第八章：能源互聯(lián)網(wǎng)主要內(nèi)容全球能源發(fā)展現(xiàn)狀分析全球能源資源分布和發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)當(dāng)前世界能源發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)清潔替代與電能替代世界風(fēng)電和太陽能發(fā)電發(fā)展趨勢，闡述“兩個(gè)替代“的必然性及其在能源革命中的重要地位。全球能源電力供需分析能源、電力供需主要影響因素，預(yù)測全球電力需求總量和結(jié)構(gòu)，提成績未來全球能源開發(fā)重點(diǎn)和布局。對全球電力供需和電力流進(jìn)行了展望。構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)闡述了全球能源互聯(lián)網(wǎng)與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)在聯(lián)系，提出構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想和架構(gòu)。研究了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的合作機(jī)制，并初步評估了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合效益。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究與實(shí)踐闡述了全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新的重要性和重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)革新，介紹了去啊你去能源互聯(lián)網(wǎng)研究和實(shí)踐基礎(chǔ)全球能源互聯(lián)網(wǎng)改變世界從能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文明四個(gè)維度，展望全球能源互聯(lián)網(wǎng)對未來世界的重大影響和推動(dòng)作用。

全球能源發(fā)展

現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)全球能源發(fā)展現(xiàn)狀基本情況能源類型剩余可采儲(chǔ)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤尚可開采煤炭8925億噸6240億噸113年石油2382億噸3336億噸53年天然氣186萬億立方米2424億噸55年能源類型剩余可采儲(chǔ)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤尚可開采煤炭1144億噸817億噸31年石油24億噸35億噸12年天然氣33萬億立方米44億噸28年全球主要能源資源中國主要能源資源…全球化石能源雖然儲(chǔ)量大，但隨著工業(yè)革命以來數(shù)百年的大規(guī)模開發(fā)利用，正面臨著資源枯竭、污染排放嚴(yán)重的等現(xiàn)實(shí)問題——《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》全球能源發(fā)展現(xiàn)狀…全球風(fēng)能、水能、太陽能等清潔能源資源非常豐富……相當(dāng)于全球化石能源剩余探明可采儲(chǔ)量的38倍?！度蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)》全球能源發(fā)展現(xiàn)狀能源消費(fèi)…世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)長期以化石能源為主，但其所占比重正逐步下降……全球能源消費(fèi)呈現(xiàn)總量和人均能源消費(fèi)量持續(xù)“雙增”的態(tài)勢。 ——《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》全球能源發(fā)展現(xiàn)狀能源消費(fèi)…亞太地區(qū)逐漸成為世界能源消費(fèi)總量最大、增速最快的地區(qū)。全球能源發(fā)展現(xiàn)狀能源生產(chǎn)1980-2013年間，化石能源仍在支撐著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展石油年產(chǎn)量增長33.7%，年均增長0.9%中東、非洲地區(qū)石油產(chǎn)量增長較快，北美地區(qū)增長放緩天然氣產(chǎn)量增長1.3倍，年均增長2.6%歐洲已成為世界天然氣主產(chǎn)區(qū)煤炭年產(chǎn)量增長1.1倍，年均增長2.3%亞太地區(qū)已成為世界煤炭主產(chǎn)區(qū)2000-2013年，風(fēng)力和太陽能發(fā)電裝機(jī)容量增長迅猛，但比重仍然較低風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量增長17倍太陽能發(fā)電裝機(jī)容量增長111倍全球能源發(fā)展現(xiàn)狀化石能源化石能源在全球儲(chǔ)量分布不均衡煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)集中于亞太地區(qū)中國是世界上最大煤炭生產(chǎn)/消費(fèi)國石油生產(chǎn)集中于中東、中南美和北美地區(qū)石油消費(fèi)遍