国际电工委员会《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书解读

2024-05-18舒印彪范建斌李琳嶙魏欣宇

电力系统自动化 2024年9期

舒印彪，范建斌，李群，胡浩，李琳嶙，魏欣宇，

（1.中国电机工程学会，北京市 100032；2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省南京市 211103；3.国际电工委员会国际标准促进中心（南京），江苏省南京市 211135）

0 引言

全球气候环境变化会造成自然灾害频发并导致社会经济损失，减少温室气体排放已成为社会各界的共识［1］。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）在第六次专题报告中指出，稳定温室气体浓度需要能源供应系统彻底转型［2］。能源产业是世界最大的碳排放源头，2021 年能源产业温室气体排放量占世界温室气体排放总量的76%［3］，控制能源产业碳排放量已成为各国努力实现净零碳排放的关键着眼点。

许多国家和地区均制定了能源产业减排目标。124 个国家承诺到2050 年实现净零排放，另有13 个国家计划在2050 年后实现这一目标［3-5］。中国也力争于2030 年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060 年前实现碳中和的目标。在全球能源行业产生的二氧化碳排放中，电力行业产生的碳排放总量占比在40%以上。因此，电力行业脱碳是减少温室气体排放的关键［6-9］。

零碳电力系统，即零碳排放量的电力系统，与传统电力系统相比，将在供给侧、电网侧、消费侧发生革命性变化。为应对零碳电力系统转型过程中面临的重大挑战，国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）下设的市场战略局（Market Strategy Bureau，MSB）发布《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书，旨在阐述为什么需要零碳电力系统，零碳电力系统与现阶段电力系统的区别，以及如何实现零碳电力系统。

基于上述现状，本文首先对《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书发布背景进行介绍［1］；然后，从发电与并网互联、电力传输、电力储能、数字化等方面阐述了现有IEC 标准化工作；最后，对零碳电力系统标准化发展需求进行了展望，为后续零碳电力系统各方面的国际标准制定及修订提供参考。

1 白皮书发布背景

MSB 成立于2008 年11 月，与标准管理局（Standardization Management Bureau，SMB）和合格评定局（Conformity Assessment Bureau，CAB）一起并列为IEC 的三大核心管理机构。其主要职责包括:1）根据市场和技术趋势，向IEC 提供战略建议；2）识别IEC 相关领域的未来技术发展趋势，提供有关快速发展的市场、行业趋势、技术和环境发展的内部和外部前沿信息；3）成立特别工作组（special working group，SWG）深入调查、研究某些主题或制定专门的文件。

MSB 由主席、秘书、行政官员和15 名来自相关产业的专家成员组成。成立之初，MSB 设召集人作为MSB 负责人。2022 年IEC 治理体系改革后，MSB 负责人由召集人改为主席，并由IEC 副主席兼任。MSB 成员现由15 名各国产业顶级专家组成，来自电力系统、电力政策、信息与通信技术、智能家居等领域。

MSB 主要交付内容包括白皮书、技术/市场展望报告和社会技术趋势报告。其中，白皮书是IEC发布的官方文件，由MSB 的专家组织编写，围绕技术趋势、市场需求、行业挑战和解决方案等，向利益相关者提供权威、可靠的信息和指导，促进电工领域技术发展和标准化，并为各国制定政策提供依据。截至2023 年底，IEC 已经发布17 本白皮书，如表1所示，涵盖储能系统（energy storage system，ESS）、物联网（Internet of Things，IoT）、智慧城市等诸多领域。中国委员共发起编写4 本白皮书，分别为《大容量可再生能源接入电网及大容量储能的应用》《物联网:无线传感器网络》《全球能源互联网》和《以新能源为主体的零碳电力系统》。

表1 IEC MSB 发布的白皮书Table 1 White papers published by IEC MSB

技术和市场展望报告由MSB 成员个人发起编写，侧重于特定主题，为标准开发及科研相关人员提供指导。社会技术趋势报告由SWG 编制，用倒推法收集和分析新兴技术趋势，为IEC 受众提供新技术领域相关信息。

《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书旨在综述全球电力系统转型面临的挑战，探讨未来发展趋势，并阐述与零碳电力系统相关的技术，以及这些技术对IEC 及其标准化工作的意义。

