如果說，2015年9月26日國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國發(fā)展峰會講話中明確“中國倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”，標(biāo)志著這一宏大構(gòu)想在國內(nèi)凝聚共識的過程基本完成，那么，作為跨國界、跨領(lǐng)域、跨專業(yè)國際合作平臺的全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織即將于3月30日在京成立，則意味著全球能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開啟“實戰(zhàn)”模式，由宏大構(gòu)想邁向超級工程。
凝聚共識：一個可以待望的現(xiàn)實
自2014年5月國家電網(wǎng)公司董事長劉振亞在莫斯科召開的全球可持續(xù)電力合作組織峰會上首提“全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展構(gòu)想”至今，這一定位于系統(tǒng)解決能源供應(yīng)危機、環(huán)境污染和氣候變暖三大挑戰(zhàn)的“改變?nèi)祟惷\的大棋局”，的確經(jīng)歷了一個不長不短的凝聚共識的過程。
至2015年2月3日劉振亞專著《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》在京首發(fā)，“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”這一概念被外界廣泛知曉并理解。同時，電力系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)調(diào)研和研發(fā)一直悄然、扎實而從未間斷。其中就包括《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》首發(fā)式上，劉振亞所透露的本書寫作過程中，工作組曾到10個國家和北極、赤道地區(qū)進(jìn)行過實地調(diào)研。直至7月23日在京舉行的全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)國際研討會，以《特高壓及全球能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性研究》、《全球可再生能源資源儲量評估與典型地區(qū)資源詳評》、《全球能源互聯(lián)網(wǎng)中的電網(wǎng)技術(shù)與裝備》等項研究，首次向外界系統(tǒng)展示了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)可行性、全球可再生能源家底以及現(xiàn)有和未來技術(shù)裝備的支撐力；其后，全球能源互聯(lián)網(wǎng)中美、中歐技術(shù)裝備研討會和投融資高層研討會相繼舉辦，把如此宏大命題具體到關(guān)鍵技術(shù)、重大裝備和投融資層面來研討，給人一個強烈信號：全球能源互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)是一個可以待望的現(xiàn)實。
2015年9月14日，在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》英文版首發(fā)式上，聯(lián)合國全球契約組織創(chuàng)始人、特別高級顧問科爾指出，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是一個面向未來的偉大構(gòu)想，將帶領(lǐng)世界走向能源可持續(xù)發(fā)展的正確道路。全球能源互聯(lián)網(wǎng)必須實現(xiàn)，也必將實現(xiàn)。
以此為標(biāo)志，國際社會對全球能源互聯(lián)網(wǎng)取得廣泛共識，主要得益于中國近年來在特高壓研究與實踐上的巨大成功。中國在特高壓、智能電網(wǎng)、新能源發(fā)展等方面的領(lǐng)先優(yōu)勢得到了各方高度認(rèn)同，有關(guān)國際組織、社會團(tuán)體、能源企業(yè)、科研機構(gòu)等紛紛表示愿意共同參與全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，共同推進(jìn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展，使夢想藍(lán)圖早日實現(xiàn)。
三大挑戰(zhàn)：呼喚“血管系統(tǒng)”互聯(lián)
談到為何要構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，劉振亞把能源比作經(jīng)濟(jì)社會的“血液”。
