北极星智能电网在线讯:欧洲超级电网的目的是将欧洲各国和欧洲边界地区(包括北非,哈萨克斯坦和土耳其,EU-NA)以高压直流(HVDC)电网的形式互连,并实现北非与欧洲的接近100%的可再生能源供电的理想。Supergrid项目开始更实际的意义是:随着欧洲清洁能源的不断开发,现有的电网已经不能满足传输和储存清洁能源的需求,电网的改造迫在眉睫,Supergrid将会使欧洲和北非电网以及国家电力市场进一步一体化,从而降低可再生能源发电成本;同时,Supergrid也将带来高素质人才的就业机会,同时提高欧洲能源技术的领导地位。
目前,有三个地区的电力市场已经达到了在不危害安全或供应质量的情况下,在现有电网基础之上增加可再生能源的电力市场,分别是德国,丹麦和加州。德国是这个电力市场当中尝试的最早同时也最具备国家研究能力的试验田。欧洲-北非Supergrid这个概念2001年被提出,2010年生成初步行动方案,方案中也提到了目标时间点,包括2020年达到至少10%的安装发电容量的互连目标,在2030年达到15%。迄今为止促进可再生能源发电区域互连项目中最引人注目的尝试就是在2009年开始的,由Desertec带头的工业计划Desertec Industrial Initiative(Dii),这项计划旨在连接北非,中东和欧洲地区的可再生能源市场。该计划将提高约15%的欧洲南部的供电,但在2013年由于众多激烈的争端未能实现(主要是国家安全方面的争端:非洲生产的电力在欧洲的应用可能会导致北非国家对欧洲的的政治依赖。此外,Desertec需要阿尔及利亚和摩洛哥之间进行广泛的经济和政治合作,由于西撒哈拉之间的分歧,两国之间的边界关闭,缺乏跨界协调,难以完成Supergrid部分北非计划)。
除了欧洲在Supergrid的尝试之外,亚洲也在尝试Supergrid。2016年3月,中国国家电网,韩国公用事业公司KEPCO,俄罗斯PJSCROSSETI和日本移动电信公司开发的能源服务提供商软银公司开始正式讨论并研究亚洲“超级电网”的可能性,确定区域间电网是否可以通过贸易和供需平衡来支持高水平的可再生能源利用。
说回德国,Supergrid覆盖全欧洲的项目仍然在进行,欧洲超级电网的研究是由位于德国的弗劳恩霍夫太阳能研究中心(FraunhoferISE)带领的。Fraunhofer是全球公认的TUV认证机构,是大量专利持有者以及国际标准制定者。Fraunhofer为所有德国本土,以及欧洲,甚至世界其他地区的太阳能应用科学和工程提供研究。Fraunhofer为Supergrid做的电网模型如下:
图片来源Fraunhofer ISE
模型分析并模拟了欧洲-北非的现有交流电电网结构。该模型是按照欧洲-北非原有的公共设施为基础,将该区域内已有电网,直流连接点,同步区,进行整合和规划,建模的过程中考虑该地区电网的地理以及物理属性(包括传输容量,电压,电缆长度和线路阻抗)。研究表明,落实该电网最大的挑战在于电力在跨洲的远距离传输(新建北非到欧洲的电缆长度长达境内的8倍),电压会随之升高,交流电并不是最佳的输电方式,但是直流电并不存在不适应远距离输送可再生能源产电的问题,并且直流输电也更加节省成本。Fraunhofer建议的解决方案是安装具有极性VSC的网状叠加的HVDC电网。
在EuropeSupergrid改造之前,Fraunhofer将电网更新的研究拆分成了以下三个部分:
1 北非与欧洲未来超级电网的能源经济分析
图片来源Fraunhofer ISE
2 线性Fresnel发电-蓄电技术
图片来源energy.gov
3 用于欧洲-北非发电机以及蓄电设备及其他组件供应商的HVDC传输的部件和系统-高效电子的中压应用
(测量显示在28kW的额定功率下最大效率为98.5%。在输出电压较低和dutycycle低的情况下仍然能够保证高效)
改造后的电网将会:
共享欧洲及北非地区内高效发电厂,为降低所有参与国发电的成本;
有效的把控不同形式电厂供电变化以及电厂下线时间,并灵活调控电厂互补机制,减少低效发电;
更深入的利用可再生能源,尤其是风能,充分落实“总有有风的地方itisalwayswindysomewhere”这一概念(北非夏天多风,欧洲冬天多风);
有效整合并共享欧洲水电资源,电网建成后整个欧洲的水电能够保证欧洲参与国6周的供电量;
大幅度增加可再生能源的使用效率,减少浪费可再生能源的情况;
最后,减少欧洲对进口燃料的依赖。
整个欧洲-北非的可再生能源电网被连起来,长成这个样子:
模型表明,欧洲-北非的可再生能源超级电网在技术上以及经济上都是可行的,但是这种扩张就意味着巨大的技术和政治挑战,尤其是一个HVDC的开发,操作策略以及其评估模式,以及参与国之间的合作。该电网欧洲部分仍在缓慢继续(下表),但是北非部分是否能够顺利并入网络,我们拭目以待。
1、波罗的海能源市场BEMIP:互联计划涉及丹麦,爱沙尼亚,芬兰,德国,拉脱维亚,立陶宛,波兰,瑞典和挪威。
2、Europagrid:由EuropagridLimited提出,用于链接欧洲各国,包括英国,爱尔兰,荷兰,比利时,德国和挪威。
3、北海海上电网,NorthSeaOffshoreGrid,欧洲委员会积极的建议,于2008年11月首次提出,作为欧洲范围的超级电网的组成部分,涉及德国,英国,法国,丹麦,瑞典,荷兰,比利时,爱尔兰和卢森堡。
4、低电网,lowgrid,由绿色和平提出,将中欧国家,特别是德国,荷兰,比利时和法国联系起来。
5、高电网,highgrid,由绿色和平提出,用于连接欧洲和北非,并在欧洲南部安装太阳能发电设备。
6、Irish–ScottishLinksonEnergyStudy(ISLES),在2011年9月开始落实,将苏格兰,北爱尔兰和爱尔兰与离岸可再生能源发电连接起来。
7、AllIslandsApproach,基于不列颠群岛国家之间的合作。
8、EUPowerNet。由参与国TSO管理,在所有TSO网络之间实现“直接互联”,而不仅仅是在邻国之间实现电网互联。