如何构建全球能源互联网

     7月27日至31日，电气与电子工程师学会电力与能源协会2014年年会在美国华盛顿特区盖洛德国家会议中心举行，会议主题为“绘制新的能源未来蓝图”。国家电网公司董事长刘振亚在会上发表署名文章《构建全球能源互联网，服务人类社会可持续发展》。文章指出，只有树立全球能源观，构建全球能源互联网，统筹全球能源资源开发、配置和利用，才能保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应。
     由此，《能源评论》组织召开第19次学术沙龙，中国科学院院士何祚庥、国家电网公司能源研究院总经济师魏玢、埃森哲公司大中华区副总裁兼能源资源事业部董事总经理丁民丞等专家一同为读者描绘出“全球能源互联网”的未来图景……“后天”并不遥远一场急剧的气候变化之后，地球一片苍茫，空气稀薄，植物枯萎，到处是一眼望不到边的废墟，幸存者们为了生存，争夺紧缺的资源和食物，在无望中苦苦挣扎……这是以《后天》为代表的一系列灾难电影中常常上演的镜头和情节，反映出人们对于持续恶化的气候的担忧，对资源耗尽后生存的恐慌。也许有人会说，这完全是杞人忧天，这样的日子只是电影为了博取票房的噱头。然而，越来越多的数据和事实显示，电影中资源耗尽、气候恶化的情形，已经在现实中逐步向我们逼近。
    20世纪70年代的两次石油危机以及90年代的第三次石油危机，引发了世界能源的长期结构性变化。能源生产和消费总量持续增大，化石能源的大量开发和利用，导致能源资源的紧张、环境污染以及全球气候变化等问题日益突出，长期被化石燃料主宰的全球能源经济，正在步入一个危险而不稳定的困局。
BP最新发布的《2014年世界能源统计年鉴》显示，截至2013年年底，世界石油探明储量为1.6879万亿桶，可以满足全球53.3年的生产需要;全球天然气探明储量为185.7万亿立方米，可以保证全球54.8年的生产需要;全球煤炭探明储量为8915亿吨，可以保证全球113年的生产需要。
    与支撑当前世界经济的化石能源供应危机重重相伴随的，是人类生产、生活对能源不曾消减的旺盛需求。过去的十年中，全球一次能源消费量的年平均增速为2.5%，虽然由于世界经济整体疲软的原因，2013年全球一次能源消费量只增加了2.3%，低于过去十年的平均值，但这种增长的势头并没有改变。
    有人将消除能源供应紧缺和能源需求增长之间矛盾的希望寄托在化石能源开采量的增长之上，寄托在以页岩气为主的新型化石能源的开发利用上。然而，地球的容量有限，所蕴含的矿产资源更为有限，化石能源开发利用过程中对地球环境的破坏、对气候变化的恶劣影响不容忽视。如若要以榨干地球最后一滴“油水”，来换取支撑人类社会经济发展的能源动力，那无异于饮鸩止渴。
   因此，要缓解能源危机，保障能源安全，保护人类赖以生存的自然环境，有效遏制和推迟“后天”的到来，必须更多地将未来能源的希望，未来经济社会发展的动力，寄托在清洁能源的开发利用和新的能源变革上。
    而全球能源互联网为正在步入困局的世界，构建了一种全新的能源结构和能源经济模式。谁是能源革命的主角1881年，被誉为热力学之父的世界著名科学家威廉·汤姆森，就对当时的“日不落帝国”英国脆弱的能源基础提出了警告。虽然煤炭带来的大工业革命，催生了英国的强大，但汤姆森认为，英国的辉煌时期即将谢幕，因为“世界地下蕴藏的煤炭将要枯竭”，唯一的希望是“风车或者风机将会以某种形式再次兴起。”汤姆森在一百多年前对于英国的“忠告”，不仅现在成为了世界各国都在面临的困境——化石能源枯竭，而且也具有远见性地预测了世界能源新的革命——以新能源和可再生能源为代表的清洁能源的兴起。魏玢指出，在全球能源互联网的框架下，世界能源结构将以新能源和可再生能源为主体，通过大规模开发利用清洁能源，优化能源结构，提高能源效率，不断超越和替代以往能源变革中占据主导的碳基能源。而实现这一蓝图的根本途径是在能源开发上推进清洁替代，在能源消费上实施电能替代。
