欧盟JRC发布《智能电网：欧盟研究与创新视角》技术报告，104页pdf

摘要

本报告概述了欧盟在智能电网领域的研究和创新 (R&I) 项目，这些项目由两个 R&I 框架计划(欧盟第七框架计划的研究、技术开发和示范活动和地平线2020)和竞争力和创新框架计划资助。 R&I 项目可以在解决和调查能源转型的技术、监管、经济和社会挑战方面发挥关键作用，分析它们有助于了解欧洲的发展方向，并为当前和未来的政策发展提供信息。该报告研究了解决电网现代化需求和更好地整合所有连接用户的行为和行动的项目。从这个意义上说，它超越了严格意义上的“智能电网”，并着眼于超越纯粹技术解决方案的能源转型。对所调查项目的分析概述了主要趋势；项目介入的主要领域；和参与项目的组织以及组织之间的协同作用和协作联系。

执行摘要

政策背景

向低碳经济的转变需要提高能源系统的数字化和电气化。能源部门一直是数字技术的早期采用者，利用它们促进电网管理和运营。数字技术被视为实现更加互联、智能、高效、可靠和可持续的能源系统的推动因素。欧盟委员会 2019-2024 年的政治指导方针呼吁欧洲应对成为第一个气候中和大洲，并应对数字技术带来的变革。在此背景下，欧盟委员会提出了一系列政策文件，旨在使欧洲到 2050 年成为气候中和大洲，将 2030 年的减排目标提高到至少 50%（“欧洲绿色协议”），同时确保欧洲掌握了数字技术的潜力，可以为社会挑战提供解决方案（“适合数字时代的欧洲”）。绿色和数字化转型的双重挑战解决必须同时开展，欧洲才能引领向健康地球和新数字世界的转型（欧盟委员会 2020a）。因此，数字和能源双重转型定位于低碳经济的核心。在过去 10 年中，一些欧盟能源政策文件将智能电网技术置于能源转型的中心。与此同时，人们越来越意识到数字技术的部署需要消费者的积极参与，并应伴随对相关社会影响的评估；这对于确保及早发现使用数字技术和其他创新解决方案可能给欧盟消费者的生活条件带来的挑战和机遇是必要的。

关键结论

总体趋势。 2007-2020 年，智能电网领域的研究和创新 (R&I) 活动有所增加。更具体地说，与 2007-2013 年相比，2014-2020 年（由 Horizo​​n 2020 (H2020) 涵盖）项目数量增加了 25%，总投资增加了 59%，欧盟资金增加了 117%（涵盖通过第七个欧盟研究、技术开发和示范活动框架计划（FP7）、竞争力和创新框架计划——信息和通信技术政策支持计划（CIP-ICT-PSP）和竞争力和创新框架计划——欧洲智能能源程序（CIP-IEE））。大多数项目收到的欧盟捐款不到 500 万欧元。平均而言，他们从欧盟获得了 73% 的资金，但所有项目中有一半从欧盟获得了超过 78% 的资金。平均而言，欧盟的资金份额从 2007-2013 年的 62% 增加到 2014-2020 年的 82%。此外，与研发项目相比，2007-2020 年示范项目的数量大幅增加，这得益于许多技术和解决方案的日益成熟，以及越来越重视展示智能电网在加速双数字中的使能作用和能源转型。国家之间存在显着差异，西班牙、德国和意大利的参与人数最多（一次参与被定义为一个组织参与一个项目）和与其他国家的合作联系比例最高。当关注区域维度时，情况就大不相同了；参与数量排名前五位的欧盟地区是法国、西班牙、希腊和比利时，欧盟资助金额排名前五位的地区是法国、德国和西班牙。

项目领域。大多数项目侧重于需求侧管理（DSM），主要在住宅领域。欧盟资金在所有项目领域的分布均衡，其中 DSM 在欧盟资金中所占份额最高，其次是智慧城市、智能网络管理以及分布式发电和存储的集成。项目领域“其他”也获得了欧盟资金的很大一部分，这表明 R&I 越来越关注跨领域问题，例如网络安全、标准化、大能源数据平台的开发以及能源转型的社会经济、文化、政治和性别方面的问题。