2 零碳电力系统标准化需求框架

在实现零碳电力系统路径过程中，标准可以发挥关键作用，确保互操作性、统一性和安全性。虽然存在一系列与零碳愿景相关的标准，但零碳电力系统需要更广泛的新标准，以确保系统可靠、高效和弹性运行。所需标准涵盖范围广泛，这些标准不仅必须支持电力系统本身的集成，还必须支持电力系统与能源消费者和电力系统能源服务的外部供应商之间的交互。鉴于零碳电力系统的巨大复杂性，需要采取系统性方法，《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书从发电与并网互联、电力传输、电力ESS、数字化等方面阐述了现有IEC 标准化工作。

2.1 发电与并网互联标准化工作

多种发电技术都有非常详细的标准，目前IEC内有若干技术委员会（technical committee，TC）及分委员会（sub-committee，SC）制定和维护相关标准:TC2、TC4、TC5、TC45 和TC85 分别关注旋转电机、水轮机、汽轮机、核动力设备和核技术相关标准；TC82、TC117 和TC180 分别关注光伏发电系统、太阳能热电厂和太阳能相关标准；TC88 和TC114 分别关注风力发电系统和海洋能源发电相关标准。

促进电力系统互联、实现新能源并网是推动零碳电力系统发展的基本要求。TC8 在电能供应系统方向制定标准，重点关注电力供应整体系统方面以及电能用户在成本和质量之间的平衡。下设3 个SC（SC8A、SC8B、SC8C）和一个工作组（working group，WG）。SC8A 在可再生能源接入方向制定标准，侧重于关注高比例的可再生能源接入对电网的影响；SC8B 关注分布式电能系统，包括虚拟电厂和微电网，主要负责制定安全、可靠和具有成本效益的分散式电能供应管理系统相关标准；SC8C 在互联电力系统网络方向制定标准，负责互联电力系统网络管理领域设计、规划、运行、控制和市场整合方面的标准化工作，涉及系列标准信息网络安全、电力系统稳定性量化评估和电力市场相关信息；WG11 为电能质量工作组，负责维护技术规范（technical specification，TS）和标准，即IEC TS62749 和IEC TS63222 系列标准。

TC13 负责交、直流电能测量和控制领域的标准化，包括智能电网的智能计量设备和系统。其中，电力计量设备WG 负责型式试验、验收试验和产品安全；抄表、收费和负荷控制数据交换WG 负责制定电表数据交换的数据模型和通信协议；智能计量功能和流程WG 负责在电力计量系统的范围内定义业务功能、业务流程和系统要素；联合工作组（joint working group，JWG）16 负责制定城市信息模型（city information model，CIM）、设备语言报文规范（device language message specification，DLMS）和能源计量配套协议（companion specification for energy metering，COSEM）数据模型之间的路线；项目工作组（project team，PT）62057 负责制定电能表的设备、技术和程序标准。

2.2 电力传输标准化工作

TC115 负责制定高压直流输电领域（＞100 kV）标准，包括设计制造、技术要求、施工调试、可靠性以及运行维护。主要标准涉及高压直流输电系统的可靠性和可用性评估、高压直流架空输电线路的电磁性能、高压直流输电装置资产管理、高压直流工程系统设计、高压直流系统操作程序指南、高压直流输电系统中的直流侧谐波及其滤波、高压直流输电-直流侧设备的系统要求、高压直流系统规划、高压直流换流站、基于电压源换流器的高压直流输电方案的测试和调试、高压直流电网系统和高压直流输电线路参数测量等多个方面。除此之外，低压直流电系统委员会旨在为低压直流电接入领域提供系统级的协调和指导。

特高压交流输电系统TC122 负责800 kV 及以上电压等级的交流输电技术领域标准化，包括制定系统设计、变电站和输电线路设计、调试和维护等方向标准。标准主要涉及面向系统的规范，如规划、设计、技术要求、施工、调试、可靠性、可用性、运行和维护等方面。

TC20 为绝缘电力和控制电缆及其附件和电缆系统的设计、测试和最终使用建议（包括电流额定值）制定国际标准，不包含SC18A 涉及的海底电缆以及用于通信、数据传输和其他非电力应用的电缆。TC20 主要负责制定维护电缆、附件和电缆系统的标准和通用测试方法，电缆燃烧特性相关的测试方法标准，以及与电缆的额定电流和短路限制相关的标准。

