全球能源互联网

　　

 

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　　《全球能源互联网》以全球视角研究了世界能源可持续发展的重大战略问题和解决方案。分析了全球化石能源和清洁能源分布及发展现状，揭示了世界能源发展面临的严峻挑战，剖析了清洁替代和电能替代的能源发展趋势。提出了以全球性、历史性、差异性、开放性立场研究解决能源问题的全球能源观，进而阐述了构建全球能源互联网实现能源可持续发展的总体思路。在分析能源电力供需、“一极一道”等大型能源基地开发的基础上，对全球能源互联网构建方案、实施路径、技术创新以及工程实践进行了系统论述，展望了全球能源互联网的发展前景。

　　

刘振亚 教授级高级工程师。作者长期从事电力与能源工作，已出版有《中国电力与能源》、《特高压交直流电网》、《特高压电网》、《智能电网技术》等。

前言
章　全球能源发展现状与挑战
　节　全球能源发展现状
　　一、基本概况
　　二、化石能源
　　三、清洁能源
　　四、“一极一道”能源开发
　　五、电力发展
　第二节　全球能源发展面临的挑战
　　一、能源供应面临的挑战
　　二、能源环境面临的挑战
　　三、能源配置面临的挑战
　　四、能源效率面临的挑战
　小结
第二章　清洁替代与电能皆代
　节　世界风电和太阳能发电发展概况
　　一、风电发展概况
　　二、太阳能发电发展概况
　第二节　清洁替代
　　一、清洁替代的必然性
　　二、清洁替代的关键
　第三节　电能替代
　　一、电能替代的必然性
　　二、电能替代的重点
　第四节　“两个替代”与能源革命
　　一、清洁替代与能源革命
　　二、电能替代与能源革命
　小结
第三章　全球能源观
　节　能源发展规律
　　一、能源结构从高碳向低碳方向发展
　　二、能源利用从低效向高效方向发展
　　三、能源配置从局部平衡向大范围优化方向发展
　第二节　全球能源观
　　一、基本内涵
　　二、核心内容
　小结
第四章　全球能源电力供需
　节　影响能源供需的主要因素
　　一、经济社会发展
　　二、能源资源禀赋
　　三、能源环境约束
　　四、能源技术进步
　　五、能源政策调控
　第二节　全球能源需求
　　一、能源需求总量
　　二、能源需求结构
　　三、能源需求分布
　第三节　全球电力需求
　　一、电力需求总量
　　二、电力需求分布
　第四节　未来全球能源开发格局
　　一、能源供应总体情况
　　二、世界各大洲大型清洁能源基地
　　三、分布式能源开发
　　四、化石能源开发与利用
　第五节　全球电力流
　　一、全球电力流布局思路和原则
　　二、全球电力供应总体情况
　　三、世界各大洲电力供需平衡
　　四、全球电力流发展趋势
　小结
第五章　构建全球能源互联网
　节　坚强智能电网与全球能源互联网
　　一、坚强智能电网
　　二、全球能源互联网
　第二节　跨洲特高压骨干网架
　　一、北极地区风电外送通道
　　二、赤道地区太阳能发电外送通道
　　三、重点跨洲联网通道及发展进程
　第三节　洲内跨国互联电网
　　一、亚洲互联电网
　　二、欧洲互联电网
　　三、北美互联电网
　　四、南美洲互联电网
　　五、非洲互联电网
　第四节　国家泛在智能电网
　　一、电网网架建设
　　二、智能化发展
　第五节　全球能源互联网合作机制
　　一、组织机制
　　二、运行机制
　　三、市场机制
　　四、政策保障
　第六节　全球能源互联网综合效益
　　一、环境效益
　　二、经济效益
　　三、社会效益
　小结
第六章　全球能源互联网技术创新
　节　全球能源互联网技术创新的方向和重点领域
　　一、技术创新的推动作用
　　二、技术创新的方向
　　三、技术创新的重点领域
　第二节　电源技术
　　一、风力发电技术
　　二、太阳能发电技术
　　三、海洋能发电技术
　　四、分布式电源技术
　第三节　电网技术
　　一、特高压输电技术和装备
　　二、海底电缆技术
　　三、超导输电技术
　　四、直流电网技术
　　五、微电网技术
　　六、大电网运行控制技术
　第四节　储能技术
　　一、技术进展
　　二、发展方向和前景
　　三、前沿技术展望
　第五节　信息通信技术
　　一、技术进展
　　二、发展方向和前景
　小结
第七章　全球能源互联网研究和实践基础
　节　中国实践
　　一、技术创新
　　二、标准制定
　　三、战略规划
　　四、工程建设
　第二节　国际实践
　　一、特高压发展
　　二、智能电网发展
　　三、清洁能源发展
　　四、世界互联电网发展
　小结
第八章　全球能源互联网改变世界
　节　构筑能源发展新格局
　　一、突破资源约束，人人享有充足清洁能源
　　二、突破时空约束，清洁能源实现高效利用
　　三、突破环境约束，清洁能源成为主导能源
　第二节　激发经济增长新活力
　　一、增强发展动力，全面提升经济质量
　　二、释放创新红利，带动新兴产业发展
　　三、推动合作共赢，促进世界经济协调发展
　第三节　创造社会美好新生活
　　一、改变公众生活，提升人类发展水平
　　二、推动社会变革，构建高效社会形态
　　三、改善自然环境，实现生态可持续发展
　第四节　开启人类文明新篇章
　　一、推动政治和谐，促进世界和平
　　二、推动环境和谐，促进生态文明
　　三、推动人类和谐，促进文明升级
　小结
内容索引
参考文献
后记

