能源互聯 未來藍圖
在3月28日舉行的2018全球能源互聯網大會上,全球能源互聯網發展合作組織主席、中國電力企業聯合會理事長、瑞典皇家工程科學院院士劉振亞表示,構建全球能源互聯網頂層設計已經完成,技術裝備不斷突破,加快發展的條件已經具備。
據了解,合作組織對全球一百多個國家的經濟社會、能源資源、電力供需等開展深入研究,提出全球能源互聯網骨干網架規劃,以骨干網架為重點,加快全球能源互聯網建設,總體分三個階段實施,最終形成覆蓋五大洲的“九橫九縱”能源大動脈。
當日首次發布的《全球能源互聯網骨干網架研究》預計,2018~2050年全球能源互聯網總投資約38萬億美元,其中電源投資27萬億美元,電網投資11萬億美元。至2050年,骨干網架新增輸電線路長度17.7萬千米,累計投資3900億美元。
破繭而出
能源和空氣、水、糧食一樣,都是人類生存必需的基本資源。到目前,地球雖然已經誕生了46億年,但是大規模開發使用化石能源不足300年,卻已經面臨資源緊張、環境污染、氣候變化三大嚴峻挑戰。
“聯合國將支持和推動把構建全球能源互聯網作為加快能源轉型、實現清潔發展、應對氣候變化的重要解決方案。”聯合國副秘書長吳紅波在3月30日開幕的2016全球能源互聯網大會上明確表示,通過全球能源互聯網,可在滿足世界能源需求,提供充足可持續能源的情況下,實現可再生能源的充分利用,最終實現“人人享有可持續能源”的目標。
最初,“能源互聯網”的愿景是由美國著名學者杰里米˙里夫金在其新著——《第三次工業革命》(2011)一書中首先提出的。由于化石燃料的逐漸枯竭及其造成的環境污染問題,在第二次工業革命中奠定的基于化石燃料大規模利用的工業模式正在走向終結。里夫金預言,以新能源技術和信息技術的深入結合為特征的一種新的能源利用體系,即“能源互聯網”即將出現。
里夫金提出的能源互聯網具有以下四大特征,即:以可再生能源為主要一次能源、支持超大規模分布式發電系統與分布式儲能系統接入、基于互聯網技術實現廣域能源共享、支持交通系統的電氣化。
由此可見,里夫金所倡導的能源互聯網的內涵主要是利用互聯網技術實現廣域內的電源、儲能設備與負荷的協調。之后,基于里夫金的能源互聯網愿景,人們對于能源互聯網給出了初步定義:能源互聯網是以電力系統為核心,以互聯網及其他前沿信息技術為基礎,以分布式可再生能源為主要一次能源,與天然氣網絡、交通網絡等其他系統緊密耦合而形成的復雜多網流系統。
2014年7月,在電氣與電子工程師學會電力與能源協會2014年年會上,時任國家電網公司董事長劉振亞發表了署名文章《構建全球能源互聯網,服務人類社會可持續發展》,提出只有樹立全球能源觀,構建全球能源互聯網,統籌全球能源資源開發、配置和利用,才能保障能源的安全、清潔、高效和可持續供應。
劉振亞認為,全球能源互聯網是“智能電網+特高壓電網+清潔能源”的能源系統,在這套系統中,智能電網是基礎,特高壓電網是關鍵,而清潔能源則是根本。
“全球能源互聯網是覆蓋全球的能源基礎設施,涉及電源、電網、裝備、科研、信息等多個領域,投資需求大、產業鏈長、帶動力強。到2050年,全球能源互聯網累計投資額將超過50萬億美元。”北京大學教授、著名經濟學家厲以寧指出。
穩步推進
新世紀以來,能源、環境、氣候變化問題嚴重制約著全球可持續發展,而中國倡導的建設全球能源互聯網,加快清潔能源國際共享,實現共同可持續發展,正在成為世界各國的共識。
據2016全球能源互聯網大會發布的信息顯示,通過全球能源互聯網,從現在起全球清潔能源只需保持12.4%的年均增速,到2050年比重可提高到80%以上,實現能源永續清潔供應;到2050年全球二氧化碳排放控制在115億噸左右,僅為20世紀90年代初排放水平的一半,可以實現全球溫度上升控制在2攝氏度以內。