他指出，能源發(fā)展史是一部伴隨人類社會進(jìn)步的變革史。18世紀(jì)中期，煤炭取代薪柴，推動了近代工業(yè)建立和發(fā)展；19世紀(jì)中后期，石油開發(fā)和電的發(fā)明，催生了現(xiàn)代工業(yè)，化石能源成為主導(dǎo)能源。但化石能源大量開發(fā)利用，帶來三大挑戰(zhàn)：一是資源緊張。2014年，全球消費煤炭82億噸、石油336億桶、天然氣3.5萬億立方米。按目前開采強度，全球煤炭、石油和天然氣資源技術(shù)可開發(fā)量僅能再開采110年、53年和54年。二是環(huán)境污染。全球化石能源消費總量從1965年的51億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到2014年的159億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在生產(chǎn)、運輸、存儲、使用各環(huán)節(jié)，對大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成嚴(yán)重污染和破壞。三是氣候變化?；茉串a(chǎn)生的二氧化碳占全球溫室氣體排放的57%，是氣候變化的主要原因?！叭绻挥行Э刂颇茉刺寂欧牛奖臼兰o(jì)末溫升將超過4℃，導(dǎo)致冰川融化、海面上升、糧食減產(chǎn)、物種滅絕等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人類生存發(fā)展”。
自1995年第一屆柏林氣候大會和1997年《京都議定書》生效以來，為應(yīng)對氣候變化和環(huán)境污染，世界主要經(jīng)濟(jì)體持續(xù)談判，采用碳定價、碳交易等方式試圖解決問題。但實踐證明，這條路舉步維艱，全球二氧化碳排放總量仍以年均2%的速度增長。要實現(xiàn)2015年巴黎氣候大會確定的“全球溫升控制在2℃以內(nèi)，并力爭控制在1.5℃以內(nèi)”的目標(biāo)，根本出路是加快清潔能源發(fā)展，實施“兩個替代”：即能源開發(fā)實施清潔替代，以清潔能源替代化石能源；能源消費實施電能替代，以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來，來的是清潔發(fā)電，盡快擺脫化石能源依賴。
劉振亞分析，實施“兩個替代”，關(guān)鍵是要大規(guī)模開發(fā)利用清潔能源。全球清潔能源資源分布不均衡，清潔能源資源富集地區(qū)大多遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，相距數(shù)百到數(shù)千公里。適應(yīng)清潔能源分布以及風(fēng)電、太陽能發(fā)電隨機性和間歇性特點，實現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模開發(fā)利用，“必須構(gòu)建以電為中心、具有全球配置能力的能源網(wǎng)絡(luò)”。
這一分析也得到了中國工程院院士、中國電力科學(xué)研究院院長郭劍波的印證：從目前的資料分析看，清潔能源的利用范圍越大，其波動性越小，平滑性越明顯，利用效率也更高。他進(jìn)一步解釋，由于能源資源的天然特性，地理分布不均勻，新能源地域差異大，人類的生活作息又具有一定的時差效應(yīng)，通過較大范圍的能源資源優(yōu)化配置可以實現(xiàn)全局性的互補和協(xié)調(diào)?！叭蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)由此應(yīng)運而生”。
由此得出結(jié)論：電是最清潔高效的能源。清潔主導(dǎo)、電為中心是能源發(fā)展的必然趨勢，有限且不可再生的化石能源將主要用于工業(yè)原料。供應(yīng)側(cè)，清潔能源必將替代化石能源；消費側(cè)，電能可以替代各種終端能源。各類能源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、配置、使用的基本平臺是電網(wǎng)，因此，“能源網(wǎng)的本質(zhì)是電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)必然是互聯(lián)電網(wǎng)”。能源網(wǎng)、交通網(wǎng)、通信（信息）網(wǎng)是全球最重要的三大基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。經(jīng)過多年建設(shè)，全球交通網(wǎng)、通信（信息）網(wǎng)已實現(xiàn)跨國跨洲互聯(lián)，能源網(wǎng)必然向全球互聯(lián)方向發(fā)展，即全球能源互聯(lián)網(wǎng)。“全球能源互聯(lián)網(wǎng)就像人的‘血管系統(tǒng)’，信息互聯(lián)網(wǎng)就像‘神經(jīng)系統(tǒng)’，‘神經(jīng)系統(tǒng)’已經(jīng)互聯(lián)，‘血管系統(tǒng)’也一定能夠互聯(lián)”。
