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(wǎng)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(wǎng)，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(wǎng)，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(chǎn)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(zhuǎn)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。“兩個替代”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(shù)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(jù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)0.9?？梢姡磥韼资?，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(jīng)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(jié)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(jīng)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?？梢耘袛?，核電在滿足未來人類清潔電力需求中將會占據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)可再生能源發(fā)電發(fā)展的重點。

 

        我們經(jīng)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(nèi)，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(zhì)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(wǎng)，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(wǎng)，是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)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(wǎng)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)由跨洲、跨國骨干網(wǎng)架和各國各電壓等級電網(wǎng)（輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)）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?qū)L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(wǎng)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(nóng)業(yè)電力灌溉，實現(xiàn)以電代油。以電代煤，需要根據(jù)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(wǎng)絡。

 

        在輸送和配置環(huán)節(jié)，主要是規(guī)劃發(fā)展好各級電網(wǎng)。特高壓技術已成為成熟適用技術，是構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎。全球各大洲之間、洲內(nèi)能源基地與負荷中心之間的距離都在特高壓交、直流電網(wǎng)輸送范圍內(nèi)。特高壓交流主要用于構建堅強的國家、洲、洲際同步電網(wǎng)，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(fā)電相比傳統(tǒng)電源，容量效益較小，還需要擴大靈活調(diào)節(jié)電源的建設規(guī)模；在大力發(fā)展風電、太陽能發(fā)電的情況下，相比傳統(tǒng)發(fā)展模式，全球電力總裝機將會大幅度增加，特高壓電網(wǎng)、超高壓電網(wǎng)、配電網(wǎng)的投資規(guī)模也將大幅度增加。電網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的強大輸送和配置功能，將對風電、太陽能發(fā)電的大規(guī)模、高比例發(fā)展及高效率利用，起到舉足輕重的作用。

 

        在發(fā)電環(huán)節(jié)，隨著風電、太陽能發(fā)電的發(fā)展，需要同步規(guī)劃建設運行好常規(guī)電源，并大力研發(fā)、示范、規(guī)?；瘧眯滦蛢δ茈娫?。

 

        一是常規(guī)化石能源發(fā)電。就歐美國家而言，隨著可再生能源發(fā)電及氣電的發(fā)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(fā)生改變，其年利用小時數(shù)會逐步降低，并承擔更多的調(diào)峰及其他輔助服務功能，其運行狀態(tài)將會頻繁調(diào)節(jié)，健康壽命也會有所縮短；隨著經(jīng)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(fā)電也將逐步走上煤電的道路。發(fā)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(fā)展而發(fā)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(diào)節(jié)電源。要適應風電等可再生能源發(fā)電為主時代的到來，除了通過擴大電網(wǎng)互聯(lián)，提高電力系統(tǒng)整體靈活調(diào)節(jié)能力，還需要各類靈活調(diào)節(jié)電源的加快發(fā)展。除了規(guī)劃建設一定規(guī)模的靈活調(diào)節(jié)氣電（如單循環(huán)燃氣輪機）、充分開發(fā)利用優(yōu)質(zhì)抽水蓄能站址，還對新型儲能提出了大規(guī)模發(fā)展要求。以中國2050年開發(fā)利用風電、太陽能發(fā)電各10億千瓦為例，在建設4000萬千瓦靈活調(diào)節(jié)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(fā)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(fā)展來看，未來新型儲能在電力系統(tǒng)中的規(guī)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(guī)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(fā)高度重視，投入也很大，相信新型儲能具備大規(guī)模工程應用的時間將不會太遠。

 

        發(fā)達國家市場經(jīng)濟發(fā)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?？梢灶A期，在全球風電、太陽能發(fā)電規(guī)劃發(fā)展總體目標給定的情況下，開發(fā)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(jīng)濟競爭力。

 

        大型風電基地、太陽能發(fā)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?；厥介_發(fā)具有規(guī)模效益、發(fā)電小時數(shù)相對較高，全球互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)效益，總體成本可能較各國、各洲就近滿足可再生能源發(fā)電開發(fā)目標的方案更低。因此，在未來研究構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的過程中，可聯(lián)合國內(nèi)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(tǒng)中每部分的成本變化，模擬每種情景方案的系統(tǒng)整體成本，從而找到技術可行、成本最低的情景方案作為推薦方案。近中期，一般國內(nèi)、洲內(nèi)可再生能源開發(fā)更具成本優(yōu)勢；中遠期，隨著與負荷中心較近的優(yōu)質(zhì)資源的開發(fā)完畢，北極、赤道等大型可再生能源的開發(fā)并輸送到目標市場，將逐步具備價格優(yōu)勢。因此，全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也將沿著國內(nèi)—跨國—洲際—全球的路徑，不斷發(fā)展壯大。