参与组织。 R&I 利益相关者占所有项目的 42%，技术和服务提供商占 22%，受监管的运营商占 9%，能源市场参与者和公共机构各占 8%，归入宏观“其他”类别的组织占 11%。在参与10多个项目的组织中，参与数量排名前15位的主要是研究中心和大学。参与 H2020 项目的组织中有一半以上是新来者，即未申请任何其他已审核计划（FP7、CIP-ICT PSP、CIP-IEE）的首次申请者。对于智能电网领域较新的组织类别，例如运输解决方案提供商、市场运营商和能源经纪人/贸易商、能源合作社和地方政府，新进入者的份额高于平均水平，而对于更传统的参与者，如作为传输系统运营商 (TSO)、研究中心和大学。这表明 H2020 成功地允许新组织加入并获得资金，特别是能够将创新技术和商业模式推向市场的智能电网领域的新参与者。

按项目领域划分的参与组织。组织类别在不同领域显示出不同的参与模式，这与它们所经营的业务部门及其在智能电网部署中的作用相一致。例如，地方政府积极参与智慧城市和电动交通领域，在城市基础设施和服务的转型中发挥着举足轻重的作用。住房协会/房地产开发商在智慧城市领域也特别活跃，这表明住宅领域，尤其是社会住房领域的兴趣日益浓厚。传统上活跃于智能网络管理领域的配电系统运营商 (DSO) 和输电系统运营商 (TSO) 在“其他”领域表现出高水平的参与，表明他们对这些项目解决的跨领域问题的兴趣日益浓厚，例如网络安全、大数据对欧洲电网现代化的潜力以及创建新的智能电网服务。 DSO 和 TSO 越来越多地与 ICT 和软件提供商合作，特别是在智能网络管理和 DSM 领域，这表明系统运营商对业务数字化的坚定承诺，也表明协作在数字化转型道路上的关键作用的能源部门。

主要研究成果

相关和未来的 JRC 工作

JRC 将继续在国家和欧盟层面收集和分析 R&I 项目，以支持及早识别使用数字技术和其他创新解决方案可能给欧盟消费者的生活条件带来的挑战和机遇。

快速指南

第 1 章介绍了政策背景和工作范围。第 2 章详细阐述了为识别和选择项目以及组织数据而开发的特别方法。第 3 章首先概述了主要的总体趋势，然后重点分析了项目领域和参与组织。最后，第 4 章总结了主要发现。

1. 简介

1.1 政策背景

欧盟委员会 2019-2024 年的政治指导方针 (von der Leyen 2019) 强调了引领向健康和新的数字世界过渡的紧迫性，应对欧洲作为第一个气候中和大陆的挑战（委员会优先事项 'A欧洲绿色协议'）和数字技术带来的转变（委员会优先事项“适合数字时代的欧洲”）。

虽然“欧洲绿色协议”旨在到 2050 年将欧盟转变为气候中和大陆，并将 2030 年减排目标提高到至少 50%，但“适合数字时代的欧洲”旨在确保欧洲掌握数字时代和数字技术在为社会挑战提供解决方案方面的潜力。在“塑造欧洲的数字化未来”（欧盟委员会 2020a）通讯中，欧盟委员会强调，绿色和数字化转型的双重挑战必须同时发生，才能让欧洲引领向健康地球和新数字世界的过渡。数字和能源双重转型是低碳经济的核心。

向低碳经济的转变需要提高能源系统的数字化和电气化。事实上，将广泛的电气化和数字技术与可再生能源相结合，可以成为智能电网和智能城市发展的核心支柱，促进城市地区的能源效率提高、可持续移动系统和创新的可持续发展相关的以消费者为中心的服务。世界范围内的经济电气化程度不断提高，因为“电力越来越成为经济体的首选“燃料”，这些经济体更加依赖轻工业部门、服务和数字技术”（IEA 2018，第 24 页）。

能源部门一直是数字技术的早期采用者，利用它们促进电网管理和运营。有人认为，在未来几十年，数字技术将实现更加互联、智能、高效、可靠和可持续的能源系统（IEA 2017）。为此，应在整个价值链中采用能源部门的数字化，从能源的生产到分配、消费和管理。

在净零排放报告（IEA 2021）中，IEA 坚持认为，所有行业的快速电气化将使电力对能源安全的影响比现在更加重要。该报告预测，到 2050 年，电力系统的灵活性将翻两番，因为化石燃料容量的减少会降低传统的灵活性来源。这种转变要求大幅增加所有灵活性来源：电池、需求响应和低碳灵活发电厂，并得到智能电表和更多数字电力网络的支持（IEA 2021，第 23 页）。

