淺析全球能源互聯網

車一鳴

（國網冀北技能培訓中心，河北 保定071000）

0 引言

隨著經濟社會的發展，能源消耗持續增長。傳統化石能源的大量開發和使用，已經導致出現了氣候變暖、地表塌陷、霧霾天氣等嚴重的環境問題。同時，不可再生化石能源的有限性，使得當今社會與化石能源的這種“熱戀關系”是不可持續的，這些將嚴重威脅人類的生存和可持續發展。在此背景下，如何加快能源轉型，保證能源的安全、高效、清潔供應，已成為世界各國共同面臨和關注的問題。

要解決好未來能源發展問題，就要以全球的視野、系統的思維方式、可持續發展的理念來研究解決能源問題。美國著名學者杰里米?里夫金在其新著《第三次工業革命》一書中，提出了能源互聯的構想[1]，然而作為一個經濟學家而非技術專業人士的里夫金關于能源互聯的構想主要是從哲學和經濟學層面提出的，只是一種新能源經濟思維?！盎ヂ摼W技術與可再生能源融合”的提法是無可非議的，但具體的結合卻必須由專業人員根據技術特性和實際需要確定。基于對中國能源和電力的探索和實踐，中國電力企業聯合會理事長、國家電網公司董事長劉振亞提出了“全球能源互聯網”的發展構想，并在新著《全球能源互聯網》一書中具體闡述了這一偉大構想，延伸和拓展了杰里米·里夫金的“能源互聯網概念”，勾畫出了解決未來全球能源問題安全的科學途徑，受到了行業內外和國際社會的高度重視。

1 構建全球能源互聯網的必要性

地球上清潔能源豐富，水能資源超過50億千瓦，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。僅開發其中的一小部分就可以滿足未來人類社會全部能源需求[2]。因此，在能源開發環節實施清潔替代，以清潔能源替代化石能源，是未來全球能源發展的必然趨勢和出路;電能具有清潔、高效、便捷的特點，所有的化石能源和清潔能源都可以轉換成電能，電能也可以較為方便、高效地轉換為機械能、熱能等其他形式的能源并實現精密控制，電能成為了不同能源形式相互轉化的樞紐，同時電能可以大規模生產、遠距離輸送并瞬時送至用戶端，因此，在能源消費環節實施電能替代是能源消費格局調整的必然選擇[3]。

要實現全球能源的可持續發展，必須加快推進清潔替代和電能替代。要實現這“兩個替代”關鍵在于構建以特高壓為骨干網架，以清潔能源為主導，全球互聯泛在的堅強智能電網即全球能源互聯網[4]。同時，隨著“兩個替代”的加快推進，清潔能源利用規模越來越大，電能在終端能源需求中的比例越來越高，電網配置能源資源的效益更加顯著，將進一步促進全球范圍內電網的互聯互通，逐步實現電網全球互聯、清潔能源全球配置，形成全球互聯的堅強智能電網。

2 全球能源互聯網的實現方法

特高壓技術與智能電網技術是實現全球能源互聯網的重要手段和方法。從全球來看，能源資源與能源需求分布不平衡，能源基地遠離負荷中心，需要實施能源的大規模、遠距離輸送和大范圍的優化配置。因此，建設全球能源互聯網對于電網的輸送能力、經濟輸送距離、網架堅強能力等方面提出了很高的要求。由于特高壓輸電技術具有輸送容量大、距離遠、效率高的特點而且具有抵制各種嚴重事故的能力，可以滿足大容量、遠距離的跨區輸電要求，能夠實現了大型能源基地的集約開發和電力的可靠輸送，為構建全球能源互聯網提供了有力支撐。

智能電網是世界電網發展的重要方向，大規模新能源的并網需要堅強智能電網作為可靠依托。可再生能源的波動性、間歇性等不確定性因素對電力系統的穩定性提出了挑戰。通過發展智能電網，運用先進的自動化技術、協調控制技術和儲能技術，能夠實現對包括風能、太陽能在內的各類能源資源的準確預測和合理控制，改善新能源發電的功率輸出特性，有效解決可再生能源大規模開發帶來的技術問題，擴大市場消納空間，從而更好地推動能源結構優化調整，降低對傳統化石能源的依賴。同時，智能電網對于保障電力系統安全穩定運行、提供多元開放電力服務、推動戰略型新興產業發展等方面發揮著巨大作用[2]。因此，發展智能電網是構建全球能源互聯網的內在需求。可以這樣認為，全球能源互聯網是Internet式的智能電網，是智能電網的延伸和發展。

3 構建全球能源互聯網的可行性

在當前的科學技術發展水平下，構建全球能源互聯網具有現實可行性。一方面，隨著科學技術的進步和新材料的應用，風能、太陽能、海洋能等清潔能源開發效率不斷提高，技術經濟性和市場競爭力逐步增強，新能源將逐漸成為未來世界的主導能源。另一方面，特高壓技術、智能電網技術的研究和工程實踐，特別是我國的特高壓交直流輸電工程和智能電網的成功建設，為構建全球能源互聯網奠定了堅實的基礎，創造了條件。

