全球能源互聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)全球能源的發(fā)展方向，是保障人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)全球能源資源優(yōu)化配置的重要措施。
當(dāng)前，能源安全、環(huán)境污染、氣候變化等問題給人類社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的影響日益凸顯，資源和環(huán)境對(duì)能源發(fā)展的約束越來(lái)越強(qiáng)。與此同時(shí)，各個(gè)國(guó)家能源的供應(yīng)、技術(shù)、市場(chǎng)以及國(guó)家間的地緣政治正發(fā)生重大變化。如何加快能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，保障能源的安全、高效、清潔供應(yīng)，是世界各國(guó)面臨的共同課題。
能源問題具有全局性和廣泛性。長(zhǎng)久以來(lái)，由于能源的分布不均衡、能源技術(shù)的發(fā)展不同步、各國(guó)之間的地緣政治博弈，造成了部分國(guó)家和地區(qū)能源利用方式粗放、環(huán)境污染與能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重、區(qū)域能源短缺、國(guó)家間能源爭(zhēng)端不斷等一系列的問題。解決好能源問題，需要以系統(tǒng)的思維方式、全球化的能源觀念、可持續(xù)的發(fā)展理念，著力轉(zhuǎn)變世界各國(guó)相對(duì)獨(dú)立的能源發(fā)展模式，統(tǒng)籌各國(guó)能源開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)由高碳向低碳、能源利用由粗放向集約、能源配置由局部地區(qū)向全球范圍、能源服務(wù)由單向供給向智能互動(dòng)轉(zhuǎn)變，進(jìn)而構(gòu)建安全、高效、清潔的全球能源保障體系。
國(guó)家電網(wǎng)公司董事長(zhǎng)劉振亞提出“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”這一發(fā)展構(gòu)想，其目標(biāo)是將能源遠(yuǎn)距離地在國(guó)與國(guó)、區(qū)域與區(qū)域、洲際與洲際之間安全、高效、清潔地傳輸，進(jìn)而統(tǒng)籌全球范圍內(nèi)的能源資源的開發(fā)、配置和利用?？梢哉f(shuō)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)全球能源的發(fā)展方向，是保障人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)全球能源資源優(yōu)化配置的重要措施。而特高壓和智能電網(wǎng)則是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要手段。
全球聯(lián)網(wǎng)的能源配置大平臺(tái)
電網(wǎng)是能源資源優(yōu)化配置的重要載體，構(gòu)建一個(gè)全球范圍內(nèi)的能源配置平臺(tái)需要電網(wǎng)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于電網(wǎng)(尤其是跨區(qū)、跨國(guó)、跨洲電網(wǎng))的輸送能力、經(jīng)濟(jì)輸送距離、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面提出了更高的要求，未來(lái)，發(fā)展全球高電壓等級(jí)電網(wǎng)和智能電網(wǎng)是建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)在需求，對(duì)于保障各類集中式、分布式電源的標(biāo)準(zhǔn)化并網(wǎng)和智能化運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)各類可再生能源的柔性接入和電力的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送轉(zhuǎn)移起到了積極作用。
全球范圍內(nèi)能源的遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送需要特高壓電網(wǎng)提供有力支撐。從全球來(lái)看，國(guó)家和地區(qū)間的能源資源與能源需求分布不平衡，能源基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要實(shí)施能源的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送和大范圍的優(yōu)化配置。以我國(guó)及周邊地區(qū)能源資源情況為例，中國(guó)新疆、俄羅斯西伯利亞和蒙古的各類能源資源豐富，開發(fā)潛力巨大，而當(dāng)?shù)啬茉葱枨笮 ⒛茉磧r(jià)格水平較低。這些地區(qū)與歐洲用電負(fù)荷密集的國(guó)家和地區(qū)的距離大約在4000公里以上，一般高壓等級(jí)的輸電線路不具備如此遠(yuǎn)距離的輸電能力，需要利用特高壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跨區(qū)輸電?！?00千伏直流輸電功率達(dá)到800萬(wàn)千瓦，經(jīng)濟(jì)輸電距離2300公里;±1100千伏直流輸電功率超過1000萬(wàn)千瓦，經(jīng)濟(jì)輸電距離4500公里。采用特高壓輸電，將我國(guó)及周邊地區(qū)的能源送往歐洲，可以有效解決歐洲能源供應(yīng)和電力保障問題。因此，基于特高壓技術(shù)的跨國(guó)、跨洲能源輸送網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)，解決能源電力遠(yuǎn)距離輸送的合理選擇。