權(quán)威解讀：智能電網(wǎng)＋特高壓電網(wǎng)＋清潔能源
劉振亞用“智能電網(wǎng)＋特高壓電網(wǎng)＋清潔能源”來概括全球能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。他介紹，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、全球互聯(lián)的堅強智能電網(wǎng)，是清潔能源在全球范圍大規(guī)模開發(fā)、配置、利用的基礎(chǔ)平臺。其中，特高壓電網(wǎng)是關(guān)鍵，智能電網(wǎng)是基礎(chǔ)，清潔能源是根本。
智能電網(wǎng)集成了現(xiàn)代智能技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)輸電技術(shù)、新能源接入技術(shù)，靈活性、適應(yīng)性強，能夠滿足清潔能源、分布式電源接入，智能設(shè)備即插即用，智能互動服務(wù)等需求。
所謂特高壓電網(wǎng)，由1000千伏及以上交流和±800千伏及以上直流輸電構(gòu)成，與超高壓輸電相比具有輸送容量大、輸電距離遠(yuǎn)、線路損耗低、走廊占地少等明顯優(yōu)勢，是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架的關(guān)鍵?！笆澜绺鞔笄鍧嵞茉椿嘏c負(fù)荷中心都在特高壓輸送范圍內(nèi)”。
清潔能源主要包括水能、風(fēng)能、太陽能、核能、海洋能、生物質(zhì)能等，是未來全球能源互聯(lián)網(wǎng)輸送的主導(dǎo)能源。各種清潔能源都可以轉(zhuǎn)化為電能。就地轉(zhuǎn)化為電能是清潔能源最主要、最高效、最便捷的利用方式。目前，全球水能、風(fēng)能、太陽能等清潔能源超過100萬億千瓦，取之不盡、用之不竭，僅開發(fā)萬分之五就能滿足世界能源需求。
從功能作用看：全球能源互聯(lián)網(wǎng)是集能源傳輸、資源配置、市場交易、信息交互、智能服務(wù)于一體的“物聯(lián)網(wǎng)”，是共建共享、互聯(lián)互通、開放兼容的“巨系統(tǒng)”，是創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境綜合價值的和平發(fā)展平臺。
郭劍波強調(diào)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)理念中有兩個非常重要的關(guān)鍵詞：清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，能源的大范圍優(yōu)化配置。
他表示，大規(guī)模清潔能源，特別是具有間歇性和波動性特征的新能源的接入、傳輸與消納將對電網(wǎng)的運行和控制帶來極大的挑戰(zhàn)，其實現(xiàn)需要信息通信（ICT）、電力系統(tǒng)、儲能、電力電子、新能源等多個領(lǐng)域的技術(shù)突破和交叉融合。在全球能源互聯(lián)網(wǎng)逐步推進(jìn)的背景下，“應(yīng)加大自主創(chuàng)新，超前規(guī)劃布局，培育出一批獨有的‘殺手锏’核心技術(shù)”，其中涉及新材料、新工藝、新技術(shù)、新裝備，更有賴于其產(chǎn)業(yè)鏈上下游的技術(shù)、服務(wù)及產(chǎn)品的開拓與創(chuàng)新。
至于能源的大范圍優(yōu)化配置，郭劍波指出，能源互聯(lián)網(wǎng)中最關(guān)鍵的一環(huán)就是電網(wǎng)互聯(lián)，其中包含的技術(shù)問題包括清潔能源（特別是高比例新能源）的送出與消納、大容量／遠(yuǎn)距離輸電、復(fù)雜大電網(wǎng)的運行與控制等。從已有的應(yīng)用及分析來看，電網(wǎng)互聯(lián)可實現(xiàn)不同發(fā)電間的互補，有助于降低新能源發(fā)電的波動性對電網(wǎng)的影響，同時大范圍互聯(lián)也可以平衡不同區(qū)域負(fù)荷的峰谷差，有利于高比例清潔能源的消納利用。其中，實現(xiàn)高比例的新能源接入和消納，需要從源端、負(fù)荷乃至能源系統(tǒng)多方面結(jié)合，由發(fā)電、輸電、配電、用電以及儲能等多個環(huán)節(jié)共同承擔(dān)，將帶來電力系統(tǒng)乃至能源系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的一系列發(fā)展和創(chuàng)新。
