中國儲能網(wǎng)訊：近日，創(chuàng)新使命第二階段（Mission Innovation 2.0）啟動的綠色電力未來使命[1]發(fā)布了《全球創(chuàng)新優(yōu)先事項聯(lián)合路線圖》，提出了未來十年的清潔電力技術研發(fā)路線圖，確定了17個研發(fā)主題的100項創(chuàng)新優(yōu)先事項，以推進清潔電力技術發(fā)展，促進全球能源轉(zhuǎn)型。重點圍繞3個領域：可負擔和可靠的波動性可再生能源；系統(tǒng)靈活性及市場設計；促進系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)和數(shù)字化解決方案。關鍵要點如下：
一、可負擔和可靠的波動性可再生能源
1、需實現(xiàn)的關鍵突破
該領域由中國主導，旨在降低波動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。預期實現(xiàn)如下突破：
（1）新型光伏技術突破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）海上風電技術，包括10-20兆瓦的風力渦輪機和浮動式風電場，其效率和發(fā)電成本接近陸上風電，以實現(xiàn)在海岸線、島嶼、海上平臺的廣泛部署。
（3）改進預測工具，使其誤差率低于6%，并可提前24小時提供光伏和風力發(fā)電機組發(fā)電能力的可靠估計。
（4）示范基于波動性可再生能源的島嶼和離網(wǎng)應用，實現(xiàn)高達100%的波動性可再生能源供電以及供熱、海水淡化和/或制氫。示范光伏和風電高效并網(wǎng)和電網(wǎng)支持的新技術和硬件。
2、面臨的主要障礙
該領域的研發(fā)創(chuàng)新面臨如下障礙：①對復雜條件下運行的輕量新型風力渦輪機開發(fā)緩慢；②浮動式海上風電技術尚未商業(yè)化，無法覆蓋位于深海的大量海上風能資源；③在特定氣候和極端天氣條件下確保光伏發(fā)電性能的相關挑戰(zhàn)；④惡劣環(huán)境下太陽電池板的退化；⑤可高效運行的浮動式光伏發(fā)電的設計挑戰(zhàn)，以及該行業(yè)缺乏系泊專家；⑥缺乏對波動性可再生能源發(fā)電模式的準確預測，無法進行可靠調(diào)度。
3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項
（1）新型光伏技術。該主題涉及9項創(chuàng)新優(yōu)先事項：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)設計，農(nóng)業(yè)光伏技術（可實現(xiàn)示范），確?？沙掷m(xù)發(fā)展的光伏生態(tài)研究（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：可負擔且可定制的建筑集成光伏（可實現(xiàn)示范），浮動式光伏技術（可實現(xiàn)示范），太陽能資源的氣候變化影響。
（2）海上風電。該主題涉及6項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：浮動式海上風力渦輪機開發(fā)（可實現(xiàn)示范），海上風電場的智能控制、運行和維護（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：大型海上風力渦輪機開發(fā)，海上風電場的建模、仿真和分析，風力渦輪機回收及退役管理；③遠期（7-10年）：開發(fā)專用型海上風電（可實現(xiàn)示范）。
（3）集成可再生能源。該主題涉及5項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：改進大規(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)（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強高比例波動性可再生能源發(fā)電的智能預測方法，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結(jié)合（可實現(xiàn)示范）。
（4）海上電力系統(tǒng)。該主題涉及4項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①中期（4-6年）：高比例波動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（可實現(xiàn)示范）；②遠期（7-10年）：遠程微電網(wǎng)（可實現(xiàn)示范），小、中型風力渦輪機的遠程應用。
（5）儲能供應鏈、回收和再利用。該主題涉及8項創(chuàng)新優(yōu)先事項：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計（有望示范），創(chuàng)新儲能技術（有望示范），降低整個電池供應鏈的供應成本，電化學儲能的安全性評價；②中期（4-6年）：電池評估的新型高性能方法，儲能技術的示范、應用及經(jīng)濟性分析（可實現(xiàn)示范）；③遠期（7-10年）：電池智能傳感器。
（6）系統(tǒng)穩(wěn)定性技術。該主題涉及4項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：光伏、風能并網(wǎng)裝置，基于逆變器的電網(wǎng)支持技術（有望示范），通過中/低壓直流可再生能源系統(tǒng)增強系統(tǒng)穩(wěn)定性和效率（有望示范）；②中期（4-6年）：電網(wǎng)集成波動性可再生能源的穩(wěn)定性評價和增強策略。
