改革開放以來，我國經(jīng)濟保持長期較快發(fā)展。但重視發(fā)展速度、輕視發(fā)展質(zhì)量的粗放式發(fā)展方式和“按需定供”的能源供應模式，導致了國內(nèi)能源消費規(guī)模急劇增長，能源開發(fā)強度急速擴大。

我國已成為世界第一大能源消費國和生產(chǎn)國，目前國內(nèi)能源主要受到三個方面的約束，即：化石能源國內(nèi)供應有限，石油、天然氣對外依存度高；高強度能源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力；產(chǎn)能和用能中心在地理上布局不均衡。作為支撐國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，常規(guī)化石能源的有限供應能力和日益嚴重的生態(tài)環(huán)境危機是世界各國面臨的共同挑戰(zhàn)。據(jù)國際能源署最新預測，到2020年，全球能源供應增量中的2/3將來自于新能源，新能源供應的增速將遠大于傳統(tǒng)化石能源。

未來全球的新能源供應中，風電和太陽能光伏將成為重要支柱。我國未來能源供應需求的目光將更多的聚焦到可再生能源的產(chǎn)生、存儲和消納上，通過網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的電網(wǎng)對電能進行廣域的傳輸、調(diào)度與分配，對我國電力裝備制造企業(yè)提出了新的要求。

構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)

串聯(lián)“一帶一路”經(jīng)濟帶

習近平主席在2013年9月和10月訪問中亞四國和印度尼西亞時，分別提出建設“絲綢之路經(jīng)濟帶”(下稱“一帶”)和21世紀“海上絲綢之路”(下稱“一路”)構想，之后在中央經(jīng)濟工作會議中，“一帶一路”建設被納入全年工作任務。作為“一帶一路”建設能源合作的重要實踐，國家電網(wǎng)公司董事長、黨組書記劉振亞提出“構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，服務人類社會可持續(xù)發(fā)展”的觀點，其主旨是構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，主要涵蓋電力的洲內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、洲際聯(lián)網(wǎng)和全球互聯(lián)，重點是開發(fā)“一極一道”（北極、赤道）為代表的大型能源基地、構建全球特高壓骨干網(wǎng)架、推動智能電網(wǎng)在全球廣泛應用、強化能源與電力技術創(chuàng)新，從能源合作的角度進一步推動“一帶一路”經(jīng)濟帶建設。

打開世界地圖，我們可以看到“一帶”從中國出發(fā)，經(jīng)過了中亞、中東、東南歐，最終到達西歐終點，而“一路”則連綴起了東亞、東南亞諸國、南亞次大陸、北非、阿拉伯半島等一系列國家和地區(qū)。如果說“一帶一路”是友誼與合作之路，那么連接“一極一道”的全球能源互聯(lián)網(wǎng)則是開發(fā)與繁榮之橋。“一帶一路”所經(jīng)之處不僅有石油、天然氣等化石能源的產(chǎn)出國，如沙特阿拉伯、哈薩克斯坦等，也有著如風能、太陽能等可再生資源潛力巨大的赤道和北極地區(qū)。以全球能源觀的視角看來，只有構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)籌全球能源資源開發(fā)、配置和利用，才能保障能源的安全、清潔、高效和可持續(xù)供應。通過構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，連接“一極一道”為代表的大型能源基地，將各種集中式、分布式的風能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送給各類用戶，形成服務范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)由跨洲、跨國骨干網(wǎng)架和各國各電壓等級電網(wǎng)構成，適應各種集中式、分布式電源，能夠?qū)L能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶，具有網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的特征。如果連接“一極一道”的大型能源互聯(lián)網(wǎng)能夠建成，南亞島國夜晚用上北極的風電，內(nèi)陸地區(qū)用上赤道的太陽能發(fā)電將不只是一個理論上的設想。構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)具有顯著的規(guī)模經(jīng)濟性和網(wǎng)絡經(jīng)濟性，意義重大，影響深遠，將保障我國和全球能源安全，保護地球生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人類社會共同可持續(xù)發(fā)展。

何為全球能源互聯(lián)網(wǎng)？

定義、架構、組成、功能仍待完善

由于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的概念提出時間還比較短，其定義、架構、組成和主要功能還正處于不斷發(fā)展的階段。按照目前能源產(chǎn)業(yè)界主流的看法，全球能源互聯(lián)網(wǎng)主要有以下特征：一是以風、光伏為代表的可再生能源作為主要一次能源；二是能夠支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入；三是電力系統(tǒng)的智能化互聯(lián)網(wǎng)化；四是新能源汽車和儲能的廣泛應用。