及全球，故而石油貿(mào)易相對發(fā)達(dá)天然氣生產(chǎn)主要集中于歐洲、歐亞大陸和北美天然氣貿(mào)易正在快速增長非常規(guī)油氣儲(chǔ)量豐富，但開發(fā)難度較大全球能源發(fā)展現(xiàn)狀清潔能源以清潔能源替代化石能源將成為全球能源發(fā)展的重要趨勢清潔能源最主要的利用方式，是將其轉(zhuǎn)化為電能水能是技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)效益最高、已開發(fā)規(guī)模最大的清潔能源中國是水能理論蘊(yùn)藏量最高的國家全球能源發(fā)展現(xiàn)狀清潔能源風(fēng)能和太陽能主要富集于“一極一道”地區(qū)一極一道，即北極圈及其周邊地區(qū)和赤道及附近地區(qū)風(fēng)能當(dāng)前利用規(guī)模僅次于水能俄羅斯、格陵蘭島（丹）是風(fēng)能理論可開發(fā)量最高的兩個(gè)國家/地區(qū)太陽能發(fā)電是當(dāng)前發(fā)展最快的清潔能源發(fā)電品種德國是目前太陽能發(fā)電量最大的國家全球能源發(fā)展現(xiàn)狀清潔能源核能是清潔能源但受一系列核電站事故影響，核電發(fā)展陷入停滯。全球能源發(fā)展現(xiàn)狀電力生產(chǎn)電力是清潔高效的二次能源…電力供應(yīng)仍以煤電、氣電等化石能源發(fā)電為主，但逐漸呈現(xiàn)清潔化的趨勢——《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》全球能源發(fā)展現(xiàn)狀電網(wǎng)發(fā)展近年來電網(wǎng)體量逐漸擴(kuò)大，電網(wǎng)間互聯(lián)關(guān)系逐漸加深，電壓等級不斷提高，電能輸送距離大幅提升。規(guī)模最大的國家級電網(wǎng)，最高電壓1000kV/±800kV互聯(lián)程度最高的跨國電網(wǎng)，大量接入清潔能源覆蓋美加墨的北美互聯(lián)電網(wǎng)，美國自加拿大、墨西哥進(jìn)口電能最高電壓：765kV跨國互聯(lián)程度不高最高電壓500kV全球能源發(fā)展現(xiàn)狀電網(wǎng)發(fā)展近年來電網(wǎng)體量逐漸擴(kuò)大，電網(wǎng)間互聯(lián)關(guān)系逐漸加深，電壓等級不斷提高，電能輸送距離大幅提升。全球能源發(fā)展現(xiàn)狀電力消費(fèi)… 全球電力消費(fèi)持續(xù)快速增長，增速超過一次能源消費(fèi)增速?！度蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)》全球能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)能源供應(yīng)面臨的挑戰(zhàn)能源消費(fèi)總量快速增長化石能源儲(chǔ)量有限、不可再生能源資源與能源消費(fèi)呈逆向分布，能源開發(fā)越來越像少數(shù)國家和地區(qū)集中能源供應(yīng)成本“一升一降”化石能源開采成本逐漸上升清潔能源開發(fā)成本下降，但仍處于高位小結(jié)化石能源依然是全球最重要的一次能源但其儲(chǔ)量有限，分布不均，利用時(shí)污染嚴(yán)重清潔能源將在未來替代化石能源清潔能源的主要利用方式是將其轉(zhuǎn)換為電能——建立覆蓋范圍更為廣泛的電網(wǎng)，能夠促進(jìn)區(qū)域間能源貿(mào)易，平衡能源供需矛盾，開辟安全、清潔、高效的能源可持續(xù)發(fā)展之路——《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》清潔替代定義清潔替代，是指在能源開發(fā)上，以清潔能源替代化石能源，逐步實(shí)現(xiàn)從“化石能源為主、清潔能源為輔”向“清潔能源為主，化石能源為輔”轉(zhuǎn)變。"50by50"Cheaprenewableenergyandbatteriesfundamentallyreshapetheelectricitysystem.Batteriesboommeansthathalfoftheworld'selectricityby2050willbegeneratedfromwindandsolar.——BloombergNEF清潔替代Morethanone-quarterofglobalelectricityisgeneratedbywindandsolarPVby2040inthe450Scenario——IEA風(fēng)電發(fā)展情況裝機(jī)容量中國是全世界風(fēng)電裝機(jī)容量最高的國家，總裝機(jī)容量7716萬千瓦丹麥?zhǔn)秋L(fēng)電占用電量比重最高的國家，該國高達(dá)34%的用電量來自于風(fēng)力發(fā)電風(fēng)電發(fā)展情況技術(shù)發(fā)展單機(jī)容量逐步增加，主流單機(jī)容量已達(dá)到1.5~2MW變速恒頻技術(shù)和可變槳距功率調(diào)節(jié)技術(shù)功率預(yù)測能力和功率調(diào)節(jié)能力風(fēng)電發(fā)展情況成本控制陸上風(fēng)機(jī)投資成本約900歐元/千瓦中國風(fēng)電度電成本約0.45~0.55元太陽能發(fā)電發(fā)展情況裝機(jī)容量中國是全世界光伏發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量最高的國家，產(chǎn)能占全球的32%德國是最倚重光伏發(fā)電的國家太陽能發(fā)電發(fā)展情況光伏復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)

