1、全球能源互联网,李晓东,主要内容,全球能源发展现状 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,清洁替代与电能替代 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。,全球能源电力供需 分析能源、电力供需主要影响因素，预测全球电力需求总量和结构，提成绩未来全球能源开发重点和布局。对全球电力供需和电力流进行了展望。,构建全球能源互联网 阐述了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架构。研究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。,全球能源互联网研究与实践 阐述了全球能源互联网技术创
2、新的重要性和重点领域技术革新，介绍了去啊你去能源互联网研究和实践基础,全球能源互联网改变世界 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。,第一章 全球能源发展现状与挑战,全球能源发展现状,基本情况,近20年，世界能源总体上形成了煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局全球能源互联网,全球能源发展现状,基本情况,全球主要能源资源,中国主要能源资源,全球化石能源虽然储量大，但随着工业革命以来数百年的大规模开发利用，正面临着资源枯竭、污染排放严重的等现实问题 全球能源互联网,全球能源发展现状,全球风能、水能、太阳能等清洁能源资源非常丰富相当于全球
3、化石能源剩余探明可采储量的38倍。全球能源互联网,全球能源发展现状,能源消费,世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占比重正逐步下降 全球能源消费呈现总量和人均能源消费量持续“双增”的态势。全球能源互联网,全球能源发展现状,能源消费,亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。,全球能源发展现状,能源生产 1980-2013年间，化石能源仍在支撑着世界经济发展 石油年产量增长33.7%，年均增长0.9% 中东、非洲地区石油产量增长较快，北美地区增长放缓 天然气产量增长1.3倍，年均增长2.6% 欧洲已成为世界天然气主产区 煤炭年产量增长1.1倍，年均增长2.3% 亚太地区已成为世
4、界煤炭主产区 2000-2013年，风力和太阳能发电装机容量增长迅猛，但比重仍然较低 风力发电装机容量增长17倍 太阳能发电装机容量增长111倍,能源贸易（原油）,能源贸易（天然气）,全球能源发展现状,化石能源 化石能源在全球储量分布不均衡 煤炭生产和消费集中于亚太地区 中国是世界上最大煤炭生产/消费国 石油生产集中于中东、中南美和北美地区 石油消费遍及全球，故而石油贸易相对发达 天然气生产主要集中于欧洲、欧亚大陆和北美 天然气贸易正在快速增长 非常规油气储量丰富，但开发难度较大,全球能源发展现状,清洁能源 以清洁能源替代化石能源将成为全球能源发展的重要趋势 清洁能源最主要的利用方式，是将其转
5、化为电能 水能是技术最成熟、经济效益最高、已开发规模最大的清洁能源 中国是水能理论蕴藏量最高的国家,全球能源发展现状,清洁能源 风能和太阳能主要富集于“一极一道”地区 一极一道，即北极圈及其周边地区和赤道及附近地区 风能当前利用规模仅次于水能 俄罗斯、格陵兰岛（丹）是风能理论可开发量最高的两个国家/地区 太阳能发电是当前发展最快的清洁能源发电品种 德国是目前太阳能发电量最大的国家,全球能源发展现状,清洁能源 核能是清洁能源 但受一系列核电站事故影响，核电发展陷入停滞。,全球能源发展现状,电力生产 电力是清洁高效的二次能源,电力供应仍以煤电、气电等化石能源发电为主，但逐渐呈现清洁化的趋势全球能源
6、互联网,全球能源发展现状,电网发展 近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。,规模最大的国家级电网，最高电压1000kV/800kV,互联程度最高的跨国电网，大量接入清洁能源,覆盖美加墨的北美互联电网，美国自加拿大、墨西哥进口电能 最高电压：765kV,跨国互联程度不高 最高电压500kV,全球能源发展现状,电网发展 近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。,国内/跨国互联电网,北美电网共有9家主要运营商，分为4个同步电网，异步互联,全球能源发展现状,电网发展 近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系
