未来欧洲的电网发展与电网技术

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。

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