實現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置，中國特高壓交直流輸電技術(shù)為其奠定了堅實基礎(chǔ)，1000千伏特高壓交流輸電距離達(dá)到1500公里，±1100千伏特高壓直流輸電距離可達(dá)5000公里，基本滿足了跨國或洲際聯(lián)網(wǎng)的輸電需求。此外，考慮跨海、山地等復(fù)雜地質(zhì)地段、電源和負(fù)荷分布不均勻區(qū)域等多種應(yīng)用場景，也需要在超導(dǎo)輸電等先進(jìn)輸電技術(shù)領(lǐng)域有所突破。他還著重強調(diào)了全球能源互聯(lián)背景下電力系統(tǒng)運行安全性、靈活可控能力的至關(guān)重要，“這些都需要更精確快速、安全可靠的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，確保能源互聯(lián)網(wǎng)的安全穩(wěn)定、可靠高效運行；同時需要利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息通信和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，應(yīng)對互聯(lián)大電網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)和復(fù)雜多樣化的控制”。
郭劍波介紹，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將帶動電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在發(fā)電領(lǐng)域，需進(jìn)一步提高清潔能源，尤其是新能源發(fā)電比例，這將促進(jìn)高效低排型傳統(tǒng)能源發(fā)電技術(shù)、經(jīng)濟(jì)友好型新能源發(fā)電技術(shù)、靈活可靠新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)等一系列新技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)大型火電機組、水輪機組、核電機組等裝備產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，帶動低成本、高效率光伏板等組件材料的自主研制等。在輸電領(lǐng)域，需滿足大容量、遠(yuǎn)距離電力輸送需求以及高比例新能源的接入輸送需求，將促進(jìn)超／特高壓輸電技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和柔性控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，帶來高壓電纜、換流閥、套管等輸電裝備、多FACTS等電力電子控制設(shè)備制造及超導(dǎo)材料等的自主開發(fā)等。在配用電領(lǐng)域，需滿足電動車、變頻器等負(fù)荷和新能源分布式發(fā)電的靈活接入需求，將促進(jìn)電動車充電技術(shù)、儲能技術(shù)、主動配電網(wǎng)運行與控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，帶動電動車及充換電、測量傳感等產(chǎn)業(yè)和儲能電池、配電自動化等材料、設(shè)備和技術(shù)的換代升級。
由此可見，能源互聯(lián)網(wǎng)帶來的是一系列以電力為主相關(guān)技術(shù)的變革和廣泛綜合利用的長產(chǎn)業(yè)鏈條。其實施還將直接帶動研究設(shè)計、實驗測試、軟件開發(fā)、設(shè)備研制、生產(chǎn)運行等產(chǎn)業(yè)鏈條相關(guān)環(huán)節(jié)的快速發(fā)展，依賴于電力系統(tǒng)、信息通信、數(shù)據(jù)處理、先進(jìn)控制等多個領(lǐng)域技術(shù)的創(chuàng)新，尤其是在傳感器、芯片、電力電子器件、高端新型材料等尖端技術(shù)上實現(xiàn)突破，其布局將推動新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、電動汽車、智能制造、新一代信息技術(shù)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級，整體提高中國的技術(shù)裝備水平和國際影響力。
國家電網(wǎng)公司副總會計師李榮華在對全球能源互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)價值、商業(yè)模式、投融資模式等作了深入系統(tǒng)闡述后指出，全球能源互聯(lián)網(wǎng)蘊含巨大商業(yè)價值，具有廣闊投資機會：預(yù)計到2050年初步建成時，累計投資將超過50萬億美元，形成若干個萬億級的投資板塊，催生眾多新興產(chǎn)業(yè)，為全球投資者帶來豐厚回報。
超級工程：“三步走”路線圖愿景可期
