欧盟发布2021

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最近，欧洲能源转换智能网络技术与创新平台(ETIP SNET)发布了“2021-2024年综合能源系统研发实施计划”，该计划确定了未来四年要实施的关键研究和创新优先事项以及相应的预算(总预算约为9.55亿欧元)。实施计划主要基于2月份发布的“2020-2030年R&D综合能源系统路线图”框架中提出的六个研究领域，即:消费者、生产者和消费者以及能源社区；系统经济；数字化；系统设计和规划；柔性技术和系统柔性；该系统正在运行，已经确定了24个研发示范主题。详情如下:

一、消费者、生产者、消费者和能源社区

主题1:能源基础设施的社会接受度和环境可持续性。360万欧元将投资于研发，1140万欧元将投资于示范。主要的研发示范任务包括:(1)为利益相关方的参与开发有效的方法和工具，以提高公众对新输电线路、变电站、储能设施、发电站和天然气基础设施的接受程度；(2)提高消费者对新的电力/能源系统的理解和知识，特别是作为消费者/生产者/消费者积极参与电网运行，并研究公民参与能源社区的社会和经济影响，包括提高系统的灵活性和可持续性；(3)减少或消除能源基础设施对环境的影响，如水电站(水力调峰、泥沙管理、鱼类迁移和保护、水质保护)、变压器和输电线路噪声、更美观的输电线路杆塔设计等。

主题2:规范消费者/用户行为，包括能源社区。将投资2900万欧元用于示范。主要演示任务包括:(1)为消费者和消费者开发调整能源行为的方法和工具，包括在线测量用电量和发电量的行为研究、动态用电价格和整体环境效益(包括舒适性和安全性等)。)；(2)开发支持活动的方法和工具，以提高能源消费在行业中的适应性。

主题3:消费者和消费者的设备控制。投资3300万欧元进行示范，主要示范任务包括:①实现生产与消费相结合的消费者用电/生产的直接无线控制，如智能手机等低成本技术；(2)通过智能家用电器的家庭信息和通信技术(ICT)实现对消费者需求的直接控制。

二、制度经济

主题1:商业模式。2200万欧元将投资于研发。主要的研究和开发任务包括:(1)生产者和消费者联合起来提供辅助服务的商业模式；(2)零售商和聚合商、能源服务公司和能源社区的商业模式；(3)能源数据分析服务提供商的商业模式；④电力运输网络储能商业模式；(5)利用天然气/生物质热电联产在低剩余负荷下供热、在高剩余负荷下发电或蓄热的商业模式。

主题2:市场设计和治理(包括零售、批发、跨境、辅助服务、灵活性和其他市场)。4560万欧元将投资于研发，1840万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)泛欧市场设计，促进大规模可再生能源、储能、需求响应、电动汽车等的整合。；(2)跨境输电系统运营商的市场设计(涉及多个配电系统运营商、聚合商和运营区域)，跨境辅助服务的市场设计(包括储备联合采购、储备共享、频率响应、惯性响应、无功功率、电压控制和潮流控制的快速爬升服务)；(3)虚拟发电厂提供的集中储能和辅助服务的市场规则和协调机制，包括可再生能源、灵活的热能发电(小型和微型热电联产)、热泵、电动汽车等。；(4)协调通信、智能电表和平台，考虑物理电网约束，为输配电系统运营商开展辅助服务的市场设计和成本效益分析；(5)设计本地能源市场，开发本地能源社区零售(点对点)市场，具备功率平衡和中低压电网控制能力；⑥大规模需求响应市场设计，通过智能仪表等技术获得需求负荷价格敏感度的市场模型；⑦储能设备(包括电动汽车)所有者和经营者的市场设计，以及储热的市场设计；⑧在低剩余负荷或负荷不足的情况下，通过天然气网络提供系统服务(平衡)的市场规则；⑨水循环管理运营商系统服务(平衡)市场设计。

三。数字化

主题1:协议、标准化和互操作性。总共将投资6100万欧元用于研发。主要研究和开发任务包括:(1)数据交换协议/接口，基于随机模型开发不同时间尺度的市场操作处理协议，以及加密和认证市场订单的通用标准化模型；(2)在设备和电网之间以及设备和远程管理平台之间开发标准化的通信协议和信通技术基础设施；(3)开发智能变电站通信接口；(4)开发支持输配电系统运营商之间信息交换的通用设备接口和协议。

