中國儲能網(wǎng)訊：面對氣候變化的緊迫挑戰(zhàn)和能源安全的現(xiàn)實需求，歐洲電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷前所未有的深刻變革。作為現(xiàn)代歐洲經(jīng)濟的生命線，電網(wǎng)基礎設施不僅承載著能源轉型的重要使命，更是確保能源安全和促進經(jīng)濟增長的關鍵紐帶。本文基于歐洲智庫對32個歐洲電力輸電系統(tǒng)運營商（TSO）的深度調研，全面分析了歐洲電網(wǎng)在新能源轉型過程中面臨的機遇與挑戰(zhàn)，為電力行業(yè)投資者提供專業(yè)參考。
歐洲的電力網(wǎng)絡誕生于化石燃料時代，當時的人們無法預見今天可再生能源項目的指數(shù)級增長，更無法預見到工業(yè)、家庭和交通的廣泛電氣化需求。如今的電力系統(tǒng)必須應對未來十年供需更為迅速和深刻的變化。預測顯示，2023年至2035年期間，歐盟電力需求將增長50%以上。與此同時，歐洲必須迅速用可再生能源取代化石燃料，以保持在氣候目標范圍內。
01
歐洲電網(wǎng)發(fā)展概況
電網(wǎng)體系架構
歐洲電力輸電系統(tǒng)運營商承擔著規(guī)劃、建設和運營高壓電網(wǎng)的重任。目前，歐洲地區(qū)共有30多家電力輸電系統(tǒng)運營商，覆蓋歐盟、英國、瑞士和挪威。多數(shù)國家擁有一家輸電系統(tǒng)運營商，但也有例外——德國擁有四家，奧地利擁有兩家。這些運營商構成了歐洲電力系統(tǒng)的重要基礎設施網(wǎng)絡。
為確保電力系統(tǒng)的高效運行，歐洲電網(wǎng)形成了層次化的管理體系。在地方層面，輸電系統(tǒng)運營商負責管理和維護高壓輸電網(wǎng)絡，而配電系統(tǒng)運營商則承擔地方配電網(wǎng)絡的管理職責。歐洲輸電系統(tǒng)運營商協(xié)會（ENTSO-E）作為協(xié)調機構，負責整個歐洲大陸電力系統(tǒng)的安全運行和協(xié)調管理。
新能源發(fā)展現(xiàn)狀
歐洲在可再生能源發(fā)展方面取得了顯著成就。2024年上半年，風能和太陽能發(fā)電量首次超過化石燃料發(fā)電量，標志著歐洲電力系統(tǒng)轉型的歷史性轉折點。國際能源署已明確指出，歐洲國家必須在2035年前實現(xiàn)電力部門的脫碳化，才能為將全球氣溫上升控制在1.5攝氏度以內做出應有貢獻。
然而，發(fā)展的背后也隱藏著嚴峻的挑戰(zhàn)。截至2024-2025年，在16個歐洲國家中，共有1700吉瓦的可再生能源和混合項目正在排隊等待電網(wǎng)連接。這些項目代表著數(shù)十億歐元的投資被擱置，從而阻礙了歐洲的經(jīng)濟增長。更令人擔憂的是，2024年七個國家的可再生能源削減成本總計達到72億歐元，這一天文數(shù)字反映了電網(wǎng)基礎設施與可再生能源發(fā)展速度之間的嚴重不匹配。
02
電網(wǎng)運行機制與挑戰(zhàn)
電網(wǎng)連接瓶頸
長期排隊等待電網(wǎng)連接已成為可再生能源項目面臨的普遍問題。這一問題因缺乏嚴格的電網(wǎng)連接流程而變得更加嚴重，排隊隊列因"僵尸項目"的存在而被人為膨脹——這些投機性開發(fā)商提交的項目，以及一些開發(fā)商為了應對漫長的時間框架而提交多重電網(wǎng)連接請求，都加劇了排隊的緊張狀況。
調研數(shù)據(jù)顯示，只有六家輸電系統(tǒng)運營商披露了項目平均等待時間的易得數(shù)據(jù)。對于這些運營商而言，平均等待時間在1至5.5年之間（需要注意的是，一些項目面臨的排隊時間會遠超過平均水平）。
各國電網(wǎng)連接現(xiàn)狀對比：
