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1、全球能源互联网00 概述2总体来说，全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导，全球互联泛在的坚强智能电网。具体来说，全球能源互联网将由跨国跨洲骨干网架和涵盖各国各电压等级电网的国家泛在智能电网构成，连接“一极一道”和各洲大型能源基地，适应各种分布式电源接入需要，能够将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台。3全球能源互联网的发展分为三个阶段：第一阶段：在2020年前形成共识基础上，到2030年前，启动大型清洁能源基地建设，加强洲内联网。第二阶段：到2040年，推动各洲主要国家电网实现互联，大型清洁能
2、源基地开发和跨洲联网取得重要进展。第三阶段：到2050年，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。主要的实施举措有：首先总体上，先国内、再跨国，先洲内、再跨洲。各国国内电网建设和洲内电网互联是推动跨洲联网、实现全球互联的重要基础。此外，重点地区率先突破。在亚洲与欧洲、非洲与欧洲、亚洲（中东）与非洲等基础条件较好的地区，率先实现跨洲联网。4那么实现全球能源互联网能给我们带来什么，为什么要建设全球能源互联网呢？首先建设全球能源互联网是实现人类社会可持续发展的现实需要。 人类生存发展正面临能源安全、环境污染、气候变化等方面的严峻挑战。由电力替代其他终端能源，是能源发展的重要方向。因此建
3、设全球能源互联网，在全球范围开发、配置和利用清洁能源，能够根本解决能源和环境问题。其次建设全球能源互联网是服务中华民族伟大复兴的重要举措。在我国，能源问题具有全局性和战略性，实现中华民族伟大复兴，亟需破解能源环境问题。此外，还能带动我国及周边国家清洁能源发展，保障能源安全、清洁、高效、可持续供应。同时，全球能源互联网也是国家实施“一带一路”战略的重要载体。最后，全球能源互联网是电网创新发展的必然趋势。中国特高压发展成功实践，为实现全球电网互联互通奠定了重要基础。加快清洁能源发展，实施“两个替代”，对能源配置平台提出更高要求。全球能源互联网将成为清洁能源发电、智能电网、储能、信息通信、互联网等先
4、进技术集成创新的重要平台。5按照书的内容布局，下面我从以下八个章节来介绍全球能源互联网的背景、理论、目标、方案、基础等关键内容。6第一章：全球能源发展现状与挑战7第一节 全球能源发展现状全球的主要能源资源包括：化石能源、清洁能源。化石能源有煤炭、石油、天然气等。清洁能源有水能、风能、太阳能、海洋能等。如图是1850年以来世界能源结构变化示意图。可以看出：19世纪中叶，人类消耗的能源以薪柴为主，煤炭占比不足20%。随着工业革命的推进，煤炭比重大幅度上升，到20世纪初达到70%以上。20世纪以来，随着石油、天然气比重不断上升，煤炭比重快速下降。60年代，石油超过煤炭成为世界第一大能源；1973年石
5、油占比达到峰值。在经历20世纪七八十年代两次全球石油危机之后，石油比重逐步下降，天然气比重不断上升，煤炭比重有所回升。特别是近20年，世界能源发生了深刻变革，总体上形成煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局。8全球能源消费的总量持续持续增长。1965-2013年，受世界人口增长、工业化、城镇化等诸多因素拉动，全球一次能源年消费总量从53.8亿吨标准煤增长到182亿吨标准煤，近50年时间增长了2.4倍。且随着产业转移和人口比重变化，发达国家在世界一次能源需求中所占比重趋于下降，发展中国家占比趋于上升。亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。从这两幅图中可以看出：196