主题2:数据通信。2370万欧元将投资于研发，1130万欧元将投资于示范。主要研究和开发演示任务包括:(1)支持需求聚合和控制的通信基础设施，并通过机器对机器(M2M)或人工智能到人工智能为能源网络服务提供电信解决方案(包括设备的人工智能算法、多址边缘计算或云级决策)；(2)用于监测和控制分布式发电的信通技术基础设施，包括标准和协议；(3)智能电表的数据通信基础设施可进行近实时监控，包括非全球导航卫星系统的时间同步和时间戳，同时考虑端到端通信延迟、数据包丢失和抖动；(4)优化信通技术基础设施的安装，包括成本、准确性、冗余度等。用于目标风险维护的数据收集和处理。

主题3:数据和信息管理。6600万欧元将投资于研发。主要研究和开发任务包括:(1)不同来源数据的大数据管理，包括智能电表、智能传感器、社交媒体、管理工具、市场平台、数据分析支持的数据驱动工具、人工智能和数字结对；(2)调查物联网技术在输配电系统运营商的规划、资产管理、运营和市场活动中的使用情况。

主题4:网络安全和隐私。2400万欧元将投资于研发。主要研发任务包括:①电网基础设施网络安全保护的方法和工具，可以避免通过物理安装注入虚假数据(如主辅变电站、中低压线路、输配电系统运营商的网络安全策略)；(2)分布式能源管理的数据保护，包括分布式存储；(3)研究将传统的数据采集和监控系统作为远程监控手段并行使用的风险和漏洞；④研究利用公共信通技术和无线基础设施实现智能电网的风险和脆弱性，如接入智能电表。主题5:端到端架构。3530万欧元将投资于研发，1970万欧元将投资于示范。主要的研究和开发示范任务包括:(1)输电和配电网络的数字化和可互操作的电力网络和通信网络的数字模型的创建；(2)增强的体系结构设计、不同电压水平和不同时间段的数据交换，以及针对输电/配电系统运营商的增强的通信接口；③基于ICT的先进方法(物联网、边缘计算、云计算、网络安全、区块链等)。)应用于新的软件和硬件架构，用于数据存储和计算。

四.系统设计和规划

主题1:综合能源系统架构。3450万欧元将投资于研发，3750万欧元将投资于示范。主要研究和开发示范任务包括:(1)开发包括所有主要能源载体的能源系统模型，涵盖生产和消费一体化、能源社区、电力运输、输电和配电网络(低压、中压和高压)以及国家/区域电力和天然气交换的整个能源链；(2)协调高压(超高压)和中压配电系统，发展包括储能基础设施、天然气和供热基础设施在内的输电系统；(3)开发一个能源社区，该社区具有用于本地多能流运行的能源管理系统，包括通过将电力转换为其他能源载体(P2X)而进行的电力储存、发电和储存，以及将其他能源载体转换为电力(X2P)，包括基于氢能和燃料电池的热电联产；(4)多载体复合储能系统的研究，包括与单一储能设备的经济效益比较、电热平衡和储能的供需、热动力的动态相互作用、建筑应用、考虑热负荷惯性的耦合能量系统动力学；(5)在不同的电力系统电压等级下，优化和协调储能设施的位置和规模，为未来的快速和慢速电力响应以及储能设施的辅助辅助服务提供支持；⑥优化和协调抽水蓄能、天然气、热化学和化学蓄能的分布和规模，以满足季节性需求；⑦利用分布式模块化控制结构微电网所有能量载体系统的灵活性进行实时电压和频率控制(包括交流、交流/DC混合和DC微电网、本地存储、智能变压器)；⑧交流/DC综合配电网，包括大型供热、家用和商用热泵、电动汽车充电站等。，通过交流配电系统、智能变压器、中低压DC、交流/DC混合电网、DC微电网和本地储能等提供灵活性。⑨开发基于不同优化标准的高压DC电网设计优化算法，以及利用同一塔或平行线路上的现有基础设施进行DC和交流线路的平行布线。

