>  觀點 > 韓曉平:全球能源互聯網麵臨六大挑戰
韓曉平:全球能源互聯網麵臨六大挑戰 2015-11-18 16:58:38

摘要:9月26日,習(xi) 近平主席在聯合國發展峰會(hui) 發表了題為(wei) 《謀共同永續發展做合作共贏夥(huo) 伴》的講話,向世界提出:“中國倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。

  2015年9月26日,習(xi) 近平主席在聯合國發展峰會(hui) 發表了題為(wei) 《謀共同永續發展做合作共贏夥(huo) 伴》的講話,向世界提出:“中國倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”。
         
這裏習(xi) 主席倡議的關(guan) 鍵字,一是“探討”,二是“以清潔和綠色”電力滿足全球需求。中石油谘詢中心專(zhuan) 家劉克雨在長期跟蹤總結三大石油公司自上世紀90年代“走出去”一係列深刻的經驗教訓後,得出了一個(ge) 結論:“走出去”,一定要堅持“提倡”,絕不能大包大攬,更不能想當然地“主導”。能源事關(guan) 主權利益,非常敏感,電網更是如此。由此可見,習(xi) 主席倡議的考慮。
         
“全球能源互聯網”是由國家電網公司董事長、黨(dang) 組書(shu) 記劉振亞(ya) 2015年2月3日撰寫(xie) 的《全球能源互聯網》一書(shu) 中首次提出的國家電網的宏偉(wei) 目標。他提出:全球能源互聯網將是以特高壓電網為(wei) 骨幹網架(通道),以輸送清潔能源為(wei) 主導,全球互聯泛在的堅強智能電網。將由跨國跨洲骨幹網架和涵蓋各國各電壓等級電網的國家泛在智能電網構成,連接“一極一道”和各洲大型能源基地,適應各種分布式電源接入需要,能夠將風能、太陽能、海洋能等清潔能源輸送到各類用戶,是服務範圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平台,也是實施“兩(liang) 個(ge) 替代”的關(guan) 鍵。目的在於(yu) 讓人人享有充足、清潔、廉價(jia) 、高效、便捷的能源供應。
         
實施國網戰略規劃的實施要點是又一個(ge) 布局:“全球能源互聯網”。兩(liang) 個(ge) 原則:清潔發展;全球配置。三個(ge) 階段:國內(nei) 互聯;洲內(nei) 互聯;洲際互聯。四個(ge) 特征:網架堅強;廣泛互聯;高度智能;活動開放。和五個(ge) 功能:能源輸送;資源配置;市場交易;產(chan) 業(ye) 帶動;公共服務。
         
這一人類前所未有的超級電力規劃,引發國際能源界的矚目,大家對此的認識還存在一些階段性差異。但是人們(men) 或相信如果能夠實現這一目標,全世界的人們(men) 都可以享有“充足、清潔、廉價(jia) 、高效、便捷”的可再生能源,不僅(jin) 氣候變化問題可以徹底解決(jue) ,人們(men) 的能源問題將徹底解決(jue) ,人類將就此實現永續發展,而人類大同將指日可待。其意義(yi) 將遠遠超越中國的“高鐵革命”,甚至超越“一帶一路”的戰略意義(yi) 。
        
但是,千裏之行始於(yu) 足下,要實現這一宏願,就必須解決(jue) 好眼前麵對的六大挑戰,國家電網人需要知難而進,披荊斬棘,解決(jue) 好這些矛盾,戰勝這些困難,為(wei) 全球樹立榜樣,也解惑世界和能源業(ye) 界的種種疑慮。
        
第一、 優(you) 先解決(jue) 好目前國內(nei) 嚴(yan) 重的棄風、棄水、棄光問題。也就是劉振亞(ya) 董事長提出的,先國內(nei) ,後洲內(nei) ,再洲際。中國大量棄風、棄水、棄光的問題如果不解決(jue) 好,在全世界推薦“全球能源互聯網”將難有說服力。所以,國家電網必須在最短的時間,以最大的工作熱忱,克服一切困難,解決(jue) 好這一長期困惑中國可再生能源發展的難題。“十二五”以來,解決(jue) “棄風、棄水、棄光”問題就是國家能源局的工作重點,盡管經過持續不懈的努力,也取得了不少成果。根據國家能源局發布的《2014年風電產(chan) 業(ye) 監測情況》的數據:“2014年棄風限電情況加快好轉,全國風電平均棄風率8%,同比下降4個(ge) 百分點,棄風率達近年來最低值”。
        
