歐洲電網(wǎng)發(fā)展中的研究與創(chuàng)新方向

張毅威，丁超杰，閔勇，姜學(xué)平，范明天，張祖平

（1.電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)電機(jī)系），北京 100084；2.國家電網(wǎng)公司國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，北京 102211；3.中國電力科學(xué)研究院，北京 100085）

歐盟于2006年提出的2050年低碳?xì)W盟電網(wǎng)的遠(yuǎn)期目標(biāo)中[1]，將供電的安全性、可持續(xù)性和市場競爭性作為制定歐盟能源發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)政策的三大支柱。歐盟2008年提出了2020年可再生能源達(dá)到20%的近期目標(biāo)[2]，2010年歐盟及其成員國批準(zhǔn)了部署歐盟電網(wǎng)（EEGI）的路線圖及其2010—2012年計劃[3]，歐洲輸電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)于2012年發(fā)布了研究與發(fā)展路線圖的征求稿[4]，在此基礎(chǔ)上，歐盟2013年提出了2013—2022年的10年研究與創(chuàng)新（R&I）路線圖[5]及其相應(yīng)的2014—2016年R&I計劃[6]。其中供電的安全性要考慮供電可靠之下實(shí)現(xiàn)交通電氣化的問題，供電的可持續(xù)性應(yīng)考慮可再生能源發(fā)電達(dá)65%、終端能效、主動需求、網(wǎng)絡(luò)效率等問題，市場競爭性應(yīng)考慮提高網(wǎng)絡(luò)靈活性及發(fā)展泛歐電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行等問題。

為在合適的時機(jī)進(jìn)行合適的研發(fā)項(xiàng)目，以保證有效地達(dá)到長期目標(biāo)，并滿足未來20年的輸電網(wǎng)目標(biāo)，在保證電網(wǎng)可靠性的條件下，實(shí)現(xiàn)歐盟的氣候和能源遠(yuǎn)期目標(biāo)，EEGI路線圖首先確定了一個10年期的R&I策略。基于該10年路線圖，EEGI短期計劃確定了近3年的項(xiàng)目，且每年予以更新。通過總結(jié)近期完成的項(xiàng)目成果，并根據(jù)行業(yè)需求，短期計劃確定未來3年應(yīng)該優(yōu)先開展的R&I項(xiàng)目，其中確定課題的預(yù)算和周期也是短期計劃的重要事項(xiàng)。

我國開始明確智能電網(wǎng)發(fā)展策略的時間，與歐美幾近同步[7-10]。之后，在輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的各方面開展了研究，并取得了大量的成果[11-14]。與歐美相比，由于政策監(jiān)管體系和市場架構(gòu)體系等方面的不同，我國的發(fā)展策略和技術(shù)路線有所不同。針對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，國家電網(wǎng)公司提出了建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)應(yīng)該是我國電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。在運(yùn)行控制上，我國電網(wǎng)基本實(shí)行分層分區(qū)、自上而下的調(diào)控一體化模式。在需求側(cè)響應(yīng)的研究與示范方面，還有很多值得研究的問題，比如市場模式、監(jiān)管模式等。相對來說，歐盟范圍內(nèi)的電網(wǎng)在市場化進(jìn)程中，運(yùn)行控制以各個國家電網(wǎng)為主體，缺乏集中統(tǒng)一的調(diào)控機(jī)制。因此，歐盟在智能電網(wǎng)發(fā)展中，漸漸認(rèn)識到了輸電網(wǎng)層面的問題，強(qiáng)調(diào)歐盟統(tǒng)一電力市場、泛歐電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行的重要性。歐盟智能電網(wǎng)研究具有比較清晰的長期策略和及時調(diào)整步驟的短期計劃，特別是注重技術(shù)規(guī)?；蜕虡I(yè)應(yīng)用可行性問題，無論在技術(shù)層面還是策略層面，都可以為我國電網(wǎng)發(fā)展提供有價值的啟發(fā)和參考。

本文首先討論歐洲電網(wǎng)面臨的主要挑戰(zhàn)，然后介紹和討論EEGI路線圖和近期研究計劃，包括討論歐洲電網(wǎng)R&I的主要領(lǐng)域和歐洲電網(wǎng)2013—2022年R&I路線圖，10年路線圖涉及了理論研究、工具開發(fā)、試點(diǎn)項(xiàng)目到具體實(shí)施等研究創(chuàng)新方向，最后介紹2014—2016年的優(yōu)先研究課題。

