中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，創(chuàng)新使命第二階段（Mission Innovation 2.0）啟動(dòng)的綠色電力未來使命[1]發(fā)布了《全球創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)聯(lián)合路線圖》，提出了未來十年的清潔電力技術(shù)研發(fā)路線圖，確定了17個(gè)研發(fā)主題的100項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)，以推進(jìn)清潔電力技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型。重點(diǎn)圍繞3個(gè)領(lǐng)域：可負(fù)擔(dān)和可靠的波動(dòng)性可再生能源；系統(tǒng)靈活性及市場設(shè)計(jì)；促進(jìn)系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)和數(shù)字化解決方案。關(guān)鍵要點(diǎn)如下：
一、可負(fù)擔(dān)和可靠的波動(dòng)性可再生能源
1、需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵突破
該領(lǐng)域由中國主導(dǎo)，旨在降低波動(dòng)性可再生能源成本并提高其在各種氣候和系統(tǒng)配置下的效率、彈性和可靠性。預(yù)期實(shí)現(xiàn)如下突破：
（1）新型光伏技術(shù)突破29%的效率極限，光伏電池和系統(tǒng)能夠在不同氣候和極端天氣事件中提供高效、低成本和高可靠性的電力。
（2）海上風(fēng)電技術(shù)，包括10-20兆瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)和浮動(dòng)式風(fēng)電場，其效率和發(fā)電成本接近陸上風(fēng)電，以實(shí)現(xiàn)在海岸線、島嶼、海上平臺(tái)的廣泛部署。
（3）改進(jìn)預(yù)測工具，使其誤差率低于6%，并可提前24小時(shí)提供光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力的可靠估計(jì)。
（4）示范基于波動(dòng)性可再生能源的島嶼和離網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高達(dá)100%的波動(dòng)性可再生能源供電以及供熱、海水淡化和/或制氫。示范光伏和風(fēng)電高效并網(wǎng)和電網(wǎng)支持的新技術(shù)和硬件。
2、面臨的主要障礙
該領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新面臨如下障礙：①對復(fù)雜條件下運(yùn)行的輕量新型風(fēng)力渦輪機(jī)開發(fā)緩慢；②浮動(dòng)式海上風(fēng)電技術(shù)尚未商業(yè)化，無法覆蓋位于深海的大量海上風(fēng)能資源；③在特定氣候和極端天氣條件下確保光伏發(fā)電性能的相關(guān)挑戰(zhàn)；④惡劣環(huán)境下太陽電池板的退化；⑤可高效運(yùn)行的浮動(dòng)式光伏發(fā)電的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以及該行業(yè)缺乏系泊專家；⑥缺乏對波動(dòng)性可再生能源發(fā)電模式的準(zhǔn)確預(yù)測，無法進(jìn)行可靠調(diào)度。
3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)
（1）新型光伏技術(shù)。該主題涉及9項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：高效太陽電池及模塊開發(fā)，光伏模塊和系統(tǒng)的可靠性評估，光伏系統(tǒng)的軟件和數(shù)據(jù)開發(fā)（有望示范），太陽電池和模塊的回收和生態(tài)設(shè)計(jì)，農(nóng)業(yè)光伏技術(shù)（可實(shí)現(xiàn)示范），確保可持續(xù)發(fā)展的光伏生態(tài)研究（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：可負(fù)擔(dān)且可定制的建筑集成光伏（可實(shí)現(xiàn)示范），浮動(dòng)式光伏技術(shù)（可實(shí)現(xiàn)示范），太陽能資源的氣候變化影響。
（2）海上風(fēng)電。該主題涉及6項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：浮動(dòng)式海上風(fēng)力渦輪機(jī)開發(fā)（可實(shí)現(xiàn)示范），海上風(fēng)電場的智能控制、運(yùn)行和維護(hù)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：大型海上風(fēng)力渦輪機(jī)開發(fā)，海上風(fēng)電場的建模、仿真和分析，風(fēng)力渦輪機(jī)回收及退役管理；③遠(yuǎn)期（7-10年）：開發(fā)專用型海上風(fēng)電（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（3）集成可再生能源。