主题2:长期规划(系统开发)。2320万欧元将投资于研发，2480万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)综合能源系统规划，包括热、冷、气、电网络，以及向城市污水、饮用水和公共交通网络的扩展；(2)在欧盟层面开展低成本可再生能源投资规划，并考虑替代市场设计、基础设施发展要求和所有灵活手段的影响；(3)电力系统柔性规划，包括电网设计、应对自然灾害和人为攻击的储能和需求柔性，以及基于随机方法的柔性运行规划；(4)发展分布式能源，应对规划中的网络约束，加强高、中、低压电网，扩大中、低压电网，利用智能仪表、各级监控系统、故障检测等数据。(5)考虑分布式能源随机性的概率规划，包括可再生能源的不确定性、需求响应、能量存储、加热/冷却和移动需求；⑥配电系统规划和资产管理，以适应电动汽车快速充电、超快速充电和感应充电的大规模集成；⑦规划中低压DC工业和住宅电网，降低辅助系统成本，提高家庭供电安全性。

主题3:资产管理和维护。1790万欧元将投资于研发，1110万欧元将投资于示范。主要研究和开发演示任务包括:(1)为低/中压电网维护规划开发老化和故障模型，考虑极端事件、电力系统组件的不同时间阶段、信通技术基础设施和智能仪表；(2)建立输电系统部件的健康评估模型，如与部件磨损、变压器油池油位、开关柜内六氟化硫水平和故障概率相关的健康状况，研究影响高压输电系统部件使用寿命的参数；(3)基于模型的部件故障检测和状态监控，开发适用于对环境有害的高压系统操作的机器人，无人飞行器的现场维护，以及改善由于环境(树木生长、风力)和操作而影响资产寿命的高压系统部件的维护；(4)通过数字通信和监控设备进行远程低/中压维护操作；(5)高压和中压资产管理，考虑对自然灾害、恐怖主义和网络攻击等罕见和严重事件的抵御能力；⑥培训维护操作员适应数字环境(即人机界面)和新的机器人解决方案，优化信息通信技术基础设施的数据收集和处理维护成本；⑦优化储能系统的使用寿命和失效模式，包括随机循环曲线、资本支出、运行成本和效率；⑧优化水电和抽水蓄能机组维护的智能传感器和在线监测诊断系统；⑨利用快速循环能力和燃料灵活性，提高火电机组的使用寿命。

主题4:系统稳定性分析。1060万欧元将投资于研发，2740万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)通过分布式发电、储能和需求弹性支持电网稳定，微网和纳网与配电网连接，稳定和控制大容量输电网；(2)开发电力电子转换器，以提供诸如合成惯性控制和附加振荡阻尼控制的概念；(3)孤岛模式下交流/DC混合微电网的稳定性和控制；(4)开发基于转换器的稳定性模型和工具；(5)用于高比例波动可再生能源传输系统的转子角度、电压和频率稳定性模型和技术；⑥开发和验证不同环境下由各种技术和能量载体组成的集成网络和系统组件的等效模型，确保能量系统的稳定性；⑦研究多控制系统电网动态稳定性的大规模跨区域振荡分析方法和工具。

V.柔性技术和系统柔性主题

1.要求灵活性。950万欧元将投资于研发，1850万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)优化输配电系统运营商对需求侧响应的利用；(2)与电信运营商密切合作进行直接负荷控制；(3)将主动需求管理纳入输电系统运营商的规划和运营，以满足最终用户和聚合商的需求，并推迟电网投资；④整合能源密集型产业(如钢铁生产)和大容量储能的需求弹性模型。

主题2:发电灵活性。3970万欧元将投资于研发，1330万欧元将投资于示范。主要的研究和开发演示任务包括:(1)开发有效的控制，用于跟踪风力涡轮机和太阳能光伏发电的最大功率点，以考虑灵活性和储备共享；(2)增加水电站和抽水蓄能电站运行的灵活性，减少突然停电对生命和安全的负面影响；(3)在不影响余热回收的情况下，提高火电的灵活性，提高效率，减少温室气体排放；④使用碳中性燃料(氢、生物燃料)提高火电燃料的灵活性；(5)开发和测试灵活、集成的中小火电、供热、制冷和储能解决方案，开展影响研究和示范；⑥发展各种规模的高效综合热电联产机组，以氢气和生物燃料为动力，实现供热和发电分离。⑦建立基于水力发电数据的水力发电系统模型，开发基于最新气候模拟的水库和河流入流数据集。