6、52013年，亚太地区能源消费占世界的比重从11.7%上升到40.5%，年均增长率达到5.2%，是全球近50年来能源消费增长最快的地区。世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占比重正在逐步下降。1965-2013年，化石能源占一次能源消费比重由94.3%下降到86.7%。 电能占终端能源消费比重逐步提高。随着电气化水平提高，越来越多的煤炭、天然气等化石能源被转化成电能，化石能源在世界终端能源消费结构中的比重持续下降。电能所占比重从9.4%增长到18.1%,仅次于石油占比。9从下面的图表中可以看出世界能源生产总量稳步上升，化石能源逐步增加，清洁能源发展迅猛。工业化以来，化石能源支撑着世界经济
7、的发展，在化石能源生产中，石油目前占据着最重要的地位，其次是煤炭和天然气。1980-2013年，世界石油年产量从30.9亿吨增至41.3亿吨，增长了33.7%，年均增长0.9%;天然气年产量从1.4万亿米3增长至3.4万亿米3，增长了1.3倍，年均增长2.6%。进入21世纪，风能、太阳能等清洁能源发展迅猛。2000-2013年，全球风电、太阳能发电装机容量分别由1793万千瓦、125万千瓦增长到3.2亿千瓦、1.4亿千瓦，分别增长了17倍和111倍，年均增长率分别达到24. 8%和43.7%。但由于基数小，风能、太阳能等非水可再生能源比重仍然较低，占全球一次能源供应总量的2.2%。10此外能源
8、生产重心也正在发生转移，从图中可以看到：煤炭的生产重心从欧洲、北美向亚太转移。石油的生产主要集中在中东、欧洲及欧亚大陆、北美。天然气生产主要集中在欧洲及欧亚大陆、北美，但中东、亚太和非洲的比重上升很快。11全球能源贸易方面，以化石能源为主，总量稳步增加。化石能源生产和消费分布不均衡，需要能源资源在世界范围内优化配置。随着海运、铁路、油气管网等能源运输网络的逐步建立与完善，跨国跨洲能源贸易流量逐渐增大。2013年，全球化石能源跨国跨洲流动规模达到63亿吨标准煤，其中石油、天然气和煤炭分别占63 % ,22%和15%。从这幅图可以看出，其中石油、天然气和煤炭分别占其全球消费总量的66.4% , 3
9、1.9%和17.1%。受电网输电能力等因素限制，电力主要以国内和区域内平衡为主，跨国跨洲电力贸易规模较小，按热值当量计算，仅为全球化石能源贸易量的1.3%。12从储量上来看，化石能源资源有限、分布不均，按目前世界平均开采强度，煤炭、石油、天然气分别可开采113、53、55年。且其分布不均衡。煤炭95%分布在欧洲及欧亚大陆、亚太、北美； 石油80%分布在中东、北美、中南美；天然气70%分布在欧洲及欧亚大陆、中东。13相较以上的常规化石能源，非常规油气资源相对比较丰富，但是分布同样不均衡，从这两个表可以看出：重油主要分布在南美、中亚、俄罗斯和中东。油砂主要分布在北美洲、非洲和中亚、俄罗斯。页岩油主
10、要分布在俄罗斯、美国。可燃冰通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海、深湖及永久冻土带上。页岩气主要分布在亚洲、北美洲。14全球的清洁能源资源丰富，理论可开发量超过15万万亿千瓦时/年，约合45万亿吨标准煤，相当于全球化石能源剩余探明可采储量的38倍。但与其他能源资源相似，同样存在地理分布不均的问题。 水能主要分布在亚洲、南美洲、北美洲、非洲中部主要流域； 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。15清洁能源替代化石能源将成为全球能源发展的重要趋势，因此有必要了解这些清洁能源，首先看水能。水能
11、是目前技术最成熟、经济性最高、已开发规模最大的清洁能源。据世界能源理事会统计，全球水能资源理论蕴藏量约为39万亿千瓦时/年，主要分布在亚洲、南美洲、北美洲等地区，全球水能资源技术可开发量约为16万亿千瓦时/年，占理论蕴藏量的41%。未来大型水电基地的开发重点集中在亚洲、非洲和南美洲等地区。其中，亚洲水能资源主要集中在长江、雅鲁藏布江、恒河等流域，理论装机容量超过11亿千瓦。16另外，从这两幅图可以看出，近年来，世界水电装机容量持续增长，比重有所下降。全球水电总体开发程度不高，未来还有较大发展空间。17接下来看下风能，全球风能资源非常丰富，理论蕴藏量约为2000万亿千瓦时/年，受大气环流、地形、
