全球能源互联网:能源可持续发展的必由之路

作者:倪旻来源:国家电网杂志

北极星智能电网在线讯:构建全球能源互联网已成为应对能源安全、环境污染、气候变化三大挑战,实现人类社会可持续发展的必由之路。那么,这条路到底该怎么走?实施条件是否具备?在国家电网公司刘振亚董事长专著《全球能源互联网》英文版首发之后,本刊记者就这些问题专访了国家电网公司总信息师、全球能源互联网办公室主任王益民。

记者:从多个角度看,全球能源互联网这一构想都将对未来产生深远影响。那么,构建全球能源互联网的必要性可以从哪些角度诠释?

王益民:解决能源问题,既是事关经济社会发展全局的战略问题,也是关系人类可持续发展的根本问题。当前,世界能源发展正面临严峻挑战。第一次工业革命以来,化石能源大规模开发应用带来高污染、高排放,导致资源紧缺、环境污染、气候变化等问题日益突出。2014年,全球消费煤炭82亿吨、石油336亿桶、天然气3.5万亿立方米,因化石能源燃烧,年排放二氧化碳320亿吨、二氧化硫1.2亿吨、氮氧化物1亿吨,对空气、水土等造成严重污染和破坏。同时,在非洲、拉美和亚洲等地区,还有12亿人用不上电,超过27亿人只能用木材、煤炭做饭、取暖。因此,要实现“人人享有可持续能源”的目标,全球能源需求还将保持较快增长,预计到2050年世界能源需求将达到 300亿吨标准煤。

破解化石能源困局,实施“两个替代”势在必行。在能源开发上实施“清洁替代”,以太阳能、风能、水能等清洁能源替代化石能源,实现以清洁能源为主导,从根本上解决人类能源供应面临的资源约束和环境约束问题,推动能源可持续发展。在能源消费上实施“电能替代”,以电能替代煤炭、石油等化石能源的直接消费,提高电能在终端能源中的比重,重点是“以电代煤,以电代油,电从远方来,来的是清洁电”。

各种一次能源都可以转化为电能,绝大部分能源需求都可以通过电能满足,清洁能源就地转化为电能是最主要,也是最高效、最便捷的利用方式。然而,全球清洁能源资源分布不均衡,风能主要分布在北极、亚洲中部及北部、欧洲北部、北美中部、非洲东部及各洲近海地区;太阳能主要分布在北非、东非、中东、大洋洲、中南美洲等赤道附近地区。这些清洁能源资源富集地区大多远离负荷中心,相距数百到数千公里。要适应清洁能源逆向分布以及风电、太阳能发电随机性和间歇性特点,实现清洁能源的大规模开发利用,必须以电为中心、以电网为配置平台,构建全球能源互联网。

从世界看,构建全球能源互联网,将推动全球性的能源生产和消费革命,实现能源生产的清洁化、能源消费的电气化和能源配置的全球化,从根本上解决能源安全、环境污染、气候变化等突出问题。同时,有利于带动相关产业发展,成为世界经济新的增长点;有利于推动解决非洲等贫困地区缺电问题,实现“人人享有可持续能源”;有利于形成包括清洁能源资源

开发国、能源配置途径国和能源消费国在内的利益共同体,为构建和平和谐的国际关系奠定基础。

从中国看,资源紧缺和生态环境问题非常突出。构建全球能源互联网,有利于加快西南水电、西部和北部风电、太阳能发电大规模开发利用,同时把周边国家电力纳入中国市场配置,解决日益严峻的能源和环境问题;有利于实现2030年左右二氧化碳排放达到峰值、2030年非化石能源占一次能源消费比重达到20%的国际承诺;有利于发挥中国特高压智能电网技术优势,更好地服务世界能源可持续发展。

立足当前,着眼长远,构建全球能源互联网,推进“两个替代”,是破解化石能源困局,实现能源、经济、社会、环境可持续协调发展的治本之策,非常必要,非常紧迫。

记者:未来全球能源互联网发展的主要思路是什么?