1 面臨的主要問題和挑戰(zhàn)

20世紀(jì)90年代以前的傳統(tǒng)電網(wǎng)，電網(wǎng)規(guī)劃主要基于負(fù)荷預(yù)測及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的消費(fèi)趨勢，而電網(wǎng)運(yùn)行是縱向式：將集中發(fā)電廠的電力通過輸電網(wǎng)送到配電網(wǎng)，然后再配送到用電側(cè)。在電網(wǎng)中，電源是可控的，負(fù)荷具有隨機(jī)性。通常配電網(wǎng)系統(tǒng)為單向潮流，并按宏觀預(yù)測模型得到的峰荷來規(guī)劃電網(wǎng)[15]。

20世紀(jì)90年代中期以來，歐洲電力行業(yè)開始了電力市場化，監(jiān)管機(jī)制有了很大的變化，其中以發(fā)電、輸電與配電分離為主要特點(diǎn)。另外，由于通訊與電信技術(shù)的快速發(fā)展，大大提高了電網(wǎng)的運(yùn)行與控制手段。對于現(xiàn)代的歐洲電網(wǎng)，在以集中發(fā)電廠的電源和大型工業(yè)負(fù)荷作為可控源外，伴隨著智能控制技術(shù)的電網(wǎng)集成，更多的負(fù)荷消費(fèi)也變得可控了。歐洲電網(wǎng)中的大規(guī)?？稍偕茉矗≧ES）成為了主要的不可控源，并且由于發(fā)電與負(fù)荷距離的增大，需要進(jìn)一步加強(qiáng)輸電網(wǎng)的容量和互聯(lián)。另外，在配電網(wǎng)層面，隨著分布式發(fā)電技術(shù)模塊化的更加成熟，分布式能源（DER）也大大增加。電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行與控制的優(yōu)化過程都發(fā)生了很大的改變。未來電網(wǎng)應(yīng)該變得更加智能、更加堅強(qiáng)，可以容納集中和分布的可再生發(fā)電，容納集中和分布的儲能，配電系統(tǒng)允許雙向潮流，同時保持系統(tǒng)的可靠性和安全性。另外，需要研究新的市場機(jī)制，提供市場信號給發(fā)電投資和需求側(cè)，以優(yōu)化整個電力系統(tǒng)。

就目前來說，到2020年，歐洲電網(wǎng)所面臨的主要挑戰(zhàn)為：

1）在輸電網(wǎng)層面，RES發(fā)電大規(guī)模發(fā)展，包括陸地和海上發(fā)電、光伏電場、水電等，需要擴(kuò)展輸電網(wǎng)規(guī)模以保證供電可靠性和安全性；

2）社會越來越不愿意接受新的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，使得輸電網(wǎng)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后電源建設(shè)；

3）傳統(tǒng)架空線路的公共接受度很低，迫使輸電網(wǎng)運(yùn)營商（TSO）使用更昂貴的技術(shù)方案，如地下電纜或高壓直流輸電線路，這使得泛歐電網(wǎng)的設(shè)計和運(yùn)行更加復(fù)雜；

4）利用小型的居民RES（如光伏發(fā)電）和大型的風(fēng)力發(fā)電與光伏電場的系統(tǒng)接入來替代化石燃料和老化的電廠時，需要不同的技術(shù)解決方案（如儲能等）和制定不同的準(zhǔn)則，以保證系統(tǒng)的功率平衡、控制和規(guī)劃；

5）大型機(jī)組的大擾動結(jié)合了許多小機(jī)組的小擾動，這將改變網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)槌汕先f的DER單元脫網(wǎng)有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)問題（例如大停電），這從規(guī)模上就像幾個大型機(jī)組脫網(wǎng)所引發(fā)的問題；

6）輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的聯(lián)系越來越緊密，而TSO與DSO的實(shí)時通訊明顯不足，通常還不能全面監(jiān)視配電系統(tǒng)的狀態(tài)和情況（即，負(fù)荷、容量和電壓等）。

