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近日，創(chuàng)新使命第二階段（Mission Innovation 2.0）啟動(dòng)的綠色電力未來(lái)使命[1]發(fā)布了《全球創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)聯(lián)合路線圖》，提出了未來(lái)十年的清潔電力技術(shù)研發(fā)路線圖，確定了17個(gè)研發(fā)主題的100項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)，以推進(jìn)清潔電力技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型。重點(diǎn)圍繞3個(gè)領(lǐng)域：可負(fù)擔(dān)和可靠的波動(dòng)性可再生能源；系統(tǒng)靈活性及市場(chǎng)設(shè)計(jì)；促進(jìn)系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)和數(shù)字化解決方案。關(guān)鍵要點(diǎn)如下：

一、可負(fù)擔(dān)和可靠的波動(dòng)性可再生能源

1、需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵突破

該領(lǐng)域由中國(guó)主導(dǎo)，旨在降低波動(dòng)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(yù)期實(shí)現(xiàn)如下突破：

（1）新型光伏技術(shù)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(fēng)電技術(shù)，包括10-20兆瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)和浮動(dòng)式風(fēng)電場(chǎng)，其效率和發(fā)電成本接近陸上風(fēng)電，以實(shí)現(xiàn)在海岸線、島嶼、海上平臺(tái)的廣泛部署。

（3）改進(jìn)預(yù)測(cè)工具，使其誤差率低于6%，并可提前24小時(shí)提供光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力的可靠估計(jì)。

（4）示范基于波動(dòng)性可再生能源的島嶼和離網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高達(dá)100%的波動(dòng)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(fēng)電高效并網(wǎng)和電網(wǎng)支持的新技術(shù)和硬件。

2、面臨的主要障礙

該領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新面臨如下障礙：①對(duì)復(fù)雜條件下運(yùn)行的輕量新型風(fēng)力渦輪機(jī)開(kāi)發(fā)緩慢；②浮動(dòng)式海上風(fēng)電技術(shù)尚未商業(yè)化，無(wú)法覆蓋位于深海的大量海上風(fēng)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(guān)挑戰(zhàn)；④惡劣環(huán)境下太陽(yáng)電池板的退化；⑤可高效運(yùn)行的浮動(dòng)式光伏發(fā)電的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以及該行業(yè)缺乏系泊專家；⑥缺乏對(duì)波動(dòng)性可再生能源發(fā)電模式的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，無(wú)法進(jìn)行可靠調(diào)度。

3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)

（1）新型光伏技術(shù)。該主題涉及9項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：高效太陽(yáng)電池及模塊開(kāi)發(fā)，光伏模塊和系統(tǒng)的可靠性評(píng)估，光伏系統(tǒng)的軟件和數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)（有望示范），太陽(yáng)電池和模塊的回收和生態(tài)設(shè)計(jì)，農(nóng)業(yè)光伏技術(shù)（可實(shí)現(xiàn)示范），確?？沙掷m(xù)發(fā)展的光伏生態(tài)研究（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：可負(fù)擔(dān)且可定制的建筑集成光伏（可實(shí)現(xiàn)示范），浮動(dòng)式光伏技術(shù)（可實(shí)現(xiàn)示范），太陽(yáng)能資源的氣候變化影響。

（2）海上風(fēng)電。該主題涉及6項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：浮動(dòng)式海上風(fēng)力渦輪機(jī)開(kāi)發(fā)（可實(shí)現(xiàn)示范），海上風(fēng)電場(chǎng)的智能控制、運(yùn)行和維護(hù)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：大型海上風(fēng)力渦輪機(jī)開(kāi)發(fā)，海上風(fēng)電場(chǎng)的建模、仿真和分析，風(fēng)力渦輪機(jī)回收及退役管理；③遠(yuǎn)期（7-10年）：開(kāi)發(fā)專用型海上風(fēng)電（可實(shí)現(xiàn)示范）。

（3）集成可再生能源。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：改進(jìn)大規(guī)模集成可再生能源的系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，開(kāi)發(fā)電網(wǎng)邊緣的分布式綜合可再生能源系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強(qiáng)高比例波動(dòng)性可再生能源發(fā)電的智能預(yù)測(cè)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(yuǎn)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(shù)結(jié)合（可實(shí)現(xiàn)示范）。

（4）海上電力系統(tǒng)。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①中期（4-6年）：高比例波動(dòng)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(shí)現(xiàn)示范）；②遠(yuǎn)期（7-10年）：遠(yuǎn)程微電網(wǎng)（可實(shí)現(xiàn)示范），小、中型風(fēng)力渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程應(yīng)用。