王益民:未来几十年是构建全球能源互联网的关键期,综合考虑全球能源分布、清洁能源发展、能源供需、能源输送等因素,总体上可以分为国内互联、洲内互联、洲际互联三个阶段,来逐步实现构建全球能源互联网的目标。

第一阶段,从现在起到2020年左右,主要是在更高层次、更大范围凝聚共识,开展技术和标准研究,推动各国加强国内联网和智能电网建设,同时开发各国清洁能源。第二阶段,到 2030年左右,推动洲内跨国电网互联,同时开发洲内清洁能源基地。第三阶段,到2050年左右,开发“一极一道”能源基地,推动建设跨洲特高压骨干网架,基本建成全球能源互联网。

构建全球能源互联网是前所未有的巨大系统工程,需要各国政府、行业组织、社会团体、能源企业、研究机构等各方面共同努力,探索建立合作机制,在规划、技术、标准等领域加强研究,共同解决政策、市场、资金等关键问题,形成推动全球能源互联网发展的强大合力。

记者:构建全球能源互联网是一项庞大而复杂的工程,目前是否具备实施条件?

王益民:世界电网互联范围的扩大、能源电力新技术的发展和经济性的不断提升,为构建全球能源互联网奠定了重要基础。

从世界电网发展趋势看:世界电网发展总体呈现电压等级由低到高、联网规模从小到大、自动化水平由弱到强的发展规律。大电网互联成为世界电网重要发展方向。世界上已经形成北美、欧洲、俄罗斯-波罗的海等多个大型互联电网。全球能源互联网融合特高压、智能电网等新技术,实现全球电网互联互通,是互联大电网发展的高级形态。

从特高压和智能电网技术发展看:中国1000千伏交流和±800千伏直流已付诸实践,建成了“三交六直”特高压工程,±1100千伏直流技术已经研制成功。印度、巴西正在加快建设特高压工程。同时,柔性输电、智能变电站、智能调度、智能巡检、智能电表、风光储输联合运行等智能电网技术已经成熟并加快应用。这些成功实践为全球能源互联网发展奠定了基础。

从清洁能源技术经济发展看:1980年至今,风力发电成本降幅超过90%。中国光伏组件价格从2009年的1.3万元 /千瓦降至 2014年的0.4万元/千瓦,下降了约70%,光伏电站投资成本从2.5万元 /千瓦降至0.9万元 /千瓦。从美国国家可再生能源实验室了解到,未来10年左右,光伏发电成本可以降到3美分以下。考虑化石能源资源紧缺、减排成本增加等因素,清洁能源发电经济性将更加凸显,清洁能源开发利用的规模将越来越大,并将逐步替代化石能源成为主导能源。

可以说构建全球能源互联网的条件已经具备,是现实可行的。通过各方共同努力,未来几十年全球能源互联网一定会有新突破和大发展。

记者:全球能源互联网的成功构建将产生哪些方面的效益?对人类社会的未来发展将起到怎样的作用?

王益民:构建全球能源互联网具有显著的经济、社会、环境等综合效益。

全球能源互联网建成后,连接“一极一道”等大型清洁能源基地,将存在时区差、季节差的各大洲电网紧密联接起来,实现风光互补、水火互济、地区互调,为经济社会发展提供充足的能源和电力供应。到2050年,如果按照清洁能源比重达到 80%计算,每年可替代240亿吨标准煤的化石能源,减排二氧化碳670亿吨;二氧化碳排放可控制在115亿吨左右,仅为1990年的一半,能够实现全球温升控制在2摄氏度以内的目标。

构建全球能源互联网投资规模巨大,对全球经济拉动作用显著。将亚洲、非洲、南美洲等地区的资源优势转化为经济优势,缩小地区发展差异,解决非洲等贫困地区无电问题。能够实现资源和平利用,有利于推动政治和谐,促进世界和平,实现各国共同发展,和平发展。