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)了嚴重的環(huán)境問題。尤其是東南部負荷中心區(qū)需求不斷加大，發(fā)電廠數(shù)量和裝機規(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，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，英國走上了長達半個世紀的治霾之路。

　　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行了嚴格約束。超高壓遠程輸送逐漸成為解決負荷中心區(qū)增量需求的主要方式。通過超高壓線路，英國國家電網(wǎng)加強了資源富集區(qū)與負荷中心區(qū)的連接，以輸電代輸煤的能源運輸方式節(jié)約了輸煤成本，緩解了交通壓力，在提升負荷中心區(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)模達到了600萬千瓦。

　　低碳化浪潮中艱難前行

　　上世紀70年代末，英國經(jīng)濟發(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，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)定減排目標的國家。這一減排目標意味著大量穩(wěn)定的燃煤和燃油機組都將關(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組提供補償?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擔成本最小為目標，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)機組或發(fā)電企業(yè)，英國國家電網(wǎng)公司則運用容量補貼使其甘為備用，以盡量保障可再生能源全額上網(wǎng)。

　　通過容量補貼進行發(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，由于風力發(fā)電量小于預(yù)期，在發(fā)電側(cè)補貼潛力挖盡，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)補貼的非常規(guī)方式：通過給大用戶資金補貼，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。

　　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)展機遇。

　　英國是海島國家，風能資源充足，其風能資源約占整個歐洲的40%。相對于其他清潔能源，風電開發(fā)成本相對較低。因此，英國將大力發(fā)展風電作為其實現(xiàn)減排目標的主要手段。然而，風電的間歇性、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。在風電發(fā)展初期，英國單機容量3兆瓦以內(nèi)、擁有風機50臺左右的小型風電場居多。這些小型風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。

　　相比陸上風電，海上風電場具有風速高、風力穩(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，英國離岸風電場越來越多，規(guī)模越來越大，2013年7月運營的倫敦陣列風力發(fā)電項目是目前全球最大的近海風力發(fā)電場，總裝機容量63萬千瓦。很快，這項紀錄又將被約克近海的一個規(guī)模為120萬千瓦的近海風力發(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，離岸風電機組之間、風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，海上風電并網(wǎng)所需投資高達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。2009年后，英國引入第三方企業(yè)投資建設(shè)從海上風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，離岸風電的并網(wǎng)迅速提升了風電比重，而高占比的風電需要電網(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)消納風電，實現(xiàn)與歐洲大陸的互聯(lián)與互濟。

　　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，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?、集成高速通信、配電自動化以及家庭能源管理結(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。