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2 GEI标准体系架构设计

GEI标准体系架构是GEI标准体系的层次结构,是标准的划分、关系和扩展的基础。本文按照构建原则和方法论,结合GEI标准需求,提出了GEI标准体系架构。

2.1 构建原则

按照分类信息学理论,架构的分类应该遵循“由大到小、由简到繁”的一般原则[13]。对于具体的标准体系架构的构建原则,可以借鉴生物学“门纲目科属种”的分类体系,将其概括为系统性、继承性、扩展性原则。

GEI技术标准体系架构的构建主要遵循以下原则：

1)系统性原则。GEI是一个庞大而复杂的系统,具有涉及领域多样,参与环节众多,覆盖范围广泛的特点。因此,需要GEI标准体系协调和指导相关技术领域的发展,协调和统一有关技术问题,连接系统的各个环节,确保互操作性。制定GEI标准体系要从系统角度出发,根据系统的各种组成要素从多角度综合考虑,形成有机完整的体系,指导GEI标准的制定。

2)继承性原则。GEI就其系统而言,既不是完全新建更不是一切推倒重来,是现有系统基础上的互联、整合、提升,就其支撑技术而言,许多关键技术已发展了若干年,已具备众多的技术标准;但需要基于GEI发展愿景,予以重新审视,进行完善和提升。因此,GEI标准体系具有继承性,能够与现有的智能电网等相关技术标准兼容。

3)扩展性原则。GEI标准体系应该是一个具有扩展性、开放的体系,能够随着技术的进步和认知的提高及时更新、扩展,保持一定的先进性,以适应GEI技术的发展需求。

2.2 构建思路和方法

2.2.1 构建思路

全球能源互联网的核心是智能电网,因此智能电网标准体系也就构成了全球能源互联网标准体系的核心基础。现有的智能电网领域标准发展相对其他领域较快,但所构成的标准体系较为分散,且存在重合/交叉领域。国家电网公司发布的《智能电网关键设备(系统)研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》为GEI标准体的构建提供了重要参考。

在制定GEI标准体系的过程中,不仅要立足于已有的标准体系及核心标准,更要根据未来GEI发展趋势,构造可用于未来灵活扩展的框架。借助于GEI标准体系构建的契机,可以从战略高度审视能源互联网所涉及的技术领域,系统地分析现有智能电网领域、特高压领域、清洁能源领域以及电网互联领域所存在的问题(系统性原则),尽可能最大化沿用现有的标准体系(继承性原则),重新梳理各领域的标准关系,结合全球能源互联网的技术发展趋势(扩展性原则),打造更为合理的标准体系架构。

2.2.2 体系构建方法

在制定标准体系过程中,需要科学的方法论指导相关的工作,从而形成具有丰富内涵的标准化框架。目前各个国家在具体实施全球能源互联网技术体系时,具体的落地形式与技术制式并不完全相同,因此所构建的标准体系既要满足不同国家之间的共性需求,还应当满足某些国家的特殊需求。

目前智能电网领域的技术标准发展速度较快,已经初步形成了独特的体系。然而,在全球能源互联网发展的大背景下,需要打破原有的标准体系壁垒,本着先破后立的原则,将原有智能电网标准体系融入到全球能源互联网的大框架下。本文在建立GEI技术标准体系时,采用了自上而下和自下而上相结合的系统方法[14]。自上而下的方法是从GEI的愿景出发,分析实现GEI发展目标的相关技术需求,并提出标准需求;自下而上的方法则是面向需求、梳理现有的相关技术标准、分析需求和现有标准之间的差距。综合自上而下和自下而上的分析结果,可识别出相关标准的缺失性,提出需要制修订的标准,具体步骤如图1所示。

2.2.3 概念模型

基于国际标准组织对智能电网业务域的划分,结合GEI的技术和标准需求,可以细化GEI与相关联领域的关系[15]。NIST提出的概念模型适用于编制技术标准规划、技术发展路线图,可以把庞大、复杂的GEI关联子域、系统和设备组织在一起。按照专业方向,GEI可分为4个领域,每一领域包括相应主体或子域,如图2所示。特高压是4个领域中的核心,其标准制定应当能够支撑大规模清洁能源远距离输送,以实现清洁能源大规模利用、消纳的目标。该图也表现了GEI各领域之间电力流与信息流的连接关系。

图1 GEI标准体系构建方法

图2 全球能源互联网概念模型

为清晰表示GEI概念模型中各个实体间的关系,表4给出了不同领域中的详细主体内容。

表4 全球能源互联网概念模型中的领域及主体

图3给出了GEI的概念模型的细化框图,不仅列出了GEI中每个领域中的子域,同时还把各子域的电力流和信息流清晰地做了描述,为GEI标准体系的制定提供了参考,各部分内容描述如下：

智能电网是GEI的重要支撑,是清洁能源利用和消纳的主体,直接保障区域电网的互联互通、安全稳定、绿色高效运行。主要包括智能输变电、智能配电域、智能用电、电力物联网4个子域。前3个子域之间建立电气与通信连接,电力物联网通过信息流将3个子域关联起来,通过多领域协作实现智能输变电与其他国家智能电网和清洁能源基地互联的目标。

图3 全球能源互联网概念参考框图

GEI的输电域包括特高压交直流输电、柔性直流、新型输电等子域。特高压及新型输电是连接各国、各洲的智能电网输电子域与清洁能源发电子域的输电载体,为国家电网跨国/洲际互联奠定了基础,也是GEI的核心。

清洁能源域包括清洁能源发电装备系统、并网运行控制和大规模储能3个子域,是由分布在各国的大规模清洁能源和北极风电、赤道一带的光伏发电等基地组成,通过输电域完成电能输送,实现清洁能源的大规模利用和消纳,同时还需要接受互联电网的运行和控制,以保证清洁能源存储、并网和运行控制的安全。

电网互联域包括规划与仿真、安全控制与保护、调度与交易3个子域,以支撑全球能源基地的接入并网和跨国/洲际电网互联。

2.3 层次结构与体系表

根据GEI概念模型的划分,按照系统性、继承性、扩展性原则,GEI标准体系可分为4个专业方向、13个技术领域、45个标准系列、若干具体标准四层结构,用于指导GEI技术标准的研究和制定,如图4所示。

标准体系的第1层是专业方向(大领域)。包括智能电网、特高压及新型输电、清洁能源和电网互联等4个方向。

图4 GEI标准体系层次结构

标准体系的第2层是技术领域。技术领域的划分参考了国际标准组织和研究机构的已有成果,也考虑了现有的工程实践和实际应用。同时关注GEI的主要发展方向,满足GEI研究与建设的需求,共包括13个技术领域。

标准体系的第3层是标准系列。第3层中各标准系列构建是基于技术领域,提炼技术领域中关键的技术点。共包括45个标准系列。

标准体系的第4层是若干具体标准,体量巨大并且会不断增加。GEI标准体系表如图5所示。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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