二、系統(tǒng)靈活性及市場設計
1、需實現(xiàn)的關鍵突破
該領域由意大利主導，旨在提高系統(tǒng)靈活性，在考慮相關市場和監(jiān)管影響的同時開發(fā)所需的解決方案。預期實現(xiàn)如下突破：
（1）通過快速儲備、頻率響應、電壓調(diào)節(jié)和慣性服務（1秒內(nèi)完全激活，持續(xù)時間小于15分鐘）為系統(tǒng)提供短期靈活性，以應對波動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)中期靈活性以應對波動性可再生能源的自然變化、需求/供應預測誤差以及幾分鐘到幾小時的電網(wǎng)堵塞。
（3）提升長期靈活性以應對波動性可再生能源的季節(jié)性變化，以及廣闊區(qū)域內(nèi)風能和太陽能持續(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)絡安全數(shù)據(jù)共享工具和控制平臺，使系統(tǒng)運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
（1）靈活發(fā)電。該主題涉及3項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：增強波動性可再生能源的靈活性和發(fā)電量（有望示范），進一步開發(fā)水力發(fā)電和抽水蓄能的靈活性（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強低碳靈活性發(fā)電技術。
（2）電網(wǎng)靈活性。該主題涉及5項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：創(chuàng)新組件和動態(tài)輸送容量（可實現(xiàn)示范），多端高壓直流互連技術和控制（有望示范），增強控制室和自動決策系統(tǒng)（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：電網(wǎng)靈活性相關電力電子設備（可實現(xiàn)示范），基于轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的新型自動化保護方案（可實現(xiàn)示范）。
（3）系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活運行。該主題涉及10項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：高比例波動性和再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性評價（有望示范），通過輸、配電系統(tǒng)運營商的增強型協(xié)同平臺優(yōu)化靈活性時長（可實現(xiàn)示范），創(chuàng)新的頻率和非頻率輔助服務規(guī)范（可實現(xiàn)示范），配電系統(tǒng)運營商靈活性管理工具和解決方案（可實現(xiàn)示范），輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)運營商增強電網(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（可實現(xiàn)示范），波動性可再生能源系統(tǒng)的黑啟動能力評估，系統(tǒng)危急情況的早期識別（有望示范），考慮需求側(cè)靈活性的優(yōu)化平衡程序，建立靈活性服務基礎。
（4）集成儲能。該主題涉及7項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：儲能系統(tǒng)新設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)模儲能系統(tǒng)（可實現(xiàn)示范），多裝置儲能系統(tǒng)的能量管理評估（可實現(xiàn)示范），優(yōu)化儲能技術及規(guī)格選擇的工具，確定阻礙儲能系統(tǒng)大規(guī)模部署的主要障礙；②中期（4-6年）：用于靈活性服務的用戶側(cè)電池（可實現(xiàn)示范）；③遠期（7-10年）：燃料電池和燃料電池-儲能電池混合系統(tǒng)集成。
（5）需求側(cè)和電動汽車靈活性。該主題涉及7項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：需求側(cè)可用靈活性的確定方法（可實現(xiàn)示范），利用商業(yè)和住宅建筑靈活性潛力（可實現(xiàn)示范），終端用戶需求響應的智能控制設備（有望示范），需求響應、電動汽車設備和電網(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，靈活性設備對電動汽車電池的影響評估（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：開發(fā)工業(yè)部門的靈活性潛力（可實現(xiàn)示范）。
（6）靈活系統(tǒng)規(guī)劃。該主題涉及5項創(chuàng)新優(yōu)先事項：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)服務的新型規(guī)劃策略和方法（有望示范），用于運行、防護和恢復的新型決策支持系統(tǒng)（有望示范），電動汽車充電基礎設施規(guī)劃和部署（可實現(xiàn)示范）。
