欧洲智能电网 家电与智能电网互动

2011-12-30 10:20:02 来源:慧聪网 责任编辑: cpslili 收藏本文

　　分布式发电装置并网

　　欧盟各国的可再生能源发电比例已经从1997年的13.9%增加到2010年的22.1%。

　　欧洲议会2009年通过了促进可再生能源利用的指令，规定到2020年欧盟地区的可再生能源供应量应达到全部能源供应量的20%。而欧盟15个成员国(EU15)(2004年前欧盟的15个成员国)的可再生能源工业的目标是2020年可再生能源发电量达到总发电量的33%。在一系列能源政策的引导下，欧洲确定了分布式发电的发展方向。与之相适应的研究重点集中在动力与能源转换设备、资源深度利用技术、智能控制和群控优化技术以及综合系统优化技术上。其中，与电网相关的研究主要针对分布式发电系统的电网接入研究，以及解决分布式发电与现有电网设施的兼容、整合和安全运行等问题。

　　1.可再生能源的挑战

　　实现电力供应与需求的互动、协调，最大限度发挥现有电力系统的潜力，实现电力系统效率、可靠性以及电能质量的全面提高，并为用户带来经济效益是欧洲智能电网的基本目标。然而，大量分布式微型发电装置的并网是欧洲智能电网发展遇到的现实问题。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要求依靠智能电网技术将大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能电融入欧洲电网，实现可再生能源的跳跃式发展。

　　在英国，智能电网的探索方向是可再生能源发电和智能配电。英国能源公司计划建设的8.6GW潮汐发电工程，将成为世界上最大的潮汐发电站，并计划于2020年把利用风力发电获得的电力直接输入城市电网。

　　但是，可再生能源利用存在一个突出问题，就是目前得到广泛应用的太阳能和风能发电受气象条件影响严重，供应状况稳定性差，气象条件的任何变化都会立即导致发电量变化。在电力需求增加或供应下降时，电网频率有可能发生变化。当大型风电场的风速明显降低，或太阳能电站上空飘过一片云，电网频率可能会下降。若频率下降幅度达到1Hz，应急发电装置必须立即增加供电量;若电网频率下降幅度达到48.8Hz，欧洲电网运行管理中心必须切断部分线路的供电，这意味着一些地区会因此停电。

　　在英国电网中，典型的电能流向是从北向南，在低压用户端(电压为400V)有一定数量的家庭使用燃气热电联产机组或太阳能光伏发电装置、风力发电装置。虽然原来的输电网仍然存在，但是新建的输电网更多是互动供电网络。互动住宅供电可以将住宅中剩余的电力逆向输入电网，这是英国电力法中已明确规定的运行方式。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)，这种互动供电给电网的稳定控制和调度造成很大困难，不但给电网技术、体系、市场、管理等方面造成影响，而且对传统的供电、发电、输电、配电也是一种挑战。

　　同时，在用电负荷侧对电网稳定运行的要求进行响应，是近年来智能家电技术发展的新课题。以冰箱为例，冰箱与电网运行管理中心之间可以进行双向信息交换，在电网供需平衡出现异常时，冰箱的控制装置会立即做出响应，根据电网频率的变化幅度以及冰箱内各区域的温度，在完全不耗电或低耗电模式下运行。一般情况下，只要冰箱内相应区域的温度不高于规定范围，压缩机将处于停机状态。不同家电产品的需求响应模式有所不同，目前欧洲家电企业正在积极开发这类产品。

　　2.燃气热电联产装置的推广

　　在欧洲智能电网技术课题中，家用燃气热电联产装置并网技术的发展，将促进燃气热电联产装置的普及。

　　燃气热电联产装置的并网与太阳能光伏发电装置的并网有相似之处，两者均由电网末端向电网供电。燃气热电联产装置的优点在于，供电时间和功率更易控制。利用智能电网的信息交换功能，使用者可以规定家用热电联产装置向电网供电的时间和供电量。利用智能电网进行协调运行，能够实现双向的实时信息交换，更有利于提高电网的可靠性、电能质量和运行效率。

　　目前，英国政府鼓励家庭安装微型发电装置，如家用燃气热电联产装置。在利用燃料获得电能的过程中，通常需要先将燃料的化学能转换为热能。按照热力学原理，热能不可能全部转换为电能，发电过程必然产生副产品——热量。热电联产是对发电过程中产生的两种形式的能量——电能和热能均加以有效利用。家用燃气热电联产装置的典型运行方式是，将燃气转换为动力或直接发电，同时回收利用热能。因此，相对于大型发电设备而言，家用燃气热电联产装置的能源利用效率可以提高1倍左右。不过，目前英国家用燃气热电联产装置的安装数量仍然很少，还没有对英国电网运行造成明显影响。

　　与日本家用燃气热电联产机组主要采用内燃机为原动机的做法不同，欧洲的产品则更多使用外燃发动机为原动机，以斯特林循环为主，少量采用朗肯循环。采用外燃发动机的产品可以使用的燃料种类较多，维护工作量少，不少产品在10年或10年以上的使用期内无需维修。但是，这种产品的热电转换效率较低，通常为15%~20%，结合热利用措施后，一般热利用效率约为80%。2010年，德国大众和LichtbLick能源公司合作生产家用燃气热电联产机组，该产品最突出的特点是采用了先进的烟气冷凝热回收技术，热利用效率高达94%，机组的热电转换效率超过20%。大众公司和LichtbLick能源公司计划的年生产能力为1万台以上。