在英國，能源監(jiān)管機構指出，項目在請求日期和連接報價之間的平均等待時間為5.5年。行業(yè)報告警告說，僅英國就有超過2400億英鎊的項目滯留在連接等待名單中，在某些情況下，這個等待過程可能長達15年。
新能源削減問題
新能源削減是指由于電網(wǎng)限制和供需平衡需要而被迫降低可再生能源發(fā)電量的問題。這種現(xiàn)象不僅浪費了寶貴的清潔能源資源，也造成了巨大的經(jīng)濟損失。
2024年歐洲主要國家可再生能源削減情況：
削減量和成本統(tǒng)計：
德國的削減成本尤為突出，2023年僅風力發(fā)電削減一項就花費了33億歐元，顯示出該國電網(wǎng)與可再生能源發(fā)展之間存在嚴重的結構性不匹配。
系統(tǒng)穩(wěn)定性與運行效率
現(xiàn)代電網(wǎng)運營面臨的最大技術挑戰(zhàn)之一是如何管理可再生能源的高滲透率。風電和太陽能光伏等可再生能源被歸類為非同步發(fā)電，因為它們不以相同的頻率旋轉（在太陽能光伏的情況下根本不旋轉）。這可能對電網(wǎng)穩(wěn)定性產生影響，因為電網(wǎng)頻率取決于發(fā)電機的旋轉速度。
為評估不同輸電系統(tǒng)運營商當前能夠以可再生能源形式運行電網(wǎng)的程度，我們調查了系統(tǒng)非同步滲透率（SNSP）的情況。這種指標衡量任何時刻系統(tǒng)中非同步（主要是逆變器供電）資源——即風電和太陽能——的占比。
分析表明，大多數(shù)輸電系統(tǒng)運營商目前沒有對可再生能源輸入設置上限，或者如果設置了上限，其水平足夠高，在目前不會產生實際影響。然而，一些電力系統(tǒng)顯示出存在潛在上限的跡象。這可能是由輸電系統(tǒng)運營商直接執(zhí)行的，但更可能是由于必須運行的熱資產要求、發(fā)電機組缺乏靈活性或對熱資產提供電網(wǎng)服務（如慣性）的依賴所間接造成的。
03
電網(wǎng)運營模式創(chuàng)新
動態(tài)線路容量技術
動態(tài)線路容量（DLR）是一種能夠減少輸電線路擁堵、優(yōu)化資產利用、提高效率并降低成本的技術。DLR使用傳感器確定何時溫度和風況條件可以允許線路承載更多電力，可將容量提升至40%。這可以解決輸電線路上的短期瓶頸問題。
盡管DLR具有巨大潛力，但許多輸電系統(tǒng)運營商仍處于該技術的試點階段。在19家被確認使用DLR的輸電系統(tǒng)運營商中，只有三家似乎完全實施了所有架空線路：比利時Elia、丹麥Energinet和斯洛文尼亞ELES。其他運營商，包括芬蘭Fingrid和立陶宛Litgrid，報告稱將在適當時候擴展到整個電網(wǎng)——這一步驟值得鼓勵其他輸電系統(tǒng)運營商采用。
智能電網(wǎng)管理
西班牙案例：西班牙電網(wǎng)可再生能源控制中心（CECRE）
西班牙電網(wǎng)公司的可再生能源控制中心是全球首個專門致力于實時監(jiān)控和控制可再生能源的項目，涵蓋4000多個可再生能源項目。該中心也是全球首個能夠控制所有10兆瓦以上風電場的控制中心。
CECRE允許在安全條件下最大程度地整合可再生能源生產，特別是風電。西班牙電網(wǎng)公司的控制中心具備對分配給它們的發(fā)電進行控制、命令和監(jiān)控的能力，確保24/7功能運行并保證項目與西班牙電網(wǎng)公司的安全對話。這允許幾乎即時地激活或停用可再生能源發(fā)電園區(qū)，也允許大型工業(yè)的需求響應。
需求側響應
波蘭案例：邁向更開放市場的跨越式發(fā)展
波蘭在需求側響應（DSF）市場可達性方面取得顯著進展，推動了向更開放市場的跨越式發(fā)展。多項變量被確定支持這一進展。