能源是经济社会发展的重要物质基础。人类对能源的利用，从薪柴到煤炭、石油、天然气等化石能源，再到水能、风能、太阳能等清洁能源发电，每一次变迁都伴随着生产力的巨大飞跃和人类文明的重大进步。能源作为现代化的基础和动力，关系国计民生、关系人类福祉。以新一轮能源变革为契机，加快建立安全可靠、经济高效、清洁环保的现代能源供应体系，成为世界各国共同的战略目标。
　　自工业化以来的近三百年间，世界能源工业飞速发展，有力支撑了全球经济与社会发展。在这个过程中，传统化石能源的大量开发使用导致资源紧张、环境污染、气候变化等问题日益突出，严重威胁人类生存和可持续发展。全球化石能源资源有限，能源资源与能源消费分布不均衡，能源开发越来越向少数国家和地区集中，一些资源匮乏国家能源对外依存度不断提高，能源安全问题十分严峻。同时，大量化石能源在生产、运输、使用的各环节对空气、水、土壤等造成严重污染和破坏，化石能源燃烧产生的二氧化碳已经成为导致全球气候变暖、冰川消融、海平面上升的重要因素。未来，随着全球经济增长和世界人口增加，能源需求将持续增长，建立在化石能源基础上的传统能源发展方式已难以为继。
　　统筹解决能源和环境问题，破解经济社会发展瓶颈，已经变得十分紧迫。全球清洁能源资源丰富，水能资源超过100亿千瓦，陆地风能资源超过1万亿千瓦，太阳能资源超过100万亿千瓦，远远超过人类社会全部能源需求。21世纪以来，以电为中心、清洁化为特征的能源结构调整加快推进，风能、太阳能等新能源的大规模开发利用成为世界主要国家的共同选择。随着技术进步和新材料应用，风能、太阳能、海洋能等清洁能源开发效率不断提高，技术经济性和市场竞争力逐步增强，完全有可能成为世界主导能源。绝大部分清洁能源只有转化为电能才能够高效利用。而电能作为优质、清洁、高效的二次能源，能够替代绝大多数能源需求，是未来重要的终端能源。从世界能源发展趋势和资源禀赋特征看，实施以清洁替代和电能替代为主要内容的“两个替代”是世界能源可持续发展的重要方向。
　　“两个替代”是对传统能源生产消费方式和理念的根本性变革。这要求我们树立全球能源观，以全球视野、历史视角、前瞻思维、系统方法研究能源问题，加快构建全球能源互联
　　网，促进清洁能源大规模开发、大范围配置、高效率利用，实现能源与政治、经济、社会、环境协调发展，保障能源安全、清洁、高效、可持续供应。全球能源互联网以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导，连接大型清洁能源基地以及各种分布式电源，将清洁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。