針對上述挑戰(zhàn)，歐盟組織開展了新的研究和創(chuàng)新活動。

2 研究與創(chuàng)新的主要領(lǐng)域

在歐洲的電力系統(tǒng)中，TSO和DSO屬于受監(jiān)管的公司。雖然具體法規(guī)依成員國而不同，但是TSO和DSO的服務(wù)價值包括在相似活動的相似技能中。根據(jù)歐盟低碳經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，TSO和DSO有利于促成可再生能源產(chǎn)業(yè)，將綠色電力銷售到遠(yuǎn)方市場，增加使用各種能源，在更廣泛的地區(qū)內(nèi)進(jìn)行電力和電量平衡，消除擁塞，蓬勃電力市場，并且實(shí)現(xiàn)交通電氣化和主動需求管理。歐盟將涵蓋了TSO和DSO的R&I活動各分成5類，并包括了TSO/DSO的相互協(xié)調(diào)類別，如表1所示。

表1 R&I課題的分類Tab.1 Classification of R&I subjects

下面將從電網(wǎng)規(guī)劃、資產(chǎn)管理、電力設(shè)備技術(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行和市場技術(shù)等方面，討論歐洲輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)方面的主要研究問題。另外，可擴(kuò)展性和可復(fù)制性研究將討論創(chuàng)新研發(fā)與創(chuàng)新部署之間的問題。

2.1 電網(wǎng)規(guī)劃

規(guī)劃和發(fā)展安全、高效和經(jīng)濟(jì)的泛歐輸電系統(tǒng)是TSO的首要任務(wù)。這需要在滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的條件下，適時預(yù)測和部署系統(tǒng)創(chuàng)新。未來電網(wǎng)規(guī)劃工作的挑戰(zhàn)包括：預(yù)測未來發(fā)電模式的演變和及時做好準(zhǔn)備以適應(yīng)新的發(fā)電容量，這需要現(xiàn)有電網(wǎng)能夠順利發(fā)展成新的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)?？傮w而言，需要輸電網(wǎng)保持電源接入和功率平衡的能力。此外，在不久的將來，大部分新電源將連接到中低壓配電網(wǎng)絡(luò)，具有分布式發(fā)電的配電系統(tǒng)可能在大部分時間中是自給自足的，只是需要輸電網(wǎng)給予頻率和電壓支撐的輔助服務(wù)。在特定的運(yùn)行條件下（如分布式發(fā)電失效時）或在一天、一周或一年的特定時間（例如假期時配電網(wǎng)發(fā)電有剩余），就不僅僅需要輸電網(wǎng)提供輔助服務(wù)，還需要輸電網(wǎng)進(jìn)行大量的功率接入。

應(yīng)用TSO-DSO凈交換功率的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行輸電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展，將低估高壓電網(wǎng)的改造需求。同時，在進(jìn)行輸電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，如果考慮全部負(fù)荷功率并相應(yīng)地接入全部裝機(jī)容量，則可能造成高成本的過度設(shè)計。

配電網(wǎng)規(guī)劃的挑戰(zhàn)由其他因素引起。規(guī)劃的最大變化是向滿足某些用戶需求的運(yùn)行方式轉(zhuǎn)化：利用新型的監(jiān)測和控制解決方案，以及先進(jìn)的負(fù)荷和RES發(fā)電的預(yù)測系統(tǒng)，配電網(wǎng)改造（如新建線路和變壓器）的替代方案將會增加。這將促使對現(xiàn)代配電系統(tǒng)的規(guī)劃方法與實(shí)踐進(jìn)行反思，以考慮智能電網(wǎng)的新發(fā)展。還必須確定運(yùn)行控制與規(guī)劃措施的相對問題（如改造投資之前允許削減負(fù)荷的最大時間）。

TSO和DSO都必須遵循電網(wǎng)接入規(guī)范，其中電力網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)范旨在防止TSO/DSO在提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)時進(jìn)行壟斷。監(jiān)管的目的是要建立進(jìn)行合理連接的規(guī)范。監(jiān)管不能過于指令式，只在必要的情況下進(jìn)行管制，同時在價格管制下對獲取新客戶進(jìn)行激勵。

2.2 資產(chǎn)管理

對于TSO和DSO公司，資產(chǎn)管理是整體網(wǎng)絡(luò)管理策略的重要組成部分。戰(zhàn)略的物資管理是對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的最佳支持。資產(chǎn)管理的主要目標(biāo)包括：

