王益民：全球能源互联网基本理念
（作者系国家电网公司总信息师）
全球能源互联网是什么
1、能源可持续发展要求
要实现能源的可持续发展，就要求大力发展清洁能源，开辟安全、清洁、高效的能源可持续发展之路，全球能源互联网理念由此应运而生。
2、全球能源互联网的提出
从根本上解决的人类能源供应面临的资源约束和环境约束，需要推行清洁替代和电能替代。清洁替代是指能源开发以清洁能源替代化石能源，电能替代是指能源消费以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源。
3、全球能源互联网的概念
全球能源互联网是坚强智能电网发展的高级阶段，核心是以清洁能源为主导，以特高压电网为骨干网架，各国各洲电网广泛互联，能源资源全球配置，各级电网协调发展，各类电源和用户灵活接入的坚强智能电网。功能是将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户；优势是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳；特征是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动。
全球能源互联网=特高压电网+泛在智能电网+清洁能源。全球能源互联网能够连接“一极一道”和各大洲、各国大型能源基地及各类分布式电源，突破资源瓶颈、环境约束和时空限制，将太阳能、风能、水能、海洋能等清洁能源转化为电能送到各类用户。
全球能源互联网怎么建
1、全球能源互联网实践基础
在能源和电力需求增长的驱动下，世界电网经历了从传统电网到现代电网，从孤立城市电网到跨区、跨国大型互联网的跨越式发展，进入以坚强智能电网为标志的新阶段。
全球能源互联网的核心是特高压电网，特高压输电将输电距离提升到2000~5000公里乃至更远，赋予电网更大范围调配资源的能力。
智能电网可支撑大规模清洁能源发展、适应多样用户需求、实现故障自愈、提高运行经济性等显著优势，为全球能源互联网的智能化发展奠定了基础。如：配电自动化30秒内实现故障隔离；需求响应高峰负荷削减率达到15%；智能电网示范区供电可靠率高达99.999%。
新能源发电技术快速进步，经济性稳步提升，新能源发电并网运行控制技术取得突破，为构建以电为中心的新型能源体系奠定了基础。
2、全球能源互联网发展框架
全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架（通道）、以输送清洁能源为主导、全球互联的坚强智能电网。
1）一个总体布局：建设包括“一极一道”在内的全球各类清洁能源基地与主要负荷中心的跨国跨洲观感网架和洲际联网通道。
2）两个基本原则：清洁发展；全球配置。
3）三个发展阶段：第一阶段是洲内互联；第二阶段是跨洲互联；第三阶段是全球互联。
4）四个重要特征：网架坚强；广泛互联；高度智能；开放互动。
5）五个主要功能：能源传输；资源配置；市场交易；产业带动；公共服务。
综合考虑全球能源分布、清洁能源发展、能源供需、能源输送等因素，未来全球能源互联网发展可以划分为三个阶段。
1）第一阶段是当前~2030年，实现洲内互联：2020年前，推动形成共识；各大洲加快开发清洁能源，输送和消纳主要通过各大洲内的互联电网实现；跨国互联电网快速发展。
2）第二阶段是2030~2040年，实现跨洲互联：北极地区风电、赤道地区太阳能灯全球重点清洁能源基地的大规模开发；跨洲间的多类型电力互济效益更加显著，全球能源互联网初具规模。
3）第三阶段是2040~2050年，实现全球互联：全球太阳能、风能等清洁能源基地全面开发；清洁能源发电替代化石能源占据绝对比重；化石能源开发、输送和消费规模急剧下降。
全球能源互联网什么样
1、全球能源互联网构想
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。
1）北极地区风电外送通道。承载着格陵兰岛、挪威海、巴伦支海、喀拉海、白令海峡等北极风电基地的外送需求；实现北半球的亚洲、欧洲、北美洲电网环形互联；满足东北亚、欧洲和北美洲的远景能源供需缺口。
2）赤道地区太阳能发电外送通道。承载北非、东非、中东、澳大利亚、南美洲等赤道地区的太阳能发电基地电力的外送功能；实现北非与欧洲、中东与南亚、澳大利亚与东南亚等有关大洲电网互联。
