全球能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)先領(lǐng)域研究
張晶1，劉曉巍1，張松濤1，王偉2，沈珮2，張潔3，李彬3，祁兵3，代攀4
（1．中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192；2．全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織，北京100031；3．華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；4．南瑞集團(tuán)（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司，江蘇?南京 210003）
全球能源互聯(lián)網(wǎng)（GEI）是解決世界能源供給不平衡，推動(dòng)世界和諧穩(wěn)定發(fā)展的積極手段。目前，GEI標(biāo)準(zhǔn)體系涉及領(lǐng)域廣泛且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何從眾多領(lǐng)域中選取特定領(lǐng)域，優(yōu)先開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，是研究的關(guān)鍵。
引文信息
張晶，劉曉巍，張松濤，等．全球能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)先領(lǐng)域研究［J］．供用電，2018，35（8）：61-66，72．
ZHANG Jing，LIU Xiaowei，ZHANG Songtao，et al．Studies on priority areas of standard system for global energy
interconnection（GEI）［J］．Distribution & Utilization，2018，35（8）：61-66，72.
0引言
全球能源互聯(lián)網(wǎng)（global energy interconnection，GEI）是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以輸送清潔能源為主導(dǎo)，全球互聯(lián)泛在的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。由骨干網(wǎng)架和智能電網(wǎng)構(gòu)成的GEI，服務(wù)的范圍廣，能夠?qū)⒏鞣N分布式能源建立在用戶端，供用戶使用；可以獨(dú)立運(yùn)行、也可并網(wǎng)運(yùn)行，達(dá)到低碳環(huán)保、節(jié)能減排的目的。目前，能源互聯(lián)網(wǎng)在基本概念、術(shù)語(yǔ)定義、概念模型、體系架構(gòu)、評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面都沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，同時(shí)GEI涉及領(lǐng)域廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)匱乏，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，亟須規(guī)范GEI標(biāo)準(zhǔn)體系。然而開(kāi)展對(duì)GEI涉及的所有領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化工作，將是一個(gè)耗時(shí)且成本巨大的復(fù)雜過(guò)程。
GEI涉及的技術(shù)領(lǐng)域眾多，在已有的上千個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，識(shí)別出亟須制定的標(biāo)準(zhǔn)需求，是一項(xiàng)難度極高的工作，也是優(yōu)先領(lǐng)域研究所要面臨的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)實(shí)的做法是從GEI涉及的眾多領(lǐng)域中甄選出特定的技術(shù)領(lǐng)域，優(yōu)先開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)制定工作。優(yōu)先領(lǐng)域是GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的先行工作指南，故亟須開(kāi)展優(yōu)先領(lǐng)域的研究。優(yōu)先領(lǐng)域的研究既要參考國(guó)外組織和機(jī)構(gòu)已有的方法論和研究成果，又要結(jié)合中國(guó)在智能電網(wǎng)、特高壓方面的技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，按照GEI的發(fā)展需要，開(kāi)展GEI標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先領(lǐng)域研究。該研究成果將明確GEI標(biāo)準(zhǔn)化工作的重點(diǎn)，優(yōu)先開(kāi)展GEI亟須標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于提速GEI國(guó)際聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)工程，加快GEI關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，促進(jìn)中國(guó)GEI技術(shù)和裝備“走出去”，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)助力企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。
1、GEI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先領(lǐng)域
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織及研究機(jī)構(gòu)在開(kāi)展智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究過(guò)程中，對(duì)優(yōu)先領(lǐng)域的研究都給予了充分的重視。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）在智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)框架研究中提出了優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃（PAP），國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission，IEC）在智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)框架和路線圖中提出了需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司按照智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的實(shí)際需求提出了標(biāo)準(zhǔn)制修訂行動(dòng)計(jì)劃。
