全球能源互联网
建设全球能源互联网     实现绿色低碳发展
当前位置:首页 > 全球资讯 > 媒体聚焦
Le Scienze:能源互联网

摘要:全球能源互联网是由全球最大的公共事业企业中国国家电网公司提出的全球性方案,旨在打造一种输电网,无论发电厂位于何处,均可实现地图上任意两地之间可再生能源电力的实时输送。我们可以称之为能源互联网,它有望成为实现世界经济脱碳、提高电力使用效率、为全世界几十亿少电无电人口提供电力的关键。能源互联网不仅可以推动技术发展,也将成为一个重要的地缘政治因素。因此,意大利也将从中获益。            
  
作者:意大利国土环境部原部长 卡拉多·克里尼  汉堡创新经理 安薇薇·玛里尼            

            

中国国家电网公司(SGCC)是全球最大的公共事业企业,拥有超过10亿用户,营业额达3300亿美元。2010年,该公司发布了一份战略文件,表明该公司的愿景是到2050年满足全球对风能和太阳能的需求。

2015年,中国国家主席习近平在联合国大会上提出全球能源互联网中国倡议。

全球能源互联网方案计划到2050年实现全球电网互联,从而优化可再生能源发电。    
  2016年,中国推动成立了全球能源互联网发展合作组织(GEIDCO),该组织旨在明确和规划世界共享的技术方案,从而“推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”。    
  此后,全球能源互联网发展合作组织加入了来自非洲、亚洲、欧洲(包括ABB集团、西门子股份公司、意大利电网公司、都灵理工大学和伯明翰大学)、南北美洲和大洋洲22个国家的265个企业和科研机构。(编者注:目前合作组织会员已达到360家,分布在五大洲42个国家和地区)时任国家电网公司董事长刘振亚担任该组织主席,诺贝尔物理学奖获得者、奥巴马政府第一任美国能源部部长朱棣文担任副主席。

输电、储能与配电                                        

全球能源互联网倡议的三大支柱:特高压输电技术的发展,实现低损耗、长距离电力输送;可再生能源存储技术(太阳能光热、氢气、高容量电池);智能电网与区域配电网络能效技术。

经过数十年的实验和测试,在长距离(包括跨洲)传输量和效率方面,特高压技术的优势已逐步显现。期间,意大利电技术试验中心(CESI)和意大利国家电力公司(ENEL)也为此做出卓越贡献。此外,由于特高压线路可以最大限度地减少电磁场效应,并减少线路干扰,因此更加环保。    
  中国和印度已完成或即将完成的特高压线路(800~1100千瓦)容量为8~12吉瓦,确保输电距离超过1500~2300公里,损耗低于5%。    
  特高压技术的发展也是中国、印度特高压输电系统的核心,该系统旨在优化青藏高原水电资源,这类资源是更加广阔的高容量亚洲互联网络的一部分。    
  欧洲也在使用高压线路,尤其是用于海底输电。虽然与中国和印度相比这些线路距离较短,容量较低。撒丁岛和意大利之间的500千瓦线路是所有海底电缆中最深的,已经运行了五年之久。    
  欧洲2050输电高速通道计划——2050泛欧输电系统组合式发展计划近期强调,特高压和柔性直流(VSC)技术在欧洲能源未来中发挥关键作用。    
  特高压技术将推动清洁技术和可再生能源最优化的开发和使用,因而有望成为地球低碳化的中坚力量。
  特高压电网的连续性以及水电、太阳能和风能存储容量的增加,将加快可再生能源发电和配电的速度,这即使在偏远地区或当地供电超过需求的地区也能实现。    
  换句话说,西藏、撒哈拉沙漠、北海、北极、南部非洲等地区的可再生能源将逐步取代化石燃料能源;事实上,欧洲和中国已经在进行这种转变了。终端能源效率技术将会越来越普遍,可再生能源电力也终将为当今30亿少电、无电人口供电。

 


      