1）建立符合公司目標(biāo)和法定義務(wù)的優(yōu)先事項(xiàng)，即安全性、可靠性和可持續(xù)性；

2）按照這些優(yōu)先事項(xiàng)，規(guī)劃和控制其融資和支出；

3）確保資源的使用是物有所值。

這些目標(biāo)涵括了資產(chǎn)管理的3個重要內(nèi)容：資金投資戰(zhàn)略性規(guī)劃，資產(chǎn)更新與替換的戰(zhàn)略性規(guī)劃和資產(chǎn)維護(hù)的戰(zhàn)略性規(guī)劃。

資產(chǎn)管理對運(yùn)營成本（OPEX）有直接的短期影響，對資本支出（CAPEX）有中長期的影響?？傮w而言，新版路線圖強(qiáng)調(diào)由OPEX驅(qū)動的創(chuàng)新對TSO和DSO的重要性，受監(jiān)管的運(yùn)營商能夠在法定義務(wù)內(nèi)進(jìn)行規(guī)劃、運(yùn)行和市場優(yōu)化。值得注意是，監(jiān)管政策與上述結(jié)果一致時，實(shí)施符合現(xiàn)有監(jiān)管條例的資產(chǎn)管理系統(tǒng)才會導(dǎo)致預(yù)期的結(jié)果。

2.3 電力設(shè)備技術(shù)

電力設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新周期在電力設(shè)備技術(shù)供應(yīng)商和制造商的手中。歐盟認(rèn)為，由于歐洲擁有世界領(lǐng)先技術(shù)的領(lǐng)域，而相關(guān)人員必須基于世界市場評估做出戰(zhàn)略創(chuàng)新的選擇，其需求往往與歐洲的期待不相吻合。因此，歐洲的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)人員不得不在小范圍或整體規(guī)模范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)和集成項(xiàng)目（并與業(yè)界同行共同承擔(dān)開發(fā)和工業(yè)化的初期成本），通過集成項(xiàng)目的驗(yàn)證，然后向監(jiān)管部門提供具有經(jīng)濟(jì)安全性的部署計劃。

2.4 電網(wǎng)運(yùn)行

TSO隨時都在處理泛歐輸電網(wǎng)運(yùn)行的不確定性帶來的問題，它需要規(guī)劃并確保一系列所謂的配套服務(wù)，使得TSO能夠應(yīng)對挑戰(zhàn)，其中包括平衡功率，保持電壓和頻率在適當(dāng)水平，保證系統(tǒng)的安全性和恢復(fù)計劃，以及降低輸電損耗。在過去10年中，各區(qū)域的商業(yè)交易變化相當(dāng)大。價格信號是導(dǎo)致交易波動大的主要因素，反映了泛歐系統(tǒng)內(nèi)的電力短缺和電價情況。這樣的商業(yè)交易有時可能會引起區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的擁塞和區(qū)域自身內(nèi)部的擁塞。這些制約條件必須由TSO在運(yùn)行規(guī)劃階段加以考慮，并且以傳輸容量分配規(guī)則與程序的形式傳達(dá)給市場。

連接到配電網(wǎng)的小型分布式發(fā)電，因?yàn)榭拷?fù)荷而有可能影響本地潮流。監(jiān)測和控制手段的提高，使得DSO追求更多的能效機(jī)會，只要配電網(wǎng)DSO具有適當(dāng)水平的交互，就可以進(jìn)行預(yù)測、運(yùn)行調(diào)度和電網(wǎng)優(yōu)化，以達(dá)到高效、持續(xù)或高質(zhì)量的服務(wù)。

2.5 市場技術(shù)

電力市場規(guī)則的逐步改善提高了市場效率，給電力用戶更多的利益，給發(fā)電商和能源交易商更多的商業(yè)機(jī)會。因此，TSO必須確保達(dá)到統(tǒng)一能源市場方案的目標(biāo)，從而在運(yùn)作良好的基礎(chǔ)上促進(jìn)歐洲電力市場的發(fā)展。

TSO可以參與政策制定者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)、所有電力市場利益相關(guān)者（從生成到最終消費(fèi)者）的討論，協(xié)助設(shè)計市場，制定與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的市場規(guī)則。