以美國為例，美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）認為全球能源互聯(lián)網(wǎng)由以下部分構成，即主干電力網(wǎng)絡、分布式可再生能源、分布式儲能設備、能源分配設備、智能能量管理設備和智能故障隔離設備等。這些設備都是以電力系統(tǒng)作為各種能源相互轉化的樞紐，同時需要利用強大的信息網(wǎng)絡對分布式能源發(fā)電、儲能設備和電動汽車等進行廣域的調(diào)度和消納。

對全球最大的專利數(shù)據(jù)庫——Derwent數(shù)據(jù)庫近5年關于能源互聯(lián)網(wǎng)的專利進行分析，能源互聯(lián)網(wǎng)相關領域的專利在近5年內(nèi)出現(xiàn)快速的增長，年增長率超過40%，主要的專利申請國集中在中國、美國、日本和歐盟。通過對相關專利的技術統(tǒng)計，數(shù)據(jù)顯示有關能源互聯(lián)網(wǎng)的專利主要集中在電能存儲裝置和電池組、數(shù)據(jù)收集和處理、電磁變量的測量、測控裝置和供熱系統(tǒng)等技術領域。

打造全球能源互聯(lián)網(wǎng)

電力裝備機遇與挑戰(zhàn)并存

新一代全球能源互聯(lián)網(wǎng)對未來的能源發(fā)展提出了新的展望，同時也給電力裝備制造和科研機構帶來了新的技術挑戰(zhàn)與機遇。

一是全球能源互聯(lián)網(wǎng)對于電力裝備提出新的要求。全球能源互聯(lián)網(wǎng)具有類似于互聯(lián)網(wǎng)的扁平化結構，由各種規(guī)模不同的分布式微電網(wǎng)組成，微電網(wǎng)之間可以實現(xiàn)電能的雙向共享和高效配置。作為能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎電力裝備，固態(tài)變壓器幾乎可以適用于各種情況下的微電網(wǎng)與外部電力總線之間的電壓雙向傳遞，可以將太陽能發(fā)電網(wǎng)絡并入電網(wǎng)，實現(xiàn)低壓直流電向高壓交流電的轉化；將風能發(fā)電網(wǎng)絡并入電網(wǎng)，實現(xiàn)低壓交流電向高壓交流電的轉化；為電動汽車充電，實現(xiàn)低壓交流電向低壓直流電的轉化；將分布式儲能裝置與電力總線相連，實現(xiàn)直流電與交流電的雙向傳導。這適應了可再生能源互聯(lián)網(wǎng)應用多樣化和寬泛性的特點，以固態(tài)變壓器為代表的新一代電力裝備將會是未來能源互聯(lián)網(wǎng)的重要技術基礎和研究熱點。

二是可再生能源大規(guī)模接入對于電網(wǎng)調(diào)度提出的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的發(fā)電計劃基于電源的可靠性以及負荷的可預測性，但部分可再生能源電站出力的不可控性和隨機性使得對其既不能進行可靠的負荷預測，也不可能制定和實施精確的發(fā)電計劃。隨著這類隨機電源容量比例的增加，必將給電網(wǎng)調(diào)度帶來不少壓力。在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，各國之間針對即將出現(xiàn)的可再生能源波動必須要考慮容許通過的輸電可能，因此互聯(lián)狀態(tài)下的全網(wǎng)備用和可使用信息將成為網(wǎng)絡安全的重要突破點。

三是大規(guī)模分布式能源接入對電網(wǎng)的穩(wěn)定技術提出挑戰(zhàn)。未來大規(guī)模分布式電源將通過特高壓網(wǎng)架實現(xiàn)跨國跨洲傳輸，使得電網(wǎng)成為全球互聯(lián)的能源網(wǎng)絡。這將使各國電網(wǎng)之間的電氣聯(lián)系大大加強，廣域動態(tài)交互影響加劇，電網(wǎng)穩(wěn)定特性變得更加復雜。再加上大規(guī)模的風能、太陽能等清潔能源發(fā)電的隨機性、間歇性和波動性特點，將給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來更大的風險，對電網(wǎng)穩(wěn)定控制技術提出更高的要求?，F(xiàn)有的電網(wǎng)保護和安穩(wěn)系統(tǒng)，大多采用當?shù)鼗騾^(qū)域內(nèi)的信息，通信系統(tǒng)對其影響有限。但全球互聯(lián)后，廣域保護和跨洲的安穩(wěn)系統(tǒng)會大量出現(xiàn)，通信的中斷，延時和誤碼問題會變得突出，其對穩(wěn)定控制的影響也會越來越大。如何在通信系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下保證控制裝置不拒動、誤動，并保證其動作的時效性，是必須加以研究的課題。

