2015年10月15日，英國國家電網(wǎng)公司如期公布了今年的迎峰度冬報告。與往年不同的是，在電力與天然氣供應(yīng)的預(yù)測文本之外，英國國家電網(wǎng)公司專門提供了一份清潔能源的預(yù)測報告。在過去的3年里，英國可再生能源發(fā)電量翻了一番，2015年第二季度，英國可再生能源發(fā)電占比已達(dá)25%,比2014年同期提升了8.6個百分點，首次超過煤炭的占比，居于第二。

作為英國可再生能源法的執(zhí)行平臺，英國國家電網(wǎng)公司在英國的低碳化進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。可再生能源的快速發(fā)展和大規(guī)模使用，使得電網(wǎng)對出力預(yù)測準(zhǔn)確性、電壓、潮流、頻率等參數(shù)的控制能力面對著更為嚴(yán)格的考驗。電網(wǎng)對可再生能源的消納與傳輸能力如何，是各類出力不穩(wěn)定的可再生能源能否順利發(fā)展的重要前提。

西電東送治霧霾

1926年，英國以132千伏、50赫茲的主網(wǎng)架建立統(tǒng)一的國家電網(wǎng)。在90年的發(fā)展歷程中，英國電力用戶、社會用電量和能源消耗量快速增長。

1938年，英國國家電網(wǎng)的電力用戶由1920年的75萬戶激增到900萬戶。1950年，英國國家電網(wǎng)公司預(yù)測，到1970年，英國社會用電量約為3000萬千瓦。但實際上，1960年代的電力需求就已經(jīng)突破了這一預(yù)測，英國國家電網(wǎng)不得不急速刷新電壓等級，建設(shè)超高壓電網(wǎng)，以適應(yīng)洶涌而來的電力需求。

超高壓電網(wǎng)的出現(xiàn)及時解決了供需矛盾，它強(qiáng)大的能源資源配置能力和對于環(huán)境的重要意義也被社會所認(rèn)識。英國用電需求快速增加，能源消耗量大幅提升，引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境問題。尤其是東南部負(fù)荷中心區(qū)需求不斷加大，發(fā)電廠數(shù)量和裝機(jī)規(guī)模不斷增長，但該區(qū)域環(huán)境容量已日趨飽和。從1952年12月5日開始，倫敦連續(xù)數(shù)日寂靜無風(fēng)，這導(dǎo)致整個倫敦籠罩在大霧之中。倫敦霧霾事件引起了社會普遍的恐慌，此后，英國走上了長達(dá)半個世紀(jì)的治霾之路。

建設(shè)超高壓電網(wǎng)是英國治霾的手段之一。1965年以前，英國電網(wǎng)主要采取就地平衡的方式滿足區(qū)域供電需求。但隨著東南部負(fù)荷中心區(qū)需求的不斷加大，1968年以后，英國出臺了一系列空氣污染防控法案，針對各種廢氣排放進(jìn)行了嚴(yán)格約束。超高壓遠(yuǎn)程輸送逐漸成為解決負(fù)荷中心區(qū)增量需求的主要方式。通過超高壓線路，英國國家電網(wǎng)加強(qiáng)了資源富集區(qū)與負(fù)荷中心區(qū)的連接，以輸電代輸煤的能源運(yùn)輸方式節(jié)約了輸煤成本，緩解了交通壓力，在提升負(fù)荷中心區(qū)供電能力的同時，也減少了倫敦周邊電廠和排放物的數(shù)量。1970年代，英國西電東送的規(guī)模達(dá)到了600萬千瓦。

低碳化浪潮中艱難前行

上世紀(jì)70年代末，英國經(jīng)濟(jì)發(fā)展失速，電力需求增長日趨減緩。同時，英國發(fā)、配、售市場里涌入了德國意昂、萊茵集團(tuán)，法國電力公司等國際巨頭。發(fā)電企業(yè)從盈利角度考慮，不愿提供更多的系統(tǒng)備用容量，英國電力系統(tǒng)備用裕度持續(xù)降低，英國國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)調(diào)控和平衡的責(zé)任日益繁重。