DSO可以收集市場各方的靈活服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)提供給TSO，也可以使用靈活服務(wù)來優(yōu)化與輸電網(wǎng)連接的成本。TSO和DSO都將參與到需求響應(yīng)機(jī)制中，需求響應(yīng)不僅具有促進(jìn)削峰填谷和調(diào)峰作用，還可以提供系統(tǒng)平衡，提供組合的平衡，提供（本地）輔助服務(wù)（給本地電網(wǎng)運(yùn)營商）。需求響應(yīng)機(jī)制未來將有可能成為一種個別用戶融入市場（能源市場和功率平衡市場）的途徑，其中的能源市場可能包含多種可能的時間框架。

2.6 可擴(kuò)展性和可復(fù)制性

可擴(kuò)展性和可復(fù)制性的研究目的是建立創(chuàng)新研發(fā)與創(chuàng)新部署之間的橋梁。事實(shí)上，從研發(fā)示范到系統(tǒng)部署，不僅僅是簡單的數(shù)量問題，它們之間有可能存在本質(zhì)的區(qū)別。將成功示范的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模部署時，需要對每個R&I結(jié)果的可擴(kuò)展性和可復(fù)制性進(jìn)行研究，需要被監(jiān)管方和市場相關(guān)者都具有可承受的技術(shù)風(fēng)險。目前存在以下問題：

1）盡管已經(jīng)掌握了技術(shù)風(fēng)險，但部署的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險沒有得到控制（缺乏經(jīng)濟(jì)規(guī)模性）；

2）監(jiān)管環(huán)境在一個控制區(qū)可能是有利的（經(jīng)濟(jì)規(guī)模得到管理），但在另一個控制區(qū)可能是不利的（缺乏可復(fù)制性）。

需要應(yīng)用科學(xué)的方法事先解決這樣的問題，以便在部署之前對以下挑戰(zhàn)提出回答。

1）可擴(kuò)展性（依項(xiàng)目而定）：利用數(shù)值模擬技術(shù)，在可接受的誤差范圍內(nèi)，使用R＆I的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，顯示經(jīng)濟(jì)規(guī)模性是否在可控制的范圍內(nèi)；

2）可復(fù)制性（依地理和邊界條件而定）：利用數(shù)值模擬技術(shù)和其他邊界條件的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在可接受的誤差范圍內(nèi)，使用R＆I的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，顯示出可復(fù)制潛力在可控范圍內(nèi)。

這又進(jìn)一步提出了以下幾個科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)。

1）什么類型的仿真工具能夠可靠地支持這類研究？

2）什么是R&I項(xiàng)目過程的最低限度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以指示可擴(kuò)展性和可復(fù)制性的關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）？

3）什么類型的數(shù)值試驗(yàn)可以提取相關(guān)的KPI？

4）什么是在使用工具箱時可接受的不確定性，以認(rèn)證一個創(chuàng)新的解決方案是可擴(kuò)展的和/或可復(fù)制的？

5）如何分享成果工具箱，同時保護(hù)相關(guān)利益方的保密限制？

新版EEGI路線圖的一個特點(diǎn)是提出了研究可擴(kuò)展性和可復(fù)制性的方法論。另外，強(qiáng)調(diào)需要監(jiān)管部門更多地參與到目前的和未來的研究和創(chuàng)新活動中。在實(shí)際電力系統(tǒng)成功示范之后，尤其歡迎增加參與度，以便更好地設(shè)計創(chuàng)新解決方案的部署問題。新版路線圖建議開發(fā)可擴(kuò)展性和可復(fù)制性研究的一組仿真工具，邀請監(jiān)管者來驗(yàn)證在一組專門任務(wù)中EEGI的相關(guān)活動，以這樣的方式，一旦經(jīng)過驗(yàn)證，監(jiān)管就可以：

1）設(shè)計適當(dāng)?shù)馁Y助計劃支持電力系統(tǒng)的大規(guī)模示范。事前指定在其中收集數(shù)據(jù)，以支持?jǐn)U展和復(fù)制活動。

