能源互聯(lián)網向我們走來

白建華

今年7月，在電氣與電子工程師學會（IEEE）電力與能源協(xié)會2014年會上，國家電網公司董事長劉振亞發(fā)表了署名文章《構建全球能源互聯(lián)網，服務人類社會可持續(xù)發(fā)展》，提出只有樹立全球能源觀，構建全球能源互聯(lián)網，統(tǒng)籌全球能源資源開發(fā)、配置和利用，才能保障能源的安全、清潔、高效和可持續(xù)供應。文章描繪了人類能源的未來藍圖。

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

文章提出，應對人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的能源安全、環(huán)境污染、氣候變化等諸多挑戰(zhàn)，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(fā)上以清潔能源替代化石能源，實現(xiàn)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(huán)境污染和溫室氣體排放?！皟蓚€替代”體現(xiàn)了閉環(huán)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(fā)展足夠數量的可再生能源發(fā)電，逐步替代化石能源發(fā)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(xù)較快增長速度。除城鎮(zhèn)化、工業(yè)化等傳統(tǒng)電力消費拉動因素外，終端各領域電能對傳統(tǒng)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(fā)電等清潔可再生能源，將最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(fā)利用規(guī)模、技術可行性、經濟競爭力等，風能、太陽能等的開發(fā)利用方式必然是分布式開發(fā)、基地式集中開發(fā)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(qū)。盡管全球尚有大量未被開發(fā)的水能資源，但相對未來巨大的可再生能源發(fā)電需求而言，未來水電開發(fā)增量的占比將較為有限。世界核電發(fā)展經歷了多次波折，幾次嚴重核電事故對全球核電發(fā)展帶來重創(chuàng)。出于對核電安全等的顧慮，瑞士、德國、意大利等國先后宣布放棄發(fā)展核電。中國、美國、法國、英國、俄羅斯等國表示將在最高安全標準下繼續(xù)發(fā)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(fā)電，在近中期取得重大突破、投入商業(yè)化規(guī)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(guī)模大等特點。另外，大規(guī)模風電、太陽能發(fā)電開發(fā)，尚未發(fā)現(xiàn)有重大的不利生態(tài)環(huán)境影響。因此，風電、太陽能發(fā)電將最有可能成為人類未來相當長時期內可再生能源發(fā)電發(fā)展的重點。

我們經常會聽到應該分散開發(fā)，還是集中開發(fā)風電、太陽能發(fā)電的爭論。筆者認為，在一定時期內，在設定的開發(fā)目標情況下，應該綜合考慮開發(fā)、輸送和消納成本，找到成本最低的開發(fā)組合方案。展望中遠期，適于分散開發(fā)的優(yōu)質資源將逐步開發(fā)完畢，基地式開發(fā)將成為風電、太陽能發(fā)電開發(fā)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(qū)，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(fā)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(fā)的風能、太陽能發(fā)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(fā)量還不到世界總資源量的萬分之五。

構建全球能源互聯(lián)網，需要技術創(chuàng)新支撐、政策機制的支持。

文章指出，全球能源互聯(lián)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(lián)的堅強智能電網。全球能源互聯(lián)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、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺，具有網架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的特征。

在終端消費環(huán)節(jié)，推廣應用電鍋爐、電采暖、電制冷、電炊等，主要是把工業(yè)鍋爐、工業(yè)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(xiàn)以電代煤；推廣電動交通、電動汽車、農業(yè)電力灌溉，實現(xiàn)以電代油。以電代煤，需要根據清潔能源發(fā)展、環(huán)境治理、溫室氣體減排目標，制定切實可行的替代規(guī)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(xù)大力推廣電動交通外，發(fā)展電動汽車是實現(xiàn)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(guī)?；茝V，主要瓶頸是儲能電池，必須加大研發(fā)力度，鼓勵科研攻關。另外，適應電動汽車的發(fā)展進程，規(guī)劃建設好充換電網絡。