欧洲超级电网的发展及其解决方案_姚美齐_李乃湖

第38卷 第3期 2014年3月 电 网 技 术 Power System Technology Vol. 38 No. 3 Mar. 2014

文章编号：1000-3673（2014）03-0549-07 中图分类号：TM 721 文献标志码：A 学科代码：470·4051

欧洲超级电网的发展及其解决方案

姚美齐，李乃湖

（阿尔斯通电网中国技术中心，上海市 闵行区 201114）

An Introduction to European Supergrid and Its Solutions

YAO Meiqi, LI Naihu

(Alstom Grid China Technology Center, Minhang District, Shanghai 201114, China)

ABSTRACT: The promoting force, technical route and development plan of European Supergrid are introduced, and the network frame and key technologies possibly applied in European Supergrid are discussed. It is pointed out that the VSC-HVDC based multi-terminal DC mesh network is a feasible solution for Supergrid and the development of Supergrid is a long-term and progressive process. The challenges the Supergrid having to be faced with not only involve the development of key equipments such as DC circuit breakers, DC/DC transformers and DC cables, but also the technical factors such as the coordinated control of DC power flow, the control and protection of DC grid, the drafting of relevant technical standards for DC Supergrid, besides, other factors such as economic factor, supply chain and social factor are should be taken into account. Finally, the progress of the first commercial item of European Supergrid is presented. KEY WORDS: Supergrid; VSC-HVDC; multi-terminal HVDC; DC grid

摘要：介绍了欧洲超级电网的发展驱动力和技术路线，讨论了超级电网可能的网络架构和关键技术，指出：基于柔性直流输电技术的网状多端直流系统是超级电网的可行解决方案；超级电网是一个长期、渐进的发展过程，其面临的挑战不仅包括直流断路器、直流变压器和直流电缆等关键设备研制，直流电网潮流的协调控制、直流电网的控制与保护、直流电网相关技术标准的制定等技术因素，其他诸如经济因素、供应链、社会因素等也必须考虑。最后介绍了超级电网第一个商业应用项目的进展情况。

关键词：超级电网；柔性直流；多端直流；直流电网 DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2014.03.001

率并不高，基于柔性直流输电技术的多端及其网状直流技术被认为是解决大规模可再生能源并网问题的有效解决方案之一[2-4]。

根据欧盟确定的2020年可再生能源发电达到20%的发展目标，2020年欧洲海上风电装机容量将达到70 GW[5-7]。然而，无论风能、太阳能还是水电的能源，都存在随季节和气候变化大幅波动的问题，能源的供给量很不稳定，分布也很不平衡，这就要求电网具有大范围的潮流输送和转移能力，而现有电网已不能满足可再生能源接入和跨国家之间的电力交易和市场竞争的需求，电网的更新换代改造迫在眉睫。为促进大规模可再生能源的接入和跨国家之间的电力平衡及远距离电力传输，保证欧洲电网的供电可靠性和安全性，从而提升电网的使用效率并改善欧洲电力市场的效益，欧洲于2008年提出建设一个泛欧洲的输电网络，即超级电网(Supergrid)。

“超级电网”一词并不是一个全新的概念，早在第二次世界大战后，欧洲就提出了超级电网的愿景。20世纪60年代，英国在其电网导则中首次定义了这一概念[8]。超级电网的实质是一个广域输电网络，用远距离输电设备将不同种类的发电系统连接起来，以利于可再生能源的远程输送。超级电网并不仅仅是在已有电网基础上进行延伸，而是在此基础上再叠加一层直流网络，形成的交直流混合电力系统。本文将介绍欧洲超级电网的成因及其发展规划，探讨实现超级电网的关键技术和挑战，最后介绍超级电网的第一个商业应用项目。

0 引言

随着全球能源短缺和环境污染的日趋严重，可再生能源的利用和开发受到了世界各国的重视，特别是风电在未来能源供给中的比例将逐步增加。截至2012年12月，中国风电的装机容量已达到75 324 MW[1]， 连续2年位居全球第一。但由于风电出力的不确定性和电力系统的消纳能力等问题，风电的有效利用

1 超级电网发展的驱动力

超级电网的产生驱动力是大量可再生能源(包括海上风电、太阳能)的并网需求和大范围的电力平衡、交易，以及提高电网供电可靠性和安全性的要求。

550 姚美齐等：欧洲超级电网的发展及其解决方案 Vol. 38 No. 3

1.1 海上风电开发

欧洲的海上风电项目主要集中在北海区域[9-10]，其主要供应市场为英国、丹麦、荷兰、瑞典、德国、比利时和挪威。根据欧洲风能协会的估计，2020年欧洲的海上风电的装机容量将达到40 GW，2030年将达到150 GW。快速发展的海上风电出力需要一个新型的电力网络来传送和消纳，并且如此大规模的海上风电需要整个欧洲范围内的电力负荷才能消纳，因此迫切需要构建一个泛欧洲的电力传输网络。

1.2 大规模太阳能并网

除了海上风能，太阳能也正在被考虑通过超级电网传输到欧洲负荷中心，如在撒哈拉沙漠地区安装基于集中式太阳能发电(concentrated solar power，CSP)技术的太阳能收集系统。CSP的原理是将太阳能聚集在一个点，通过加热水或其他液体产生水蒸汽，带动汽轮机发电。CSP更适合应用于阳光相对充足、广袤的荒漠戈壁地区，如欧盟地中海沿岸国家。

为促进太阳能的开发和有效利用，欧盟启动了地中海太阳能计划(Mediterranean Solar Plan)[11-12]，该计划的目标是：1）应用不同CSP技术建设大规模发电示范工程，并比较各种技术在经济上的可行性及适应性；2）提升CSP技术的产业化水平，降低CSP技术的成本，促进廉价替代材料的研发和开展储能技术研究；3）开展太阳能CSP混合技术和利用CSP技术生产氢气的研究；4）欧盟层面的大型集中式太阳能科技基础设施建设等。 1.3 电力平衡和电力交易

可再生能源的供给具有间歇性，如何调度这种电源对于电网运营商来说是一个很大的挑战[13]。超级电网的建设目的之一就是通过大范围的电力传输和平衡来消纳海上风电及大规模太阳能电量，将来还有可能包括海洋能，北海的海上风电、北欧的水电、南欧甚至北非的太阳能发电将连成一片，这样将有望消除或缓解天气变化给可再生能源并网带来的不利影响。 1.4 增强供电安全性

随着化石能源的日趋枯竭，增加可再生能源的比例并将可再生能源接入超级电网，使得能源供给多样化，将有利于保证供电安全。此外，一个泛欧洲的超级电网在局部地区发生停电或事故时，可以利用整个系统的冗余性调集系统内的可靠供电电源来支持或保证受灾地区的供电连续性，或减少停电时间，从而提高供电可靠性

[14]

2 超级电网发展蓝图

综上，超级电网是一个广域的输电网络，可以实现长距离、大容量的电力交易，确保供电的可靠性及安全性，实现大规模的可再生能源接入，提升电网运行效率和提高电力市场效益。为更好地指导和建设超级电网，一个超级电网的发展规划于2012年被公布[9]，超级电网的规划图见图1。

Solar Thermal

Power Plants；Photovoltaics；Wind；Hydro；Biomass；Gethermal。

大西洋

北非

图1 超级电网规划图 Fig. 1 Supergrid planning

从 …… 此处隐藏：15655字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……