（7）市場、商業(yè)模式和監(jiān)管框架。該主題涉及11項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：用于波動性可再生能源和儲能提供的創(chuàng)新輔助服務的靈活性市場（有望示范），新型本地能源和輔助服務市場（有望示范），靈活性資源的商業(yè)模式和監(jiān)管框架（可實現(xiàn)示范），可利用電動汽車靈活性的市場準入規(guī)則和入網(wǎng)電價方案，促進終端用戶提供靈活性的監(jiān)管解決方案（可實現(xiàn)示范），基于輸出的監(jiān)管以激勵電網(wǎng)靈活性開發(fā)（有望示范），通過有效的價格信號影響用戶的短期、長期行為（有望示范），創(chuàng)新技術和所需行為改變的社會接受（有望示范）；②中期（4-6年）：增加電力市場的時間和空間粒度（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項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：部門融合的靈活性評估（可實現(xiàn)示范），優(yōu)化綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃和運行（有望示范），Power-to-X（如轉(zhuǎn)化為氫能等）的靈活性潛力評估（可實現(xiàn)示范），區(qū)域供熱/制冷和儲熱系統(tǒng)（有望示范）。
三、促進系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)和數(shù)字化方案
1、需實現(xiàn)的關鍵突破
該領域由英國主導，旨在優(yōu)化網(wǎng)絡和電力資源使用，支持不同能流的耦合，促進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，實現(xiàn)可互操作的數(shù)據(jù)交換和高效系統(tǒng)集成。預期實現(xiàn)如下突破：
（1）互操作性標準：確保足夠多的智能技術研發(fā)創(chuàng)新使用共同的國際標準，以到2030年實現(xiàn)所有靈活性設備采用該任務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，可接受使用開放標準共享或訪問與60%的電力流相關的資產(chǎn)和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。
（3）集成解決方案：通過整合本任務支持的平臺和部門，提高靈活性資產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)水平和響應速度，提供平衡或輔助服務（這些服務代表了高達100%的運營需求），從而改善運營控制和應急規(guī)劃。
2、面臨的主要障礙
該領域的研發(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；⑤對如何實施數(shù)字工具和創(chuàng)新（如大數(shù)據(jù)分析、機器學習、人工智能等）的理解有限，包括數(shù)字基礎設施如何與物理基礎設施融合；⑥重新定義市場設計和治理結(jié)構(gòu)的政策和法規(guī)制定緩慢，難以確保開放、適應性強和敏捷的數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。
3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項
（1）互操作性標準。該主題涉及5項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、訪問和許可（可實現(xiàn)示范），設備和控制平臺的標準化（可實現(xiàn)示范），數(shù)據(jù)安全標準和數(shù)據(jù)隱私；②中期（4-6年）：用戶管理，跨部門情報和通用信息模型（可實現(xiàn)示范）。
（2）安全和彈性的數(shù)字能源系統(tǒng)。該主題涉及5項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：確定系統(tǒng)安全的優(yōu)先數(shù)據(jù)集（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：數(shù)據(jù)存儲、管理和架構(gòu)（可實現(xiàn)示范），能源資產(chǎn)數(shù)據(jù)（可實現(xiàn)示范），數(shù)據(jù)完整性，確保彈性和安全性的工具（可實現(xiàn)示范）。
（3）集成解決方案。該主題涉及4項創(chuàng)新優(yōu)先事項：①近期（3年內(nèi)）：可互操作的市場、設備和數(shù)據(jù)（可實現(xiàn)示范），可增強預測和靈活運行的數(shù)據(jù)連接平臺（可實現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：創(chuàng)新靈活性技術和商業(yè)模式（可實現(xiàn)示范）；③遠期（7-10年）：跨部門數(shù)據(jù)整合（可實現(xiàn)示范）。
[1]綠色電力未來使命是MissionInnovation 2.0啟動的首批任務之一，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，包括多個創(chuàng)新使命成員國、國際組織和私營公司，其目的是實現(xiàn)100%波動性可再生能源的智能、靈活電力系統(tǒng)。