2015年7月,國家能源局發布“2015年上半年全國風電並網運行情況”。到6月底,全國風電累計並網容量10553萬(wan) 千瓦,累計並網容量同比增長27.6%;上半年,全國風電上網電量977億(yi) 千瓦時,同比增長20.7%;風電棄風電量175億(yi) 千瓦時,同比增加101億(yi) 千瓦時;平均棄風率15.2%,同比上升6.8個(ge) 百分點。
        
根據澎湃新聞報道,1-9月份這五大發電集團在甘肅的風電棄風限電比例均超過40%,其中最高為(wei) 54%,最低42%,同比增幅都在20%以上,最高達41.9%。龍源電力2015年1-9月在甘肅的限電比例上升43.3%,同比限電比例增加25.2%,其中9月已超過60%;9月28日當天,限電比例達到79%,創下曆史之最。2014年,龍源電力限電量在26億(yi) 千瓦時左右,直接損失約為(wei) 13億(yi) 元。龍源棄風不僅(jin) 在甘肅,在國家電網管理的蒙東(dong) 等地棄風限電的情況也十分嚴(yan) 峻。
        
國內(nei) 棄水的問題也是十分突出,據國家能源局“監管公告2015年第10號(總第27號)”《水電基地棄水問題駐點四川監管報告》公布的數據,四川2014年棄水電量96.8億(yi) 千瓦時,占豐(feng) 水期水電發電量的14.93%,而2013年的棄水電量25.8億(yi) 千瓦時。如沒有適當措施,棄水電量將持續增加,2017年約190-200億(yi) 千瓦時,2020年達到最大值,約350億(yi) 千瓦時。
        
據國家能源局統計數據顯示,2015年上半年全國累計光伏發電量190億(yi) 千瓦時,棄光電量約18億(yi) 千瓦時。棄光電量主要發生在甘肅和新疆地區,其中,甘肅省棄光電量11.4億(yi) 千瓦時,棄光率28%;新疆(含兵團)棄光電量5.41億(yi) 千瓦時,棄光率19%。中國每年不得不丟(diu) 棄的可再生能源電量幾乎超過了1.58億(yi) 人口的孟加拉全國一年的用電量。
        
第二、解決(jue) 好遠距離輸電損耗問題。如果利用北極的風電或赤道的太陽能,建立環球電網都需要麵對輸電損耗的難題。地球赤道的周長是4萬(wan) 公裏,太陽最佳利用時間是中午12點到下午3點,而人們(men) 用電的高峰是晚上6點至9點,要滿足這一時間差需要大約6個(ge) 小時的時差,如果在赤道需要輸電1萬(wan) 公裏。珠三角大約在北緯20度,長三角大約在北緯30度,京津冀大約在北外40度,如果使用低緯度的太陽能或高緯度的風電,大致也需要4000至5000公裏的距離。這麽(me) 遠的距離可能目前的特高壓交流輸電技術還不能完全勝任,需要國家電網進一步進行技術攻關(guan) 。而輸電的損耗將是一個(ge) 非常大的挑戰,據一些電力專(zhuan) 家介紹,通常1000公裏的輸電損耗約7%,因為(wei) 損耗將增加供電成本,增大投資風險,這需要找到更加有效的技術加以解決(jue) 。
        
第三、解決(jue) 好投資收益問題。目前,世界各國在利用可再生能源上,普遍比較傾(qing) 向於(yu) 就地利用的分布式解決(jue) 方案。德國的光伏平均利用小時有的還不足1000小時,而英國倫(lun) 敦一年中陰天下雨的時間超過一半以上,但是他們(men) 還是願意使用分布式的光伏。要讓他們(men) 轉變觀念,一個(ge) 重要的因素就是全球能源互聯網提供的電力在價(jia) 格上更有競爭(zheng) 力。所以,降低特高壓電網的工程造價(jia) 就變得尤為(wei) 關(guan) 鍵。在全球絕大多數國家土地都是私有的,在那些國家征用土地建設這樣的超級電網,麵臨(lin) 的阻力可能會(hui) 比中國更大,支付的成本也會(hui) 比中國更多,在這樣的環境下讓用戶能夠用上比當地分布式可再生能源光伏電站更加廉價(jia) 的電能是存在不小的挑戰。而光伏和儲(chu) 能技術的不斷進步,成本的下降將增加全球能源互聯網的推進難度,這就需要國家電網將設備和建設成本大幅度降低,並保持持續不斷降低成本的能力才可能具有競爭(zheng) 力。
        