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：改進(jìn)大規(guī)模集成可再生能源的系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，開發(fā)電網(wǎng)邊緣的分布式綜合可再生能源系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強(qiáng)高比例波動(dòng)性可再生能源發(fā)電的智能預(yù)測方法，集成可再生能源的新控制架構(gòu)、建模和能量管理；③遠(yuǎn)期（7-10年）：將電力轉(zhuǎn)化為多種能源載體（Power-to-W）與可再生能源集成技術(shù)結(jié)合（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（4）海上電力系統(tǒng)。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①中期（4-6年）：高比例波動(dòng)性可再生能源孤島電力系統(tǒng)（有望示范），電力、供熱/制冷和交通的離網(wǎng)系統(tǒng)集成（可實(shí)現(xiàn)示范）；②遠(yuǎn)期（7-10年）：遠(yuǎn)程微電網(wǎng)（可實(shí)現(xiàn)示范），小、中型風(fēng)力渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。
（5）儲(chǔ)能供應(yīng)鏈、回收和再利用。該主題涉及8項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：電池生命周期分析和電池監(jiān)測、測試和回收，電池回收和再利用設(shè)計(jì)（有望示范），創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)（有望示范），降低整個(gè)電池供應(yīng)鏈的供應(yīng)成本，電化學(xué)儲(chǔ)能的安全性評價(jià)；②中期（4-6年）：電池評估的新型高性能方法，儲(chǔ)能技術(shù)的示范、應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析（可實(shí)現(xiàn)示范）；③遠(yuǎn)期（7-10年）：電池智能傳感器。
（6）系統(tǒng)穩(wěn)定性技術(shù)。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：光伏、風(fēng)能并網(wǎng)裝置，基于逆變器的電網(wǎng)支持技術(shù)（有望示范），通過中/低壓直流可再生能源系統(tǒng)增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和效率（有望示范）；②中期（4-6年）：電網(wǎng)集成波動(dòng)性可再生能源的穩(wěn)定性評價(jià)和增強(qiáng)策略。
二、系統(tǒng)靈活性及市場設(shè)計(jì)
1、需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵突破
該領(lǐng)域由意大利主導(dǎo)，旨在提高系統(tǒng)靈活性，在考慮相關(guān)市場和監(jiān)管影響的同時(shí)開發(fā)所需的解決方案。預(yù)期實(shí)現(xiàn)如下突破：
（1）通過快速儲(chǔ)備、頻率響應(yīng)、電壓調(diào)節(jié)和慣性服務(wù)（1秒內(nèi)完全激活，持續(xù)時(shí)間小于15分鐘）為系統(tǒng)提供短期靈活性，以應(yīng)對波動(dòng)性可再生能源的短期變化和突發(fā)事件引起的系統(tǒng)不平衡。
（2）提升電力系統(tǒng)中期靈活性以應(yīng)對波動(dòng)性可再生能源的自然變化、需求/供應(yīng)預(yù)測誤差以及幾分鐘到幾小時(shí)的電網(wǎng)堵塞。
（3）提升長期靈活性以應(yīng)對波動(dòng)性可再生能源的季節(jié)性變化，以及廣闊區(qū)域內(nèi)風(fēng)能和太陽能持續(xù)數(shù)天的低可用性問題。
2、面臨的主要障礙
該領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新面臨如下障礙：①基于逆變器的電力系統(tǒng)集成高比例波動(dòng)性可再生能源具有潛在不穩(wěn)定性；②無法使用通用的數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)共享工具和控制平臺(tái)，使系統(tǒng)運(yùn)營商無法處理大量資源；③監(jiān)管框架和市場規(guī)則抑制了靈活性市場，阻礙了波動(dòng)性可再生能源資產(chǎn)所有者、聚合商、最終用戶等更廣泛參與；④配電和輸電系統(tǒng)運(yùn)營商在管理不同靈活性來源方面缺乏合作。
3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)
（1）靈活發(fā)電。該主題涉及3項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：增強(qiáng)波動(dòng)性可再生能源的靈活性和發(fā)電量（有望示范），進(jìn)一步開發(fā)水力發(fā)電和抽水蓄能的靈活性（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強(qiáng)低碳靈活性發(fā)電技術(shù)。