在能源开发上，首先要实现清洁能源对化石能源的替代。只有这样，世界能源结构才能从以化石能源为主、清洁能源为辅向清洁能源为主、化石能源为辅转变。然而，水力、核能、风能、太阳能等新能源和可再生能源在通常情况下无法被直接使用，需要转换成电能被利用。因此，我们必须要在世界能源结构中提高新能源和可再生能源的比重，在能源消费终端中提高电能的比重。
   《2014年世界能源统计年鉴》数据显示，虽然石油仍然是世界最主要的燃料，占了全球能源消费量的32.9%。但石油的占比连续第14年下降，是1965年以来最低。2013年，全球水力发电量增长了2.9%，其他可再生能源贡献了全球发电量的5.3%，增长16.3%。2000年以来，风电及太阳能发电总量年均增长28%。这一串有趣的数字充分说明，新的能源革命的主角，已经悄然登台亮相。全球水能资源超过50亿千瓦，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。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的不断提高，技术经济性和市场竞争力的逐步增强，电力将成为世界主导能源。与此同时，电能作为优质、清洁、高效的二次能源，是未来最重要的能源形式，绝大多数能源需求都可由电能替代。由此可见，清洁替代和电能替代将是世界能源发展、构建全球能源互联网的必然趋势，电能将是新一次能源革命的主角。
    世界能源的未来电能作为清洁能源替代和电能替代的主体，以及电能灵活向其他能源转化的特性，使得传统意义上被看做是二次能源的电能正在跻身于一次能源之列。丁民丞认为，虽然电能无法直接从自然界获得，需要其他能源进行转换，但新能源和可再生能源的发展，让电能具有了一次能源的特性。这种变化，将通过全球能源互联网的建立，颠覆未来世界能源的特性，也带来未来人们生活的改变。各种智能家电实时记录分析用户的使用习惯，选择最节能的方案，并在终端给出用电行为指导;分布式清洁能源发电系统，为用户供应清洁电力，并将剩余能源卖给电网企业;电动汽车根据使用者出行习惯和行程安排自动选择经济时段进行充电，并进行远程充换电预约;用户在家中享受远程教育、医疗等服务;电视根据用户习惯录制用户最喜欢的电视节目，冰箱则根据食“库存”向超市自动发送订货申请……这些听起来十分“科幻”的情景，正在逐步实现中。西电通用电气自动化有限公司助理总经理王义丰指出，以电能为主要载体的能源，将通过全球能源互联网，抛开传统的车辆、轮船、管道等介质，而由跨州、跨国骨干网架和各国各电压等级电网——包括输电网和配电网——构成。而随着能源结构、主体以及传输形式的变化，客观上要求在全球构建特高压骨干网架、推动智能电网的广泛应用、强化能源与电力技术创新。而这一变革，已随着特高压技术在中国的成功应用而得到了验证，同时，全球范围内对智能电网技术的研发和应用，也将成为构建全球能源互联网有力的技术支撑和物理基础。在与会专家看来，以特高压为骨干网架的全球能源互联网，能够连接大型能源基地，适应各种集中式、分布式电源，将风能、太阳能、海洋能等可再生能源以电能的形式输送到各类用户端，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，具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。由此，全球能源的分配方式、交易方式也会被打破，能源市场面临巨大变革。
     综上所述，推进全球能源互联网建设，实现“两个替代”，正值全球可再生能源大发展的机遇期，也面临国际政治、经济利益、社会环境、能源政策、市场建设、技术创新等多重挑战，需要各方面加强沟通、凝聚共识，增进信任、形成合力，共同推动，为人类社会可持续发展做出重大贡献。