隨著英國政府大力推動新能源發(fā)展，備用欲度不足的問題更加突出。2008年11月，英國頒布了《氣候變化法案》，成為全球第一個以法律形式設(shè)定減排目標(biāo)的國家。這一減排目標(biāo)意味著大量穩(wěn)定的燃煤和燃油機(jī)組都將關(guān)閉，取而代之的是出力不穩(wěn)定的可再生能源機(jī)組，英國國家電網(wǎng)備用容量不足的問題雪上加霜。

為此，英國政府引入了能夠鼓勵長周期新能源投資的差價合同制度和為備用機(jī)組提供補(bǔ)償?shù)娜萘渴袌鲋贫取Ｗ鳛樾轮贫鹊膱?zhí)行平臺，英國國家電網(wǎng)以保障供電安全、實現(xiàn)能源脫碳化以及電力用戶負(fù)擔(dān)成本最小為目標(biāo)，提供有關(guān)容量市場和差價合同的分析，以監(jiān)測政策效果；對擁有新能源機(jī)組的發(fā)電企業(yè)，它是控制及交易可再生能源比例配額的平臺；對出力穩(wěn)定的傳統(tǒng)機(jī)組或發(fā)電企業(yè)，英國國家電網(wǎng)公司則運(yùn)用容量補(bǔ)貼使其甘為備用，以盡量保障可再生能源全額上網(wǎng)。

通過容量補(bǔ)貼進(jìn)行發(fā)電側(cè)管理，英國國家電網(wǎng)系統(tǒng)的短期備用問題得到了一定程度的解決。但由于電源建設(shè)的周期普遍較長，這項政策并沒有馬上改變備用裕度嚴(yán)重不足的局面。從2014年起，英國國家電網(wǎng)公司開始嘗試將這一政策延伸到需求側(cè)：邀請大用戶加入一項志愿活動，參與活動的企業(yè)可以得到一筆訂金，但他們需承諾在必要時縮減其用電量。2015年11月上旬，由于風(fēng)力發(fā)電量小于預(yù)期，在發(fā)電側(cè)補(bǔ)貼潛力挖盡，網(wǎng)上發(fā)電廠盡量滿發(fā)的情況下，英國國家電網(wǎng)首次啟動了需求側(cè)補(bǔ)貼的非常規(guī)方式：通過給大用戶資金補(bǔ)貼，促使其在高峰時段關(guān)掉空調(diào)等非必要設(shè)備，以維持系統(tǒng)平衡。

走上“合縱連橫”之路

新能源在帶來系統(tǒng)平衡壓力的同時，也給英國國家電網(wǎng)帶來了難得的發(fā)展機(jī)遇。

英國是海島國家，風(fēng)能資源充足，其風(fēng)能資源約占整個歐洲的40%。相對于其他清潔能源，風(fēng)電開發(fā)成本相對較低。因此，英國將大力發(fā)展風(fēng)電作為其實現(xiàn)減排目標(biāo)的主要手段。然而，風(fēng)電的間歇性、波動性特點對并網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)備用和消納能力的要求相對較高。在風(fēng)電發(fā)展初期，英國單機(jī)容量3兆瓦以內(nèi)、擁有風(fēng)機(jī)50臺左右的小型風(fēng)電場居多。這些小型風(fēng)電場的總輸出容量一般在20萬千瓦以內(nèi)，可通過配電網(wǎng)絡(luò)向用戶輸送，對大電網(wǎng)的影響和沖擊相對較小。隨著政策刺激力度的加大，英國開始涌現(xiàn)出總輸出容量在50萬千瓦左右的大型風(fēng)場，配電網(wǎng)絡(luò)不再能夠適應(yīng)其并網(wǎng)需求，直接接入輸電網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)場逐年增多，對系統(tǒng)的備用容量和可靠性提出了較高要求。

出于對供應(yīng)安全和效益的雙重考慮，2002年，英國國家電網(wǎng)公司與另外一家國有公共事業(yè)單位拉提斯合并，在電力供應(yīng)的同時還運(yùn)營天然氣輸配網(wǎng)絡(luò)，兩家能源公司的合并提升了英國的能源安全水平。同時，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與客戶服務(wù)業(yè)務(wù)的合并也節(jié)約了人工成本，提升了響應(yīng)效率。

