问题概述:
全球能源互联网是清洁能源在全球范围大规模开发、输送、使用的重要平台,实质是“智能电网+特高压电网+清洁能源”,这是世界能源发展及转型的必然结果,是构建安全、清洁、高效、可持续现代能源体系的必由之路。建设全球能源互联网,就是发挥特高压技术优势和功能作用,构建绿色低碳、电为中心、互联互通、共建共享的全球能源互联网,促进“两个替代、一个提高、一个回归”,根本解决资源紧缺、环境污染、气候变化、无电人口等问题,实现能源转型和可持续发展。清洁替代:能源开发上,推动以水能、风能、太阳能等清洁能源替代煤炭、石油、天然气等化石能源,加快形成以清洁能源为主导的能源生产新方式。电能替代:能源消费上,推动以电代煤、以电代油、以电代气、电从远方来、来的是清洁发电,以绿色低碳电力满足用户多样化用能需求。一个提高:大幅提高电气化水平,增大电能在终端能源消费中的比重,在保障用能需求的前提下降低能源消费量。一个回归:让化石能源回归其基本属性,主要作为工业原料和材料使用,为经济社会发展创造更大价值。实施路径上,就是在各国电网基础上,依托特高压交流、直流输电技术,打造跨国、跨洲电力输送大通道,连接全球主要电力生产中心、调节中心和消费中心,实现清洁能源生产、配置和使用全球化,获得多能互补、跨时区互济、跨季节互调等巨大联网效益。能源生产中心:全球将形成北欧、中非、东南亚南亚、中国西南、南美洲亚马逊等水电基地,中国“三北”、欧洲北海、美国中部、阿根廷南部等风电基地,北非西亚、中亚、中国西北、美国西部及墨西哥、智利北部等太阳能发电基地,格陵兰岛等北极风电基地可作为世界远期能源储备库。电力调节中心:中非、北欧、南美亚马逊、中国西南等水电调节性能好、运行灵活性强,可以与风电、太阳能发电联合运行、打捆输送,取得多能互补效应;对各国各洲现有火电进行灵活性改造,提升调节深度和速度,逐步由电量型基础电源向电力型调节电源过渡,发挥更大价值和作用。电力消费中心:主要集中在人口密集、经济发达、交通便利的地区,包括中国中东部、东北亚、南亚、欧洲大陆、北美东西部沿海、南美东南部、非洲南部等区域。要确保落实实施路径,需要加快特高压、智能电网、清洁能源、电力市场等技术创新,全面提升全球能源互联网的安全性、经济性和适应性,当前重点要加快5个方面的技术突破:(1)海底电缆。全球能源互联网跨海和极地输电将以直流海底电缆输电技术为主。现阶段,在输电技术、核心装备、具体施工和运维等方面基本满足各国之间的跨海电网互联,面对未来全球能源互联网长距离、大水深、高电压、大容量的跨海和极地输电通道建设,还需要进一步提升海底电缆等核心设备的最高运行电压至±800~±1000 千伏和容量至10 吉瓦以上,同时提高深海敷设能力和效率。(2)柔性直流输电。±800千伏及以上电压等级的特高压柔性直流输电具有控制单元多和组件数量多的特点,传输容量超过5吉瓦。构建跨国、跨洲的全球能源互联网需要更高电压等级、更大输送容量的柔性直流输电技术。特高压柔性直流输电技术突破将为大型可再生能源开发利用、跨区域电网灵活互联实施奠定技术基础。(3)大容量储能。开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的储能系统:推动在集中式新能源发电基地配置一定比例的大规模储能电站,实现储能系统与新能源、电网协调优化运行:满足循环寿命、储能效率、最大储能容量、能量密度、功率密度、响应时间、建设,运行成本控制等关键指标。加快发展大容量抽水蓄能、压缩空气储能,探索锂空气电池、石墨烯电池等新技术,进一步提高容量、降低成本。(4)虚拟同步技术。储能、风电、光伏发电等通过逆变器接入电网,为虚拟同步发电技术提供了良好的应用场景;直流输电能够解耦两端的交流电网,但清洁电源却难为电力系统提供惯性支撑,随着清洁能源发电规模的不断扩大,将导致电力系统的有效惯量不断减少,严重影响系统安全运行;随着清洁能源发电基地电力大规模外送,清洁分布式电源渗透率不断增加,需要研究大容量虚拟同步发电技术,提高新能源并网调控及维持电网稳定能力。(5)新一代电力市场。洲际市场、跨国市场、国家市场等多级协调,涵盖容量、电能、辅助服务以及输电权等多种交易品种,年度、日前、实时等多周期耦合电力交易方式。为了保障市场成员利益、维护电力市场规范运营,规避市场风险、提升市场运行效率,未来需要研究并构建电力市场运营监管机制及体系,研究洲际电力交易模拟推演等技术。重要意义:构建全球能源互联网将产生巨大的经济、社会、环境效益。一是全球联网将促进可再生能源资源的开发与消纳,大幅降低化石能源消费,能够有效控制温室气体排放,保护生态环境;二是将各大洲电网连接,由于各大洲存在时差和气候带差,负荷的峰谷期不同,以及能源资源决定的电源结构差异,洲际电网联合运行将带来巨大的联网效益;三是将大型可再生能源基地的低成本电力输送到发电成本较高的电力受入地区,可降低受电地区的电力供应成本;四是通过促进发展中国家可再生能源的开发利用,有利于拉动当地经济增长,促进区域经济协调发展。全球能源互联网的实施路径和先进技术
问题年度:2018 问题类型:工程技术难题 学科领域:能源环境 学科细分归类:动力与电气工程
推荐机构:中国电机工程学会
全球能源互联网 特高压 柔性输电技术 海底输电技术 虚拟同步技术 大容量储能