依托全球能源互联网，在能源开发上实施清洁替代，以清洁能源替代化石能源，走低碳绿色发展道路，实现化石能源为主向清洁能源为主转变；在能源消费上实施电能替代，以电代煤、以电代油，推广应用电锅炉、电采暖、电制冷、电炊具和电动交通等，提高电能在终端能源消费中的比重，从根本上解决化石能源污染和温室气体排放问题。全球能源互联网是实施“两个替代”的关键，是保障全球清洁能源高效开发、让人人享有可靠能源供应的重要平台，将带来能源发展战略、发展路线、结构布局、生产和消费方式以及能源技术等全方位调整。《全球能源互联网》基于全球能源观，分析了世界能源发展现状、挑战和实施“两个替代”的必然
　　趋势，在预测未来全球能源电力供需基础上，提出了依托特高压交直流和智能电网技术发展全球能源互联网的战略思路、总体目标、基本格局、构建方式和发展路径，为推动世界能源安全、清洁、高效、可持续发展提供了全新的解决方案。
　　《全球能源互联网》共分为八章：
　　章分析全球能源资源分布和发展现状，总结当前世界能源发展所面临的主要挑战。
　　第二章介绍世界风电和太阳能发电发展趋势，阐述“两个替代”的必然性及其在能源革命中的重要地位。
　　第三章探讨世界能源发展规律，提出全球能源观发展理念，明确要坚持以全球性、历史性、差异性、开放性的立场研究和解决全球能源问题。
　　第四章分析能源电力供需主要影响因素，预测全球能源电力需求总量和结构，提出未来全球能源开发重点和布局，对全球电力供需和全球电力流进行了展望。
　　第五章阐述全球能源互联网与坚强智能电网的内在联系，提出构建全球能源互联网的设想和框架，研究了跨洲特高压骨干网架、洲内跨国互联电网、国家泛在智能电网建设方案，探讨了全球能源互联网的合作机制，并初步评估了全球能源互联网的综合效益。
　　第六章阐述全球能源互联网技术创新的重要性和重点领域，着重介绍电源、电网、储能和信息通信等技术领域的进展、发展方向和应用前景。
　　第七章介绍全球能源互联网研究和实践基础，重点总结国内外在特高压、智能电网、清洁能源、大电网互联领域的技术研究、标准制定、规划编制和工程建设情况。
　　第八章从能源、经济、社会、文明四个维度，展望全球能源互联网对未来世界的重大影响和推动作用。
　　全球能源互联网是既利当前又利长远的重大基础设施，对世界能源可持续发展能够发挥全局性、战略性引领作用，符合全人类的共同利益。未来几十年将是全球能源互联网快速发展的关键时期，需要各国政府、国际组织、社会团体和能源企业积极参与，加强理论研究、理念传播、技术攻关和国际合作，共同推动全球能源互联网建设，更好地支撑经济社会发展。
　　《全球能源互联网》所论述的全球能源互联网等理念和发展思路，是基于作者多年来对中国和世界能源电力发展战略问题的思考，特别是结合了中国特高压发展成功实践，同时参考了国内外一些专家学者和组织机构的著述，希望能够对世界能源战略研究和政策制定有所帮助。