7、逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。,国内/跨国互联电网,欧洲(西欧)电网是互联程度最高的洲际电网，共有5个同步电网异步互联,全球能源发展现状,电力贸易,全球能源发展现状,电力消费, 全球电力消费持续快速增长，增速超过一次能源消费增速。全球能源互联网,全球能源发展现状,电力消费,中国是总用电量最高的国家，占全球用电量的27%，人均用电4130kWh,冰岛是人均年用电量最高的国家，人均用电50613kWh,美国总用电量仅次于中国，人均用电12077kWh, 亚洲、中南美等地区的新兴经济体用电增速明显高于欧美等发达地区。全球能源互联网,乍得是人均用电量最少的国家*，人均用电16kWh
8、,全球能源发展面临的挑战,能源供应面临的挑战 能源消费总量快速增长 化石能源储量有限、不可再生 能源资源与能源消费呈逆向分布，能源开发越来越像少数国家和地区集中 能源供应成本“一升一降” 化石能源开采成本逐渐上升 清洁能源开发成本下降，但仍处于高位,第一章 小结,化石能源依然是全球最重要的一次能源 但其储量有限，分布不均，利用时污染严重 清洁能源将在未来替代化石能源 清洁能源的主要利用方式是将其转换为电能建立覆盖范围更为广泛的电网，能够促进区域间能源贸易，平衡能源供需矛盾，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,第二章 清洁替代与电能替代,清洁替代,定义 清洁替代，是指在能源开
9、发上，以清洁能源替代化石能源，逐步实现从“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。,“50 by 50“,Cheap renewable energy and batteries fundamentally reshape the electricity system. Batteries boom means that half of the worlds electricity by 2050 will be generated from wind and solar. Bloomberg NEF,清洁替代,More than one-quarter of glo
10、bal electricity is generated by wind and solar PV by 2040 in the 450 Scenario IEA,风电发展情况,装机容量,中国是全世界风电装机容量最高的国家，总装机容量7716万千瓦,丹麦是风电占用电量比重最高的国家，该国高达34%的用电量来自于风力发电,风电发展情况,技术发展,单机容量逐步增加，主流单机容量已达到1.52MW 变速恒频技术和可变桨距功率调节技术 功率预测能力和功率调节能力,风电发展情况,成本控制,陆上风机投资成本约900欧元/千瓦 中国风电度电成本约0.450.55元,太阳能发电发展情况,装机容量,中国是全世界
11、光伏发电设备装机容量最高的国家，产能占全球的32% 德国是最倚重光伏发电的国家,太阳能发电发展情况,光伏复合储能技术提高电能利用率，减少输出波动，降低线损,电网友好,太阳能发电发展情况,成本控制,陆上光伏电厂投资成本约9千1.1万元/千瓦 中国光伏发电度电成本约0.71.2元,清洁替代,技术挑战 能源高效转换技术 清洁能源并网消纳技术 极端条件下的风电和太阳能发电技术 清洁能源的成本控制 对电网安全运行带来的影响,电能替代,定义 电能替代，是指在能源消费上，以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源直接消费，提高电能在终端能源消费中的比重，并最终成为最主要的终端能源品种 电能的优势 能量形式转换简
12、便，用途广泛 能量利用率高 安全无污染 电能的劣势 价格较高 难以大规模储存,电能替代,以电代煤,煤炭在开采、运输和燃烧过程中均会产生严重的污染 煤炭的运输成本很高 大型燃煤锅炉的燃烧效率明显高于小型锅炉,电能替代,电热供暖,北欧地区取暖用能源形式占比 到2040年，电能将会在供暖能源中扮演更为重要的角色 World Energy Outlook, IEA,电能替代,以电代油,小型内燃机的能量转换效率仅有25%-45% 大型燃油涡轮发电机的效率可达50-55% 电动机的能量转换效率可达90%以上,电能替代,港口岸电,一艘中型集装箱船靠港期间24小时排放的PM2.5污染物，相当于50万辆国四重型
13、货车一天的排放量,岸电设施直接向船舶提供380V-10kV电力接入，大幅降低港区大气污染物排放量,电能替代,远期前景 及至2050年，仅电动汽车充电消耗的电能就可能达到城市总消耗电能的一半,第三章 全球电力供需格局,全球能源供需,经合组织国家能源自足率,除北美外，其他经合组织成员国能源自足率均低于50% 煤炭和原油贸易增量很小 天然气贸易较快增长 可再生能源利用大幅增长,全球电力需求,电力需求发展趋势（2014 - 2040）,及至2040年中国、印度等新兴经济体的电力需求较2014年将有2-3倍增长 欧美等成熟经济体电力需求增长相对较小 World Energy Outlook, IEA,全