TC90 专门为超导材料与器件制定标准，下设11 个WG，涵盖铌钛复合超导体的临界电流测量、氧化物超导体的临界电流测量、铜-铌钛和铌锡复合超导体残余电阻率的测试、复合超导体的拉伸试验、复合超导体的基体组成比、铌锡复合超导体的临界电流测量、电子特性测量、超导导线交流损耗的测量、大块高温超导体的测量、临界温度测量、电流引线、实用超导线的一般特性、超导电子器件等多个方面。

2.3 电力系统ESS 相关标准

ESS 和电池相关标准工作主要集中在TC21、TC105 和TC120，其分别聚焦蓄电池、燃料电池和电能存储系统相关标准。

蓄电池和电池组TC21 为蓄电池的化学成分、产品尺寸、性能测试、设计安全、型式试验以及安装、操作、维护和处置的安全规则制定标准，其下设碱性和非酸性蓄电池SC21A，负责除电动道路车辆用以外的所有电池芯和电池组的全部标准的制修订，包括便携式设备用、工业设备用、场地车辆用、不间断电源用锂离子电池芯和电池组的性能、规格、安全标准。TC35 负责制定原电池的标准，与SC21A 共同负责锂离子电池安全运输标准等。在TC108 电子产品安全TC 中，也涉及锂离子电池相关标准工作，其主要负责制定电子产品用锂离子电池安全相关的补充安全要求，如电池组外壳阻燃等级、宿主设备充放电管理等。

燃料电池TC105 下设8 个WG 及多个维护组，具体负责固定式燃料电池发电系统、交通工具用燃料电池系统、燃料电池动力系统、便携式燃料电池系统、微型燃料电池系统、燃料电池辅助动力系统等相关标准的研究和制定，主要围绕燃料电池模块和系统展开。

TC120 涉及EES 领域的标准化，主要负责电网集成的EES 领域的标准化工作，以支持电网的要求。TC120 划分WG 时，为了和TC8、TC21、TC22等工作内容不冲突，主要负责ESS 接入电力系统方面的问题，而不关注ESS 设备。TC120 还关注EES和电力系统之间的相互作用。TC120 所述的电网包括输电、配电、独立电网、用户侧设备、智能电网等，作为EES 而对电网产生贡献的铁路系统，也在TC120 的工作范围内。EES 包括任何技术、任何类型的并网ESS，其既可以存储来自电网或其他任何来源的电能，又可以向电网提供电能。制定的标准包括EES 的单元参数的定义、测试方法、规划和安装、环境问题和系统安全等。

2.4 电力系统数字化与安全相关标准

伴随数字化技术在电网中的大量运用，电网正在向信息物理系统（cyber-physical system，CPS）［10-13］转型，其可靠性不仅取决于大型物理基础设施，也同样取决于各种数字化设备。现有电力系统数字化相关标准工作主要集中在电能测量和控制TC13、TC23，电器能效SC23K 和电力系统管理及其信息交互TC57。此外，智慧能源系统委员会关注智能能源领域的标准化，以便为智能电网和智慧能源领域提供系统级标准化、协调及指导，物联网与数字孪生分技术委员会（ISO/IEC JTC 1/SC 41）及相关技术分委会关注IoT 和数字孪生领域的标准化。

与所有其他CPS 一样，电力系统会经受网络安全威胁，并且随着智能传感设备的增加，电网安全风险与日俱增［14］。IEC 已经制定了相关标准来应对电力网络安全风险。TC57 和WG15 专门针对多种通信协议的安全性制定了相关标准。其中，IEC 62351系列标准对能源管理系统和能源相关数据的安全交换提供了详细建议。该系列标准阐述了系统体系结构并明确了有效的对策，以保护数据的机密性、完整性和可用性；IEC 61850 标准定义了变电站的通信协议；IEC 62351 标准有助于防止恶意攻击和电源中断，为保护通信网络和数据以及管理安全风险提供了指导方针。智慧能源系统委员会第三工作组（网络安全SWG）在2019 年发布《智能能源运营环境的网络安全和恢复力指南》（cyber security and resilience guidelines for the smart energy operational environment）技术展望报告，对网络安全政策、程序和技术进行阐述。除此之外，SMB 下设6 个咨询委员会，包含信息安全和数据隐私咨询委员会，主要处理信息安全和数据隐私问题。