從現(xiàn)在起到2050年的35年間，全球能源互聯(lián)網(wǎng)被規(guī)劃出“三步走”路線圖：到2020年，重點加快各國清潔能源開發(fā)和國內(nèi)電網(wǎng)互聯(lián)建設(shè)；到2030年，重點推動洲內(nèi)大型能源基地開發(fā)和電網(wǎng)跨國互聯(lián)；到2050年，重點開發(fā)“一極一道”能源基地和推動電網(wǎng)跨洲互聯(lián)，基本建成全球能源互聯(lián)網(wǎng)。
對此，劉振亞解釋，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)總體按照“先國內(nèi)、再跨國，先洲內(nèi)、再跨洲”有序推進(jìn)；具備條件的重點地區(qū)，可以率先實現(xiàn)跨國、跨洲聯(lián)網(wǎng)。他透露，國網(wǎng)公司正在研究推進(jìn)東北亞、東南亞、南亞、中亞和亞洲－歐洲、非洲－歐洲等一批跨國跨洲聯(lián)網(wǎng)示范項目，而未來幾十年，是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵期。目前，世界上已形成北美、歐洲、俄羅斯－波羅的海三個特大型互聯(lián)電網(wǎng)，以及南部非洲、海灣地區(qū)、南美洲等的跨國互聯(lián)電網(wǎng)。中國已經(jīng)實現(xiàn)（除臺灣地區(qū)）全國聯(lián)網(wǎng)；到目前，國家電網(wǎng)公司已建成投運“三交四直”7項特高壓工程、在建“四交六直”10項特高壓工程。已建成智能變電站2286座，安裝智能電表3.1億只，建成電動汽車充換電站1500余座、充電樁3萬個。中國風(fēng)電裝機1.3億千瓦，光伏發(fā)電裝機4200萬千瓦，比2010年分別增長3.3倍、45倍。國家電網(wǎng)成為全球接入風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模最大的電網(wǎng)。這些都將成為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)總體布局中，包括“一極一道”即北極地區(qū)風(fēng)電、赤道地區(qū)太陽能的大規(guī)模開發(fā)。如此超大規(guī)模、超遠(yuǎn)距離的能源開發(fā)和輸送，經(jīng)濟(jì)上是否可行？
國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長韓豐的《特高壓及全球能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性研究》，從中國特高壓電網(wǎng)工程實踐、全球能源互聯(lián)網(wǎng)效益評估、亞歐洲際聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析，得出“依靠特高壓輸電技術(shù)實現(xiàn)亞歐洲際互聯(lián)，將中亞能源資源輸送至歐洲負(fù)荷中心，具備良好的電價競爭力”的結(jié)論，頗具說服力；尤以對洲際電網(wǎng)互聯(lián)經(jīng)濟(jì)性的分析令人印象深刻：全球各主要負(fù)荷中心地理跨度大，考慮時差因素，負(fù)荷特性之間存在較強的互補性。以2050年北半球三大洲——歐洲、北美洲、亞洲為例，全球聯(lián)網(wǎng)后，可利用自然時差優(yōu)化全球電網(wǎng)負(fù)荷，形成較為平滑的負(fù)荷曲線，實現(xiàn)削峰填谷，峰谷差由25%—40%降到10%以內(nèi)。
劉振亞展望，清潔能源發(fā)電技術(shù)、儲能技術(shù)快速進(jìn)步，將大幅提高風(fēng)電、太陽能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，清潔能源競爭力有望在2025年前超過化石能源。2000—2014年，全球風(fēng)電、太陽能發(fā)電年均分別增長26%、45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過煤炭3.6%、石油1.2%、天然氣2.5%的年均增速。到2050年全球能源互聯(lián)網(wǎng)建成后，連接“一極一道”等大型清潔能源基地，將存在時區(qū)差、季節(jié)差的各大洲電網(wǎng)緊密聯(lián)接起來，實現(xiàn)風(fēng)光互補、水火互濟(jì)、地區(qū)互調(diào)，有力保障能源供應(yīng)。按照清潔能源比重達(dá)到80%計算，每年可替代240億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的化石能源，減排二氧化碳670億噸；碳排放可控制在115億噸左右，僅為1990年的一半，能夠?qū)崿F(xiàn)全球溫升控制在2℃以內(nèi)的目標(biāo)。將亞洲、非洲、南美洲等地區(qū)的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，縮小地區(qū)發(fā)展差異，讓人人享有可持續(xù)能源，“一個能源充足、天藍(lán)地綠、亮亮堂堂、和平和諧的地球村愿景可期”。
