系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化——“十二五”電工標(biāo)準(zhǔn)化的新課題

文／中國電器工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)評價中心 張亮／

隨著步入“十二五”時期，電工行業(yè)技術(shù)發(fā)展更多的呈現(xiàn)出交叉融合趨勢，而且更多地開始向系統(tǒng)化的方向發(fā)展?！笆濉背跗?，我國明確提出培育和發(fā)展七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的策略，電工行業(yè)涉及節(jié)能環(huán)保、高端裝備、新能源、新材料、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域。其中，新能源、新能源汽車兩個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)即是電工行業(yè)技術(shù)系統(tǒng)化發(fā)展的典型。在國際標(biāo)準(zhǔn)化層面，IEC（國際電工委員會）于近年開展了特高壓、智能電網(wǎng)、汽車電氣等系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化探索和實踐做出了巨大的貢獻(xiàn)。系統(tǒng)技術(shù)較為突出的特點是覆蓋范圍廣泛，且對系統(tǒng)中設(shè)備之間的匹配度要求高。這種復(fù)雜的系統(tǒng)化特點對系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出更高的要求，是“十二五”電工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展需要解決的新課題。

1 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的概念

圖1 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化多維度架構(gòu)示意圖[4]

談到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，首先人們常常會問，系統(tǒng)的定義或概念是什么。首先，系統(tǒng)的概念在許多行業(yè)都曾出現(xiàn)過，包括電工行業(yè)。系統(tǒng)是一個相對的概念，我們可以將特高壓工程視為一個系統(tǒng)，將高壓開關(guān)、繼電保護(hù)設(shè)備、變壓器等視為系統(tǒng)零部件（或產(chǎn)品）；我們也可以將變壓器視為一個系統(tǒng)，將變壓器外殼、鐵心、繞阻等視為零部件。但是，我們現(xiàn)在所需要面臨的系統(tǒng)技術(shù)層次高于以往的產(chǎn)品技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)是電工行業(yè)由材料技術(shù)到零部件技術(shù)到產(chǎn)品技術(shù)再到系統(tǒng)技術(shù)自然發(fā)展的結(jié)果[1]。第二，不論是作為系統(tǒng)還是作為一個范圍廣泛的產(chǎn)品，其核心價值是需要實現(xiàn)一定的功能，以滿足市場的需求。相應(yīng)地，為了滿足系統(tǒng)的預(yù)期功能，系統(tǒng)范圍內(nèi)所涉及的各個零部件（或產(chǎn)品）之間需要相互配合，通過交互特性實現(xiàn)相互聯(lián)系、相互作用[2]。第三，隨著工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)一步融合，如智能電網(wǎng)等新興的系統(tǒng)技術(shù)表現(xiàn)得比以往更加復(fù)雜，覆蓋技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，且涉及多領(lǐng)域信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)互聯(lián)互動。為此，IEC國際標(biāo)準(zhǔn)化專家將系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容劃分為多個層次和多個交織的領(lǐng)域，使系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的脈絡(luò)更加清晰可視：從技術(shù)領(lǐng)域的角度，涉及發(fā)電、輸電、配電、用電（工業(yè)、商用、家用）；從服務(wù)領(lǐng)域的角度，涉及市場、企業(yè)、運(yùn)營設(shè)施、站點、現(xiàn)場和過程；從技術(shù)要求層次的角度，涉及商業(yè)要求、功能要求、信息要求、通訊要求和設(shè)備要求[3]（詳見圖1）。綜上所述，系統(tǒng)是一個相對概念，像一件“大”產(chǎn)品，為了實現(xiàn)一個或多個功能，系統(tǒng)范圍內(nèi)的各個要素（包括通訊信息、通訊協(xié)議、零部件）相互聯(lián)系、相互作用，相互配合；系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化亦是以滿足系統(tǒng)功能為目標(biāo)而開展的跨技術(shù)領(lǐng)域、跨服務(wù)領(lǐng)域、多層次的系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)化工程。

2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的定位

盡管系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化是一個新概念，但系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化并不缺乏基礎(chǔ)工作。特別是相對常規(guī)的、由下至上的信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等工作。因此，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作重點應(yīng)主要集中在以往標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未涉及的內(nèi)容。基于前述對系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化概念的分析，我們可以將系統(tǒng)視為一個“大”產(chǎn)品，而現(xiàn)在的情況是，“大”產(chǎn)品中的信息要素、零部件要素都是已有成果，而“大”產(chǎn)品需要將這些現(xiàn)有成果組成系統(tǒng)，從而滿足市場對“大”產(chǎn)品功能的預(yù)期需求。換句話說，開展系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化就需要按照系統(tǒng)的市場要求和功能要求對系統(tǒng)中的信息要求、零部件要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。另一方面，現(xiàn)有的信息標(biāo)準(zhǔn)化、零部件標(biāo)準(zhǔn)化工作均由已經(jīng)成立的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會承擔(dān)，多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會已建立起相對完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。這是實際中的標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)狀，也是標(biāo)準(zhǔn)化專家們較為習(xí)慣的、由下至上的標(biāo)準(zhǔn)化工作。顯而易見，針對系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作成立與以往相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的做法并不可取，那樣的話，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的工作范圍重復(fù)甚至沖突。因此，在開展系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作過程中，信息標(biāo)準(zhǔn)化、零部件標(biāo)準(zhǔn)化等標(biāo)準(zhǔn)化群體，特別是標(biāo)準(zhǔn)化專家，需要充分理解系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的頂層要求，才能適當(dāng)?shù)貙ζ洮F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化工作做出面向系統(tǒng)的調(diào)整或補(bǔ)充。如前面所述，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化特別強(qiáng)調(diào)需要由上至下地開展，特別需要做好系統(tǒng)化工作的頂層設(shè)計，這就引出了當(dāng)下IEC國際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域正在熱烈討論的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)規(guī)范概念。

