)構(gòu)正朝我們走來，但這些根本性的改變，會給電網(wǎng)設(shè)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(guān)研究機(jī)構(gòu)建議成立了“未來電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”(歐洲委員會下有近30個歐洲技術(shù)論壇)。之后，歐洲委員會研究總局為該技術(shù)論壇制定了基本理念和指導(dǎo)原則。2005年，“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)淪壇”正式成立。該論壇包括來自制造、輸配電系統(tǒng)運行、研究機(jī)構(gòu)和監(jiān)管部門的代表，主要目標(biāo)是：把當(dāng)前的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成一個用戶和運營者互動的服務(wù)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(shù)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(dǎo)體和其他整合項目五大類。這些項目被認(rèn)為是發(fā)展互動電網(wǎng)第一代構(gòu)成元件和新結(jié)構(gòu)的起點。這些項目中有許多于2001年開始實施，并已成功達(dá)到了預(yù)期效果。

2006年4月，“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)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(dǎo)歐盟及其各國開展相關(guān)項目，促成了智能電網(wǎng)的實現(xiàn)。

2.2.2 歐洲智能電網(wǎng)的定義

“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”對智能電網(wǎng)的定義如下：智能電網(wǎng)作為一個電力網(wǎng)絡(luò)，可以整合網(wǎng)絡(luò)中連接的所有設(shè)備的行為，從而有效地提供可持續(xù)的、經(jīng)濟(jì)的、安全的電力供應(yīng)。

智能電網(wǎng)作為為滿足歐洲未來供電網(wǎng)需要而進(jìn)行的大膽嘗試，其特點：一是柔性，滿足用戶需要;二是易接人性，保證所有用戶的連接通暢，尤其對于可再生能源和高效、零或低二氧化碳排放的本地發(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(jì)性，通過改革及競爭調(diào)節(jié)實現(xiàn)最有效的能源管理。

2.2.3 歐洲智能電網(wǎng)的驅(qū)動因素

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、氮氧化物和其他污染物，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(jì)挑戰(zhàn)之一。要研究出最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)和措施，使歐盟達(dá)到《京都議定書》和《后京都議定書》的目標(biāo)。發(fā)展可再生能源和分布式發(fā)電，是歐洲應(yīng)對環(huán)境問題的基本戰(zhàn)略。

2.電力供應(yīng)安全

首先，化石燃料日益減少，威脅電力的安全供應(yīng);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(chǔ)設(shè)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(shè)計電網(wǎng)。這需要進(jìn)行大量投資，只有綜合利用創(chuàng)新方案、技術(shù)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，才能以最有效的方式達(dá)到目的。

3.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(jìn)經(jīng)濟(jì)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(shù).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(wù)方案和更低的電價。

2.2.4歐洲智能電網(wǎng)的技術(shù)特點

在歐盟的能源需求結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)電裝機(jī)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(hù)和可再生能源發(fā)電的發(fā)展，在這種能源政策的引導(dǎo)下，歐盟理事會能源政策的中心目標(biāo)是發(fā)展風(fēng)能、水電、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源。

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)的方向發(fā)展，更加強(qiáng)淵對環(huán)境的保護(hù)和可再生能源發(fā)電，這是引領(lǐng)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(biāo)是分布式發(fā)電，而不是強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大。

圖2-2顯示了歐洲未來電網(wǎng)發(fā)展方向，從中可以看出，現(xiàn)在的電網(wǎng)是傳統(tǒng)的形式，即大型集中的發(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(jìn)行高度集中的網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)下，促進(jìn)了兩個很重要的電網(wǎng)技術(shù)—— 儲能和電能質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)的功能是如何管理、調(diào)度及控制電能。

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(jié)構(gòu);二是智能運行，電能和用戶適應(yīng)性;i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(shù)：一是現(xiàn)有配電網(wǎng)技術(shù);二是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以提高電能傳輸能力和減少損耗，如氣體絕緣輸電線路(G1I。)，超導(dǎo)性、高運行溫度、柔性交流輸電( FACT)技術(shù)等;三是廣域通信，保障網(wǎng)絡(luò)自動化、在線服務(wù)、有功運行、需求響應(yīng)和需求側(cè)管理(DSM);四是電力電子技術(shù)，改善供電質(zhì)量;五是靜態(tài)儲能裝置。

