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

我國已成為世界第一大能源消費國和生產國，目前國內能源主要受到三個方面的約束，即：化石能源國內供應有限，石油、天然氣對外依存度高；高強度能源開發對生態環境造成巨大壓力；產能和用能中心在地理上布局不均衡。作為支撐國民經濟與社會發展的重要物質基礎，常規化石能源的有限供應能力和日益嚴重的生態環境危機是世界各國面臨的共同挑戰。據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生、存儲和消納上，通過網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的電網對電能進行廣域的傳輸、調度與分配，對我國電力裝備制造企業提出了新的要求。

構建全球能源互聯網

串聯“一帶一路”經濟帶

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，國家電網公司董事長、黨組書記劉振亞提出“構建全球能源互聯網，服務人類社會可持續發展”的觀點，其主旨是構建全球能源互聯網，主要涵蓋電力的洲內聯網、洲際聯網和全球互聯，重點是開發“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架、推動智能電網在全球廣泛應用、強化能源與電力技術創新，從能源合作的角度進一步推動“一帶一路”經濟帶建設。

打開世界地圖，我們可以看到“一帶”從中國出發，經過了中亞、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。如果說“一帶一路”是友誼與合作之路，那么連接“一極一道”的全球能源互聯網則是開發與繁榮之橋。“一帶一路”所經之處不僅有石油、天然氣等化石能源的產出國，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。以全球能源觀的視角看來，只有構建全球能源互聯網，統籌全球能源資源開發、配置和利用，才能保障能源的安全、清潔、高效和可持續供應。通過構建全球能源互聯網，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。

全球能源互聯網由跨洲、跨國骨干網架和各國各電壓等級電網構成，適應各種集中式、分布式電源，能夠將風能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶，具有網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的特征。如果連接“一極一道”的大型能源互聯網能夠建成，南亞島國夜晚用上北極的風電，內陸地區用上赤道的太陽能發電將不只是一個理論上的設想。構建全球能源互聯網具有顯著的規模經濟性和網絡經濟性，意義重大，影響深遠，將保障我國和全球能源安全，保護地球生態環境，實現人類社會共同可持續發展。

何為全球能源互聯網？

定義、架構、組成、功能仍待完善

由于全球能源互聯網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展的階段。按照目前能源產業界主流的看法，全球能源互聯網主要有以下特征：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模分布式發電系統與分布式儲能系統接入；三是電力系統的智能化互聯網化；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會（IEEE）認為全球能源互聯網由以下部分構成，即主干電力網絡、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絡對分布式能源發電、儲能設備和電動汽車等進行廣域的調度和消納。

對全球最大的專利數據庫——Derwent數據庫近5年關于能源互聯網的專利進行分析，能源互聯網相關領域的專利在近5年內出現快速的增長，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計，數據顯示有關能源互聯網的專利主要集中在電能存儲裝置和電池組、數據收集和處理、電磁變量的測量、測控裝置和供熱系統等技術領域。

打造全球能源互聯網

電力裝備機遇與挑戰并存

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

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

二是可再生能源大規模接入對于電網調度提出的挑戰。傳統的發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電計劃。隨著這類隨機電源容量比例的增加，必將給電網調度帶來不少壓力。在能源互聯網的大背景下，各國之間針對即將出現的可再生能源波動必須要考慮容許通過的輸電可能，因此互聯狀態下的全網備用和可使用信息將成為網絡安全的重要突破點。

三是大規模分布式能源接入對電網的穩定技術提出挑戰。未來大規模分布式電源將通過特高壓網架實現跨國跨洲傳輸，使得電網成為全球互聯的能源網絡。這將使各國電網之間的電氣聯系大大加強，廣域動態交互影響加劇，電網穩定特性變得更加復雜。再加上大規模的風能、太陽能等清潔能源發電的隨機性、間歇性和波動性特點，將給電網的安全穩定運行帶來更大的風險，對電網穩定控制技術提出更高的要求。現有的電網保護和安穩系統，大多采用當地或區域內的信息，通信系統對其影響有限。但全球互聯后，廣域保護和跨洲的安穩系統會大量出現，通信的中斷，延時和誤碼問題會變得突出，其對穩定控制的影響也會越來越大。如何在通信系統發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網中處于重要地位。可再生能源在未來能源互聯網中將占有極其重要的位置，儲能發揮著降低可再生能源不穩定性的重要作用。為了有效彌補可再生能源發電的波動性，需要有良好的經濟性和長壽命的大容量儲能裝置。研發高效儲能裝置及其配套設備，與風電、光伏發電機組容量相匹配，支持充放電狀態的迅速切換，確保并網系統的安全穩定已成為可再生能源充分利用和能源互聯網建設的關鍵。

五是可再生能源進入電網對電力市場交易運營提出挑戰。如果北極和赤道作為能源基地與各國電網相連，那么電的供需形勢將隨著各國的資源、時差、生產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。在各國電網廣泛互聯狀態下也許會催生更多的電力交易互聯網商業模式，而這一體系的設計也是各國政治和經濟發展的重要著力點。

作為能源革命和科技創新的主體，電力科研和裝備機構應當盡早參與到能源互聯網的研究、建設和國際合作中來。針對新能源并網接入對國內、洲際甚至全球電網帶來的安全穩定問題，應當研究并協調各國在電網安全穩定控制技術方面的導則，形成適用于全球能源互聯網并為各國接受的統一導則，為今后電網的運行和管理提供技術保障；針對跨國甚至洲際發電調度控制系統，研究全球能源互聯環境下電網可靠性防御體系及關鍵技術，以各大洲電力資源分布調研為基礎，開展洲內電網互聯的研究；以未來可再生能源和儲能設備大量接入能源互聯網為前提，開展國際化智能電網調度技術支持系統和新一代網絡潮流算法的研究；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網關鍵電力裝備領域的研究；以智能電網研究和綜合示范工程形成的技術和建設經驗為基礎，掌握國際能源互聯網通信網絡架構和通信技術的應用方案，建立能源互聯網通信技術體系，形成用戶側資源快速組網的通信典型設計；研究適合于未來能源互聯網的多級電力交易市場機制，研究能源互聯網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，發展中國家居多。從能源革命的視角看來，發達國家目前多處于后工業化社會，能源需求基本趨于飽和，甚至出現緩慢下降的趨勢，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，實現清潔化；而以我國為代表的發展中國家都處于經濟快速發展階段，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，分類推動技術創新、產業創新、商業模式創新，并同其他領域高新技術緊密結合，把能源技術及其關聯產業培育成帶動我國產業升級的新增長點。

伴隨著我國外向型經濟的發展，電力裝備制造業也正在走出國門，以電力建設為龍頭，在能源生產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”的能源互聯網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，南瑞集團公司總經理、國網電力科學研究院院長】