（5）儲(chǔ)能供應(yīng)鏈、回收和再利用。該主題涉及8項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：電池生命周期分析和電池監(jiān)測(cè)、測(cè)試和回收，電池回收和再利用設(shè)計(jì)（有望示范），創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)（有望示范），降低整個(gè)電池供應(yīng)鏈的供應(yīng)成本，電化學(xué)儲(chǔ)能的安全性評(píng)價(jià)；②中期（4-6年）：電池評(píng)估的新型高性能方法，儲(chǔ)能技術(shù)的示范、應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析（可實(shí)現(xiàn)示范）；③遠(yuǎn)期（7-10年）：電池智能傳感器。

（6）系統(tǒng)穩(wěn)定性技術(shù)。該主題涉及4項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：光伏、風(fēng)能并網(wǎng)裝置，基于逆變器的電網(wǎng)支持技術(shù)（有望示范），通過(guò)中/低壓直流可再生能源系統(tǒng)增強(qiáng)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(dòng)性可再生能源的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和增強(qiáng)策略。

二、系統(tǒng)靈活性及市場(chǎng)設(shè)計(jì)

1、需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵突破

該領(lǐng)域由意大利主導(dǎo)，旨在提高系統(tǒng)靈活性，在考慮相關(guān)市場(chǎng)和監(jiān)管影響的同時(shí)開(kāi)發(fā)所需的解決方案。預(yù)期實(shí)現(xiàn)如下突破：

（1）通過(guò)快速儲(chǔ)備、頻率響應(yīng)、電壓調(diào)節(jié)和慣性服務(wù)（1秒內(nèi)完全激活，持續(xù)時(shí)間小于15分鐘）為系統(tǒng)提供短期靈活性，以應(yīng)對(duì)波動(dòng)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(yīng)對(duì)波動(dòng)性可再生能源的自然變化、需求/供應(yīng)預(yù)測(cè)誤差以及幾分鐘到幾小時(shí)的電網(wǎng)堵塞。

（3）提升長(zhǎng)期靈活性以應(yīng)對(duì)波動(dòng)性可再生能源的季節(jié)性變化，以及廣闊區(qū)域內(nèi)風(fēng)能和太陽(yáng)能持續(xù)數(shù)天的低可用性問(wèn)題。

2、面臨的主要障礙

該領(lǐng)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(dòng)性可再生能源具有潛在不穩(wěn)定性；②無(wú)法使用通用的數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)共享工具和控制平臺(tái)，使系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商無(wú)法處理大量資源；③監(jiān)管框架和市場(chǎng)規(guī)則抑制了靈活性市場(chǎng)，阻礙了波動(dòng)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(yùn)營(yíng)商在管理不同靈活性來(lái)源方面缺乏合作。

3、分階段創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)

（1）靈活發(fā)電。該主題涉及3項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：增強(qiáng)波動(dòng)性可再生能源的靈活性和發(fā)電量（有望示范），進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水力發(fā)電和抽水蓄能的靈活性（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：增強(qiáng)低碳靈活性發(fā)電技術(shù)。

（2）電網(wǎng)靈活性。該主題涉及5項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：創(chuàng)新組件和動(dòng)態(tài)輸送容量（可實(shí)現(xiàn)示范），多端高壓直流互連技術(shù)和控制（有望示范），增強(qiáng)控制室和自動(dòng)決策系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)示范）；②中期（4-6年）：電網(wǎng)靈活性相關(guān)電力電子設(shè)備（可實(shí)現(xiàn)示范），基于轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的新型自動(dòng)化保護(hù)方案（可實(shí)現(xiàn)示范）。

（3）系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活運(yùn)行。該主題涉及10項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)先事項(xiàng)：①近期（3年內(nèi)）：高比例波動(dòng)性和再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)（有望示范），通過(guò)輸、配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的增強(qiáng)型協(xié)同平臺(tái)優(yōu)化靈活性時(shí)長(zhǎng)（可實(shí)現(xiàn)示范），創(chuàng)新的頻率和非頻率輔助服務(wù)規(guī)范（可實(shí)現(xiàn)示范），配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商靈活性管理工具和解決方案（可實(shí)現(xiàn)示范），輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商增強(qiáng)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

原標(biāo)題：創(chuàng)新使命發(fā)布未來(lái)十年綠色電力創(chuàng)新路線圖