相比陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電場具有風(fēng)速高、風(fēng)力穩(wěn)定、干擾少、發(fā)電量大等優(yōu)勢，建設(shè)規(guī)模不受土地制約。近年來，英國離岸風(fēng)電場越來越多，規(guī)模越來越大，2013年7月運(yùn)營的倫敦陣列風(fēng)力發(fā)電項目是目前全球最大的近海風(fēng)力發(fā)電場，總裝機(jī)容量63萬千瓦。很快，這項紀(jì)錄又將被約克近海的一個規(guī)模為120萬千瓦的近海風(fēng)力發(fā)電場刷新。這些海上巨無霸的發(fā)電能力不遜于任何傳統(tǒng)電廠，但并網(wǎng)工程投資量驚人，離岸風(fēng)電機(jī)組之間、風(fēng)場與陸地之間具有傳輸里程長，容量大等特點，需要大量大直徑海纜。為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，需投入建設(shè)大量重型變速器等基礎(chǔ)設(shè)施。

根據(jù)測算，未來20年里，海上風(fēng)電并網(wǎng)所需投資高達(dá)170億英鎊。英國國家電網(wǎng)公司曾經(jīng)謀求投資并直接管理這些并網(wǎng)工程，但未獲批準(zhǔn)。2009年后，英國引入第三方企業(yè)投資建設(shè)從海上風(fēng)電場到英國國家電網(wǎng)陸上系統(tǒng)的并網(wǎng)工程。失之東隅,收之桑榆，離岸風(fēng)電的并網(wǎng)迅速提升了風(fēng)電比重，而高占比的風(fēng)電需要電網(wǎng)有良好的消納能力。作為一個海島國家，英國自身的電能消納能力有限。

在風(fēng)電發(fā)展的過程中，英國國家電網(wǎng)獲批建立起與法國、荷蘭、北愛爾蘭電網(wǎng)的連接，運(yùn)營英法之間的海底電纜，并積極尋求與比利時、挪威、冰島等鄰近國家聯(lián)網(wǎng)，以便在更大區(qū)域內(nèi)消納風(fēng)電，實現(xiàn)與歐洲大陸的互聯(lián)與互濟(jì)。

在與國外能源企業(yè)的競爭、合作中，英國國家電網(wǎng)公司也開始主動向海外出擊，通過一系列并購行為，英國國家電網(wǎng)在美國東北部開辟了一個包含天然氣和電力供應(yīng)業(yè)務(wù)、超過1000萬客戶的能源市場，走上了一條合縱連橫與自我壯大的道路。

推動技術(shù)創(chuàng)新與智能升級

近年來，英國大力發(fā)展智慧城市，智能電網(wǎng)是其核心技術(shù)之一。2014年，英國太陽能發(fā)電近500萬千瓦。太陽能發(fā)電等分布式電源的接入、電動汽車充電、智能化家庭能源管理都需要電網(wǎng)與需求側(cè)具有更好的交互性。

為此，英國國家電網(wǎng)公司制訂了明確的智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，以期實現(xiàn)高可靠性和高質(zhì)量的電能供應(yīng)，靈活接入低碳或無碳發(fā)電設(shè)備，利用需求側(cè)管理技術(shù)鼓勵用戶減少能源消耗和碳排放，讓電力系統(tǒng)運(yùn)行實現(xiàn)碳排放和成本最優(yōu)，提高整個電網(wǎng)的可視性和交互性。在這一目標(biāo)的引領(lǐng)下，英國國家電網(wǎng)積極開展智能電網(wǎng)技術(shù)的研究、開發(fā)和試點，開展配網(wǎng)與主網(wǎng)的傳輸試驗，開發(fā)能夠?qū)⒅悄茈姳怼⒓筛咚偻ㄐ拧⑴潆娮詣踊约凹彝ツ茉垂芾斫Y(jié)合在一起的需求側(cè)方案，提升了配用電網(wǎng)絡(luò)的潮流、信息流交互性，很好地融入了英國的智慧城市戰(zhàn)略，也幫助用戶提高了能效。