第四、解決(jue) 好可再生能源調節問題。大規模使用可再生能源,調峰調節是一個(ge) 突出矛盾。將全球可再生能源互聯或許是一個(ge) 解決(jue) 辦法。但是,靠特高壓電網超遠程調峰,勢必降低特高壓電網的使用效率,增加輸電成本。可再生能源存在很大的不穩定和不確定性,沒有有效的調節手段是不行的。目前,各種儲(chu) 能技術方興(xing) 未艾,抽水蓄能、電池蓄能、壓縮空氣儲(chu) 能等等,但都將大幅度增加終端用戶用能成本。這個(ge) 問題實際上全世界都沒有很好的解決(jue) 辦法,盡管英國政府承諾在2050年將全部使用可再生能源,但他們(men) 仍在向中國企業(ye) 招商建設超大型的核電站,這反映了他們(men) 胸無成竹。德國人對此實際上也是猶豫不決(jue) ,包括德國的專(zhuan) 家更相信這是默克爾為(wei) 爭(zheng) 取綠黨(dang) 合作畫餅充饑。讓可再生能源在用戶端消納和調節,通常是解決(jue) 問題的方法。但目前成功的經驗都是分布式能源用戶參與(yu) 的解決(jue) 方案。五中全會(hui) 提出的“人人參與(yu) 、人人盡力、人人享有”,似乎非常符合目前各國發展可再生能源的思路。而讓那些“電從(cong) 遠方來”的用戶為(wei) 數千公裏之外的北極風能和赤道太陽能承擔調節,他們(men) 會(hui) 不會(hui) 感到是承擔一種被迫性的義(yi) 務?在中國或許可行,但在一些市場化程度比較高的民主國家恐怕是不太容易。如果他們(men) 不願參與(yu) 或承擔相關(guan) 的投入,完全由一個(ge) 超級大電網來承擔這一切,投資、損耗、調節、安全,以及供電中斷的賠償(chang) 等等一係列責任,就要看全球能源互聯網的運營者有沒有這個(ge) 能力和更好的辦法了。
        
2015年11月3日,全國政協在北京“優(you) 化新能源布局促進清潔能源健康發展”主體(ti) 座談會(hui) ,中國能源研究會(hui) 周大地副會(hui) 長發表了一個(ge) 重要講話,他認為(wei) 隨著中國經濟結構的調整,對於(yu) 電力需求增速明顯下降。他認為(wei) ,在目前燃煤火電已經嚴(yan) 重過剩的情況下,應該盡快停建、緩建燃煤火電廠。到2015年9月,全國火電機組裝機94722萬(wan) 千瓦,設備利用小時在2014年減少314小時的情況下,再度減少265小時,預計全年火電機組設備利用小時將從(cong) 去年的4706小時,降至4300小時左右。
        
但是,電網係統專(zhuan) 家馬上反駁認為(wei) ,電力係統是電能與(yu) 功率即負荷雙重平衡,缺一不可。在沒有突破儲(chu) 能技術的情況下,沒有煤電調峰,要麽(me) 電力係統無法運行,要麽(me) 電價(jia) 飛漲。言外之意,對於(yu) 目前的特高壓電網,沒有煤電支撐,就沒有辦法輸可再生能源。那麽(me) 全球能源互聯網到底是輸什麽(me) 樣的電能?若是如此的情景,就不符合習(xi) 主席要求的全球能源互聯網“以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”,這需要國家電網盡快解決(jue) 這一問題。
        
第五、解決(jue) 好需求側(ce) 響應問題。要解決(jue) 上述問題還有一個(ge) 解決(jue) 問題的渠道,就是電力需求側(ce) 管理和需求側(ce) 響應。國家電網從(cong) 2003年就開始在全國推進電力需求側(ce) 管理,以應對當時的電力短缺,要求電網幫助用戶加強電力需求側(ce) 響應,以有序用電替代拉閘限電。但是,這一工作隨著供電越來越充裕而逐漸被忽略。盡管一些省區的電網企業(ye) 還有人專(zhuan) 職推進這一工作,也因沒有迫切性和用戶缺乏參與(yu) 意識而效果不張。
        