大規(guī)模新能源的并網(wǎng)需要堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)作為可靠依托。未來(lái)，可再生能源在全球能源結(jié)構(gòu)中的比重將逐步提升，智能電網(wǎng)既要適應(yīng)傳統(tǒng)電源基地的接入，還要適應(yīng)各類分層分區(qū)和分散式新能源電源的接入，可再生能源的間歇性、波動(dòng)性等不可控因素對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。從已有的成果來(lái)看，電網(wǎng)的智能調(diào)度與控制手段能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電按一定比例進(jìn)行配置，并配置適當(dāng)容量的儲(chǔ)能，同時(shí)進(jìn)行人為干預(yù)調(diào)節(jié)，即可變隨機(jī)為可調(diào)，使風(fēng)、光聯(lián)合輸出功率過程更能滿足用電負(fù)荷的需要。在未來(lái)全球能源互聯(lián)網(wǎng)中，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)能夠作為各類新能源并網(wǎng)的可靠依托。
綜上，特高壓與智能電網(wǎng)一方面能夠滿足電力的大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)各類新能源的安全穩(wěn)定并網(wǎng)，為構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、促進(jìn)全球能源優(yōu)化配置提供可靠支撐。
效益與挑戰(zhàn)并存
全球性特高壓電網(wǎng)建設(shè)在技術(shù)上是可行的，并具有顯著的社會(huì)、環(huán)境綜合效益。
技術(shù)可行性。特高壓輸電技術(shù)于20世紀(jì)60年代末期正式提出，首先由蘇聯(lián)于1968年開始了相應(yīng)的研究工作。隨后美國(guó)、加拿大、瑞典、意大利、日本等國(guó)也在70年代初先后開展了大量的試驗(yàn)研究工作。在20世紀(jì)80年代末期國(guó)內(nèi)也提出了百萬(wàn)伏輸電技術(shù)的研發(fā)計(jì)劃。2009年初，中國(guó)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)的晉東南—南陽(yáng)—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程正式投運(yùn)。20世紀(jì)70年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外的大量研究工作證明，實(shí)現(xiàn)特高壓交直流輸電在技術(shù)上是成熟的，隨著技術(shù)的發(fā)展，其建設(shè)運(yùn)行成本將進(jìn)一步下降。
社會(huì)效益。特高壓相關(guān)行業(yè)具有資金密集、技術(shù)密集和勞動(dòng)密集的特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，影響面廣，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)效應(yīng)明顯。發(fā)展全球特高壓電網(wǎng)，可以有效促進(jìn)世界各國(guó)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整;同時(shí)，還可以直接拉動(dòng)國(guó)家之間的投資和能源貿(mào)易，帶動(dòng)設(shè)備制造、冶金、建材、信息等行業(yè)發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，擴(kuò)大就業(yè)，具有顯著的社會(huì)效益。
節(jié)能減排效益。以中國(guó)至歐洲的跨洲際電網(wǎng)為例，構(gòu)建長(zhǎng)達(dá)4000至8000公里的超遠(yuǎn)距離中-歐特高壓輸電通道，可以把中國(guó)、俄羅斯西伯利亞、蒙古、哈薩克斯坦等地的風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等清潔能源打捆向歐洲輸送。經(jīng)研究論證，一條輸送功率1000萬(wàn)千瓦的線路每年可向歐洲提供600億千瓦時(shí)清潔能源，替代2052萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排5705萬(wàn)噸二氧化碳、41萬(wàn)噸二氧化硫。
能源互濟(jì)效應(yīng)。時(shí)差導(dǎo)致了人類自然生產(chǎn)和生活規(guī)律的差異，不同時(shí)區(qū)電力負(fù)荷需求的波動(dòng)具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，利用這種互補(bǔ)性實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)電力負(fù)荷的削峰填谷是可行的。以歐亞地區(qū)為例，歐亞地域遼闊，東西時(shí)差大，不同地區(qū)負(fù)荷特性、電源結(jié)構(gòu)差異較大，洲際特高壓、智能電網(wǎng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)歐亞大陸范圍內(nèi)的跨區(qū)域余缺調(diào)劑、錯(cuò)峰避峰、互為備用等效益。
然而，全球能源互聯(lián)網(wǎng)目前為止還只是一個(gè)宏大的構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想仍面臨著一系列的困難和挑戰(zhàn)。