3）重点跨洲联网通道。未来跨洲联网发展进程，主要由各洲间的联网需求和实施条件所决定，预计2030年前后，可推进非洲-欧洲联网、亚洲-欧洲联网、亚洲-非洲联网；2040年前后，可推进北美洲-南美洲联网、大洋洲-亚洲联网、亚洲-北美洲联网；2050年前后，推进欧洲-北美洲联网。
4）亚洲互联电网。未来将形成以洲内大型可再生能源基地为电源送出点、连接各大负荷中心的亚洲互联电网；亚洲北部的北极风电主要送入东北亚地区，与该地区的风电、太阳能发电、水电进行联合运行消纳；赤道地区的中东太阳能送入印度进行消纳；赤道地区的澳大利亚太阳能送入东南亚地区，与东南亚水电进行联合运行消纳。
5）国家泛在智能电网。国家泛在智能电网是全球能源互联网的基本组成单元，广泛连接国内能源基地、各类分布式电源和负荷中心，并与周边国家的能源互联互通，承接全球能源互联网跨国跨洲配置的清洁能源。
2、全球能源互联网的作用
1）依托全球能源互联网，能够开发利用分布广、潜力大的清洁能源，保障能源长期稳定供应。2050年，预计非化石能源发电量将达到66万亿千瓦时，占全部发电量的90%。
2）全球能源互联网将大幅降低化石能源消费，有效控制温室气体排放，保护生态环境。预计2030、2040、2050年“一极一道”电力输出规模分别为0.9万亿、4.2万亿、12万亿千瓦时，可减少标煤消费3亿、13亿、38亿吨，相当于减少二氧化碳排放量约8亿、37亿、105亿吨/年。
3）全球能源互联网是世界最大的能源配置系统，能够将具有时区差、季节差的各大洲电网联接起来，实现各国电力供需平衡协调，取得全球互济、错峰避峰、互为备用、减少装机等效益。
全球能源互联网展望
1、广泛开展交流与合作
2014年5月，全球可持续电力合作组织2014峰会在俄罗斯莫斯科召开，国家电网公司董事长刘振亚首提“全球能源互联网发展构想”。美国《福布斯》杂志发表刘振亚署名文章，呼吁世界各国尽快展开多方合作，构建全球能源互联网，利用特高压技术将极地风能和沙漠地区太阳能发电变成可供享用的清洁能源，造福全人类。
国家电网公司与各方面加强沟通、扩大合作，推动实施全球能源互联网计划，共同应对能源可持续发展这一全球性问题。
2、积极开展关键技术研究
电源技术重点创新领域包括风电、太阳能发电、海洋能发电、分布式发电等清洁能源发电技术。电网技术进一步研究超远距离、超大容量输电技术，特高压电网将成为全球能源互联的骨干网架。储能技术重点是提高功率密度与能量密度、储能和可再生能源联合运行技术。信息通信技术要加快发展应用光纤、移动、卫星、量子通信技术，及泛在互联网、物联网、图像识别、云计算、大数据等信息技术。
预计2050年：陆上风电成本≤0.4元/（千瓦时）、集中式光伏发电成本≤0.24元/（千瓦时）；±1100千伏特高压直流输电技术输电距离超过5000千米，输电容量达到1200万千瓦。
为推动电网技术创新，适应能源资源全球优化配置需求，国家电网公司启动全球能源互联网重大专项研究。
1）2015年，重点开展全球能源资源评估，提出东北亚等国家联网可行性、商业合作模式和政策保障机制，启动聚合物混凝土管道输电可行性研究、高压直流电缆材料、±200kV高压直流断路器和±500kV/3000MW柔性直流换流阀研制。
2）2016年，重点开展全球联网的电力流格局、洲际联网构建方案及建设时序、极端环境条件工程技术、直流电网构建技术研究，启动电化学储能装备研制。
3）2017年，重点开展±500kV高压直流断路器、特高压分布式静止串补研制，启动氢储能、钙钛矿光伏发电材料、铜基硫族中间带光伏材料研究。
4）2018年，重点开展±800kV模块化柔性直流、±500kV直流电缆及附件、大容量远距离光纤传输、卫星通信技术研究。
5）2019年，重点开展10kV级碳化硅器件研制、跨国和洲际间电力交易支撑系统研究，启动±1100kV柔性直流技术研究。
6）2020年，重点开展输变电设备和线路标准化研究、运行控制体系架构和运行模式研究、面向全球能源互联网的泛在网络技术研究。
3、推进电网互联网互通
中国正积极开展与俄罗斯、哈萨克斯坦、蒙古、巴基斯坦等周边国家的9项互联互通重点工程。向中国输电能力达7400万千瓦，年输送电量4800亿千瓦时，节约燃煤2.1亿吨，减排二氧化硫96万吨。
全球能源互联网将电网范围从国家和地区扩大到覆盖全球，形成未来电网新格局，中国国家电网公司将秉持开放创新、互利共赢的原则，与世界同行一道，加强沟通、凝聚共识，增进信任、形成合力，共同推动全球能源互联网建设，为人类社会可持续发展作出重大贡献。
（本文根据“2015第十届中国电工装备创新与发展论坛”会议PPT编辑而成）