多年來各國開展了一系列特高壓關鍵技術和相關設備的制造研究探索工作，特高壓技術已經能夠實現不同區域間電網的互聯互通和優化配置。特別是我國特高壓交直流輸電工程的成功運行，表明依托特高壓技術建設全球能源互聯網是可行的。蘇聯是世界上最早開展特高壓技術研究的國家之一，也是迄今為止除了中國外唯一擁有特高壓輸電工程運行經驗的國家。隨后美國、日本、意大利等國也于20世紀60年代末70年代初根據各國電力發展需求開展對特高壓輸電技術的可行性研究。2004年以來，中國國家電網公司立足自主創新，聯合各方力量，組織開展了特高壓電網研究論證、科技攻關、規劃設計、設備研制和建設運行等工作，實現了特高壓輸電從交流到直流、從理論到實踐的全面突破，驗證了特高壓電網的安全性、經濟性和環境友好性。截至2014年底，我國已建成投運了3條特高壓交流線路和6條特高壓直流輸電線路，在運在建特高壓輸電線路長度近1.6萬千米，變電（換流）容量近1.6億千瓦[2]。各國特高壓技術的探索與實踐，使得全球能源的互聯變為了現實。

智能電網具有支撐大規模清潔能源發展、適應多樣用戶需求、實現故障自愈、提高運行經濟性等顯著優勢[5]，為全球能源互聯網的發展奠定了基礎。由于各國經濟社會發展狀況、電網發展現狀和資源分布不同，智能電網發展的側重點也不盡相同。美國、日本主要側重于升級和更新現有電網基礎設施，提高供電可靠性，最大限度地利用信息通信技術，促進電網的現代化，積極發展清潔能源、推廣電動汽車技術及相關基礎設施建設、發展儲能技術及示范應用；歐洲主要側重于研究和解決電網對風電，尤其是大規模海上風電的消納、分布式能源并網和需求側管理等方面；我國的智能電網建設涵蓋發電、輸電、變電、配電、用電、調度等各領域。截至2014年底，國家電網公司累計安排智能電網試點項目38類358項，建成試點項目32類305項[3]。各國的智能電網建設和發展，對于全球能源互聯網的智能化發展提供了技術支持和實踐基礎。

4 電網互聯的發展狀況

電網發展具有規模效益，大電網互聯是全球電網的發展趨勢，全球能源互聯網的核心內容就是實現全球電網互聯。目前世界各國都在加快電網互聯的進程，規模在不斷擴大。

20世紀30-50年代，大規模水電的開發推動了北美電網的第一次大發展并隨著電力需求的高速增長，逐漸形成了北美互聯電網，目前北美電網呈現4個同步電網異步互聯的格局，由美國、加拿大、墨西哥的部分電網互聯組成；1958年歐洲互聯電網開始形成，首先形成的是西歐聯合電網，隨后與歐洲中部電網實現互聯，目前歐洲電網主要由歐洲大陸電網、北歐電網、波羅的海電網、英國電網、愛爾蘭電網等5個跨國互聯電網以及冰島、塞浦路斯2個獨立電網構成，最近歐洲各國共同發布歐洲超級電網計劃，該計劃將覆蓋整個歐洲并與非洲沙漠的太陽能站連接實現洲際能源傳輸；世界上最大的同步電網是俄羅斯—波羅的?；ヂ撾娋W，該電網橫跨8個時區。此外，南美洲、非洲南部、海灣地區也逐步實現了電網的互聯[3]。

我國電網歷經半個世紀的發展，目前已經形成了華北、華東、東北、西北、南方、西藏等六個同步電網，除臺灣外，實現了全國聯網。在跨國聯網方面我國與周邊國家俄羅斯、蒙古國、哈薩克斯坦、巴基斯坦等國實現了電網的互聯。

5 結語

綜上所述，全球能源互聯已不僅僅是停留在經濟學家對未來能源的構想中，我們找到了實現“互聯網技術與可再生能源融合”的途徑并已落地生根。全球能源互聯網是全球能源可持續發展的必然選擇，它的形成與發展將對人類的社會生活、地球的自然生態環境和各國的發展狀況產生重大影響。借助全球能源互聯網，人類文明將走向更高階段，政治和諧、生態和諧、人類和諧的場景將在全球范圍內得以實現，開啟世界文明的新篇章。

［1］[美]杰里米·里夫金.第三次工業革命[M].張體偉,孫豫寧,譯.北京:中信出版社,2012.

［2］劉振亞.中國電力與能源[M].北京:中國電力出版社,2012.

［3］劉振亞.全球能源互聯網[M].北京:中國電力出版社,2015.

［4］曾鳴,王世成.全球能源互聯推動能源社會可持續發展[J].中國電力企業管理,2015,4:14-17.

［5］董朝陽,趙俊華,文福拴,等.從智能電網到能源互聯網:基本概念與研究框架[J].電力系統自動化,2014,38(15)：1-11.