英国国家电网的低碳发展之路

一、西电东送治雾霾

1926年，英国以132千瓦、50赫兹的主网架建立统一的国家电网。在近90年的发展历程中，英国电力用户、社会用电量和能源消耗量快速增长。1938年，英国国家电网的电力用户由1920年的75万户激增至900万户。到20世纪60年代，英国社会用电负荷突破3000万千瓦。英国国家电网不得不急速刷新电压等级，建设超高压电网，以适应汹涌而来的电力需求。超高压电网的出现及时解决了供需矛盾，它强大的能源资源配置能力和对环境的重要意义也被社会所认识。英国用电需求快速增加，能源消耗量大幅提升，引发了严重的环境问题。尤其是东南部负荷中心区需求不断加大，发电厂数量和装机规模不断增长，但该区域环境容量已日趋饱和。从1952年12月5日开始，伦敦连续数日寂静无风，笼罩在大雾之中。伦敦雾霾事件引起了社会普遍的恐慌，此后，英国走上了长达半个世纪的治霾之路。

建设超高压电网是英国治霾的手段之一。1965年以前，英国电网主要采取就地平衡的方式满足区域供电需求。但随着东南部负荷中心区需求的不断加大，1968年以后，英国出台了一系列空气污染防控法案，针对各种废气排放进行了严格约束。超高压远程输送逐渐成为解决负荷中心区增量需求的主要方式。通过超高压线路，英国国家电网加强了资源富集区与负荷中心区的连接，以输电替代输煤的能源运输方式节约了输煤成本，缓解了交通压力，在提升负荷中心区供电能力的同时，也减少了伦敦周边电厂和排放物的数量。20世纪90年代，英国西电东送的规模达到了600万千瓦。

二、低碳化浪潮中砥砺前行

20世纪70年代末，英国经济发展失速，电力需求增长日趋减缓。同时，英国发、配、售市场涌入了德国和法国电力公司等国际巨头。发电企业从盈利角度考虑，不愿提供更多的系统备用容量，英国电力系统备用裕度持续降低，英国国家电网公司系统调控和平衡的责任日益繁重。

随着英国政府大力推动新能源发展，备用裕度不足的问题更加突出。2008年11月，英国颁布了《气候变化法案》，成为全球第一个以法律形式设定减排目标的国家。这一减排目标意味着大量稳定的燃煤和燃油机组都将关闭，取而代之的是出力不稳定的可再生能源机组，使得英国国家电网备用容量不足的问题雪上加霜。

英国政府引入了能够鼓励长周期新能源投资的差价合同制度和为备用机组提供补偿的容量市场制度。作为新制度的执行平台，英国国家电网以保障供电安全、实现能源低碳化以及电力用户负担成本最小为目标，提供有关容量市场和差价合同的分析，以监测政策效果；对拥有新能源机组的发电企业，它是控制及交易可再生能源比例配额的平台；对出力稳定的传统机组或发电企业，英国国家电网公司则运用容量补贴使其甘为备用，以尽量保障可再生能源全额上网。

通过容量补贴进行发电侧管理，英国国家电网系统的短期备用问题得到了一定程度的缓解。但由于电源建设的周期普遍较长，备用裕度严重不足的局面未能得到根本改变。从2014年起，英国国家电网公司开始尝试将这一政策延伸到需求侧：邀请大用户加入一项志愿活动，参与活动的企业可以得到一笔订金，但需承诺在必要时缩减其用电量。2015年11月上旬，由于风力发电量小于预期，在发电侧补贴潜力挖尽、网上发电厂尽量满发的情况下，英国国家电网首次启动了需求侧补贴的非常规方式：通过给大用户资金补贴，促使其在高峰时段关掉空调等非必要设备，以维持系统平衡。

三、走上“合纵连横”之路

新能源在带来系统平衡压力的同时，也给英国国家电网带来了难得的发展机遇。英国是海岛国家，风能资源充足，其风能资源约占整个欧洲的40％。英国将大力发展风电作为实现减排目标的主要手段。然而，风电对并网系统备用和消纳能力的要求相对较高。初期，英国小型风电场的总输出容量一般在20万千瓦以内，可通过配电网络向用户输送，对大电网的影响和冲击相对较小。随着政策刺激力度的加大，英国涌现出总输出容量在50万千瓦左右的大型风场，对系统的备用容量和可靠性提出了较高要求。

基于对供应安全和效益的双重考虑，2002年，英国国家电网公司与另外一家国有公共事业单位拉提斯合并，在电力供应的同时还运营天然气输配网络，提升了英国的能源安全水平，网络维护与服务的合并也节约了人工成本，提升了响应效率。近年来，英国离岸风电场越来越多，规模越来越大。2013年7月运营的伦敦阵列风力发电项目是目前全球最大的近海风力发电场，总装机容量63万千瓦，而这项纪录又将被约克郡近海的一个规模为120万千瓦的近海风力发电场刷新。这些海上巨无霸的发电能力不逊于任何传统电厂，但并网工程投资量惊人，需要应用大量大直径海缆。为保证电网的稳定性，需投入建设大量重型变速器等基础设施。

近年来，英国可再生能源大规模发展，电网受到了更为严格的考验。据测算，未来20年，海上风电并网所需投资高达170亿英镑。英国国家电网公司曾经谋求投资并直接管理这些并网工程，但未获批准。2009年后，英国引入第三方企业投资建设从海上风电场到英国国家电网陆上系统的并网工程。

失之东隅，收之桑榆。离岸风电的并网迅速提升了风电比重，而高占比的风电需要电网良好的消纳能力。作为一个海岛国家，英国自身的电能消纳能力有限。英国国家电网加快发展与法国、荷兰、北爱尔兰电网的连接，运营英法之间的海底电缆，并积极寻求与比利时、挪威、冰岛等邻近国家联网，以便在更大区域内消纳风电，实现与欧洲大陆电网的互联与互济。在与国外能源企业的竞争、合作中，英国国家电网公司主动出击，通过一系列并购行为，在美国东北部开辟了一个包含天然气和电力供应业务、超过1000万客户的能源市场，走上了一条合纵连横与自我壮大的道路。

四、推动技术创新与智能升级

近年来，英国大力发展智慧城市，智能电网是其核心技术之一。2014年，英国太阳能发电近500万千瓦。太阳能发电等分布式电源的接入、电动汽车充电、智能化家庭能源管理，都需要电网与需求侧具有更好的交互性。

为此，英国国家电网公司制订了明确的智能电网发展目标，以期实现高可靠性和高质量的电能供应，灵活接入低碳或无碳发电设备，利用需求侧管理技术鼓励用户减少能源消耗和碳排放，让电力系统运行实现碳排放和成本最优，提高整个电网的可视性和交互性。英国国家电网积极开展智能电网技术的研究、开发和试点，开展配网与主网的传输试验，开发能够将智能电表、集成高速通信、配电自动化以及家庭能源管理融为一体的需求侧解决方案，并融入了英国的智慧城市战略，也帮助用户提高了能效。

2015年10月15日，英国国家电网公司公布的迎峰度冬报告中，专门提供了一份清洁能源的预测报告：在过去的3年里，英国可再生能源发电量翻了一番，2015年第二季度，英国可再生能源发电占比已达25％，比2014年同期提升了8．6个百分点，首次超过煤炭的占比，居于第二。作为英国可再生能源法的执行平台，英国国家电网公司在英国的低碳化进程中发挥了重要作用。