過去一年，波蘭實施了重要的市場改革，提高了DSF在輔助服務市場中的可達性，這些服務幫助輸電系統(tǒng)運營商"平衡"能源系統(tǒng)。這包括在采購平衡儲備時增加DSF可達性，這些儲備在最小競價規(guī)模、激活時間、持續(xù)時間和斜坡率方面有所不同。在東歐，波蘭還因提供靈活的具有變價和日前批發(fā)價格的電價而脫穎而出。
04
區(qū)域合作與跨境互聯(lián)
70%規(guī)則實施
減少削減的一個重要解決方案是增強跨境傳輸能力：一個更加互聯(lián)的歐洲電網(wǎng)將允許在歐洲各國之間實現(xiàn)可再生能源的地理和時間互補性。
2019年，歐盟引入了跨境貿易邊際容量（MACZT）的最低要求，稱為"70%規(guī)則"。這要求所有輸電系統(tǒng)運營商在2025年底前確保關鍵網(wǎng)絡要素70%的物理容量可用于跨境貿易。允許因運營安全原因而出現(xiàn)偏差。
當查看2023年的數(shù)據(jù)時，只有少數(shù)成員國（如捷克和斯洛文尼亞）在一年中的大部分時間里都有超過70%的MACZT?？傮w而言，我們的研究表明大多數(shù)歐洲輸電系統(tǒng)運營商正成功與"70%規(guī)則"保持一致。區(qū)域協(xié)調的改善和協(xié)調監(jiān)測方法的一致實施是確保及時實施要求的關鍵。
跨國協(xié)調機制
跨國協(xié)調對于優(yōu)化電網(wǎng)資源配置和促進可再生能源高效消納至關重要。在歐洲電網(wǎng)運營商中，不同層次的協(xié)調活動正在開展：
基礎協(xié)調層面：一些電力輸電系統(tǒng)運營商指出，他們已經(jīng)與燃氣伙伴接觸并考慮了未來的氫能發(fā)電。這包括芬蘭的輸電系統(tǒng)運營商（盡管應注意到燃氣在芬蘭不起重要作用）以及匈牙利、波蘭、西班牙、比利時和德國的輸電系統(tǒng)運營商。
高級協(xié)調層面：一些輸電系統(tǒng)運營商正在開展更詳細的聯(lián)合情景規(guī)劃和對網(wǎng)格基礎設施未來采取跨部門方法的建模。這包括奧地利、丹麥、法國、英國、意大利、立陶宛和荷蘭的輸電系統(tǒng)運營商。
英國在建立完全獨立的國立能源系統(tǒng)運營商（NESO）方面處于領先地位，該機構負責根據(jù)凈零目標考慮整體系統(tǒng)設計。
05
電網(wǎng)技術與系統(tǒng)靈活性
非同步發(fā)電滲透率管理
系統(tǒng)非同步滲透率的最大值在不同歐洲國家間存在顯著差異。分析顯示：
?英國（National Grid）：最高非同步滲透率達到85%，顯示了先進電網(wǎng)管理系統(tǒng)的高適應性
?丹麥（Energinet）：非同步滲透率經(jīng)常維持在70%以上，充分利用了該國豐富的風電資源
?西班牙（REE）：在可再生能源控制中心（CECRE）的支持下，系統(tǒng)非同步滲透率管理表現(xiàn)優(yōu)異
儲能與靈活性資源
現(xiàn)代電網(wǎng)的靈活性需求呈現(xiàn)出多樣化趨勢：
傳統(tǒng)靈活性資源： - 抽水蓄能：傳統(tǒng)的大規(guī)模儲能方案 - 燃氣發(fā)電：作為調峰和備用電源 - 需求響應：包括工業(yè)負荷轉移和居民端負荷調整
新型靈活性資源： - 電池儲能：快速響應的短時儲能解決方案 - 電動汽車：作為移動儲能單元參與電網(wǎng)調節(jié)- 電解制氫：長時儲能和大容量功率調節(jié)
丹麥案例：擴大靈活性市場
丹麥最近出現(xiàn)了向電網(wǎng)提供清潔靈活性服務的商業(yè)實體數(shù)量大幅增加，包括溜冰場、幼兒園、游泳池和園藝農場。2024年，向國家輸電系統(tǒng)運營商Energinet預先獲得資格以提供所謂輔助服務的組織數(shù)量增加了七倍，總數(shù)達到550家。