       图上标记依次为:负荷中心、水电基地、风电基地、太阳能基地、能源流向、输电通道    

能源与政治        
  
全球能源互联网是第一个覆盖全球范围的具体化技术和产业合作方案,旨在确保到2050年实现电力普及,并将二氧化碳排放量减至1990年的一半(115亿吨)。    
  这将有望减少二氧化碳产生的“辐射强迫”(Radiative Forcing),即地球吸收的太阳光与辐射回太空的能量之间的差值。政府间气候变化专门委员会报告表明,二氧化碳是增强地球自然温室效应的化合物,是导致全球平均气温上升的主要原因之一。    
  该方案的政治救助效益十分明显。这是中国软实力政策在全球范围内的具体落实,也就是通过对话而非强制来凝聚共识。    
  如今,这成为推动世界许多地区发展的国际倡议的主要驱动力。    
  2004年以来,中国一直致力于制定软实力政策,希望通过国际合作提升国际影响力。一个典型的例子就是“一带一路”倡议,该倡议旨在通过丝绸之路经济带和海上丝绸之路推动亚欧互联互通建设,预计将投资1000亿美元用于中亚、非洲、中东和东欧的基础设施建设。    
  亚洲基础设施投资银行(AIIB)汇聚了包括澳大利亚、法国、德国、英国、印度、意大利、俄罗斯和南非在内的57个国家,在中国软实力政策的原则下进行推动和发展。亚投行行长金立群在谈到“一带一路”倡议时表示:“只要是社会认可的、并且能够在充分尊重环境的同时促进经济发展的项目,我们就会支持。”全球能源互联网发展合作组织便在此时应运而生。

  全球能源互联网发展合作组织的路线图       

  全球能源互联网发展合作组织的路线图旨在2020年前规划和加强各国国内特高压线路互联,并设立示范性试点项目。从北极和赤道地区开始,在世界各地落实场地、基础设施和物流机遇,为互联网络提供清洁能源和可再生能源。此外,可再生能源的使用、存储技术以及海底电缆技术仍需进一步改善。    
  中国已经开始向实现2020年目标迈进,在清洁能源投资方面发挥着引领作用(每年超过1100亿美元),实现了特高压线路互联(900亿美元),其中13条总长16920公里的线路已经建成,9条总长1.5万公里的线路正在建设当中。    
  2030年的目标是确保全球至少50%的电力(10万亿千瓦时)来自可再生能源,至少有1/3的能源(相当于60亿吨石油)产自清洁技术,其中,至少1万亿千瓦时由北极风能和赤道太阳能产出的电力要输送到世界其他地区。    
  由于特高压线路和智能电网的发展,电力终将替代高达25%的终端化石燃料消费(照明、供暖、制冷、运输和工业生产)。跨国和跨洲特高压电网互联将逐渐为世界各地供电,同时大幅降低成本。    
  全球能源互联网发展合作组织估计,通过特高压线路将风力发电从中国输送到德国将花费每千瓦时0.12美元,这是当前德国清洁能源成本的一半。    
  最终,全球能源互联网发展合作组织的路线图预计,到2050年,全球能源需求中80%的化石燃料将被可再生能源(预计430亿吨石油)替代,其中至少90%的电力来自可再生能源(预计18万亿千瓦时)。    
  由于高效电力的普及,50%的终端化石燃料将被可再生能源替代。这一成果的实现取决于跨国跨洲特高压输电线路互联的完成以及当地智能电网的普及。    
  全球能源互联网发展合作组织估计,发电厂、特高压输电线路和当地智能电网的开发、安装和管理将耗资近50万亿美元。这一数字与国际能源署的预测极其相近,以确保全球能源体系遵守2015年《巴黎协定》条款,即本世纪全球温升必须控制在工业革命前水平的2℃以下。

  能源网络        
  
该方案面临的主要挑战在于开发超临界电网,这种电网能够将来自全球范围内任何一座发电厂的电力实时输送到其他任何地点,也就是我们所说的能源互联网。    
  许多科研机构和企业都在开展各种倡议和项目,以提高输送速度,同时减少特高压线路对环境的影响。与此同时,研发重点关注的是如何高效地将电力从特高压线路转换到本地电网,从而通过抵消可再生能源的波动来确保持续的电力输送,打造稳定的智能城市电网。这也正是欧盟PROMOTioN海上高压输电研究项目的重点,该项目涉及11个国家的34个合作伙伴,包括意大利的普睿司曼集团,并作为地平线2020研究计划的一部分进行融资。地平线2020研究计划是欧盟2014~2020科研框架计划的一部分。    
  除了特高压输电网外,从偏远地区向人口密集地区输送可再生能源还需要先进的太阳能和风能存储技术,以确保即使在没有阳光和风的情况下也能持续供应能源。    
  中国表示该项目可作为技术创新的驱动力,加速高容量电池、聚光太阳能发电厂太阳能蓄热技术以及制氢技术(以氢能作为能源载体)的发展。