3 零碳电力系统标准化规划展望

技术标准在促进电力系统演变和向零碳排放转型中发挥着重要作用。目前已有的与零碳电力系统转型相关的标准覆盖了多个方面，但是尚未形成完善的标准体系，现有标准无法完全适应零碳电力系统快速发展的需要。随着近年来新技术的发展和应用实践，新技术的标准化工作迫在眉睫。

标准化需求面广泛庞杂，本文提出典型的标准化需求。

3.1 新能源发电领域

如前所述，目前已有TC88、TC114 等关注风力发电系统和海洋能源发电相关标准，随着水电智能化和钙钛矿光伏电池的使用，这两个领域标准化工作亟待开展。

3.1.1 水电智能化

传统水电具备发电、防洪、灌溉、航运等功能，通过蓄水抬高水位并将水的势能和动能转换成电能。水力发电在温室气体减排、能源利用可持续性、运行成本经济效益、提供电网转动惯量和调节能力、灌溉防洪等功能方面具有不可替代的作用。但是传统水力发电存在以下问题:1）在坝体管控方面，传统水电对多维态势深度感知、数据深度分析的能力不足，现场监测、仿真分析与控制融合程度不足；2）在生产运行维护方面，传统水电难以对操作合理性、设备健康状况进行评估，不具备识别潜在故障和预测故障发生的能力；3）在水电灵活性方面，受传统水电机组稳定性和调速系统限制，调节容量和响应速度不足，尚未充分发挥自身灵活调节能力，抗扰动、抗风险能力不足。

智慧水电是促进零碳电力系统构建的坚实力量，其发展前景广阔且意义重大。同时，水电技术已比较成熟，随着技术和社会发展，国际上已开展智慧水电厂和水-风-光一体化发电基地的建设和示范。智慧水电主要包括水资源智能调度与利用、水电工程安全监测及风险防控、水电工程智能建设、水电厂智慧生产、抽水蓄能、水-风-光多能互补发电、流域生态环境监测评价等技术方向，以及其间的协同统一，旨在实现助力水电资源开发、提高水电厂综合效益、依托灵活调节能力推动新能源大规模消纳等作用。标准对智慧水电的发展有着重要的推进作用，可推动构建技术体系框架，加快智慧水电领域各技术方向的发展，并促进技术之间协调统一。当前，智慧水电的国际标准匮乏，其标准化工作刚刚起步，主要工作尚停留在概念模型和技术架构研究、技术标准缺失识别、标准体系研究等基础研究阶段。

3.1.2 钙钛矿光伏发电材料

现有市场的光伏电池主要为硅基光伏电池和多元化合物薄膜太阳能电池。硅基光伏电池主要指单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池，这类电池发展较成熟，已在商业和民用领域得到广泛应用，占据全球光伏市场的90%［15］，但是其光电转换效率一般，且制作工艺复杂，制作过程涉及严重的环境污染问题，目前已经出现转化率提升瓶颈等问题。多元化合物薄膜光伏电池主要包括砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒光伏电池等，这类薄膜光伏电池的转换效率较高，器件稳定性较好，电池器件制备工艺简单，但其使用的部分原材料严重污染环境并且储备量很少，成本较高，阻碍了薄膜电池商业化和工业量产。

钙钛矿光伏电池自2009 年被提出以来取得了迅猛发展，属于一种新型薄膜电池［16］。与传统光伏电池相比，钙钛矿电池的光电转换效率极高，理论上晶硅单结电池极限效率仅为29.7%，但是多结钙钛矿电池的理论效率超50%［17-18］。经过十余年发展，2022 年底钙钛矿弱光组件转化效率最高已达36%［19］。此外，钙钛矿电池的产业链较晶硅产业大幅简化且能耗更低，生产钙钛矿组件单瓦能耗只有晶硅组件的1/10。