主题3:储能灵活性和能量转换灵活性。4000万欧元将投资于研发。主要研究和开发任务包括:(1)电网(包括微电网)运行的储能灵活性；(2)将储能系统与常规发电机(如热电联产、水电和火电)相结合，以提高灵活性和运行效率；(3)利用储能灵活性，为家庭/建筑/工业集中供热(和制冷)系统提供均衡服务；(4)电力在天然气中的大规模应用；(5)由可再生能源发电、部门集成和储能组成的独立建筑、住宅区、中小企业和工业电力系统涉及电与氢、燃料、天然气、热能和化学品之间的转换。

主题4:网络灵活性。2400万欧元将投资于研发。主要研发任务包括:(1)通过柔性交流输电系统、移相变压器和高压DC输电、智能变压器、柔性软开关点、柔性交流配电系统和故障限流器，提高输配电网络的灵活性；(2)配电网重构的灵活性；(3)规范高压直流多终端网络，协调不同区域间的潮流，连接海上和陆上风电场；④输配电网容量计算的动态线路容量解决方案。

主题5:交通灵活性。1800万欧元将投资于研发。主要研究和开发任务包括:(1)开发集中式和分布式算法来有效管理电动汽车充电；(2)交通供电网络的能量管理，通过公共耦合变电站的储能设施为配电系统运营商提供辅助服务；(3)运输电气化提供灵活的服务，特别是在配电网运行中应用电网对车辆(G2V)和车辆对电网(V2G)技术，提供负载均衡、系统平衡和电压支持等服务。

六.系统操作

主题1:状态评估和监控。1920万欧元将投资于研发，680万欧元将投资于示范。主要研发演示任务包括:(1)智能监控设备将评估传输系统的稳态和动态；(2)智能仪表用户数据增强了中低压配电系统的可观测性和状态评估；(3)通过算法和工具提高可再生能源的实时可观测性，提高运行规划的预测性。

主题2:短期控制。600万欧元将投资于研发，1400万欧元将投资于示范。主要研发演示任务包括:(1)优化负载频率控制，并考虑电信基础设施、延迟和可靠性要求；(2)研究可再生能源对电网一次电压和频率控制的影响，重点是孤岛和其他系统；(3)通过分布式能源、本地储能和负载以及虚拟电厂，以很低或没有惯性的方式控制配电网(互联或孤岛)的一次电压和频率。

主题3:中长期控制。810万欧元将投资于研发，2890万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)先进的可再生能源预测，考虑天气预报、历史数据和在线测量等。；(2)基于天气、降水模型和实时传感器的水电预测；(3)通过发电和负荷的短期预测，利用用户行为和灵活的负荷来避免电网的位置约束；(4)在高度不确定条件下优化发电机组调度、备用分配和最优潮流；(5)优化配电网配置，包括提高配电监控能力、自动中低压系统拓扑识别和日前预测；⑥控制技术在二次变电所的广泛应用。

主题4:预防性控制/恢复。2260万欧元将投资于研发，3140万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)以电力电子器件为接口，通过分布式能源的高渗透率，保护低故障电流的配电网；(2) DC网络保护、继电器和断路器保护，考虑到多供应商解决方案的互操作性和标准化；(3)配电网运行措施，如拓扑优化和分布式能源运行规划，以提高抵御自然灾害、恐怖主义和网络攻击的能力；(4)通过分布式能源和能量存储实现自下而上的回收，包括通过微电网和微电网的规划岛技术；(5)电力系统自动恢复配电层自动故障清除和自愈技术；⑥考虑无功和电压控制的高效减载技术和工具；⑦配电网中多能源载体的安全保障；⑧基于联络线和/或黑启动装置协调的泛欧或多区域系统的恢复。

主题5:控制中心技术。3290万欧元将投资于研发，3110万欧元将投资于示范。主要研发示范任务包括:(1)输电系统广域监控框架、高性能高速通信基础设施以及传感技术、自动化和控制方法的结合；(2)输电系统运营商的能量管理平台及相关监控系统能够与当地市场互动，具有故障管理自愈功能等。(3)配电系统运营商的能源管理平台使用户能够积极参与能源市场和电网运行优化，并与其他参与者(零售商、聚合商和输电系统运营商)进行互操作，以实现电网状态和数据以及智能电表数据处理；④分布式网络控制的控制中心体系结构；(5)岛屿保护和有计划的岛屿控制；⑥适应新的网络能源管理平台(包括多能源载体系统)，通过数字模型为输配电系统运营商开发先进的培训模拟器；⑦能源管理系统控制室先进的人机界面，协助操作人员进行预防和纠正决策。

来源：BBC新闻网