2015年3月20日德國當地時間9點28分,西歐地區進入一次日全食。月亮將漸漸遮住太陽,擋住德國82%的陽光。作為(wei) 歐洲最大的太陽能發電裝機國家,德國光伏發電容量已達3820萬(wan) 千瓦,可占其最大用電負荷的一半以上。日食開始後,德國境內(nei) 光伏發電功率瞬間減少1200萬(wan) 千瓦,影響相當於(yu) 12座百萬(wan) 千瓦核電站同時解列運行。當12點太陽從(cong) 月亮後閃出,陽光的突然照射形成了1900萬(wan) 千瓦的光伏發電量湧入電網,相當於(yu) 19座核電站突然接入電網。不過兩(liang) 個(ge) 半小時的日蝕過程,德國電網順利度過了難關(guan) ,其中用戶在需求側(ce) 的積極響應是渡過難關(guan) 的重要一環。德國的光伏是以分布式為(wei) 絕對主力,擁有分布式光伏的用戶在政府和電網的宣傳(chuan) 下積極響應起到重要作用,他們(men) 在日蝕一刻關(guan) 閉用電設施,通過降低用戶側(ce) 電力需求減緩了對電網的衝(chong) 擊。
        
電在屋頂上,與(yu) 用戶更加貼近,他們(men) 參與(yu) 需求側(ce) 響應的意願或更大。而電從(cong) 遠方來,與(yu) 用戶利益關(guan) 係不大,他們(men) 還會(hui) 有意願參與(yu) 響應嗎?通過智能電網直接控製用戶的用電設施,除非他們(men) 自願,否則在各國法律上都可能存在製約。如何突破這一瓶頸,需要國家電網人的智慧。
        
第六、解決(jue) 好大聯網的安全問題。2014年4月1日,我參加全國政協經濟委員會(hui) 召開的“關(guan) 於(yu) 特高壓輸電建設發展”座談會(hui) ,我對陳元副主席說:隨著信息技術發展,傳(chuan) 統安全問題會(hui) 減緩,風險越來越可控。但非傳(chuan) 統安全問題會(hui) 更嚴(yan) 峻,網路攻擊是無差別攻擊,不會(hui) 因為(wei) 你是特高壓就攻擊你,通過信息係統對電網和發電設施的攻擊與(yu) 電網壓力無關(guan) ,解決(jue) 問題的關(guan) 鍵是發展分布式能源和智能電網。”
        
這是指在國內(nei) 中國政府和中國國有企業(ye) 可控的環境下,一旦離境我們(men) 的控製能力減弱,問題就變得更為(wei) 複雜。最近,中國與(yu) 美國就網絡安全達成共識,在非戰爭(zheng) 情況下互不攻擊對方電力設施。但是,黑客無處不在,不僅(jin) 美軍(jun) 有網絡戰司令部,極端組織和恐怖組織,以及各種敵對勢力,甚至各國或國際犯罪組織的黑客都不會(hui) 放過這樣一個(ge) 機會(hui) 。建設如此大規模的跨國以致跨洲電網,特別是跨越類似中東(dong) 、中亞(ya) 全球能源互聯網太陽能發電基地這些不穩定地區,對於(yu) 一個(ge) “廣泛互聯、活動開放”的電網控製係統,遭遇滲透和攻擊的可能性大大增加。一旦遭遇攻擊,不僅(jin) 會(hui) 連累數千公裏之外的中國電網,甚至可能造成全球性的大停電。如何能夠確保這個(ge) 超級電網的安全,對於(yu) 全球能源互聯網無疑是一個(ge) 極其巨大的挑戰。
        
目標是宏偉(wei) 的,挑戰是艱巨的。全球能源互聯網建設成敗,關(guan) 鍵看國家電網能否戰勝重重挑戰。全球能源互聯網與(yu) 高鐵不一樣,高鐵是在國內(nei) 建設,在國外隻是一個(ge) 產(chan) 品和技術的輸出或投資的輸出,而全球能源互聯網是一個(ge) 涵蓋全球的一體(ti) 化網絡,隻有中國的國家電網公司有這樣的技術、實力來建設、管理、運行、維護。國家電網提出要建設這樣一個(ge) 超級電網體(ti) 係進行“全球配置”資源,以保證全世界“人人享有充足、清潔、廉價(jia) 、高效、便捷的能源供應”,不僅(jin) 成為(wei) 國家電網的責任,也自然而然地成為(wei) 了中國政府和全中國人民對全世界的責任。所以,國家電網有義(yi) 務承擔起應對挑戰的責任。(中國能源網 韓曉平)

\