DQZHAN訊：能源互聯網如何詮釋？
今年7月，在電氣與電子工程師學會(IEEE)電力與能源協會2014年會上，國家電網公司董事長劉振亞發表了署名文章《構建全球能源互聯網，服務人類社會可持續發展》，提出只有樹立全球能源觀，構建全球能源互聯網，統籌全球能源資源開發、配置和利用，才能保障能源的**、清潔、高效和可持續供應。文章描繪了人類能源的未來藍圖。

能源低碳發展、清潔發展，為電力工業帶來了新的發展契機，電力需求將長期處于較快增長時期，電力工業發展進入了又一個春天，重新成為朝陽產業。

文章提出，應對人類社會可持續發展面臨的能源**、環境污染、氣候變化等諸多挑戰，必須推動“兩個替代”(即清潔替代和電能替代)。清潔替代是在能源開發上以清潔能源替代化石能源，實現化石能源為主、清潔能源為輔向清潔能源為主、化石能源為輔轉變;電能替代是在能源消費上實施以電代煤、以電代油，提高電能在終端能源消費的比重，減少環境污染和溫室氣體排放。“兩個替代”體現了閉環設計的思路，從終端消費看，逐步以電替代煤炭、石油等化石能源，擴大電力市場，提高電氣化水平;從供應端看，發展足夠數量的可再生能源發電，逐步替代化石能源發電，并能滿足不斷增長的電力終端消費。

據初步預測，2010～2020年全球電力需求年均增長2.8%，電力消費彈性系數0.9;2020～2030年全球電力需求年均增長3.3%，電力消費彈性系數1.0;2030～2040年全球電力需求年均增長3.8%，電力消費彈性系數1.3;2040～2050年全球電力需求年均增長2.6%，電力消費彈性系數0.9。可見，未來幾十年，全球電力需求仍將保持持續較快增長速度。除城鎮化、工業化等傳統電力消費拉動因素外，終端各領域電能對傳統化石能源特別是煤炭和石油的替代進程將明顯加快，全球電力需求增長將進入新的加速期。

風電、太陽能發電等清潔可再生能源，將*有可能成為今后相當長時期支撐全人類能源需求的主力清潔能源。綜合考慮開發利用規模、技術可行性、經濟競爭力等，風能、太陽能等的開發利用方式必然是分布式開發、基地式集中開發相結合。

世界水能資源主要分布在南美、東北亞、北美和南部非洲等地區。盡管全球尚有大量未被開發的水能資源，但相對未來巨大的可再生能源發電需求而言，未來水電開發增量的占比將較為有限。世界核電發展經歷了多次波折，幾次嚴重核電事故對全球核電發展帶來重創。出于對核電**等的顧慮，瑞士、德國、意大利等國先后宣布放棄發展核電。中國、美國、法國、英國、俄羅斯等國表示將在*高**標準下繼續發展核電。可以判斷，核電在滿足未來人類清潔電力需求中將會占據較低的份額。其他諸如核聚變等新型發電，在近中期取得重大突破、投入商業化規模應用的可能性不大。

世界能源理事會(WEC)數據顯示，全球陸地風能資源超過1萬億千瓦，太陽能資源超過100萬億千瓦。全球風能、太陽能具有資源分布廣泛、可支撐裝機規模大等特點。另外，大規模風電、太陽能發電開發，尚未發現有重大的不利生態環境影響。因此，風電、太陽能發電將*有可能成為人類未來相當長時期內可再生能源發電發展的重點。
我們經常會聽到應該分散開發，還是集中開發風電、太陽能發電的爭論。筆者認為，在一定時期內，在設定的開發目標情況下，應該綜合考慮開發、輸送和消納成本，找到成本*低的開發組合方案。展望中遠期，適于分散開發的上等資源將逐步開發完畢，基地式開發將成為風電、太陽能發電開發的主流。

北極、歐洲北海和波羅的海沿岸、北美中西部、非洲東部沿岸、中國西部北部等風能資源豐富，適合大型、特大型風電基地建設。北非、非洲南部、歐洲南部、北美西南部、南美赤道附近地區，中東、大洋洲、中國西部等太陽能資源豐富，適合大型、特大型太陽能發電基地建設。除此之外，世界各國還有大量適合建設大型基地及分散開發的風能、太陽能發電資源。文章估計，到2050年，如果可再生能源占全球能源消費總量的比重達到80%，屆時風能和太陽能開發量還不到世界總資源量的萬分之五。

構建全球能源互聯網，需要技術**支撐、政策機制的支持。

文章指出，全球能源互聯網，是以特高壓電網為骨干網架(通道)、以輸送清潔能源為主導、全球互聯的堅強智能電網。全球能源互聯網由跨洲、跨國骨干網架和各國各電壓等級電網(輸電網、配電網)構成，連接“一極一道”(北極、赤道)等大型能源基地，適應各種集中式、分布式電源，能夠將風能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶，是服務范圍廣、配置能力強、**可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺，具有網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的特征。

