2℃溫控目標下亞洲能源互聯網構建

劉哲 徐新智 郭艷芬 高藝 李雋

[摘 要]亞洲經濟體量大，能源電力需求旺盛，是全球發展的重要引擎，同時地區發展不均衡、不充分現象突出。為應對發展挑戰，需進一步加強能源電力基礎設施建設，帶動資源開發利用，擴大區域合作，實現均衡發展，共同構筑安全、高效和低碳的能源治理體系。文章首次提出了滿足2℃溫控目標下高比例清潔能源結構的亞洲能源電力發展方案。分析亞洲各區域發展特點和清潔能源資源稟賦，建立亞洲能源互聯網總體格局與目標，評估亞洲能源互聯網建設綜合效益。

[關鍵詞]能源互聯網;清潔能源;特高壓;可持續發展

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.10.047

1 引言

2015年9月習近平主席出席聯合國發展峰會并發表重要講話，提出“中國倡議探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”。全球能源互聯網是隨著特高壓輸電技術進步和智能電網興起演化而來，是能源生產清潔化、配置廣域化、消費電氣化的現代能源體系，是清潔能源在全球范圍大規模開發、輸送和使用的重要平臺[1]。在“一帶一路”倡議框架下，全球能源互聯網為新時代能源電力發展與國際合作提供了新思路，得到了國際社會的廣泛關注[2-3]。

亞洲是全球經濟發展的重要引擎，2019年亞洲經濟占全球的比重已提升至49.5%[4]。隨著經濟增長，亞洲能源需求持續攀升，已成為全球最大的能源消費地區。2017年亞洲一次能源消費9.7 Gtce，占全球一次能源消費總量的47.2%，以化石能源消費為主。2017年亞洲化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放量達到179 Gt，占全球排放的比重達到54.6%，應對氣候變化壓力加大[5]。面對地區可持續發展的切實需求，如何充分發揮清潔能源優勢，保證能源供給安全，同時實現能源系統的轉型升級，成為各國迫切需要解決的問題。目前電能是應用最廣泛的二次能源，而可再生能源、核能以及化石能源的清潔利用絕大多數要通過轉化為電能加以利用，因此需要構建以電為中心，更加安全、高效、資源優化配置能力強的亞洲能源互聯網。

電網仍然是構建亞洲能源互聯網的重要基礎，隨著生態文明建設和數字社會不斷發展，電網朝著更加智能化的方向邁進[6-11]。目前一些區域性電網已經基本形成，例如歐洲互聯電網、阿拉伯地區電網等。區域電網是政治經濟一體化的重要產物，為區域能源轉型提供了基本保障，同時又進一步促進了地區能源政策協同和統一市場建設[12-15]。

在全球能源互聯網整體框架下，文章著重研究了滿足2℃溫控目標下亞洲高比例清潔能源結構的能源電力發展方案，建立亞洲能源互聯網發展總體格局與實施目標。

2 亞洲能源電力展望

文章將全球溫升控制2℃以內作為重要的邊界條件，對亞洲能源電力發展趨勢進行分析。

2.1 能源發展趨勢

亞洲能源需求仍然呈現穩定上升趨勢。2000—2016年亞洲一次能源需求總量從5 Gtce增長至9.5 Gtce，年均增長約4.1%。據初步估算，2050年亞洲一次能源需求將達到14.9 Gtce。其中，南亞、東南亞、西亞一次能源需求增速相對較快，東亞一次能源需求增速逐步放緩按照聯合國對亞洲各國分區，并參考各國電網實際互聯情況，文章將46個國家分為東亞、東南亞、南亞、中亞和西亞5個區域。。2050年東亞、東南亞、南亞、中亞和西亞一次能源需求分別增長至6.6、1.6、4.5、0.3和1.9 Gtce。隨著各項節能技術的應用，預計亞洲能源效率將有所提升，2050年能源強度下降約58%，單位GDP能耗將下降至每萬美元1.5 Gtce。能源結構逐步從化石能源主導向清潔能源主導轉變。預計2050年亞洲煤炭、石油和天然氣需求分別為1.2、2.1和1.9 Gtce，風、光等可再生能源需求增長快速，2050年將達到6.6 Gtce，清潔能源需求占一次能源需求比重將提升至69%。

亞洲終端能源消費穩步上升，電能占終端能源消費比重不斷提升。2000—2016年，亞洲終端能源消費總量從3.3 Gtce增長至6.2 Gtce，電能消費比重從14%提高到22%。據初步估算，2050年亞洲終端能源消費將達到8.9 Gtce。工業部門終端能源消費小幅上漲，建筑和能源部門終端能源消費增長較快。2050年工業、建筑和交通部門終端能源消費分別為3.1、3.1和1.8 Gtce。化石能源資源利用方式從直接燃燒向作為原材料逐漸演變，2050年非能利用方式用能需求將增長至0.9 Gtce，占終端用能比重提升至10%。電能占終端能源消費比重不斷提升，2050年發電用能占一次能源需求比重將提升至67%，電能占終端能源消費提升至55%。其中，預計隨著電動汽車、鐵路軌道交通以及氫能交通的應用，交通部門電氣化水平顯著提升，電能占終端能源消費的比重將提升至41%。

2.2 電力發展趨勢

亞洲電力需求總量穩步增長。2010—2016年亞洲用電量年均增速約4.7%，2016年用電量11 PWh。據初步估算，預計2050年亞洲用電量將增至2016用電量的3.3倍，達到36.3 PWh。亞洲電力需求主要集中分布在東亞和南亞，預計2050年東亞和南亞用電量將分別達到16.9和11.7 PWh，占亞洲總用電量的比例分別為46%和32%。人均用電水平顯著提升，預計2050年亞洲年人均用電量將提升至7000 kWh左右，基本消除無電人口問題。