  区块链技术        
  
持续的可再生能源发电与智能电网/微电网配电之间的关联不仅能够大幅提升终端使用效率。    
  事实上,这将为电力市场带来一场巨变。智能数字电网正在推动配电市场以及其他行业的模式转变。这是否意味着我们将迎来新的商业模式?区块链技术的发展似乎暗示了这一点。    
  区块链技术是一种点对点技术,使连接到本地网络的每台电脑都可以在不通过控制单元的情况下交换文件。这项技术通过创建分布式且不可修改的数据库来确保实时更新的数字信息块的完整性。区块链技术可在需要注册和验证的经济交易时使用,可应用于包括数字身份、虚拟合同、加密货币、电子投票系统、医疗和健康数据登记等领域。    
  理论上,区块链技术在电力市场中的应用可以催生新的开放式交易市场,此类市场不受当前公共事业供应商等监管机构的管理。澳大利亚已经通过一系列试点项目应用该技术,其中一些项目也有中国国家电网公司的参与。我们现在所看到的是一个崭新的世界,在这里,唯一一个经济上不可或缺的强大要素就是网络本身。

  沙漠产业行动计划的复兴?    

全球能源互联网也有望推动沙漠产业行动计划(DESERTEC)的复兴。切尔诺贝利事故发生后不久,德国理论物理学家格哈德•柯尼斯(Gerhard Knies)便指出,沙漠仅用几小时就能获得足以满足全球整年电力需求的太阳能。因此,挑战并不在于要产生足够的能源,而在于通过全球互联的电网进行储能和配电。    
  沙漠产业行动计划由欧洲一些大型产业和金融集团(包括西门子股份公司、ABB集团、德国意昂集团、莱茵集团、慕尼黑再保险公司、西班牙阿本戈集团、德意志银行、法国电力集团和意大利国家电力公司)于2009年成立,致力于开发撒哈拉沙漠和阿拉伯半岛巨大的太阳能资源,从而通过非洲—欧洲互联为欧洲电网供电。该行动计划曾因北非地区的政治和军事动荡而失败。此外,由于经济危机导致能源消费大规模萎缩之后,欧洲企业也对该行动计划失去了兴趣。    
  不过,这一行动计划有望在全球能源互联网发展合作组织方案的框架下得以复兴。    
  黑山—意大利互联工程和突尼斯—西西里互联工程都在全球能源互联网中发挥着重要作用,是意大利从2005年到2014年间在地中海地区进行环境和能源合作计划的试金石。因此,通过反光镜生产和存储太阳能的聚光太阳能、热能的开发将再次成为焦点。
  虽然通往黑山的海底输电线路正在建设当中,2009年也签订了双边协议,但突尼斯—西西里互联工程仍然未能实现。近期,在突尼斯能源和矿产部长赫拉•沙伊克鲁(Hela Cheikhrouhou)和世界银行的支持下,该工程才得以复兴。    

       图上标记依次为:太阳能光热、太阳能光伏、风电、水电、生物能、地热    

绿色互联路线图还包括摩洛哥Noor光热发电项目。该项目以阿拉伯语“光”字命名,是由世界银行共同出资的一个大型能源项目的一部分,目前正在摩洛哥马拉喀什南部的瓦尔扎扎特进行建设。该项目由四座聚光太阳能发电厂组成,其中第一座于2016年2月投运。该项目将于2020年完成,发电量将达580兆瓦,足以为130万人供电,同时有望成为北非和撒哈拉地区类似项目的范例,为地区发展和欧洲电网供电。

第一座聚光太阳能发电厂落成后,摩洛哥环境部长哈吉玛•艾希提(Hakima El Haite)在接受英国《卫报》采访时表示,太阳对于撒哈拉地区的作用如同石油对于欧洲发展一样重要。       
  意大利的新机遇    

2001年,时任意大利国家新技术、能源与环境委员会(ENEA)主席、物理学家卡洛•鲁比亚(Carlo Rubbia)推动了阿基米德项目的产业化和商业化发展,该项目是他为提高聚光太阳能发电厂发电量和效率而设计的。

突尼斯—意大利互联工程是非洲和欧洲电网互联的骨干通道。因此,意大利可以成为沙漠产业行动计划的欧洲物流平台。总之,欧洲—非洲互联和聚光太阳能发电的推广是意大利积极参与全球能源互联网发展的两大主要原因。此外,意大利也考虑到中国国家电网公司拥有意大利能源集团Terna30%的股权。