在終端消費環節，推廣應用電鍋爐、電采暖、電制冷、電炊等，主要是把工業鍋爐、工業煤窯爐、居民取暖廚炊等用煤改為用電，大幅減少直燃煤，實現以電代煤;推廣電動交通、電動汽車、農業電力灌溉，實現以電代油。以電代煤，需要根據清潔能源發展、環境治理、溫室氣體減排目標，制定切實可行的替代規劃，包括技術工藝改造方案比選、投資估算及電價激勵政策等。以電代油，除繼續大力推廣電動交通外，發展電動汽車是實現以電代油的有效途徑。但目前電動汽車的成熟度還不夠，影響規模化推廣，主要瓶頸是儲能電池，必須加大研發力度，鼓勵科研攻關。另外，適應電動汽車的發展進程，規劃建設好充換電網絡。

在輸送和配置環節，主要是規劃發展好各級電網。特高壓技術已成為成熟適用技術，是構建全球能源互聯網的基礎。全球各大洲之間、洲內能源基地與負荷中心之間的距離都在特高壓交、直流電網輸送范圍內。特高壓交流主要用于構建堅強的國家、洲、洲際同步電網，以及遠距離大容量輸電;特高壓直流主要用于大型能源基地超遠距離、超大容量電力外送和跨國、跨洲骨干通道建設。可以預見的是，由于風電、太陽能發電相比傳統電源，容量效益較小，還需要擴大靈活調節電源的建設規模;在大力發展風電、太陽能發電的情況下，相比傳統發展模式，全球電力總裝機將會大幅度增加，特高壓電網、超高壓電網、配電網的投資規模也將大幅度增加。電網在全球范圍內的強大輸送和配置功能，將對風電、太陽能發電的大規模、高比例發展及高效率利用，起到舉足輕重的作用。
在發電環節，隨著風電、太陽能發電的發展，需要同步規劃建設運行好常規電源，并大力研發、示范、規模化應用新型儲能電源。

一是常規化石能源發電。就歐美國家而言，隨著可再生能源發電及氣電的發展，其燃煤火電已基本沒有新增空間，存量煤電的角色也在發生改變，其年利用小時數會逐步降低，并承擔更多的調峰及其他輔助服務功能，其運行狀態將會頻繁調節，健康壽命也會有所縮短;隨著經濟壽命期的到來，燃煤火電將會逐步退出歷史舞臺。如果新型儲能取得重大突破，燃油燃氣發電也將逐步走上煤電的道路。發展中國家，以中國為例，在未來15年左右，煤電還有較大的新增空間，同時煤電的運行方式也將隨著風電等可再生能源的發展而發生改變;在大約15年之后，中國煤電也將步歐美煤電的后塵。

二是靈活調節電源。要適應風電等可再生能源發電為主時代的到來，除了通過擴大電網互聯，提高電力系統整體靈活調節能力，還需要各類靈活調節電源的加快發展。除了規劃建設一定規模的靈活調節氣電(如單循環燃氣輪機)、充分開發利用上等抽水蓄能站址，還對新型儲能提出了大規模發展要求。以中國2050年開發利用風電、太陽能發電各10億千瓦為例，在建設4000萬千瓦靈活調節氣電、1.3億千瓦抽水蓄能電站的情況下，新型儲能大約需要3億千瓦;如果風電、太陽能發電各在20億千瓦以上，需要的新型儲能將達到10億千瓦量級。但從新型儲能技術過去幾十年的發展來看，未來新型儲能在電力系統中的規模化應用還面臨著較大的不確定性，需要盡快解決其較常規電源壽命短、效率衰減快、單位投資高等問題，這些是電動汽車、新型儲能電源面臨的共同問題。近年來，世界各國對新型儲能的研發高度重視，投入也很大，相信新型儲能具備大規模工程應用的時間將不會太遠。

發達國家市場經濟發展較為完善，我國也明確了讓市場在資源配置中起決定性作用。可以預期，在全球風電、太陽能發電規劃發展總體目標給定的情況下，開發布局在很大程度上可能會有多種情景，重要決定因素之一將是經濟競爭力。

大型風電基地、太陽能發電基地，通常遠離電力負荷中心，輸電成本可能會比較高，但通常基地式開發具有規模效益、發電小時數相對較高，全球互聯網不但能夠輸送大型可再生能源基地的電能，還能取得巨大的聯網效益，總體成本可能較各國、各洲就近滿足可再生能源發電開發目標的方案更低。因此，在未來研究構建全球能源互聯網的過程中，可聯合國內外多家研究機構，構建若干種可能的情景方案，并合理預計系統中每部分的成本變化，模擬每種情景方案的系統整體成本，從而找到技術可行、成本*低的情景方案作為推薦方案。近中期，一般國內、洲內可再生能源開發更具成本優勢;中遠期，隨著與負荷中心較近的上等資源的開發完畢，北極、赤道等大型可再生能源的開發并輸送到目標市場，將逐步具備價格優勢。因此，全球能源互聯網的發展，也將沿著國內—跨國—洲際—全球的路徑，不斷發展壯大。

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