2.2.5歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)路線圖

2006年，歐盟理事會在綠皮書《歐洲可持續(xù)、富有競爭力和安全的能源戰(zhàn)略》(AEuropean Strategy jor Su.stainable，Competitive cznd Secure Energy)中強(qiáng)調(diào)歐渺1已經(jīng)進(jìn)入一個新能源時代，歐洲能源政策最重要的目標(biāo)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(jì)有效的電能，充分開發(fā)利用大型集中發(fā)電機(jī)和小型分布電源。智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一項關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。

2009年10月，歐盟公布了戰(zhàn)略能源技術(shù)計劃( SET-Plan)路線圖，旨在加速低碳技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，其中將智能電網(wǎng)作為第一批啟動的6個重點研發(fā)投資方向之一，從電網(wǎng)的技術(shù)、規(guī)劃架構(gòu)、需求側(cè)參與和市場設(shè)計四個方面，提出了2010～2020年智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線。其戰(zhàn)略目標(biāo)是：到2020年實現(xiàn)35%的電力輸配來白可再生能源，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(lǐng)域。為此，公共和私營部門應(yīng)投入經(jīng)費20億歐元。

而對于歐洲的主要一些國家，它們也都有自己相關(guān)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10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3 500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、太陽能接人的要求，在智能電網(wǎng)方面開展了互動式配電能源網(wǎng)絡(luò)及自動抄表管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用工作。有多國參與的AD-RESS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(luò)。

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人，以及適應(yīng)西班牙政府在2007年8月出臺的相關(guān)法規(guī)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(jī)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(fēng)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(fēng)電場接人電網(wǎng)。在配電網(wǎng)方面，將采用先進(jìn)的動態(tài)輸電限額技術(shù)，解決北海兩個近海風(fēng)電場與配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)問題。

2.2.6歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢

歐洲超級智能電網(wǎng)(Super Smart Grid)是將高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)結(jié)合起來的廣域智能網(wǎng)絡(luò)。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(fēng)能等可再生能源發(fā)展，來滿足歐洲能源需要，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)、富有競爭力和安全的能源策略》明確強(qiáng)調(diào)，歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個新能源時代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一項關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。2009年初，歐盟有關(guān)圓桌會議進(jìn)一步明確要依靠智能電網(wǎng)技術(shù)，將北海和大西洋的海上風(fēng)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(fēng)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。這一工程涉及德國、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，它們還希望在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(guān)鍵步驟之一。到2020年，可再生能源在歐盟能源供應(yīng)系統(tǒng)中的比例將達(dá)到20%。

但是“超級智能電網(wǎng)”計劃也面臨一定風(fēng)險：(1)項目風(fēng)險投資龐大：利用HVDC輸電將5(JW電力從非洲北部輸送至歐洲，目前預(yù)計耗資100億～250億歐元，具體數(shù)字則取決于采用的發(fā)電技術(shù)，實際可能超過這一數(shù)額。(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/干瓦小時，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(shù)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策以及相關(guān)長期可預(yù)見方案幾乎為零。(1)輸電方面的地方政治障礙：在歐洲，獲得建造長距離輸電線路的許可證非常困難，從地中海至歐洲心臟建造輸電線路，需要涉及幾個國家的上百個當(dāng)?shù)厮痉C(jī)關(guān)的批準(zhǔn)。(5)進(jìn)口依賴性：從非洲北部進(jìn)口電力增大了歐盟能源進(jìn)口依賴性，但不同于傳統(tǒng)能源的進(jìn)口依賴，非洲向歐洲提供的這部分用于發(fā)電的可再生能源禁止在全球市場上出售，但傳統(tǒng)能源可以轉(zhuǎn)賣給別的國家。(6)缺乏政治動力：相比歐盟氣候保護(hù)、促進(jìn)可再生能源發(fā)電及傳輸?shù)葐栴}，政府參與智能電網(wǎng)建設(shè)的政治壓力不足。