提高電能利用率，減少輸出波動(dòng)，降低線損電網(wǎng)友好太陽能發(fā)電發(fā)展情況成本控制陸上光伏電廠投資成本約9千~1.1萬元/千瓦中國光伏發(fā)電度電成本約0.7~1.2元清潔替代技術(shù)挑戰(zhàn)能源高效轉(zhuǎn)換技術(shù)清潔能源并網(wǎng)消納技術(shù)極端條件下的風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)清潔能源的成本控制對電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來的影響電能替代定義電能替代，是指在能源消費(fèi)上，以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源直接消費(fèi)，提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重，并最終成為最主要的終端能源品種電能的優(yōu)勢能量形式轉(zhuǎn)換簡便，用途廣泛能量利用率高安全無污染電能的劣勢價(jià)格較高難以大規(guī)模儲(chǔ)存電能替代以電代煤煤炭在開采、運(yùn)輸和燃燒過程中均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染煤炭的運(yùn)輸成本很高大型燃煤鍋爐的燃燒效率明顯高于小型鍋爐電能替代電熱供暖北歐地區(qū)取暖用能源形式占比到2040年，電能將會(huì)在供暖能源中扮演更為重要的角色——WorldEnergyOutlook,IEA電能替代以電代油小型內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率僅有25%-45%大型燃油渦輪發(fā)電機(jī)的效率可達(dá)50-55%電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上電能替代港口岸電一艘中型集裝箱船靠港期間24小時(shí)排放的PM2.5污染物，相當(dāng)于50萬輛國四重型貨車一天的排放量岸電設(shè)施直接向船舶提供380V-10kV電力接入，大幅降低港區(qū)大氣污染物排放量電能替代遠(yuǎn)期前景及至2050年，僅電動(dòng)汽車充電消耗的電能就可能達(dá)到城市總消耗電能的一半

全球電力供需格局全球能源供需經(jīng)合組織國家能源自足率除北美外，其他經(jīng)合組織成員國能源自足率均低于50%煤炭和原油貿(mào)易增量很小天然氣貿(mào)易較快增長可再生能源利用大幅增長全球電力需求電力需求發(fā)展趨勢（2014-2040）及至2040年中國、印度等新興經(jīng)濟(jì)體的電力需求較2014年將有2-3倍增長歐美等成熟經(jīng)濟(jì)體電力需求增長相對較小——WorldEnergyOutlook,IEA全球電力生產(chǎn)電力供應(yīng)發(fā)展趨勢（2014-2040）相比于火電、水電、核電等傳統(tǒng)發(fā)電方式，新能源發(fā)電量將有明顯增長，尤其是風(fēng)電和太陽能發(fā)電

——WorldEnergyOutlook,IEA清潔能源分布風(fēng)能蘊(yùn)藏情況全球風(fēng)力圖顯示，北極沿岸地區(qū)、格陵蘭島等有著豐富的風(fēng)能儲(chǔ)備當(dāng)前的風(fēng)電開發(fā)主要集中在沿海地區(qū)和內(nèi)陸平原地區(qū)清潔能源分布太陽能蘊(yùn)藏情況“一極一道”定義“一極一道“指的是北冰洋沿岸和赤道地區(qū)北冰洋沿岸（俄羅斯北部、格陵蘭島）擁有豐富的風(fēng)能資源赤道地區(qū)擁有豐富的太陽能資源全球電力流全球電力流發(fā)展預(yù)期一極一道電力外送赤道地區(qū)向歐洲輸送北極地區(qū)向亞洲、北美輸送大洲之間電力互補(bǔ)