2016年3月30日,中國、日本、韓國、俄羅斯電網公司共同簽署了《東北亞電力聯網合作備忘錄》。東北亞聯網將把蒙古、我國東北和華北以及俄羅斯遠東地區的可再生能源基地與我國華北、日韓等負荷中心連接起來,實現地區可再生能源的大規模開發利用。同時,為加強國際合作,全球能源互聯網發展合作組織同日揭牌成立,首批會員80家,來自亞洲、歐洲、非洲、美洲和大洋洲等五大洲國家,標志著全球能源互聯網進入全面發展的新階段。隨后在次日舉行的2016全球能源互聯網大會閉幕式上,《全球能源互聯網發展合作宣言》發布,提出了加強合作發展的8點倡議。
與此同時,2016年國家發展改革委與國家能源局出臺了《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,從政策上對能源互聯網的各項工作進行有序推進。
革命戰略(2016~2030)》,描繪了中國未來能源發展的總體藍圖,建設“網、源、荷、儲”協同發展,集成互補的能源互聯網。
同時,加快構建清潔能源低碳體系。到2017年底中國水電、核電、風電、天然氣等清潔能源消費量占能源消費總量的比重已經達到20.8%,比上年同比提高1.3個百分點,其中風電、太陽能發電裝機規模接近3億千瓦,占總發電裝機比重的16.5%。
李樸民表示,下一步將會同有關方面繼續深度推進能源革命,促進全球能源互聯網建設,實現綠色低碳發展。首先,持續深入推進能源戰略。深化2035、2050能源發展若干重大問題建設,開展農村能源革命行動,推動非化石能源由規模化發展向高質量發展轉變,推進化石能源清潔高效利用,加快構建清潔低碳安全高效的現代能源體系。其次,穩步推進國內能源互聯網建設。優化油氣管網和電網的布局,加快能源互聯網示范項目建設,研究提出相應的配套措施,為能源互聯網新模式、新業態發展預留充足的空間。
困難重重
不過,前行的路并非一帆風順。
目前看,主要存在幾個難點:
技術角度上,1000千米以外的電,必須用非常強大的電壓,譬如1000千伏或者1100千伏的特高壓才能實現電力的遠距離輸送。但1000千米,只相當于上海到遼寧的距離。如果要從莫斯科到北京,或者莫斯科到芝加哥,六七千甚至上萬千米,除非未來電力超導技術能有突破,否則2000千伏的電壓從莫斯科送到烏魯木齊,電能可能已經損耗完了。另外,對于信息流,大數據、云計算等能夠應對能源互聯網需求的先進技術,多數還在走向成熟過程中。對于能量流,能量的儲存、高效運輸技術,還遠遠達不到普及能源互聯網所需的程度。
政治角度上,電網事關國家安全,要打破地緣政治阻礙,推行跨國跨洲輸電網絡難度巨大。能源互聯網建設成本高,周期長,且洗牌效應明顯。其節能環保的效果預期遠離很多人的生活,尤其是某些擁有雄厚技術和資本實力的西方國家。還有一些能源稟賦較好的國家,對現在國際社會上的節能減排努力都不溫不火,更不要提積極參與能源互聯網建設這樣耗資巨大、可能削弱自己競爭力的事業了。
經濟角度上,信息流+能量流。能源互聯網要同時保證兩種載荷的交錯運行,并且要求必須高效、海量,成本還要控制在可普及的程度。
路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。
能源互聯網建設過程中的困難和障礙很多,但并不代表我們要停下腳步。在互聯網的發展過程中,也有很多重要的突破是伴隨著發展逐漸展開的。只要我們積極地去推進,用需求來刺激創新,那滿足所求的可能性或將變得越來越大。
責任編輯:仁德財
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