电的发现和利用，是人类历伟大的成就之一，以史无前例的速度加快世界文明发展的进程，为人类经济社会发展提供了强大动力。我于20世纪70年代初投身中国电力事业，2000年以来先后任职中国国家电力公司和国家电网公司，2009年底以来兼任中国电力企业联合会理事长，在电力研究、建设、管理等领域工作了四十多年。这些经历，使我对能源与电力工作充满着感情，对其未来发展问题也一直在研究、探索和思考，认识也在不断深化、完善。
　　从历史和现实看，能源和电力是长期影响经济社会发展的重大因素。进入21世纪以来，全球能源生产和消费持续增长，化石能源的大量开发和使用，导致资源紧张、环境污染、气候变化诸多全球性难题，对人类生存和发展构成严重威胁。面对严峻挑战，我的基本判断是，建立在传统化石能源基础上的能源发展方式已经难以为继，由可再生能源全面取代化石能源是大势所趋，应该引起各方重视和大力推进。
　　中国是世界上的发展中国家，也是的能源生产国和消费国，能源环境问题尤为突出。近年来，中国大气雾霾、煤电运紧张、油气供应等问题日益严重。国家电网公司立足中国基本国情和能源资源禀赋，提出了实施“一特四大”战略和“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”电能替代战略，加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，推动能源资源在全国范围优化配置，取得了显著成效，实践验证了发展特高压电网、推进清洁能源发展的重要性和可行性。
　　基于对中国能源和电力的探索与实践，进一步引发了我对全球能源问题的深入思考。我认为，气候变化是当前和今后影响世界能源开发路径、关系人类生存发展的长期问题，温室气体排放是化石能源无法回避的问题，应对气候变化的出路在于能源的绿色低碳发展，根本途径是实施清洁替代和电能替代，关键要依托特高压电网构建全球能源互联网，发挥其大范围优化配置能源资源的重要作用，实现世界范围清洁能源大规模开发利用，保障人人享有充足的清洁能源供应。这是全球能源可持续发展的必由之路。建设全球能源互联网，在技术和工程上已有基础。尤其是特高压电网和清洁能源技术的发展为构建全球能源互联网创造了有利条件。近年来，国家电网公司相继建成了“三交四直”特高压工程并长期保持安全稳定运行，有力保障了中国大型能源基地开发和电力远距离、大规模、高效率送出。《全球能源互联网》所涉及的特高压、智能电网、清洁能源等技术，都基于现有科学水平，是现实可行的，这也是发展全球能源互联网的根基。
　　对于全球能源互联网战略构想，国际上的响应非常积极。2014年，国家电网公司先后在电气与电子工程师学会电力能源协会（IEEE PES）年会、联合国气候变化首脑峰会、埃森哲全球能源委员会会议、首届可持续城镇化首席执行官理事会会议，以及电气与电子工程师学会科普论坛、《福布斯》杂志上发表研究成果，引起广泛关注。从开发“一极一道”等大型能源基地到构建全球特高压骨干网架，从推动智能电网广泛应用到加强能源电力技术创新，不论是发达国家，还是发展中国家，各方都有共同的话题、共同的愿景、共同的利益。大家普遍认为，构建全球能源互联网，实现“两个替代”，是解决世界能源问题、应对气候变化的治本之策。
　　我也深知，能源问题具有全局性和广泛性，是国际政治、经济、外交、国防、气候变化博弈的焦点，任何一个国家都不能单独解决。构建全球能源互联网，既面临可再生能源加快发展的历史机遇，也面临地缘政治、经济利益、社会环境、能源政策、市场建设、技术创新等重大挑战，不会一帆风顺，不会一蹴而就，需要经历一个艰难曲折的过程。但是，千里之行，始于足下。只要我们齐心协力、共同推动，全球能源互联网一定大有可为，一定能够成功。对此，我充满信心和期待。这也是我写作此书的原因和动力所在。
　　由于个人学力和精力原因，也由于水平所限，《全球能源互联网》还有很多不尽如人意的地方，作为一家之言，旨在抛砖引玉，欢迎各位专家、学者及同仁们赐教，也希望能够形成共识、凝聚智慧、带动更多的有志之士投身到全球能源互联网这一伟大事业。《全球能源互联网》在成书过程中，得到了许多领导、专家、同事的帮助，在此一并表示感谢。
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