亞洲電源裝機總量大，清潔能源裝機占比不斷提升。2016年亞洲總裝機容量約3.1 TW，其中清潔能源裝機容量約1 TW，占比32%。據初步估算，2050年亞洲裝機容量將達到15.7 TW，清潔能源裝機占比將提升至84%，其中以太陽能和風能裝機為主。清潔能源發電競爭力不斷增強，預計2025年前后，光伏發電和風電競爭力將超過化石能源發電，2050年光伏發電和陸上風電平均度電成本有望降至1.4美分和2.4美分。

3 亞洲能源互聯網構建目標

基于亞洲清潔能源資源分布特點，根據對2℃溫控目標場景下亞洲能源電力發展趨勢的研判，形成亞洲整體電力流情況。通過計算和對比不同輸電方式下成本和輸電價等因素，提出能夠滿足亞洲整體電力需求的跨洲跨區輸電工程。

3.1 亞洲清潔能源資源分布特點

亞洲清潔能源資源豐富，水能、風能和太陽能資源分布具有較強的地域特性，分布在亞洲不同的區域。水能理論蘊藏量約每年18 PWh，主要分布在中國西南、中南半島以及喜馬拉雅山南麓等地區。風能理論蘊藏量約每年500 PWh，平均風速大于7 m/s的區域主要分布在中國西部北部、沙特阿拉伯中部、阿曼灣、哈薩克斯坦和蒙古南部等地區，如圖1所示。太陽能理論蘊藏量約每年37500 PWh，年總水平面輻射量大于2000 kWh/m2的區域主要分布在阿拉伯半島、伊朗和阿富汗南部、南亞巴基斯坦西部及中國西部等地區，如圖2所示。為充分高效利用清潔能源資源，亞洲要采用因地制宜的方式開發，在不同的區域側重開發不同的能源資源，實現不同資源間的互補利用。

3.2 亞洲能源互聯網總體格局與構建目標

根據對亞洲能源電力發展趨勢的研判，2050年亞洲跨洲跨區電力流可達到200 GW。洲內總體呈現“西電東送、北電南送”格局。西亞外送南亞電力28 GW，中亞外送東亞電力8 GW，東亞與南亞、東南亞間電力流規模分別為33 GW和23 GW，南亞與東南亞間電力交換規模為8 GW。跨洲向歐洲送電規模為32 GW，與非洲形成11 GW規模的電力互濟，并從大洋洲輸入電力8 GW。

按照亞洲整體電力流所示，2050年基本可以形成“四橫三縱”的電力互聯通道，如圖3所示。“四橫”包括亞歐北橫通道、亞歐南橫通道、亞非北橫通道和亞非南橫通道，“三縱”通道包括亞洲東縱通道、亞洲中縱通道和亞洲西縱通道。

圖3 亞洲電網互聯總體格局示意

目標到2050年亞洲洲內可以形成五個區域聯網格局，洲際互聯具備一定規模。跨洲建設哈薩克斯坦—德國、沙特阿拉伯—土耳其—保加利亞和沙特阿拉伯—埃及直流工程，分別將中亞太陽能和風能電力、西亞太陽能電力送至歐洲和非洲。建設澳大利亞—印度尼西亞直流工程，加強亞洲與大洋洲聯系，將太陽能電力送至東南亞。建設埃塞俄比亞—沙特阿拉伯直流工程，將東非水電送至西亞，實現水電和太陽能發電聯合調節。洲內建設哈薩克斯坦—中國、沙特阿拉伯—巴基斯坦、伊朗—巴基斯坦、阿聯酋—印度和阿曼—印度直流工程，將中亞風、光和西亞太陽能電力送至東亞和南亞負荷中心。建設塔吉克斯坦—巴基斯坦直流工程，將中亞水電送至南亞負荷中心。建設中國—東南亞直流工程，實現中國西南和東南亞清潔能源資源的互補互濟。建設中國—巴基斯坦直流工程，將中國西北風光發電送至南亞。建設緬甸、中國—印度直流工程，滿足印度負荷需求。

建設能源互聯網有助于實現亞洲整體利益最大化。據初步估算，在經濟效益方面，總投資可達18.7萬億美元，有力帶動新能源、電力、高端制造等產業發展，對地區經濟增長平均貢獻率為1.4%。在社會效益方面，基本可以消除無電人口，累計拉動就業約1.5億個。在環境效益方面，能源系統二氧化碳排放可降至每年6.2 Gt，每年分別減少二氧化硫、氮氧化物和細顆粒物排放30、34和6.5 Mt。

4 結論

為實現2℃溫控目標，文章分析了亞洲能源電力發展趨勢，并對亞洲整體跨洲跨區電力流以及重要互聯電網建設方案開展研究，提出了亞洲能源互聯網的構建目標與原則。高比例清潔能源電力結構將有助于實現亞洲地區可持續發展，對帶動地區就業、降低污染物排放等起到促進作用。

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[基金項目]全球能源互聯網集團有限公司科技項目（項目編號：524500180014）。

[作者簡介]通訊作者：劉哲（1986—），男，高級工程師，研究方向：電力系統規劃、新能源與電動汽車集成;徐新智（1985—），男，高級工程師，研究方向：電力系統運行模擬與優化;郭艷芬（1980—），女，高級工程師，研究方向：電網規劃，新能源并網;高藝（1973—），女，教授級高工，研究方向：電網規劃、電力系統仿真與可靠性計算;李雋（1972—），女，教授級高工，研究方向：電網規劃、特高壓交直流輸電。