全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想全球能源互聯(lián)網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以輸送清潔能源為主導(dǎo)，全球互聯(lián)泛在的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)——《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》全球能源互聯(lián)網(wǎng)總體布局全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心是建設(shè)連接包括“一極一道”在內(nèi)的全球各類清潔能源基地與主要負(fù)荷中心的跨國跨州骨干網(wǎng)架和洲際聯(lián)網(wǎng)通道全球能源互聯(lián)網(wǎng)基本原則清潔發(fā)展原則全球配置原則全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段建立廣泛共識(shí)啟動(dòng)大型清潔能源基地建設(shè)…2020年—2030年2030年—2040年2040年—2050年按需求和建設(shè)難度，逐步推動(dòng)一極一道等大型能源基地開發(fā)和跨州聯(lián)網(wǎng)建設(shè)逐步形成全球互聯(lián)格局推動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)替代目標(biāo)全球能源互聯(lián)網(wǎng)重要特征網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)廣泛互聯(lián)高度智能自動(dòng)化與智能化開放互動(dòng)消費(fèi)者與生產(chǎn)者平等參與能源與信息自由流動(dòng)開展綜合能源服務(wù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境效益到2050年，清潔能源替代能夠大幅減排二氧化碳，較2009年下降50%，實(shí)現(xiàn)“將全球平均氣溫上升幅度控制在2℃以內(nèi)*”的目標(biāo)*“Holdingtheincreaseintheglobalaveragetemperaturetowellbelow2°Cabovepre-industriallevelsandpursuingeffortstolimitthetemperatureincreaseto1.5°Cabovepre-industriallevels.”全球主要能源需求和相關(guān)碳排放量趨勢預(yù)測（按政策路線區(qū)分）——WorldEnergyOutlook,IEA全球能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益保障能源長期穩(wěn)定供應(yīng)購買遠(yuǎn)程輸送電力成本相比本地開發(fā)更為低廉時(shí)區(qū)之間電能產(chǎn)出曲線和消費(fèi)曲線互補(bǔ)拉動(dòng)全球能源基礎(chǔ)設(shè)施投資和經(jīng)濟(jì)增長2016-2040全球電力設(shè)施累計(jì)投資額預(yù)估在2020年，為達(dá)到《巴黎協(xié)定》設(shè)定的目標(biāo)，電力供應(yīng)設(shè)施的建設(shè)投資將超出化石能源供應(yīng)設(shè)施投資——WorldEnergyOutlook,IEA

構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)電源技術(shù)新能源類電源更高效、更長壽命、更低價(jià)格的光伏發(fā)電設(shè)備規(guī)模更大，抗風(fēng)能力更強(qiáng)，能夠耐受極端氣候的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備傳統(tǒng)電源提高傳統(tǒng)電廠（火電廠）的出力調(diào)節(jié)范圍和速度電力輸送特高壓輸電技術(shù)和裝備交流特高壓在大型同步電網(wǎng)內(nèi)部遠(yuǎn)距離輸送電能構(gòu)建更為堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)架構(gòu)直流特高壓在同步電網(wǎng)之間輸送電能從資源富集地區(qū)向電力消耗集中地區(qū)遠(yuǎn)距離點(diǎn)對點(diǎn)輸送微電網(wǎng)技術(shù)微電網(wǎng)定義由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)利用分布式電源降低來自大電網(wǎng)的遠(yuǎn)距離受電量，降低用電成本利用分布式電源、儲(chǔ)能裝置等提高微電網(wǎng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力儲(chǔ)能技術(shù)各種儲(chǔ)能技術(shù)的性能特征以及經(jīng)濟(jì)性有著很大的差異抽水蓄能技術(shù)在