2）通過上述資助，支持可擴(kuò)展性和可復(fù)制性研究，更好地衡量部署成本，并能夠重復(fù)使用R＆I項(xiàng)目的成果。

3）幫助克服部署的障礙，包括技術(shù)性障礙（例如缺乏互操作性的標(biāo)準(zhǔn)或其中包括設(shè)備制造商）或非技術(shù)性障礙（比如縮減公共機(jī)構(gòu)的授權(quán)時間）。

針對上述幾方面的技術(shù)領(lǐng)域，歐洲制定不同時間跨度上的目標(biāo)和計劃，以此有步驟地推進(jìn)歐洲智能電網(wǎng)的研發(fā)和建設(shè)。

3 研究與創(chuàng)新的長期策略

EEGI將歐洲電網(wǎng)發(fā)展的R&I分為理論研究、工具開發(fā)、試點(diǎn)項(xiàng)目到具體實(shí)施等大類，并確定在合適的時機(jī)實(shí)施合適的研發(fā)項(xiàng)目，以便有效地達(dá)到長期目標(biāo)的思路。除了初版路線圖中定義的課題分類，根據(jù)歐盟TSO和DSO的建議，在2014年盡快將資產(chǎn)管理作為創(chuàng)新的新領(lǐng)域。此外，DSO將市場設(shè)計作為R&I活動。另外，修改了一部分TSO/DSO合作活動，強(qiáng)調(diào)建立可擴(kuò)展性和可復(fù)制性的研發(fā)平臺，以進(jìn)一步盡快支持成功項(xiàng)目的部署。

3.1 輸電網(wǎng)的長期研究方向

新版路線圖中輸電網(wǎng)的R&I分類和相關(guān)課題如表2所示。表3為TSO與DSO協(xié)調(diào)的相關(guān)課題。預(yù)算從原來的7.9億歐元提高到10.05億歐元。

表2 輸電網(wǎng)R&I的課題Tab.2 Subjects of transmission grid R&I

表3 TSO與DSO協(xié)調(diào)的R&I課題Tab.3 Subjects of TSO/DSO coordination R&I

3.2 配電網(wǎng)的長期研究方向

新版路線圖中配電網(wǎng)的項(xiàng)目分類、預(yù)算比例和相關(guān)課題如表4所示。其中新課題包括D9、D11、D12和D13。另外，總預(yù)算為13億歐元，比舊版預(yù)算提高了1億歐元。課題D1～D4、D7~D8的技術(shù)和業(yè)務(wù)模式已經(jīng)可以允許進(jìn)行大規(guī)模示范項(xiàng)目；課題D5的技術(shù)或業(yè)務(wù)模式還不允許進(jìn)行大規(guī)模示范項(xiàng)目；課題D9～D12由于其解決方案的自身特性，不需要接入很多客戶，所以只考慮中等規(guī)模的示范項(xiàng)目。

表4 配電網(wǎng)R&I的預(yù)算比例和課題Tab.4 Budget percentage and subjests of distribution network R&I

4 研究與創(chuàng)新的短期計劃

EEGI的2014—2016年短期計劃為2010—2012年版的更新版，其中刪除了一些原定的功能目標(biāo)，例如電表設(shè)施，因?yàn)槠溲芯恳呀?jīng)比較成熟，增加了新的課題以面對出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)，例如，輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的資產(chǎn)管理研究，配電網(wǎng)的市場設(shè)計。另外，強(qiáng)調(diào)了提高研究成果的可擴(kuò)展性和可復(fù)制性，加強(qiáng)TSO/DSO的協(xié)調(diào)，提高客戶參與度和可再生能源的集成，以及面對新形勢的市場化需求，所需的工具、方法論和相關(guān)研究等。下面按輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩方面分別介紹其短期計劃。

4.1 輸電網(wǎng)短期計劃

按照EEGI路線圖規(guī)劃和目前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，輸電網(wǎng)R&I項(xiàng)目課題已完成5.7%，已啟動17.2%，將啟動1.8%，未啟動項(xiàng)目約75.3%。2014—2016年輸電網(wǎng)方面開展的課題研究如表5所示?？梢愿爬橐韵聨追矫妫?/p>

表5 輸電網(wǎng)R&I的短期計劃Tab.5 Short-term plan of transmission network R&I

1）改善泛歐輸電網(wǎng)的可觀性和控制性能（T6），提高電網(wǎng)靈活性的技術(shù)示范（T3）；

2）研發(fā)泛歐輸電網(wǎng)的新型運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)與DSO的協(xié)調(diào)以及需求側(cè)資源的利用（TD2，TD3）；