1.1智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是全世界電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，是未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向，智能電網(wǎng)是GEI的基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)方向涉及的領(lǐng)域包括智能輸變電、智能配電、智能調(diào)度、智能用電和信息通信。NIST認(rèn)為智能電網(wǎng)最終需要成百上千個(gè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提出了需要優(yōu)先考慮的8個(gè)領(lǐng)域：需求響應(yīng)及能效、廣域狀態(tài)感知、電能儲(chǔ)存、電動(dòng)汽車、高級(jí)量測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、配電網(wǎng)管理、信息安全與網(wǎng)絡(luò)通信。
2009年11月，NIST成立了智能電網(wǎng)互操作委員會(huì)（Smart Grid Interoperability Panel，SGIP），提出了智能電網(wǎng)優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃（PAP），確定了26項(xiàng)需要優(yōu)先制定的標(biāo)準(zhǔn)。IEC在智能電網(wǎng)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注了包括配電管理系統(tǒng)、分布式能源、需求響應(yīng)等13個(gè)應(yīng)用類領(lǐng)域和規(guī)劃、通信與安全3個(gè)通用領(lǐng)域。日本根據(jù)本國(guó)企業(yè)在智能電網(wǎng)的技術(shù)先進(jìn)性，確定了包括輸電系統(tǒng)廣域監(jiān)視控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)用蓄電池、配電網(wǎng)管理、需求側(cè)響應(yīng)、需求側(cè)用蓄電池、電動(dòng)汽車、先進(jìn)測(cè)量裝置等7個(gè)領(lǐng)域中的26項(xiàng)核心技術(shù)項(xiàng)目作為發(fā)展重點(diǎn)，如輸電領(lǐng)域的輸電系統(tǒng)廣域監(jiān)視控制系統(tǒng)（WAMS）、配電領(lǐng)域的配電自動(dòng)化、儲(chǔ)能領(lǐng)域的系統(tǒng)用蓄電池的最優(yōu)控制、電動(dòng)汽車領(lǐng)域的快速充電等。
2010年6月，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。該標(biāo)準(zhǔn)體系由8個(gè)專業(yè)分支、26個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、92個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列構(gòu)成，介紹了我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的背景和愿景，分析了標(biāo)準(zhǔn)體系的綱領(lǐng)性指導(dǎo)作用，對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了梳理分析，確定了可用標(biāo)準(zhǔn)和缺失標(biāo)準(zhǔn)，提出了標(biāo)準(zhǔn)制修訂行動(dòng)計(jì)劃。任何技術(shù)的發(fā)展都離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的制定，智能電網(wǎng)的發(fā)展也必須要有標(biāo)準(zhǔn)的支撐。標(biāo)準(zhǔn)指引智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展方向，而要制定智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，首先要分析智能電網(wǎng)系統(tǒng)，建立整體的智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系?，F(xiàn)有的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。通過(guò)開(kāi)展智能電網(wǎng)優(yōu)先領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，可為實(shí)現(xiàn)GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)，在借鑒已實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)拓創(chuàng)新，保證其構(gòu)建過(guò)程高效快速完成。
1.2特高壓及新型輸電
特高壓技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在通信距離數(shù)千公里情況下，輸送能源、優(yōu)化配置設(shè)備資源，特高壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)GEI互聯(lián)互通，是構(gòu)建GEI的基礎(chǔ)。為推進(jìn)特高壓交流標(biāo)準(zhǔn)化工作，IEC批準(zhǔn)成立了特高壓交流系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)TC122，重點(diǎn)關(guān)注特高壓交流輸電系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、變電站與線路設(shè)計(jì)、交接試驗(yàn)3個(gè)方面。中國(guó)在特高壓輸電領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，依托技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用，已經(jīng)構(gòu)建了包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備材料、工程建設(shè)、測(cè)量試驗(yàn)、運(yùn)行檢修等環(huán)節(jié)的特高壓交直流輸電標(biāo)準(zhǔn)體系。為滿足GEI跨國(guó)、洲際特高壓輸電的工程需要，亟須完善現(xiàn)有的特高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)體系，制定特高壓輸電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)、安全評(píng)價(jià)指標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)系列。目前已經(jīng)確定需要優(yōu)先開(kāi)展的標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域包括特高壓輸電、柔性直流和直流電網(wǎng)。通過(guò)開(kāi)展特高壓及新型輸電優(yōu)先領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化工作，為GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建提供技術(shù)支撐。
