全球水能资源超过50亿千瓦, 陆地风能资源超过1万亿千瓦,太阳能资源超过100万亿千瓦,远远超过人类社会全部能源需求。随着技术进步和新材料应用,风能、太阳能、海洋能等清洁能源开发效率不断提高,技术经济性和市场竞争力逐步增强,将成为世界主导能源。过去5年,我国风电开发成本从1万元/千瓦降至7000元/千瓦,累计下降30%;太阳能发电开发成本从13元/瓦降至4.5元/瓦,累计下降65%。电能作为优质,清洁,高效的二次能源,是未来最重要的能源形式,绝大多数能源需求都可由电能替代。“两个替代”是世界能源发展的必然趋势,全球能源互联网是未来能源发展的战略方向。构建全球能源互联网,实施“两个替代”,是实现能源安全、清洁、高效、可持续发展的必由之路。
加快构建全球能源互联网
2014年以来,国家电网公司对全球能源互联网进行了深入研究,先后在国际电气电子工程师学会电力能源协会年会、联合国气候变化首脑峰会、埃森哲全球能源委员会会议、首届可持续城镇化首席执行官理事会会议、以及国际电气电子工程师学会科普论坛,《福布斯》杂志上发表成果,引起广泛关注。
构建全球能源互联网包括洲内联网,洲际联网和全球互联。 从现在到2030年,推动形成共识和框架方案,启动大型能源基地建设,加强洲内联网;2030~2040年,推动各洲主要国家电网实现互联,“一极一道”等大型能源基地开发和跨洲联网取得重要进展;2040~2050年, 形成全球互联格局,基本建成全球能源互联网,逐步实现清洁能源占主导的目标。届时,将建设北极风电基地,通过特高压交直流向亚洲,北美,欧洲送电,实现这三大洲电网互联;建设北非,中东太阳能发电基地,通过特高压交直流向北送电欧洲,向东送电亚洲,实现非洲,欧洲,亚洲电网互联(建设南美赤道附近地区,大洋洲太阳能发电基地,分别实现北美与南美,亚洲与大洋洲联网和输电;同时加快开发各大洲集中式和分布式电源, 实现各洲内跨国联网和输电,总体形成承载世界清洁能源高效开发,配置和利用的全球能源互联网,保障全球能源安全可靠供应。通过分层分区,紧密协调的电力调控和交易体系, 实现全球能源互联网安全、经济、高效运行。
构建全球能源互联网有四个重点:
一是开发“一极一道”等大型能源基地。北极地区风能资源丰富,平均风能密度超过400瓦/平方米,风电技术可开发量超过80万亿千瓦时/年。赤道带是世界太阳能资源最富集的地区, 综合考虑太阳能辐射量及地形地貌等因素,估算北非、中东地区、澳大利亚、南美中北部地区的年技术可开发量分别达到27万亿、9万亿、15万亿和5万亿千瓦时。全球水能资源年技术可开发量为16万亿千瓦时。我国清洁能源资源丰富,水电可开发资源6亿千瓦,风能、太阳能可开发资源分别为25亿、27亿千瓦。 随着可再生能源发电技术和储能技术的突破,以“一极一道”大型能源基地为重点,优化开发各大洲风电,太阳能发电以及主要流域水电,近海地区海洋能和各地分布式电源,清洁能源完全能满足未来全球能源需求。
二是构建全球特高压骨干网架。建设跨洲特高压骨干通道:形成连接“一极一道”大型能源基地与亚洲、欧洲、非洲、北美、南美的全球能源系统,实施清洁能源跨洲配置;建设洲内跨国特高压线路, 适应洲内国家之间大容量,远距离输电或功率交换需求,提高洲内电网互济能力;建设国家级特高压电网,根据各国资源禀赋和需要,形成特高压交流骨干网架和连接国内大型能源基地与主要负荷中心的特高压直流输电通道。
三是推动智能电网广泛应用。 智能电网对风电,太阳能发电, 海洋能发电等间歇式电源以及其它分布式电源具有很强的适应性, 能够保障各类能源的友好接入和各种用能设备即接即用;能够与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合,满足用户多样化需求。 将智能电网建设与可再生能源发展,战略性新兴产业发展,互联网和物联网建设结合起来,服务智能家居,智能社区,智能交通,智慧城市发展。
四是强化能源与电力技术创新。重大技术突破将大幅提高能源供应的安全性、经济性,破解能源发展瓶颈,带来发展格局和发展道路的重大变化。全球能源互联网发展进程很大程度上取决于重大技术突破。这主要包括清洁发电和用电技术:大容量和高参数风机、高效率光能转换、大规模海洋能发电、可再生能源大规模开发及联合调控、高效电能替代等;特高压和智能电网技术:特高压交直流及海底电缆、大容量柔性交直流输电、高压直流断路器、气体、固体绝缘管道输电、高温超导输电、新一代智能变电站等;先进储能技术:大规模储能电池制造和大容量成组、电化学储能、飞轮储能、超导储能、超级电容器储能等;电网控制技术:特大型交直流电网运行控制、大系统仿真计算、分布式发电协调控制、微电网集群控制、电力信息海量数据采集与处理等。