然而，钙钛矿电池的大规模商业化应用仍存在两大关键阻力:1）大尺寸钙钛矿电池的转换效率较低，目前转换效率较高的钙钛矿电池尺寸均为实验室级别，未达到商业化尺寸，增大电池尺寸势必会增加薄膜制备难度，极易出现制备不均匀等问题，导致效率损失；2）钙钛矿电池的使用寿命较硅基电池寿命短，目前已报道的钙钛矿电池使用寿命最高的是纤纳光电a 系列产品，其产品可实现12 年产品材料与工艺质保，而相似使用环境下单晶硅电池寿命可达25 年。此外，钙钛矿材料十分敏感，温度、湿度、光照、氧气等环境因素都会对钙钛矿电池稳定性产生显著影响。因此，进一步推广光伏发电技术、提高光伏电池转化效率需要突破材料设计、设备制造、工程应用等技术难关［20-23］。

3.2 ESS 领域

零碳电力系统面临的最大挑战是具有高比例间歇性和波动性的可再生能源与刚性负荷的矛盾。ESS 增加了电力系统的灵活性，提供了额外的能量储备，并在提供合成惯性方面发挥了关键作用，这对于保持电力系统暂态稳定性至关重要。

3.2.1 机械ESS

机械ESS 利用势能或动能的转换，以最简单的基本原理实现能量的储蓄和释放，适用于多种场景，随着效率的提升和成本的下降，商业化推广蓄势待发。但ISO、IEC 目前尚无机械ESS 的TC。压缩空气ESS 不依赖化石燃料，可实现大规模能量吞吐，功率大。飞轮ESS 的特点是功率密度高、充放效率高、适应性强、启动速度快，其容量和功率介于电力ESS 和电池之间，但放电比蓄电系统长，可在电网中提供短路能力。同时，机械ESS 具有寿命长、维护成本低，无放电深度效应、几乎没有退化、稳定性好、环境足迹小、无污染，模块化程度好等优点，在全球范围内的商业应用及研发项目呈爆发式增长。为满足电力供应系统中电源侧、电网侧、用户侧对ESS 的需求，规范产业链上游（设备、资源供应）、中游（技术提供与项目建设）、下游（电网系统），筹建相关TC 制定机械ESS 集成、项目建设、性能评估等国际标准迫在眉睫。

3.2.2 氢能

氢是宇宙中最丰富的元素，可以用作大规模的ESS 介质，代替电力为能源运输提供解决方案。与氢相关的现有国际标准由ISO/TC 197 制定。但是，尚无氢能在电力系统中应用的相关标准，氢技术可以为电网提供一种新的灵活性重要负荷（电解水以产生氢气），同时也是一种存储/发电（在燃料电池中使用氢气来发电）的形式。这些功能都将与电力系统运行和可变发电机的波动密切相关。为促进系统之间的连接并确保系统安全可靠运行，新的标准化工作势在必行。

3.2.3 长时ESS

长时ESS 目前正处于发展初期，持续时长定义尚未统一。美国桑迪亚国家实验室发布的《长时储能简报》认为，长时ESS 是持续放电时间不低于4 h的ESS 技术［24］，而美国能源部在支持长时ESS 的相关报告中将其定义为额定功率下至少连续运行（放电）10 h 的ESS［25］。根据技术特点，长时ESS 技术可分为机械ESS（抽水蓄能、压缩空气ESS）、储冷储热和化学ESS（电池ESS、氢ESS）3 种。机械ESS 中的抽水蓄能是目前规模最大且技术最为成熟的长时ESS 技术，具有容量大、技术成熟、运行效率高、运行寿命长、维护费用低等优点，但其对环境要求高并且建设周期相对较长；压缩空气ESS 通过空气内能与电能之间相互转换实现储能，具有周期长、系统效率高、运行寿命长、投资相对较小等优点。储冷储热技术根据存储方式不同，可分为显热、潜热和热化学储热3 类，目的是通过提高储存热量的能量密度和优化热能转化、转移过程以提高储热技术的效率和经济性［26-29］。