1.3?清潔能源
大規(guī)模使用清潔能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。清潔能源集約化生產(chǎn)和長(zhǎng)距離輸送是構(gòu)建GEI的關(guān)鍵。清潔能源大規(guī)模存儲(chǔ)和利用，可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷、調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率、減輕電網(wǎng)運(yùn)行高峰負(fù)擔(dān)的目標(biāo)。通常，清潔能源的發(fā)電基地在距離負(fù)荷中心很遠(yuǎn)的地區(qū)，這就要求規(guī)范清潔能源發(fā)電和并網(wǎng)，開(kāi)展優(yōu)化控制的標(biāo)準(zhǔn)化工作，滿足清潔能源大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)和裝置高效、安全、可靠運(yùn)行的需求。目前IEC清潔能源發(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作主要由可再生能源接入電網(wǎng)分技術(shù)委員會(huì)（SCBA）、太陽(yáng)能光伏能量系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)（TC82）、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)（TC88）、海洋能（波浪、潮沙和其他水流能量轉(zhuǎn)換）技術(shù)委員會(huì)（TC114）、太陽(yáng)能熱發(fā)電廠技術(shù)委員會(huì)（TC117）承擔(dān)，電能供應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)（TC8）與電力系統(tǒng)管理和相關(guān)信息交換技術(shù)委員會(huì)（TC57）也有所涉及。許多國(guó)家或電網(wǎng)公司已經(jīng)更新了相關(guān)的電網(wǎng)通用導(dǎo)則，或另行編制可再生能源接入要求或技術(shù)導(dǎo)則，以滿足清潔能源快速增長(zhǎng)的需求。目前，德國(guó)、丹麥、西班牙、巴西、加拿大、英國(guó)、愛(ài)爾蘭、美國(guó)等國(guó)家的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t，已包含風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)等清潔能源的所有類型電源和負(fù)荷接入電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)要求。清潔能源方向涉及的優(yōu)先技術(shù)領(lǐng)域包括清潔能源并網(wǎng)與安全控制和大規(guī)模儲(chǔ)能。通過(guò)開(kāi)展清潔能源優(yōu)先領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，為規(guī)范GEI清潔能源的發(fā)電、并網(wǎng)及儲(chǔ)能提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。
風(fēng)力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)方面，2004年，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組建了電力行業(yè)風(fēng)力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，并啟動(dòng)了—系列標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。2010年5月，中國(guó)國(guó)家能源局組建能源行業(yè)風(fēng)力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，下設(shè)7個(gè)分技術(shù)委員會(huì)，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)作為標(biāo)委會(huì)秘書處的技術(shù)支撐單位，負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)工作。
光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)方面，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合中國(guó)工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局，組建光伏發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)組，下設(shè)基礎(chǔ)和材料工作組、電池組件工作組、系統(tǒng)部件工作組和光伏發(fā)電并網(wǎng)工作組等，負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)工作。
1.4電網(wǎng)互聯(lián)
電網(wǎng)互聯(lián)不僅可以實(shí)現(xiàn)能源充足地區(qū)補(bǔ)給能源緊急地區(qū)功率，使各地區(qū)的功率達(dá)到平衡，提高系統(tǒng)運(yùn)行能力，還能進(jìn)行削峰填谷，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域間能源資源優(yōu)化配置。電網(wǎng)互聯(lián)主要完成跨國(guó)、洲際聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真、安全運(yùn)行和控制保護(hù)、調(diào)度及市場(chǎng)交易等功能，支撐電網(wǎng)互聯(lián)的安全穩(wěn)定分析、評(píng)價(jià)及調(diào)節(jié)控制以及電網(wǎng)的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)等核心標(biāo)準(zhǔn)。為適應(yīng)GEI網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開(kāi)放互動(dòng)的發(fā)展特點(diǎn)，需要統(tǒng)一電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證能源互聯(lián)網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前IEC電力系統(tǒng)管理和相關(guān)信息交換技術(shù)委員會(huì)（TC57）和電磁兼容技術(shù)委員會(huì)（TC77）的工作領(lǐng)域涉及電網(wǎng)互聯(lián)方面的內(nèi)容。TC57發(fā)布的IEC 61970系列標(biāo)準(zhǔn)，定義了面向控制中心的能量管理系統(tǒng)應(yīng)用程序接口，包含公共信息梩型（CIM）和組件接口規(guī)范（CIS）兩部分內(nèi)容。TC77發(fā)布的IEC 61000系列標(biāo)準(zhǔn)，是電磁兼容方面的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)；IEC 60909對(duì)電力系統(tǒng)短路計(jì)算進(jìn)行了規(guī)定。電網(wǎng)互聯(lián)專業(yè)的優(yōu)先領(lǐng)域涉及電網(wǎng)安全控制與保護(hù)。通過(guò)開(kāi)展電網(wǎng)互聯(lián)優(yōu)先領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，為規(guī)范GEI電網(wǎng)互聯(lián)提供支撐。