3 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容

圖2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作劃分示意圖

制定系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)規(guī)范的主要目的是提出系統(tǒng)的頂層要求并且提供相關(guān)信息，以便系統(tǒng)中所涉及的信息標(biāo)準(zhǔn)化和零部件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會開展相應(yīng)工作?？紤]到此前已有的標(biāo)準(zhǔn)化工作基礎(chǔ)，也就是現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會及其已經(jīng)制定發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時還考慮到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)所涉及內(nèi)容的缺失，編寫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的原則應(yīng)是避免針對具體信息要素、零部件要求的技術(shù)要求做出規(guī)定，而主要集中在對系統(tǒng)的頂層技術(shù)要求以及以往信息要求、零部件要求未涉及的內(nèi)容做出規(guī)定。由此，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括的內(nèi)容如下：首先，與普通標(biāo)準(zhǔn)一樣，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍。特別是前文所提到的，作為標(biāo)準(zhǔn)化對象的系統(tǒng)可能涉及多維度內(nèi)容。在這種情況下，就要求把系統(tǒng)所涉及的維度，以及各個維度上涉及的要素說清楚。第二，應(yīng)明確說明系統(tǒng)作為“大”產(chǎn)品所要實現(xiàn)的功能?？梢哉f，系統(tǒng)中每個要素的存在以及要素所發(fā)揮的作用都是以實現(xiàn)系統(tǒng)功能為出發(fā)點的。第三，應(yīng)說明系統(tǒng)框架下各個要素之間的接口要求以及要素之間的相互關(guān)系、相互作用。要素之間需要相互匹配的物理接口或信息接口實現(xiàn)聯(lián)接，同時還需要要素之間有共通的特性，以供要素之間傳遞物理量或信息量，從而實現(xiàn)互聯(lián)互動。第四，通過系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)規(guī)范，還可以有助于識別現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作中的缺失內(nèi)容。以大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)為示例。大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的功能是將不穩(wěn)定的風(fēng)力通過電氣儲能的技術(shù)手段實現(xiàn)“削峰填谷”、轉(zhuǎn)換為相對穩(wěn)定的電力能源并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。該系統(tǒng)涉及風(fēng)電場方面、儲能電站、控制中心等方面的信息、通訊協(xié)議以及各種電工設(shè)備。從標(biāo)準(zhǔn)化的角度，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)在信息層和協(xié)議層涉及電力信息標(biāo)準(zhǔn)化（對應(yīng)IEC/TC57）；在設(shè)備層涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（對應(yīng)IEC/TC88）、電纜（對應(yīng)IEC/TC20）、電氣儲能設(shè)備（尚無標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)）、換流器（對應(yīng)IEC/TC22）、電力變壓器（對應(yīng)IEC/TC14）、高壓開關(guān)（對應(yīng)IEC/SC17A）、繼電保護(hù)設(shè)備（對應(yīng)IEC/TC95）等。通過分析即可以提出對現(xiàn)行技術(shù)委員會制定標(biāo)準(zhǔn)需要著重考慮風(fēng)力發(fā)電環(huán)境條件以及考慮風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定性對信息、協(xié)議和設(shè)備影響的調(diào)整方向，也可以提出大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電對電氣儲能設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容方面的缺失。綜上所述，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容既包括對新興系統(tǒng)技術(shù)做出的描述、提出的要求，也包括對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系及標(biāo)準(zhǔn)化工作的系統(tǒng)管理內(nèi)容。

4 結(jié)語

雖然電工行業(yè)對系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)形成一些初步的認(rèn)識和理解，但是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作還有許多需要研究探索的內(nèi)容，例如系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作立項、征求意見、工作周期、參與辦法、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的協(xié)調(diào)等。這些因素導(dǎo)致的現(xiàn)實結(jié)果是，在短期內(nèi)很難對系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化形成具有共識的工作規(guī)范。但是，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求的角度，迫切需要針對新能源、智能電網(wǎng)、汽車電氣技術(shù)等新興系統(tǒng)技術(shù)開展相應(yīng)的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，以保障新興產(chǎn)業(yè)鏈上各個要素的協(xié)調(diào)一致。因此，現(xiàn)在較為務(wù)實的方案是在開展系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化實踐的過程中逐步總結(jié)經(jīng)驗，逐漸形成系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作規(guī)范。

[1]IEC/MSB（市場戰(zhàn)略局）系統(tǒng)層面合格評定工作組召集人Sujeet Chand，《系統(tǒng)層面合格評定工作組報告》，2011年6月IEC/SMB（標(biāo)準(zhǔn)化管理局）會議發(fā)言材料.

[2]同上.

[3]IEC/SMB/SG1（能效和可再生能源戰(zhàn)略組）專家Ralph Sporer，《如何開展系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化》，2012年2月IEC/SMB（標(biāo)準(zhǔn)化管理局）會議發(fā)言材料.

[4]同上