3.3 数字化领域

数字化正在影响人们日常生活的方方面面。预计到2025 年，全球产生和使用的数据总量将从2020年的64.2 ZB 增至180 ZB［30］。电力系统的发展也遵循着类似的趋势，随着测量、通信、数据存储分析技术的发展，电力系统正在加速数字化转型。数字化技术的引入将显著改变电能生产、传输和使用方式，电力系统的运行将更加互联、智能和高效［31］。图1总结了正在或可能在电力系统价值链中应用的数字技术及其影响。

图1 数字化技术对电力系统的影响Fig.1 Influence of digital technologies on power system

3.3.1 IoT/智能感知

IEC 将IoT 定义为“互联的实体、人员、系统和具有服务的信息资源的基础设施，用于处理和反映来自物理世界和虚拟世界的信息（IEV 741-02-01—2020，ISO/IEC 20924—2018，3.2.1 节）”。IoT 系统包括IoT 设备、IoT 网关、传感器和执行器（IEV 741-02-07—2020，ISO/IEC 20924—2018，3.2.7 节）。文献［32］通过计算发现在电网中使用IoT 技术后，与前10 年相比可减少15%的全球碳排放量。

电力系统中与IoT 相关的另一个术语是“智能传感”。智能传感器被看作是电力系统运行中已存在多年的各种用于测量电压和电流、可溶气体、温度等测量传感器的演变。智能传感器除了拥有设备物理状态监测功能外，还能够实现对设备运行状态的评估功能。据估计，2018 年电力行业约有250 亿台IoT 设备，预计到2025 年，将增长至750 亿台［33］。IoT 和智能感知技术具有减少人工现场巡视成本、更快识别故障、提高系统可靠性等优势。IoT 技术可为电力系统提供的功能包括以下两点:一是对电能消耗进行实时监测和控制，例如，家庭可使用IoT技术密切监控电能使用情况，高效控制供暖和制冷，政府可借助IoT 技术，使用远程控制管理的方式将街灯转换为“智能街灯”，根据交通和天气状况调整其功率损耗［34］；二是对输配电设备进行管理和控制。IoT 技术可以实时反馈电力系统中各种设备的实时运行状态和性能。通过有效整合通信和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善电力系统现有基础设施利用效率，为电网输电、变电和配电等环节提供重要技术支撑。

3.3.2 大数据和人工智能

电力系统中大数据主要来源于大量的IoT 设备。人工智能和大数据可提高电力能源系统的规划、运行、控制、监控、优化、保护、检修和维护效率。人工智能和大数据是实现“智能感知”系统的核心。智能感知系统包括测量物理量的前端传感器和基于人工智能的核心算法，大数据和人工智能技术不仅可用于预测未来可再生能源发电，还可用于监测系统主要设备的异常情况，改善系统主要设备的运行能效并提高效率。

边缘计算技术也是大数据和人工智能技术中的重要一环，这是因为随着数字电力系统中智能仪表和传感器数量的增加，需要采集传输的数据也成倍增加，集中处理数据经济可行性差。因此，有必要就地分析和处理数据，这样只有少量数据会被上传至服务器集中处理，数据处理的实时性将会大幅提高，同时中央服务器的运行压力也会大幅减少。

3.3.3 智慧传感

如上文所述，智能传感器已广泛应用于发电、输电、变电、配电、用电等电网领域。为了满足日益增长的需求，全球市场上的制造商正在为用户的各种需求提供不同的解决方案。但是，这些解决方案之间的差异阻碍了先进技术在全球市场的推广，并限制了组件的互换性和兼容性。此外，不同的产品还需要制造商和研究机构进行大量的自主研发工作，导致设计效率低，运行维护成本高。

为了解决这些问题，有必要建立关于智能电网传感器的可用性、兼容性、互换性、安全性、环境保护和经济性的国际标准。这些标准化工作将促进智能传感器系统在电网中的应用。未来的标准化方向可能来自以下几个方面。

1）电网智能传感通用标准。规范未来电网智能传感系统的通用性和指导性标准，包括术语定义、规划设计、架构、测试与评估、运行维护等标准。

2）电网智能传感器相关标准。规范智能电网传感器及相关智能终端设备，包括不同应用场景下智能传感器的配置和安装位置优化，智能电网传感器的验证、功能和性能测试，以及智能终端、边缘代理和计算设备。