2003年北美“8.14”大停電事故后，美國(guó)授權(quán)北美電力可靠性委員會(huì)（The North American Electric Reliability Corporation，NERC）負(fù)責(zé)制訂全國(guó)性安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，各獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自身情況制訂和細(xì)化各控制區(qū)域的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。2005年，NERC又對(duì)各類控制性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，其中CPS（Control Performance Standard）標(biāo)準(zhǔn)歸并為BAL-001標(biāo)準(zhǔn)。同年，在制訂短期頻率控制性能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃方面，NERC提出了平衡監(jiān)管區(qū)區(qū)域控制偏差限制（Balancing Authority ACE Limits，BAAL）的要求，并于2016年7月1日起正式執(zhí)行。
歐洲大多數(shù)國(guó)家遵循由德國(guó)電網(wǎng)聯(lián)盟組織（Verband der Netzbetreiber，VDN）制訂的輸電系統(tǒng)安全與供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（NGC SQSS）。該標(biāo)準(zhǔn)于2000年正式執(zhí)行，后經(jīng)數(shù)次修訂。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了輸配網(wǎng)協(xié)調(diào)、電廠接入、運(yùn)行計(jì)劃、系統(tǒng)管理和電網(wǎng)發(fā)展等方面要求。電能質(zhì)量方面，歐洲相關(guān)國(guó)家執(zhí)行CEN/CENELEC標(biāo)準(zhǔn)，制訂機(jī)構(gòu)編制的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)EN50160—2007《公共配電網(wǎng)供電的電壓特性》，其內(nèi)容主要規(guī)定了電力系統(tǒng)頻率范圍、電壓幅值范圍、電壓波形參數(shù)等限值。
中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31464—2015《電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則》規(guī)定了電網(wǎng)運(yùn)行應(yīng)遵循的基本技術(shù)要求和基本原則。電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方面，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1008—2006《電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能規(guī)范和技術(shù)要求》規(guī)范了中國(guó)電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式和系統(tǒng)功能。電能質(zhì)量指標(biāo)方面，已制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)；同時(shí)，中國(guó)還制訂了電能質(zhì)量測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，相關(guān)設(shè)備、電能質(zhì)量治理等多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2、GEI標(biāo)準(zhǔn)體系
2.1?GEI標(biāo)準(zhǔn)體系框架
GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是一項(xiàng)艱巨且復(fù)雜的工程，涵蓋能源電力技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，在不同的領(lǐng)域具有不同的標(biāo)準(zhǔn)化形式，不同的標(biāo)準(zhǔn)化形式對(duì)應(yīng)著不同實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化形式的方法，標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建方法要針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)化形式而定，標(biāo)準(zhǔn)化形式的顯著特性包括統(tǒng)一化、通用化、系列化、模塊化、互換性等。GEI是“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”協(xié)調(diào)運(yùn)行的能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GEI的過(guò)程既包含了集成優(yōu)化過(guò)程，也包含了互聯(lián)整合過(guò)程。此外，GEI不同于傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)，不僅具有與被動(dòng)負(fù)荷之間的接口，還應(yīng)具備支持分布式電源和微網(wǎng)系統(tǒng)的接口，其復(fù)雜的接入終端和開(kāi)放的交易平臺(tái)都要求系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，需要制定靈活、可擴(kuò)展的以便不同的終端能接入堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化體系的構(gòu)建過(guò)程需要滿足固定的標(biāo)準(zhǔn)化形式。標(biāo)準(zhǔn)化體系規(guī)劃具體流程如圖1所示。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)化體系規(guī)劃流程
2.2技術(shù)領(lǐng)域在GEI標(biāo)準(zhǔn)體系中的定位