3）研發(fā)不同的電力市場設(shè)計，以建立統(tǒng)一的電力市場（T10，T12）；

4）研究資產(chǎn)管理和成本效益分析的新方法（T17，T16）。

另外，這3年中，科研人員需求每年分別為61，72和81人，科研預(yù)算分別為2.3億、2.5億和2.6億歐元。

4.2 配電網(wǎng)短期計劃

近十多年來在歐洲范圍內(nèi)，歐盟及各成員國啟動了許多智能電網(wǎng)項(xiàng)目，并在2013年發(fā)表了最新的全面調(diào)查報告[16]，這里所涉及的是按照EEGI統(tǒng)計的歐盟配電網(wǎng)項(xiàng)目（不包括各成員國的項(xiàng)目）。按照EEGI路線圖規(guī)劃和目前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，已完成項(xiàng)目約3%，已啟動項(xiàng)目少于15%，未啟動項(xiàng)目約80%。2014—2016年配電網(wǎng)方面開展的研究課題如表6所示，可以概括為以下幾方面：

1）提高網(wǎng)絡(luò)基本功能。中小型DER的配電網(wǎng)集成（D3，D4），電動汽車的電網(wǎng)接口（D6）；

2）改善包括通訊設(shè)施的配電網(wǎng)性能。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行（D7，D8），網(wǎng)絡(luò)管理（D9，D10），資產(chǎn)管理（D12）；

表6 配電網(wǎng)R&I的短期計劃與預(yù)算Tab.6 Short-term plan and budget of distribution network R&I 百萬歐元

3）進(jìn)行合作的R&I活動。加強(qiáng)TSO和DSO的協(xié)調(diào)（TD2，TD1，TD4）；

4）研究可擴(kuò)展性和可復(fù)制性的方法論：使得示范工程中創(chuàng)新方案得到的成果能夠得到最終部署（TD5）；

5）配電網(wǎng)市場設(shè)計的新方法（D13），在技術(shù)和市場的變化中以最佳方式管理這些新變化。

值得一提的是，有關(guān)通信集成的解決方案、信息網(wǎng)安全和通訊對電網(wǎng)安全影響等研究課題推遲到下一個研究期啟動。

5 結(jié)論

歐洲在20世紀(jì)90年代中期開始了對智能電網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)，進(jìn)入21世紀(jì)后部署了歐洲電網(wǎng)發(fā)展計劃（EEGI），在歐盟范圍內(nèi)有序地開展了智能電網(wǎng)的研究與創(chuàng)新項(xiàng)目，并取得了有效的成果。在這基礎(chǔ)上，歐盟于2013年更新了其研究與創(chuàng)新的10年發(fā)展路線圖和3年短期計劃。

本文介紹并討論了其研究與創(chuàng)新領(lǐng)域的主要問題、輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的長期策略和短期計劃，總結(jié)了EEGI以理論研究、工具開發(fā)、試點(diǎn)項(xiàng)目到具體實(shí)施的有序發(fā)展過程，在合適的時機(jī)實(shí)施合適的研發(fā)項(xiàng)目，以便有效地達(dá)到長期目標(biāo)的思路，從而可以了解歐洲智能電網(wǎng)取得的成績、面臨的挑戰(zhàn)、可能的解決方案和未來的發(fā)展方向。歐洲電網(wǎng)具有分區(qū)發(fā)展和管理、分層運(yùn)行和控制的特性，而歐洲需要在未來形成統(tǒng)一的電力市場和電網(wǎng)發(fā)展；關(guān)于輸電網(wǎng)層面和輸配接口層面，需要進(jìn)行更多的研究與創(chuàng)新才能達(dá)到其目標(biāo)。另外，歐盟提出將智能電網(wǎng)形勢下的資產(chǎn)管理問題、示范項(xiàng)目的可復(fù)制性和可擴(kuò)展性問題，也納入歐盟EEGI的R&I活動中，充分體現(xiàn)歐洲強(qiáng)調(diào)研究與創(chuàng)新的實(shí)效性。這些R&I的考慮可以為我國智能電網(wǎng)的研究和發(fā)展提供有價值的參考和啟發(fā)。

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