（2）電網(wǎng)靈活性。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：創(chuàng)新組件和動(dòng)態(tài)輸送容量（可實(shí)現(xiàn)示范），多端高壓直流互連技術(shù)和控制（有望示范），增強(qiáng)控制室和自動(dòng)決策系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：電網(wǎng)靈活性相關(guān)電力電子設(shè)備（可實(shí)現(xiàn)示范），基于轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的新型自動(dòng)化保護(hù)方案（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（3）系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活運(yùn)行。該主題涉及10項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：高比例波動(dòng)性和再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性評價(jià)（有望示范），通過輸、配電系統(tǒng)運(yùn)營商的增強(qiáng)型協(xié)同平臺(tái)優(yōu)化靈活性時(shí)長（可實(shí)現(xiàn)示范），創(chuàng)新的頻率和非頻率輔助服務(wù)規(guī)范（可實(shí)現(xiàn)示范），配電系統(tǒng)運(yùn)營商靈活性管理工具和解決方案（可實(shí)現(xiàn)示范），輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)運(yùn)營商增強(qiáng)電網(wǎng)和分布式可再生能源系統(tǒng)的可觀察性（有望示范）；②中期（4-6年）：緩解系統(tǒng)短路功率下降的解決方案（可實(shí)現(xiàn)示范），波動(dòng)性可再生能源系統(tǒng)的黑啟動(dòng)能力評估，系統(tǒng)危急情況的早期識(shí)別（有望示范），考慮需求側(cè)靈活性的優(yōu)化平衡程序，建立靈活性服務(wù)基礎(chǔ)。
（4）集成儲(chǔ)能。該主題涉及7項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：儲(chǔ)能系統(tǒng)新設(shè)備的需求和要求評估（有望示范），用于創(chuàng)新靈活性裝置的公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)示范），多裝置儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理評估（可實(shí)現(xiàn)示范），優(yōu)化儲(chǔ)能技術(shù)及規(guī)格選擇的工具，確定阻礙儲(chǔ)能系統(tǒng)大規(guī)模部署的主要障礙；②中期（4-6年）：用于靈活性服務(wù)的用戶側(cè)電池（可實(shí)現(xiàn)示范）；③遠(yuǎn)期（7-10年）：燃料電池和燃料電池-儲(chǔ)能電池混合系統(tǒng)集成。
（5）需求側(cè)和電動(dòng)汽車靈活性。該主題涉及7項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：需求側(cè)可用靈活性的確定方法（可實(shí)現(xiàn)示范），利用商業(yè)和住宅建筑靈活性潛力（可實(shí)現(xiàn)示范），終端用戶需求響應(yīng)的智能控制設(shè)備（有望示范），需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車設(shè)備和電網(wǎng)影響評估（有望示范），優(yōu)化智能充電和車輛到電網(wǎng)（V2G）管理的工具，靈活性設(shè)備對電動(dòng)汽車電池的影響評估（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：開發(fā)工業(yè)部門的靈活性潛力（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（6）靈活系統(tǒng)規(guī)劃。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：集成輸配電規(guī)劃工具，可優(yōu)化定位靈活性資源的規(guī)劃工具箱（有望示范），用于靈活性解決方案和系統(tǒng)服務(wù)的新型規(guī)劃策略和方法（有望示范），用于運(yùn)行、防護(hù)和恢復(fù)的新型決策支持系統(tǒng)（有望示范），電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和部署（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（7）市場、商業(yè)模式和監(jiān)管框架。該主題涉及11項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：用于波動(dòng)性可再生能源和儲(chǔ)能提供的創(chuàng)新輔助服務(wù)的靈活性市場（有望示范），新型本地能源和輔助服務(wù)市場（有望示范），靈活性資源的商業(yè)模式和監(jiān)管框架（可實(shí)現(xiàn)示范），可利用電動(dòng)汽車靈活性的市場準(zhǔn)入規(guī)則和入網(wǎng)電價(jià)方案，促進(jìn)終端用戶提供靈活性的監(jiān)管解決方案（可實(shí)現(xiàn)示范），基于輸出的監(jiān)管以激勵(lì)電網(wǎng)靈活性開發(fā)（有望示范），通過有效的價(jià)格信號(hào)影響用戶的短期、長期行為（有望示范），創(chuàng)新技術(shù)和所需行為改變的社會(huì)接受（有望示范）；②中期（4-6年）：增加電力市場的時(shí)間和空間粒度（有望示范），有利于部門融合的市場架構(gòu)（可實(shí)現(xiàn)示范），產(chǎn)銷合一者和新市場參與者的影響評估（有望示范）。
（8）部門融合的靈活性。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：部門融合的靈活性評估（可實(shí)現(xiàn)示范），優(yōu)化綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行（有望示范），Power-to-X（如轉(zhuǎn)化為氫能等）的靈活性潛力評估（可實(shí)現(xiàn)示范），區(qū)域供熱/制冷和儲(chǔ)熱系統(tǒng)（有望示范）。