建立GEI標(biāo)準(zhǔn)體系，采用了自上而下和自下而上相結(jié)合的系統(tǒng)方法。其中自上而下的方法是從GEI的未來(lái)發(fā)展前景出發(fā)，根據(jù)發(fā)展愿景編制概念模型和參考架構(gòu)，提出技術(shù)創(chuàng)新方向和標(biāo)準(zhǔn)需求；自下而上的方法是對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理分析，制定規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的總體架構(gòu)需要遵循系統(tǒng)性、繼承性、互動(dòng)性和開(kāi)放性，由“1個(gè)體系、4個(gè)專業(yè)方向、13個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、47個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列、若干具體標(biāo)準(zhǔn)”構(gòu)成，如圖2所示。
圖2 GEI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的層次結(jié)構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)體系的第一層是專業(yè)方向，包括智能電網(wǎng)、特高壓及新型輸電、清潔能源和電網(wǎng)互聯(lián)4個(gè)專業(yè)方向。智能電網(wǎng)領(lǐng)域是支撐GEI發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，主要包括4個(gè)子域，分別是智能輸變電、智能配電域、智能用電、電力物聯(lián)網(wǎng)。電力物聯(lián)網(wǎng)把前3個(gè)電力系統(tǒng)與通信連接的子系統(tǒng)通過(guò)信息流串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)與前3個(gè)領(lǐng)域的信息交互。特高壓領(lǐng)域是指跨國(guó)跨洲的特高壓輸電系統(tǒng)，包括特高壓交直流輸電域、柔性直流、新型輸電等子域。清潔能源領(lǐng)域包括清潔能源發(fā)電、清潔能源并網(wǎng)及運(yùn)行控制、大規(guī)模儲(chǔ)能3個(gè)子域。電網(wǎng)互聯(lián)領(lǐng)域主要是電網(wǎng)互聯(lián)的運(yùn)行控制，包括電網(wǎng)規(guī)劃與仿真、電網(wǎng)安全控制與保護(hù)、電網(wǎng)調(diào)度與市場(chǎng)交易3個(gè)子域。
標(biāo)準(zhǔn)體系的第二層是技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和研究機(jī)構(gòu)已有的領(lǐng)域分類，結(jié)合現(xiàn)今GEI領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況，將每個(gè)專業(yè)細(xì)分成技術(shù)領(lǐng)域，考慮到技術(shù)領(lǐng)域眾多、標(biāo)準(zhǔn)化的工作量大，因此需要首先對(duì)部分技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)先開(kāi)展工作，以滿足近期GEI研究與建設(shè)的迫切需求。
標(biāo)準(zhǔn)體系的第三層是標(biāo)準(zhǔn)系列，以相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步擴(kuò)充，細(xì)化每個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)體系的第四層是具體標(biāo)準(zhǔn)，目前數(shù)量較多并在持續(xù)增加中。
3 GEI標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先領(lǐng)域
3.1優(yōu)先領(lǐng)域選取原則
隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全球能源的廣泛互聯(lián)已經(jīng)成為世界的共同目標(biāo)，然而GEI是一個(gè)涉及領(lǐng)域廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的互聯(lián)互通巨大系統(tǒng)，從GEI涉及的所有領(lǐng)域出發(fā)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，是一個(gè)耗時(shí)且成本很高的過(guò)程。為加快GEI的構(gòu)建過(guò)程，通過(guò)研究?jī)?yōu)先領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的選取原則進(jìn)行擴(kuò)展延伸，從而保證GEI構(gòu)建過(guò)程的高效性。優(yōu)先領(lǐng)域的選取應(yīng)考慮工程建設(shè)、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，甄選出上述過(guò)程中亟須開(kāi)展的標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，即優(yōu)先領(lǐng)域的選取原則應(yīng)滿足工程建設(shè)的需要，為工程建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)支撐，提高工程建設(shè)過(guò)程的安全可靠性；滿足技術(shù)研發(fā)需要，實(shí)現(xiàn)跨國(guó)跨洲際的能源互聯(lián)，優(yōu)先領(lǐng)域需要規(guī)范各個(gè)領(lǐng)域基礎(chǔ)共性技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)過(guò)程提供技術(shù)支撐；滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，能源產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷更新，優(yōu)先領(lǐng)域應(yīng)為產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。因此，優(yōu)先領(lǐng)域的選取應(yīng)參考各技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)路線圖，考慮工程建設(shè)、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，展開(kāi)對(duì)優(yōu)先領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化的研究。
GEI標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先領(lǐng)域的選擇應(yīng)當(dāng)按照支撐工程應(yīng)用、突破基礎(chǔ)共性技術(shù)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的原則確定優(yōu)先領(lǐng)域。從工程建設(shè)、技術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面保障GEI的良好發(fā)展。支撐2020年前需開(kāi)工或投運(yùn)的示范工程及建設(shè)項(xiàng)目，重點(diǎn)開(kāi)展跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中基礎(chǔ)共性技術(shù)，以滿足能源電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)、更新?lián)Q代的需要。具體過(guò)程如圖3所示。