四是儲能管理將在未來能源互聯(lián)網(wǎng)中處于重要地位?？稍偕茉丛谖磥砟茉椿ヂ?lián)網(wǎng)中將占有極其重要的位置，儲能發(fā)揮著降低可再生能源不穩(wěn)定性的重要作用。為了有效彌補可再生能源發(fā)電的波動性，需要有良好的經(jīng)濟性和長壽命的大容量儲能裝置。研發(fā)高效儲能裝置及其配套設備，與風電、光伏發(fā)電機組容量相匹配，支持充放電狀態(tài)的迅速切換，確保并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定已成為可再生能源充分利用和能源互聯(lián)網(wǎng)建設的關鍵。

五是可再生能源進入電網(wǎng)對電力市場交易運營提出挑戰(zhàn)。如果北極和赤道作為能源基地與各國電網(wǎng)相連，那么電的供需形勢將隨著各國的資源、時差、生產(chǎn)和生活狀況隨時變化，因此其價格多變也成為必然。這種情況下，電的24小時變化價格的商品特性也許會讓電這一未來最重要的能源形式成為人們財富交換和資源交易的中介。在各國電網(wǎng)廣泛互聯(lián)狀態(tài)下也許會催生更多的電力交易互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式，而這一體系的設計也是各國政治和經(jīng)濟發(fā)展的重要著力點。

作為能源革命和科技創(chuàng)新的主體，電力科研和裝備機構應當盡早參與到能源互聯(lián)網(wǎng)的研究、建設和國際合作中來。針對新能源并網(wǎng)接入對國內(nèi)、洲際甚至全球電網(wǎng)帶來的安全穩(wěn)定問題，應當研究并協(xié)調(diào)各國在電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術方面的導則，形成適用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)并為各國接受的統(tǒng)一導則，為今后電網(wǎng)的運行和管理提供技術保障；針對跨國甚至洲際發(fā)電調(diào)度控制系統(tǒng)，研究全球能源互聯(lián)環(huán)境下電網(wǎng)可靠性防御體系及關鍵技術，以各大洲電力資源分布調(diào)研為基礎，開展洲內(nèi)電網(wǎng)互聯(lián)的研究；以未來可再生能源和儲能設備大量接入能源互聯(lián)網(wǎng)為前提，開展國際化智能電網(wǎng)調(diào)度技術支持系統(tǒng)和新一代網(wǎng)絡潮流算法的研究；以能源路由器的研究為龍頭，重點開展電力電子變壓器、分布式電動汽車充電、分布式儲能等能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵電力裝備領域的研究；以智能電網(wǎng)研究和綜合示范工程形成的技術和建設經(jīng)驗為基礎，掌握國際能源互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡架構和通信技術的應用方案，建立能源互聯(lián)網(wǎng)通信技術體系，形成用戶側資源快速組網(wǎng)的通信典型設計；研究適合于未來能源互聯(lián)網(wǎng)的多級電力交易市場機制，研究能源互聯(lián)網(wǎng)架構下的電力市場價格評估、實時電力市場交易及相關支撐技術。

縱觀“一帶一路”所穿越的國家，發(fā)展中國家居多。從能源革命的視角看來，發(fā)達國家目前多處于后工業(yè)化社會，能源需求基本趨于飽和，甚至出現(xiàn)緩慢下降的趨勢，在能源需求增長緩慢的情況下，利用新能源和天然氣取代原有的煤炭消費，其能源結構就可以加以改善，實現(xiàn)清潔化；而以我國為代表的發(fā)展中國家都處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，能源需求依然大幅增加，推進能源變革更為迫切，任務也更為艱巨。因此，我們更需要立足國情，緊跟國際能源技術革命新趨勢，以綠色低碳為方向，分類推動技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新，并同其他領域高新技術緊密結合，把能源技術及其關聯(lián)產(chǎn)業(yè)培育成帶動我國產(chǎn)業(yè)升級的新增長點。

伴隨著我國外向型經(jīng)濟的發(fā)展，電力裝備制造業(yè)也正在走出國門，以電力建設為龍頭，在能源生產(chǎn)和消費革命所涉及的各個方面加強國際合作。通過“一帶一路”電力能源基礎建設積累的技術和人才儲備，為未來貫穿“一極一道”的能源互聯(lián)網(wǎng)進行國際能源合作奠定堅實的基礎，從而在根本上解決能源供給的難題，為我國和全球未來的能源安全提供堅強的保障。

【肖世杰，南瑞集團公司總經(jīng)理、國網(wǎng)電力科學研究院院長】