三、促進(jìn)系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)和數(shù)字化方案
1、需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵突破
該領(lǐng)域由英國主導(dǎo)，旨在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和電力資源使用，支持不同能流的耦合，促進(jìn)終端用能加速電氣化，增加需求靈活性，到2030年加速能源系統(tǒng)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)可互操作的數(shù)據(jù)交換和高效系統(tǒng)集成。預(yù)期實(shí)現(xiàn)如下突破：
（1）互操作性標(biāo)準(zhǔn)：確保足夠多的智能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新使用共同的國際標(biāo)準(zhǔn)，以到2030年實(shí)現(xiàn)所有靈活性設(shè)備采用該任務(wù)制定的互操作性和數(shù)據(jù)共享原則。
（2）安全且彈性的數(shù)字能源系統(tǒng)：到2030年實(shí)現(xiàn)足夠安全的電力系統(tǒng)，能夠提高公共和私營部門的信心，可接受使用開放標(biāo)準(zhǔn)共享或訪問與60%的電力流相關(guān)的資產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
（3）集成解決方案：通過整合本任務(wù)支持的平臺(tái)和部門，提高靈活性資產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)水平和響應(yīng)速度，提供平衡或輔助服務(wù)（這些服務(wù)代表了高達(dá)100%的運(yùn)營需求），從而改善運(yùn)營控制和應(yīng)急規(guī)劃。
2、面臨的主要障礙
該領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新面臨如下障礙：①能源部門缺乏數(shù)字互聯(lián)互通，阻礙了數(shù)據(jù)支持型業(yè)務(wù)模式的創(chuàng)新；②數(shù)據(jù)收集、可見性、訪問和互操作性水平不足；③數(shù)據(jù)集較為分散和孤立，能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可用性和使用較差；④缺乏管理大量能源數(shù)據(jù)的專業(yè)知識(shí)；⑤對如何實(shí)施數(shù)字工具和創(chuàng)新（如大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等）的理解有限，包括數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施如何與物理基礎(chǔ)設(shè)施融合；⑥重新定義市場設(shè)計(jì)和治理結(jié)構(gòu)的政策和法規(guī)制定緩慢，難以確保開放、適應(yīng)性強(qiáng)和敏捷的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。
3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)
（1）互操作性標(biāo)準(zhǔn)。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、訪問和許可（可實(shí)現(xiàn)示范），設(shè)備和控制平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化（可實(shí)現(xiàn)示范），數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)隱私；②中期（4-6年）：用戶管理，跨部門情報(bào)和通用信息模型（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（2）安全和彈性的數(shù)字能源系統(tǒng)。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：確定系統(tǒng)安全的優(yōu)先數(shù)據(jù)集（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和架構(gòu)（可實(shí)現(xiàn)示范），能源資產(chǎn)數(shù)據(jù)（可實(shí)現(xiàn)示范），數(shù)據(jù)完整性，確保彈性和安全性的工具（可實(shí)現(xiàn)示范）。
（3）集成解決方案。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：可互操作的市場、設(shè)備和數(shù)據(jù)（可實(shí)現(xiàn)示范），可增強(qiáng)預(yù)測和靈活運(yùn)行的數(shù)據(jù)連接平臺(tái)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：創(chuàng)新靈活性技術(shù)和商業(yè)模式（可實(shí)現(xiàn)示范）；③遠(yuǎn)期（7-10年）：跨部門數(shù)據(jù)整合（可實(shí)現(xiàn)示范）。
[1]綠色電力未來使命是MissionInnovation 2.0啟動(dòng)的首批任務(wù)之一，是27名成員組成的國際聯(lián)盟，由中國、意大利和英國共同主導(dǎo)，包括多個(gè)創(chuàng)新使命成員國、國際組織和私營公司，其目的是實(shí)現(xiàn)100%波動(dòng)性可再生能源的智能、靈活電力系統(tǒng)。