圖3 優(yōu)先領(lǐng)域選取過(guò)程
3.2優(yōu)先領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)需求
GEI標(biāo)準(zhǔn)體系含4個(gè)專業(yè)方向，13個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。由于資金和投入有限，GEI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的13個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展無(wú)法齊頭并進(jìn)，也不可能全部?jī)?yōu)先得到資金分配和精力投入。所以為其做出戰(zhàn)略決策以確定迫切性和近期可行性最優(yōu)是一項(xiàng)必要舉措。
優(yōu)先領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)是GEI標(biāo)準(zhǔn)體系的突破口和關(guān)鍵點(diǎn)，是促進(jìn)GEI標(biāo)準(zhǔn)體系有序推進(jìn)的基礎(chǔ)前提和重要保障。為支撐近期GEI工程建設(shè)需求，突破基礎(chǔ)共性技術(shù)，積極促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，結(jié)合GEI各技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)路線圖，按照“工程建設(shè)亟須、技術(shù)研發(fā)亟須、產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟須”的選取原則，即：①工程建設(shè)亟須，優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)為2025年前需開(kāi)工或投運(yùn)的示范工程及建設(shè)項(xiàng)目提供標(biāo)準(zhǔn)支撐；②技術(shù)研發(fā)亟須，優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)為跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中基礎(chǔ)共性技術(shù)提供標(biāo)準(zhǔn)支撐；③產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟須，優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)為能源電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)、更新?lián)Q代提供標(biāo)準(zhǔn)支撐，選出若干需要優(yōu)先考慮的技術(shù)領(lǐng)域及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列。
3.3優(yōu)先領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)系列
根據(jù)優(yōu)先領(lǐng)域的遴選原則，從現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域選出5個(gè)技術(shù)領(lǐng)域及13個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列。通過(guò)對(duì)每個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行深入研究和分析，提出亟須制定的標(biāo)準(zhǔn)系列作為未來(lái)優(yōu)先領(lǐng)域重點(diǎn)開(kāi)展的工作，如表1所示。
特高壓電網(wǎng)是GEI的骨干網(wǎng)架，特高壓輸電是特高壓電網(wǎng)必須優(yōu)先開(kāi)展技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定的領(lǐng)域。①特高壓交流方面，需制訂特高壓交流變電站與線路設(shè)計(jì)類標(biāo)準(zhǔn)、特高壓交流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)類標(biāo)準(zhǔn)、特高壓交流系統(tǒng)調(diào)試類標(biāo)準(zhǔn)、特高壓交流線路電磁環(huán)境控制類標(biāo)準(zhǔn)。②特高壓直流方面，需制訂特高壓直流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)類標(biāo)準(zhǔn)、特高壓直流換流站運(yùn)行維護(hù)類標(biāo)準(zhǔn)、特高壓直流穿墻套管類標(biāo)準(zhǔn)。③管道輸電標(biāo)準(zhǔn)系列方面，需要制訂特高壓管道輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、特高壓交流管道輸電的運(yùn)維規(guī)程和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
基于新型可關(guān)斷器件的柔性直流輸電技術(shù)，在清潔能源并網(wǎng)、交流系統(tǒng)異步互聯(lián)、多端直流輸電、孤島供電等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。運(yùn)用柔性直流輸電技術(shù)逐步建成跨區(qū)域、多落點(diǎn)的直流電網(wǎng)工程，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模能源的集約化開(kāi)發(fā)和大范圍資源的優(yōu)化配置。柔性直流輸電方面，需制訂柔性直流系統(tǒng)特性類標(biāo)準(zhǔn)、柔性直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)類標(biāo)準(zhǔn)、柔性直流換流閥/電抗器/斷路器等關(guān)鍵設(shè)備類標(biāo)準(zhǔn)。直流電網(wǎng)方面，需制訂直流電網(wǎng)超高速控制保護(hù)類標(biāo)準(zhǔn)。
智能輸變電設(shè)備是保障全球能源互聯(lián)互通、安全穩(wěn)定、可靠高效運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，智能變電站是GEI的基本節(jié)點(diǎn)，立足工程建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展兩方面，智能輸變電應(yīng)作為優(yōu)先領(lǐng)域。智能變電站方面，需制訂智能變電站信息模型及交互類標(biāo)準(zhǔn)。智能輸電線路方面，需制訂高壓直流海底電纜類標(biāo)準(zhǔn)、輸電線路智能巡檢類標(biāo)準(zhǔn)。靈活交流輸變電設(shè)備方面，需制訂FACTS設(shè)備設(shè)計(jì)類標(biāo)準(zhǔn)。