Energinet通過一系列旨在使其對更廣泛參與者更具吸引力的變化發(fā)展了平衡市場。這包括Energinet利用電價和電網(wǎng)連接條款和條件來增加共址和部門耦合的激勵。
06
投資需求與基礎設施升級
電網(wǎng)投資規(guī)模
根據(jù)歐洲投資銀行的數(shù)據(jù)分析，歐洲電力傳輸系統(tǒng)的投資需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。預計到2040年，歐洲需要在前瞻性網(wǎng)絡開發(fā)方面投資超過5000億歐元，以支持可再生能源的快速部署和電氣化進程。
重點投資領域：
輸電線路擴建：需要建設約100,000公里新的高壓輸電線路
變電站升級：包括變壓器、開關設備等關鍵設備的現(xiàn)代化改造
智能化升級：數(shù)字技術和自動化系統(tǒng)的集成應用
跨境互聯(lián)：增強跨國電力貿易能力的傳輸容量
技術創(chuàng)新投資
數(shù)字化投資：- 智能電網(wǎng)技術：實時的電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控和預測性維護 - 大數(shù)據(jù)分析：優(yōu)化電網(wǎng)運行和負荷預測 - 人工智能應用：提高電網(wǎng)調度的智能化水平
新型技術集成：- 動態(tài)線路容量技術：提升現(xiàn)有輸電線路的傳輸能力 - 直流輸電技術：長距離大容量的電力傳輸解決方案 - 電力電子設備：電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質量控制
07
政策環(huán)境與監(jiān)管框架
歐盟政策支持
歐盟通過一系列政策措施支持電網(wǎng)基礎設施發(fā)展：
歐洲綠色協(xié)議：- 設定了2050年氣候中性的宏偉目標 - 為電網(wǎng)現(xiàn)代化提供了政策框架 - 協(xié)調成員國間的能源轉型行動
REPowerEU計劃：- 加速可再生能源部署- 提升電網(wǎng)互聯(lián)能力- 減少對化石燃料的依賴
電網(wǎng)行動計劃：- 簡化許可和授權流程- 協(xié)調跨境電力貿易- 支持清潔技術創(chuàng)新
成員國政策差異
盡管歐盟層面政策相對統(tǒng)一，但各成員國的實施程度和重點方向存在差異：
先進國家（芬蘭、丹麥、荷蘭）：- 設定2035年清潔電力目標 - 建立獨立的系統(tǒng)運營商 - 大規(guī)?？稍偕茉床渴?/span>
追趕國家（波蘭、捷克、匈牙利）：- 仍在制定具體氣候目標- 電網(wǎng)基礎設施投資滯后- 需要更多政策支持
問題國家（塞浦路斯、保加利亞）：- 缺乏明確的氣候政策- 電網(wǎng)連接等待時間過長- 可再生能源削減率較高
08
小結
歐洲電網(wǎng)正處在歷史性轉折點上。隨著可再生能源的快速發(fā)展和電氣化進程的加速，傳統(tǒng)的電網(wǎng)運營模式正面臨根本性變革。1700吉瓦的可再生能源項目等待連接、72億歐元的削減成本、以及普遍存在的1-5年連接等待時間，這些數(shù)據(jù)清晰地展現(xiàn)了當前電網(wǎng)基礎設施與清潔能源發(fā)展需求之間的巨大差距。
然而，歐洲電網(wǎng)運營商在應對這些挑戰(zhàn)方面展現(xiàn)出多樣化的創(chuàng)新實踐。從丹麥擴大靈活性市場到西班牙的CECRE控制中心，從波蘭的DSF市場改革到英國NESO的獨立運營模式，這些成功案例為整個歐洲的電網(wǎng)現(xiàn)代化提供了寶貴的經(jīng)驗。
在下一部分，我們將深入分析歐洲電網(wǎng)轉型的策略路徑、融資模式、政策建議和投資者視角，為電力行業(yè)投資者提供更加全面的決策參考。