需要研究輸電工程覆蓋地區(qū)的能源政策、電力需求以及開發(fā)外送潛力。通過特高壓、智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)，需要深入研究輸電工程覆蓋下的國(guó)家和地區(qū)的能源政策，制定科學(xué)合理的電力輸送、分配、調(diào)度管理?xiàng)l例、政策和標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)查分析能源豐富地區(qū)的開發(fā)外送潛力和電力需求側(cè)的消納潛力，找出開發(fā)外送與需求消納的平衡關(guān)鍵點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)下的供給和消納平衡提供基礎(chǔ)。
需要提出適應(yīng)多形態(tài)電源接入和不同輸電形式的洲際輸電技術(shù)方案和控制措施，滿足新能源的大規(guī)模送出和電力的安全消納。在全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想下，電網(wǎng)要保證較高的運(yùn)行安全穩(wěn)定水平，滿足各類電源接入和送出的需要，需要探究科學(xué)的技術(shù)方案和配套的輸電、變電、配電、用電、調(diào)度措施以應(yīng)對(duì)全球范圍內(nèi)多形態(tài)新能源接入給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的挑戰(zhàn)，為新能源的大規(guī)模送出和電力的安全消納提供保障。
需要研究影響洲內(nèi)、洲際和全球互聯(lián)輸電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素和評(píng)估體系。不同國(guó)家和地區(qū)的能源政策、能源價(jià)格、投資成本、地緣政治等因素都可能對(duì)全球互聯(lián)輸電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生影響，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)相關(guān)方面的研究并不全面，需要提出科學(xué)全面的評(píng)估體系，才能滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求。
需要綜合論證項(xiàng)目實(shí)施的必要性和可行性。目前，全球能源互聯(lián)網(wǎng)僅僅停留在構(gòu)想階段，推進(jìn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程，有必要對(duì)特高壓及智能電網(wǎng)支持下的全球能源互聯(lián)網(wǎng)的必要性、可行性進(jìn)行綜合、科學(xué)的探討論證。
全球互聯(lián)下的能源新貌
全球能源互聯(lián)網(wǎng)將給全球能源發(fā)展、全球能源格局以及能源利用方式帶來(lái)深刻變革。首先，全球能源互聯(lián)網(wǎng)可以有效解決全球能源資源分布和市場(chǎng)需求嚴(yán)重失衡的問題。各國(guó)能源依賴程度增強(qiáng)，能源安全問題將超越國(guó)界成為全球性問題。其次，全球能源格局將由各國(guó)分散的能源市場(chǎng)逐步向全球化能源市場(chǎng)轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促進(jìn)能源生產(chǎn)全球化、能源貿(mào)易全球化、能源金融全球化。第三，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將深刻改變傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行方式，提升電網(wǎng)運(yùn)行水平和資源優(yōu)化配置能力?？梢栽O(shè)想，隨著能源互聯(lián)的需求增長(zhǎng)，跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)、洲際聯(lián)網(wǎng)將成為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái)將出現(xiàn)跨越國(guó)界的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行機(jī)構(gòu)，跨越多個(gè)時(shí)區(qū)的遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)可以利用不同時(shí)區(qū)負(fù)荷差異實(shí)現(xiàn)跨國(guó)界、跨洲際的電網(wǎng)削峰填谷，進(jìn)一步提升電網(wǎng)資源優(yōu)化配置能力。第四，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將推動(dòng)清潔能源發(fā)展，從而替代傳統(tǒng)化石能源。全球能源互聯(lián)將推動(dòng)大型風(fēng)光電源基地的開發(fā)建設(shè)，原來(lái)受制于輸電通道和能源消納的清潔能源富集地區(qū)將迎來(lái)全新的發(fā)展機(jī)遇。從全球范圍來(lái)看，清潔能源在全球能源結(jié)構(gòu)中的比重將大幅度上升。展望未來(lái)，可再生能源將成為世界主導(dǎo)能源，人類文明向著可持續(xù)發(fā)展方向邁出重要步伐。
以全球能源互聯(lián)網(wǎng)為主要特征的全新能源格局為我國(guó)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了重要機(jī)遇。我國(guó)有必要以發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)為契機(jī)，加快提升能源生產(chǎn)能力和裝備制造水平，做好關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的儲(chǔ)備，同時(shí)，推動(dòng)能源國(guó)際板塊的擴(kuò)張，加強(qiáng)國(guó)際能源合作和技術(shù)出口，全方位響應(yīng)全球能源發(fā)展趨勢(shì)，增強(qiáng)我國(guó)在未來(lái)能源格局中的話語(yǔ)權(quán)和影響力。