欧盟能源政策在 2009 年第三个能源包中提出智能电表——电网数字化的基石——作为更高效和可持续利用能源的使能技术。在此背景下，成立了欧盟智能电网工作组，就与智能电网的开发和部署相关的问题向欧盟委员会提出建议。在过去的 10 年里，许多欧盟政策文件相继出台，其中智能电网技术在能源转型中的核心作用得到了进一步确立（图 1）。与此同时，人们越来越意识到数字技术的部署需要消费者的积极参与（欧洲委员会 2015a）（欧洲委员会 2015b），并应伴随对相关社会影响的评估；这需要确保及早发现使用数字技术和其他创新解决方案可能给欧盟消费者的生活条件带来的挑战和机遇（欧洲委员会 2016 年）（欧洲委员会 2019 年）（欧洲委员会 2020a）（欧洲委员会 2020b） （欧盟委员会 2020c）。

图1所示 欧盟能源政策文件中的电力部门数字化

1.2 报告范围

自 2011 年以来，联合研究中心 (JRC) 一直在监测智能电网领域的发展，收集有关欧洲智能电网项目的定量和定性数据。第一个智能电网项目展望于 2011 年发布，并在 2013 年、2014 年和 2017 年三度更新（Giordano, Gangale, et al. 2011）（Giordano, Meletiou, et al. 2013）（Covrig, et al. 2014）（ Gangale、Vasiljevska 等人，2017 年）。对数据子集的进一步分析侧重于能源贫困、能源部门的集体行动和消费者参与等问题（Gangale 和 Mengolini 2019）（Gangale、Mengolini 和 Marinopoulos 等，2020）（Gangale、Mengolini 和 Onyeji 2013）。 2020 年，我们开始了一项新的数据收集工作，推出了修订后的在线问卷。越来越多的国家和国际智能电网项目以及相关的详尽检索数据的困难不允许进行彻底、全面和公平的分析。因此，对于 2021 年版，我们决定将我们的研究和分析范围限制在欧盟共同资助的研究和创新 (R&I) 项目中。我们的目标是利用欧盟委员会的官方来源提供基于更完整、更准确的信息的见解，并更深入地了解由欧洲 R&I 需求驱动的欧洲 R&I 趋势。

该报告概述了欧盟资助的智能电网领域在最近两个 R&I 框架计划下在欧洲开展的工作：第七个欧盟研究、技术开发和示范活动框架计划 (FP7) 和第八个欧盟框架研究和创新计划，更广为人知的是 Horizo​​n 2020 (H2020)。为详尽起见，我们还将竞争力与创新框架计划——信息和通信技术政策支持计划（CIP-ICT-PSP）和竞争力与创新框架计划——智能能源欧洲计划资助的项目纳入分析。 CIP-IEE）。 R&I 项目可以在解决和调查能源转型的技术、监管、经济和社会挑战方面发挥关键作用，分析它们可以帮助了解欧洲的发展方向，并为当前和未来的政策制定提供信息（Gangale、Mengolini 和 Marinopoulos , et al. 2020) (Gangale and Mengolini 2019) (Mengolini, Gangale and Vasiljevska 2016)。我们对智能电网的定义进行了研究和分析，将智能电网定义为“能够以具有成本效益的方式整合所有与之连接的用户的行为和行为，包括发电机、消费者以及同时产生和消费的用户，以便确保经济高效和可持续的电力系统，具有低损耗和高质量、供应安全和安全的水平”（欧洲议会和理事会，2013 年，第 12 条）。从这个角度来看，我们研究了处理电网现代化以及整合连接用户行为的项目。在这两种情况下，新的商业模式和实践、新的法规和市场设计以及消费者行为改变和社会接受度等更无形的因素都发挥了关键作用。考虑到这一点，我们将我们的范围扩大到严格意义上的智能电网之外，以便着眼于超越纯粹技术解决方案的能源转型。最终，技术转型与文化、行为和实践的变化齐头并进，因此迫切需要社会科学和人文学科在处理能源转型的研究和政策方法中的投入。为了开发我们的项目选择和分类方法，我们仔细研究了类似的欧洲倡议，如 Bridge和 ETIP SNET，并相应地调整了我们的方法。

与以前的版本主要关注技术方面不同，2021 年智能电网及未来展望提供了社会技术视角。该报告被认为是关键事实和数据的概要，可用于为进一步分析提供信息和支持。在智能电网领域，知识共享确实对于激励监管机构设计量身定制的激励计划、激励公共当局复制在其他地方成功测试的举措以及为公司的投资战略提供信息至关重要。它还可以为智能电网领域的新兴市场参与者提供市场机会的一瞥。