英國國家電網(wǎng)公司還積極借助外腦與外力，發(fā)展智能電網(wǎng)技術(shù)。英國國家電網(wǎng)公司先后與曼徹斯特大學(xué)合作建設(shè)高壓研究中心和電力系統(tǒng)研究中心，開展降低能源消耗、可再生能源開發(fā)、儲能和潔凈能源等一系列研究；與福特汽車公司等機(jī)構(gòu)合作開展綜合性研究和示范合作項目，實現(xiàn)電動汽車與智能電網(wǎng)技術(shù)的匹配集合。在低碳化與備用容量不足矛盾較為尖銳的情況下，英國國家電網(wǎng)公司在網(wǎng)內(nèi)分布式能源智能管理、流量平衡控制、智能保護(hù)等方面的技術(shù)也較為成熟和領(lǐng)先。

點評

與時俱進(jìn)，方能制勝

在如今霧霾問題尚未解決的現(xiàn)實環(huán)境下，英國治理霧霾的經(jīng)驗對于我國有很好的借鑒意義。而英國國家電網(wǎng)公司正是治霾的執(zhí)行者之一，電壓等級的升高、西電東送的布局、助力新能源發(fā)展、推動綠色科技和智能化技術(shù)升級……這一切都是綠色低碳發(fā)展的必經(jīng)之路。

對于英國國家電網(wǎng)而言，低碳發(fā)展的每一步都是巨大的挑戰(zhàn)，需要面對許多尖銳的矛盾，還要平衡各方因素，不斷創(chuàng)新，無論是機(jī)制上還是技術(shù)上。創(chuàng)新的力量讓英國國家電網(wǎng)公司極大地助力英國政府治霾、發(fā)展新能源。

如今，世界能源發(fā)展正面臨著新的變化，一場以低碳化和智能化為特征的產(chǎn)業(yè)革命正在到來。電網(wǎng)正經(jīng)歷著從國內(nèi)互聯(lián)到國際互聯(lián)、從單向變?yōu)殡p向，從輸送電流到電流、信息流共同輸送的一場變革。英國國家電網(wǎng)公司積極發(fā)展智能電網(wǎng)、推動電網(wǎng)互聯(lián)，成為歐洲綠色能源轉(zhuǎn)型中的先鋒者。大范圍電網(wǎng)互聯(lián)是英國在間歇性特點明顯的可再生能源大量進(jìn)入系統(tǒng)后，解決備用容量不足和消納問題的根本選擇。

同時，隨著太陽能發(fā)電成本的降低，越來越多的人們將既是用電者，也是供電者。在以家庭為單元的微型電網(wǎng)中，與建筑一體的太陽能將成為人們生活中的基礎(chǔ)能源，而由大電廠支持的大電網(wǎng)將成為家庭的備用網(wǎng)絡(luò)，電流、信息流和資金流將在分布式的發(fā)電主體與電網(wǎng)間頻繁流動。而家庭能源管理的互動需求，電動汽車發(fā)展對寬頻電壓、電流的需求，都需要電

網(wǎng)與信息技術(shù)的深度融合。智能電網(wǎng)本身，也有節(jié)能降耗的功能，據(jù)測算，如果歐洲1.83億用戶全部接入智能電網(wǎng)，可以降低18吉瓦、約占總額12%的電力消耗。

歐洲是世界上發(fā)展智能電網(wǎng)最早的地方，在住宅太陽能光伏發(fā)電裝置、家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置等分布式微型發(fā)電裝置集成方面最早取得突破。目前，英國的智能電網(wǎng)項目已得到社會的普遍呼應(yīng)，人們通過智能化設(shè)置，實現(xiàn)部分電氣設(shè)備的錯峰用電，使用電行為與可再生能源發(fā)電實現(xiàn)同步，在解決系統(tǒng)容量與消納問題的同時，促進(jìn)了社會整體的節(jié)能減排。在綠色轉(zhuǎn)型的步步推進(jìn)中，社會發(fā)展出現(xiàn)了新的面貌。根據(jù)歐盟2050年能源路線圖，其碳排放量要比1990年下降80%～95%，可再生能源比例還將有更大比例的上升。屆時，歐洲的消納能力又將受到考驗。但新的挑戰(zhàn)是刺激企業(yè)發(fā)展的最好契機(jī)，正如英國國家電網(wǎng)公司首席執(zhí)行官霍利迪所言：“我們正處于這個產(chǎn)業(yè)的革命期，這是最令我們興奮的事情。”