欧盟发布到2030年综合能源系统研发路线图

欧洲能源转型智能网络技术与创新平台(ETIP SNET)日前发布了2020-2030年研发路线图，提出了未来十年拟投入40亿欧元开展综合能源系统研究和创新优先活动，以推进实现欧洲2050年构建深度电气化、广泛数字化、完全碳中性的循环经济愿景。此次路线图共提出了6个研究领域的研发重点、研发进程和预算分配，包括：消费者、产消合一者和能源社区;系统经济性;数字化;系统设计和规划;灵活性技术和系统灵活性;系统运行。具体内容如下：

一、路线图目标

通过路线图的实施，到2030年欧洲综合能源系统将具备12个方面的功能，即：①系统运营商之间的合作;②终端用能部门的融合;③能源系统以本地优化方式运行，通过智能、分布式优化控制平衡本地能源需求(以消费者为核心);④泛欧批发市场;⑤整合本地市场(使居民参与);⑥集成数字化服务(包括数据隐私、网络安全);⑦升级电网，集成组件和系统;⑧能源系统业务(包括商业模式和监管);⑨电力和能源系统的仿真工具;⑩在发电、需求、能源转换和存储技术中集成灵活性;11通过集成灵活性为建筑和工业部门提供高效的供热和制冷;12通过集成灵活性为交通运输提供高效的碳中性液体燃料和电力。

二、重点研究领域

1、消费者、产消合一者和能源社区

该领域旨在解决能源消费者和产消合一者(Prosumer)(个人、社区，商业用户，行业)与能源系统之间的复杂关系。重点关注的子技术领域包括：①能源基础设施的社会接纳和环境可持续性;②消费者行为(包括能源社区);③消费者和产消合一者设备控制。该领域将投入约4000万欧元用于技术研究，2.8亿欧元用于示范，希望实现如下技术的突破：点对点交易;自底向上聚合;灵活发电和负荷管理的运营市场平台，可优化电动汽车等负荷;组织变革(如能源互助、点对点交换、合作社的新职能)。

2、系统经济性

该研究领域涉及与能源系统相关的商业模式、市场设计、管理和运营，涉及不同地理尺度的能源市场设计，适用于能源价值链的不同产品和服务的商业模式，以及由欧盟和国家法令、政策和法规、电网规则、终端用能行业规则构成的市场管理。重点关注的子技术领域包括：①商业模式;②市场设计;③市场监管和税收。该领域将投入约1.2亿欧元用于技术研究，6亿欧元用于示范，希望实现如下技术的突破：辅助服务市场;灵活性技术的利用;开发结合各种能源载体的(本地)市场;对示范项目/区域灵活性的示范;将资本支出(CAPEX)转化为运营支出(OPEX)，以降低总体成本;分布式能源资源的新型补偿方案。

3、数字化

该领域旨在解决数字技术在能源系统的集成。将解决与能源系统运行相关的问题，即用于能源系统运行和控制的数字基础架构，并开发用于数据通信、交换和分析的工具和网络。此外，该领域还将考虑能够促进市场和用户参与的数字应用程序。重点关注的子技术领域包括：①协议、标准化和互操作性;②数据通信;③数据和信息管理;④网络安全与隐私;⑤端到端架构。该领域将投入约1.2亿欧元用于技术研究，4.8亿欧元用于示范，希望实现如下技术的突破：端到端架构;网络安全和物联网(IoT);网络安全的点对点概念(如区块链);实现现场设备传感器、数据、服务、能源消费者和产消合一者之间的可互操作、尊重隐私的连接，以逐步扩展分布式多方控制系统。

4、系统设计和规划

该领域旨在解决综合能源系统的设计和规划问题，以更好地融合多种能流。将从多个角度考虑规划和分析综合能源系统的必要方法和工具，设置基于可靠且透明的假设、参数和关系的场景，采用综合且全面的规划工具，规划设计所有能流相互作用且相互促进的能源系统。这一整体能源系统架构有助于建立智能电力系统可靠、经济和环境友好运行所必需的所有过程，包括创新的资产和生命周期管理，相关技术以及资产维护。重点关注的子技术领域包括：①综合能源系统架构;②长期规划(系统开发);③资产管理与维护;④系统稳定性分析。该领域将投入约1.6亿欧元用于技术研究，7.2亿欧元用于示范，希望实现如下技术的突破：储能;区域综合能源系统;分布式能源系统的连接、监测和控制技术的大规模部署;综合智能电网系统;整合所有能源载体的新拓扑和设备;新的系统规划程序，包含分布式能源系统和电网灵活性技术;分布式能源系统预测的大规模部署;现代控制中心;数据管理;人机交互;培训;建模;无人机;增强现实/虚拟现实;可穿戴设备;微元网(Web of Cells)架构。

5、灵活性技术和系统灵活性

该领域旨在开发解决方案和工具，以确保有足够的灵活性来应对融合程度不断加深的综合能源系统的所有不确定性和可变性。该研究领域所解决的灵活性问题涵盖了整个能源系统，并跨越不同能流。重点关注的子技术领域包括：①需求灵活性;②发电灵活性;③储能灵活性及能量转换灵活性;④网络灵活性;⑤交通灵活性。该领域将投入约1.6亿欧元用于技术研究，4.8亿欧元用于示范，希望实现如下技术的突破：灵活性资源;包括电动汽车在内的储能资源;输电网运营商-配电网运营商-消费者市场就位;灵活性标准;通过技术和预测工具相结合提升波动性可再生能源资源的灵活性;住宅寻求响应;实现电动汽车智能充电及“车辆到电网”(V2G);岛屿能源系统灵活性;基于无碳和碳中性燃料的火电厂灵活性;可再生能源和脱碳气体集成的灵活性;热电联产的灵活运行;通过部门融合实现系统灵活性。

6、系统运行

该领域涉及用于开发整体控制架构的工具和系统，例如从分级系统控制到协调协作概念，以及开发输配电系统的直接或间接控制解决方案，以确保综合能源系统在波动性、约束和不确定性不断增加情况下的最佳运行。该领域将利用先进监测、控制和保护技术，以及先进预测技术，利用所有工具和设备来实现系统可观察性。重点关注的子技术领域包括：①状态评估和监控;②短期控制;③中长期控制;④预防性控制/恢复;⑤控制中心技术。该领域将投入约1.2亿欧元用于技术研究，7.2亿欧元用于示范，希望获得如下技术的突破：更高水平的自动化;更复杂的功能;集成系统的操作工具;新的运行规划程序;大规模可再生能源资源预测;现代控制中心;数据管理;人工智能;大型直流-交流电网;微元网(Web of Cells)。