14、球电力生产,电力供应发展趋势（2014 - 2040）,相比于火电、水电、核电等传统发电方式，新能源发电量将有明显增长，尤其是风电和太阳能发电 World Energy Outlook, IEA,全球电力供需,各大洲电力供需,亚洲电力需求保持较快增长，未来电力供应缺口不断增大，是电力受入型地区,欧洲电力需求趋于饱和，电能替代带来巨大的可再生能源受入需求，是传统的电力受入型地区,北美洲电力需求量大但资源储量丰富，电力供需以自我平衡为主,非洲地区可再生能源资源非常丰富，电力需求少，是电力输出型地区,南美洲电力需求增长较快，考虑赤道地区太阳能发电后总体是自我平衡型地区,大洋洲资源富集，电力需求相对较
15、少，但输出非常困难,清洁能源分布,风能蕴藏情况,全球风力图显示，北极沿岸地区、格陵兰岛等有着丰富的风能储备,当前的风电开发主要集中在沿海地区和内陆平原地区,清洁能源分布,太阳能蕴藏情况,“一极一道”,定义 “一极一道“指的是北冰洋沿岸和赤道地区 北冰洋沿岸（俄罗斯北部、格陵兰岛）拥有丰富的风能资源 赤道地区拥有丰富的太阳能资源,全球电力流,全球电力流发展预期 一极一道电力外送 赤道地区向欧洲输送 北极地区向亚洲、北美输送 大洲之间电力互补,第四章 全球能源互联网构想,全球能源互联网,全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导，全球互联泛在的坚强智能电网 全球能源互联网,全球能
16、源互联网,总体布局 全球能源互联网发展的核心是建设连接包括“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州骨干网架和洲际联网通道,国内/跨国互联电网,北美电网共有9家主要运营商，分为4个同步电网，异步互联,全球能源互联网,总体布局 全球能源互联网发展的核心是建设连接包括“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州骨干网架和洲际联网通道,国内/跨国互联电网,欧洲(西欧)电网是互联程度最高的洲际电网，共有5个同步电网异步互联,全球能源互联网,基本原则 清洁发展原则 全球配置原则,全球能源互联网,发展阶段,建立广泛共识 启动大型清洁能源基地建设,2020年2030年,
17、2030年2040年,2040年2050年,按需求和建设难度，逐步推动一极一道等大型能源基地开发和跨州联网建设,逐步形成全球互联格局 推动实现两个替代目标,全球能源互联网,重要特征 网架坚强 广泛互联 高度智能 自动化与智能化 开放互动 消费者与生产者平等参与 能源与信息自由流动 开展综合能源服务,全球能源互联网,环境效益 到2050年，清洁能源替代能够大幅减排二氧化碳，较2009年下降50%，实现“将全球平均气温上升幅度控制在2以内*”的目标,*“Holding the increase in the global average temperature to well below 2 C
18、above pre-industrial levels and pursuing efforts to limit the temperature increase to 1.5 C above pre-industrial levels.”,全球主要能源需求和相关碳排放量趋势预测（按政策路线区分） World Energy Outlook, IEA,全球能源互联网,经济效益 保障能源长期稳定供应 购买远程输送电力成本相比本地开发更为低廉时区之间电能产出曲线和消费曲线互补 拉动全球能源基础设施投资和经济增长,2016-2040全球电力设施累计投资额预估 在2020年，为达到巴黎协定设定的目标，
19、电力供应设施的建设投资将超出化石能源供应设施投资 World Energy Outlook, IEA,第五章 构建全球能源互联网的技术基础,电源技术,新能源类电源 更高效、更长寿命、更低价格的光伏发电设备 规模更大，抗风能力更强，能够耐受极端气候的风能发电设备 传统电源 提高传统电厂（火电厂）的出力调节范围和速度,电力输送,特高压输电技术和装备 交流特高压 在大型同步电网内部远距离输送电能 构建更为坚强的电网架构 直流特高压 在同步电网之间输送电能 从资源富集地区向电力消耗集中地区远距离点对点输送,微电网技术,微电网定义 由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发
20、配电系统 利用分布式电源降低来自大电网的远距离受电量，降低用电成本 利用分布式电源、储能装置等提高微电网的抗风险能力,储能技术,各种储能技术的性能特征以及经济性有着很大的差异 抽水蓄能技术在实际应用中占据极大的比重，但电池、氢储能技术正在快速发展中 World Energy Outlook, IEA,智能化和信息通信技术,智能化技术 更全面的设备运行信息采集技术 更智能的电网调度和控制技术 信息通信 大范围海量数据汇集和传送 大容量光通信网络 4G无线专网 高效协同办公能力,第六章 总结和思考,全球能源互联网改变世界,构筑能源发展新格局 突破资源约束，人人享有充足的清洁能源 突破时空约束，清洁能源实现高效利用 突破环境约束，清洁能源成为主导能源 激发经济增长新活力 增强发展动力，全面提升经济质量 释放创新红利，带动新兴产业发展 推动合作共赢，促进世界经济协调发展,Thanks.,