3）电网智能传感器网络相关标准。规范电网智能传感器网络的相关标准，包括传感器网络在不同应用场景下的组网方式、网络接口规范、网络测试等相关标准。

4）智能传感器数据传输和电网信息建模相关标准。包括研究如何将终端使用的IoT 标准与涵盖电气设备之间通信协议的传统IEC 61850 标准相结合，实现电网中多个数据源共享和互连，以及与网格传感信息建模相关的标准。

5）电网智能传感系统安全相关标准。对网格智能传感器系统的环境安全、感知数据加密、入侵检测等方面进行规范。

3.4 碳管理领域

3.4.1 碳捕获、利用和储存（carbon capture，utilization and storage，CCUS）技术

作为一项碳管理技术，CCUS 技术可以补偿其他经济部门的碳排放，推动向零碳电力系统过渡。CCUS 是一系列旨在捕获二氧化碳排放的技术，以防止二氧化碳排放进入大气层和加剧温室效应。从广义上讲，CCUS 包括以下几个阶段:1）碳捕捉，从源头或者大气层中捕捉二氧化碳并压缩；2）碳运输，通过管道、油轮或者其他多种运输方式运输二氧化碳；3）碳存储，将二氧化碳封存在地下或者含水层永久存储；4）碳利用，将捕获后的二氧化碳应用于后续工业过程，如将二氧化碳转化为肥料、塑料或者其他碳材料。使用CCUS 技术是许多零碳电力系统的重要特征。中国、美国、加拿大、澳大利亚和德国都制定了部署CCUS 的重大计划［35］。

3.4.2 电力装备碳足迹评价和生命周期评估

零碳电力系统需要在电力系统及其设备的整个生命周期内仔细核算和管理碳排放。为了对电力系统进行碳管理和生命周期评估，需要开展以下工作:

1）计算电力系统碳足迹。在实现零碳电力系统的过程中，量化与电力系统运营相关的碳排放是非常必要的，且这些量化方法需要在各种电气技术、电力系统操作方法和地理位置中具有兼容性、可比性和一致性。制定关于碳测量或碳核算的标准将是实现这一目标的关键。虽然ISO TC207 环境管理委员会已有关于生命周期碳评估的标准，但仍需要针对电子设备和零碳电力系统主要设备的标准。

2）构建绿色电力市场。绿色或零碳产品的交易是所有零碳电力系统的关键特征。虽然此类交易计划在世界各地都存在，但通常是针对其运营国家/地区而量身打造的。因此，国际统一的绿色电力交易标准可以加速零碳电力产业的发展。

3）开发CCUS 技术。CCUS 技术在防止传统化石燃料发电产生的碳排放进入大气层和消除大气中现有的碳排放方面可能具有关键作用，从而有助于阻碍气候变化。目前这一领域的标准由ISO TC265 二氧化碳捕获、运输和地质封存委员会制定。随着这项技术的成熟，未来将可能需要进一步制定新标准。

3.5 电力气象领域

在全球气候变化背景下，近年来风光水资源禀赋变异和极端天气事件明显增多，天气因素特别是气象灾害，对气象驱动型能源供给和电力设备安全稳定运行的威胁愈加凸显，对全电社会发电、输电、配电、用电、ESS 各生产环节和生产要素的影响日益显著。随着未来新能源接入电网比例进一步提高，将气象因素对电力系统的影响进一步数字化、智能化，构建气象智能化的气候适应性电网可以辅助电网更好地承受和适应极端天气事件的影响，为经济社会发展提供更加安全、可靠、清洁、经济、可持续的电力供应，推动能源转型、提高能效、促进节能减排。此外，风电、光伏等新能源发电设备大多地处偏远地区旷野，环境恶劣且自然灾害频发，设备安全性受到严重考验。需要围绕强对流、洪涝、台风、洪涝、地震、火灾、低温冰冻、覆冰舞动等灾害，提升极端天气下设备预警防御能力，实现灾害防控治理、灾前监测预警、灾情跟踪应急、灾后受损评估。目前，IEC已经成立了极端气候、环境和灾害条件下的电气设备标准化评估组SEG13，旨在开展电力设备在极端自然环境及灾害防控方面的标准化工作，评估电力设施极端自然环境及灾害防控技术应用价值和市场潜力，但尚无针对极端环境下电力设备运行评估的TC 或SC。