清潔能源是構(gòu)建GEI的根本，得到世界主要國(guó)家的高度重視。清潔能源并網(wǎng)及運(yùn)行控制領(lǐng)域需要加快制定各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足工程建設(shè)和技術(shù)研發(fā)的需求。目前需要在兩方面優(yōu)先開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作。①并網(wǎng)技術(shù)要求與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面，需制訂通用化清潔能源并網(wǎng)試驗(yàn)與檢測(cè)類標(biāo)準(zhǔn)、清潔能源虛擬同步發(fā)電技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)、大型風(fēng)電與光伏基地接入電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則；②清潔能源集群控制標(biāo)準(zhǔn)方面，需制訂大型風(fēng)電和光伏基地監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)規(guī)范、大型清潔能源基地功率預(yù)測(cè)技術(shù)要求與系統(tǒng)配置標(biāo)準(zhǔn)。
GEI將廣泛涉及跨國(guó)/洲際電網(wǎng)的互聯(lián)，電網(wǎng)規(guī)模龐大，外部環(huán)境多變、極端災(zāi)害天氣頻發(fā)，電網(wǎng)運(yùn)行特性極其復(fù)雜，加劇了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。①工程建設(shè)方面，需要統(tǒng)一跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程預(yù)可行性研究?jī)?nèi)容，建立完善的綜合經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)體系和跨國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則，指導(dǎo)跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程的順利實(shí)施。②電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)劃方面，需制訂跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程預(yù)可行性研究?jī)?nèi)容、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程綜合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、跨國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則。③電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面，需制訂多國(guó)互聯(lián)繼電保護(hù)定值整定類標(biāo)準(zhǔn)，如站域失靈（死區(qū)）保護(hù)裝置技術(shù)規(guī)范、特高壓直流保護(hù)及其接口裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范。④電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)方面，需制訂特高壓直流落點(diǎn)電網(wǎng)交直流協(xié)調(diào)緊急控制技術(shù)規(guī)范、風(fēng)電場(chǎng)有功無(wú)功功率控制裝置技術(shù)規(guī)范。
4、結(jié)語(yǔ)
GEI標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)先領(lǐng)域的研究，抓住了標(biāo)準(zhǔn)化工作的重點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)先領(lǐng)域的選取，導(dǎo)出了亟須開(kāi)展工作的標(biāo)準(zhǔn)系列，形成了當(dāng)前工作重點(diǎn)任務(wù)，指明了近期標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展方向。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)適用于不同國(guó)家、不同地區(qū)，具有普遍適用性。隨著一系列標(biāo)準(zhǔn)體系相繼出臺(tái)，新的標(biāo)準(zhǔn)體系的研究應(yīng)該在對(duì)已有標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行借鑒的基礎(chǔ)上，分析相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)，繼承已有標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容，按照不同領(lǐng)域的需求進(jìn)行創(chuàng)新性的研究，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究應(yīng)該具有良好的擴(kuò)展性和導(dǎo)向性，應(yīng)對(duì)后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究具有引導(dǎo)性作用，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定進(jìn)行指引，將復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建過(guò)程簡(jiǎn)化，加快GEI標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)程，積極推動(dòng)GEI不同領(lǐng)域的發(fā)展。
作者簡(jiǎn)介：
張晶，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事需求側(cè)管理、需求響應(yīng)、智能電網(wǎng)用電方向的技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。
劉曉巍，女，高級(jí)工程師，主要從事智能配用電領(lǐng)域技術(shù)研究。
張松濤，男，碩士研究生，主要從事智能配用電的研究。
王偉，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。
沈珮，女，博士，主要從事能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信的技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。
張潔，女，碩士，主要從事電力信息通信相關(guān)技術(shù)研究。
李彬，男，博士，副教授，主要從事智能電網(wǎng)信息通信技術(shù)、自動(dòng)需求響應(yīng)技術(shù)研究。
祁兵，男，教授，主要從事電力節(jié)能、自動(dòng)需求響應(yīng)相關(guān)技術(shù)研究。
代攀，男，高級(jí)工程師，主要從事能源互聯(lián)網(wǎng)、智能變電站以及智能用電相關(guān)技術(shù)研究。