12、海陆和水体等因素影响，全球风资源分布很不均衡。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。目前，风电是全球增长速度最快的清洁能源发电品种之一，已经成为仅次于水、核电的第三大清洁能源发电品种。2013年，全球累计风电装机容量达到3.2亿千瓦。24个国家风电装机容量超过100万千瓦。为世界第一风电装机大国。从全球来看，已开发的风电主要集中在风能资源优越、接近负荷中心、电网接入条件好的地区，开发规模仅占世界风能资源量的很小一部分，未来随着远距离输电技术的发展应用，一些远离负荷中心的优质风能资源也能够得到有效开发。18在了解了水能、风能后，再来看下全球太阳能的基本情况。
13、太阳能是资源量最大、分布最为广泛的清洁能源，年辐射到地球表面的能量约116万亿吨标准煤，超过化石能源资源储量，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。未来太阳能发电将呈现出集中式和分布式并举的发展趋势。在北非、东非、中东、澳大利亚、中国西部、美国西南部、智利等辐照强度高、地广人稀、荒漠面积广阔的地区，适宜建设大型集中式太阳能发电基地，通过特高压、超高压输电通道集中输送到负荷中心。在人口和建筑物稠密的城市和乡村，适合因地制宜地发展分布式光伏发电，通过接入本地电网，满足部分当地用电负荷需求。截至2013年底，世界光伏发电总装机容量达到约1.4亿千瓦。年新增装机容量与水电基本相当
14、，且首次超过风电。从2008年开始，光热发电进入快速发展期。20082013年装机容量年均增长47.6%。截至2013年底，全球光热电站总装机容量约为363万千瓦。19提及清洁能源，核能是也是近些年研究和发展的热点。世界天然铀资源较为丰富。主要集中在澳大利亚、哈萨克斯坦、俄罗斯、加拿大、尼日尔、纳米比亚、南非、巴西、美国、中国等国家，但是核电占世界总装机容量比重持续下降。截至2013年底，全世界30个国家或地区共有430多台核电机组运行，总装机容量约为3.7亿千瓦，主要分布在美国、法国、日本等国家。虽然目前核裂变技术较为成熟，但是核聚变是未来发展方向，且技术突破前景尚不明朗。20清洁能源还包括
15、了海洋能、生物质能、地热能等。其中海洋能理论可开发量766亿千瓦，技术可开发量64亿千瓦，截至2013年底，全球海洋能发电装机容量约53万千瓦。生物质能理论生产潜力每年为376亿512亿吨标准煤，截至2013年底，生物质发电装机容量约为7640万千瓦，年发电量2576亿千瓦时。地热能全球可采储量约相当于50亿吨标准煤，截至2013年底，全球地热发电装机容量约1171万千瓦。21那么在哪些地区拥有比较丰富的清洁能源呢？这里将重点“一极一道”地区，一极一道是指北极圈及其周边地区和赤道附近地区，拥有丰富的风能和太阳能资源。其中，“一极”风能技术可开发量约1000亿千瓦，约占全球陆上风能资源的20%，
16、主要集中在格陵兰岛、挪威海、巴伦支海、喀拉海、白令海峡。此外丹麦、瑞典、加拿大、美国、俄罗斯等环北极国家已建风电项目基本位于北极圈以外，北极风能资源尚未开发。22从“一道”资源来看，赤道附近地区所处纬度低、太阳直射多，其中一些地区多为干旱、半干旱或沙漠地带，太阳散射少，太阳能资源极其丰富。北非、东非、中东、澳大利亚等地区，太阳能开发潜力占全球总量的30%以上。23从这个表可以看出，截至2013年底赤道地区太阳能资源开发情况，北非的摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚，以及中东的沙特阿拉伯、阿联酋等已经建设了一批光热电站，单机容量5万10万千瓦。大洋洲的澳大利亚和欧洲的意大利、西班牙、葡萄牙，以及北美洲的美国以光伏发电为主。南美洲的巴西、智利和秘鲁太阳能发电规模尚小。24通过清洁能源开发替代化石能源，
