对海洋网格的需求

人们越来越认识到，海上可再生能源对于欧洲能源系统向碳中和的过渡至关重要。其主要原因是海上风资源较好，而陆地空间有限。北海尤其具有很高的风能潜力，为包括挪威在内的邻国提供了巨大的机遇。当最近签署的《奥斯坦德宣言》将北海描述为“欧洲的绿色发电厂”时，这种潜力得到了正式认可。

为了捕获海上风能并开发这一巨大潜力，不仅需要开发大型风电场，还需要相关的基础设施，将能源从生产点转移到大陆连接点，再从那里进一步分配到消费者。

此类开发需要大量资本投资，主要是由于在偏远海洋环境中建设此类技术基础设施本身存在困难，其次是由于使用技术先进且昂贵的设备。海上风电场和海上电力基础设施需要广泛的规划，通常跨越数年，预计将在未来几年和几十年内逐步建设。

与此同时，风电场所接入的能源系统也在发生变化。随着越来越多的可再生能源融入系统以及新技术(例如电动汽车和氢能)的广泛采用，能源系统将逐渐变得更加灵活，发电结构将由更高比例的间歇性资源组成。

海洋电网项目解决了如何逐步开发海上电网的问题，为开发商和整个社会提供最有利可图的大型海上风电整合。考虑的关键问题包括不断变化的能源系统、电网基础设施的高成本、规划时间长以及安装后的使用寿命长。

考虑不确定性并平衡当前和未来的收益和成本对于实现接近最优的分阶段电网发展至关重要。与欧洲目标一致的分阶段最优电网发展期限为2035年至2050年。

互联海洋电网的好处

即使建立了所有必要的基础设施来充分开发北海的海上风电潜力，海上风电融入能源系统的程度也存在一个关键的限制因素：如果不需要，则不会使用能源。最重要的是，如果我们能够用丰富的清洁能源替代部分昂贵且排放密集的发电，那么能源需求地区的发电成本将会降低。

只有当我们允许更多的电力流动路径并且我们能够将从特定离岸地点产生的电力转移到不同的需求地点消耗时，这才有可能实现。由于传统的点对点连接无法实现这一点，因此应发展互联的国际电网，将海上风电场连接起来，并为各国电力市场提供接口，以进一步降低发电成本。

正如之前的研究所证明的那样，共享输电基础设施可以降低总体电力成本。换句话说，通过将北海周围开发的海上风电场互连起来，多个参与者可以同时受益，同时提高风资源的可用性，自然是间歇性的(即，如果英国不刮风)为什么我们仍然不能使用“北海发电厂”并使用挪威生产的多余风力?)

从社会的角度来看，实现互联电网是有益的。然而，我们的目标不仅仅是任何网格。我们需要一个最佳的电网发展，平衡成本和效益，同时也考虑未来的不确定性，从而做出经济上稳健的投资选择。

此外，要回答“现在”应该建立哪些互连是最好的问题，还必须考虑到系统未来的运行取决于过去的决策。这个问题相当于假设一些未来海上风电场开发计划和已经做出的决定，最佳的电网布局应该是什么。

因此，我们正在寻找的是整个规划期限(2035-2050)的最佳投资决策顺序，并且应平衡总投资成本与未来系统运营的预期成本节省。为了回答这些问题，海洋电网工作包1“海上电网开发”中的研究活动旨在通过制定和解决适当的数学优化问题来找到最佳投资决策。

优化未来海洋电网：一项艰巨的任务

用于开发最佳互连(网格)网格的相关优化问题被表述为混合整数线性程序(MILP)，通常涉及密集计算，并且因计算时间过长而臭名昭著。甚至可能出现这样的情况：即使使用现有最好的超级计算机，在合理的时间内解决这样的问题也是根本不可能的。

之所以出现这种复杂性，是因为每个整数变量都会显着增加程序必须探索的潜在组合数量，以找到最佳解决方案，就像在迷宫中添加额外的维度会使导航变得更具挑战性一样。

考虑到建设新的互连网所需的时间，所采用的公式包括我们应该做出决策的几个阶段，例如，假设新的互连网只能在2035年、2040年和2050年才能决定，我们最终会得到一个多阶段的结果。-阶段MILP配方。除此之外，分散电网建设也是适应后期可能暴露的各种不确定因素的一种方式。

例如，目前我们只能假设2040年挪威和其他国家的能源结构或需求将如何，但从那时起，能源结构/需求是决策者可以使用的已知信息。为了在公式中包含这种逻辑，正在构建几种可能的未来场景，其中不确定参数采用不同的值并且可以以不同的概率实现。