构建全球能源互联网是全球大规模光热发电开发利用的解决方案

CSPPLAZA光热发电网报道：“根据德国经济能源署2015年以摩洛哥与沙特典型日负荷为例做的测算，不同储能时间下光伏+光热、光伏+储能、纯光热发电的度电成本，两个国家光伏+光热联合发电度电成本都是最低的，说明光伏+光热联合发电这种方式比较经济，也有市场的空间。”2018年6月20～22日，在北京召开的第五届中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2018（CPC2018）上，全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院技术处处长申洪对构建全球能源互联网，促进光热大规模发展作了专题介绍。

更多精彩内容，请阅读下面刊出的申洪的演讲全文（注：本文根据速记和录音资料整理，文章内容未经演讲者本人审阅，仅供参考）：

各位领导、专家下午好！非常感谢大会提供这么好的机会，很荣幸代表全球能源互联网发展合作组织向大家做汇报。我汇报的题目是“构建全球能源互联网,促进光热大规模发展”我的汇报包括三部分内容：一，全球能源互联网的理念；二，全球能源互联网骨干网架；三，光热开发及面临的挑战。 

全球能源互联网的理念

当前世界能源发展面临资源紧张，环境污染，气候变化等挑战，同时经济社会发展对能源需求保持较快增长速度，现有能源发展方式已经不可持续，这种不可持续体现在三个方面：

一是资源不可持续，按照目前开采强度，煤、油、气等等资源仅可以开采50到100年。

二是环境不可持续，化石能源开发使用，对大气、土壤和地下水造成污染，对地质也造成破坏。

三是气候不可持续，全球气温升高已经成为人类社会对可持续发展最大威胁。

工业革命以来，全球地表平均温度上升已经超过1℃，要实现巴黎协定2℃的目标，所对应的剩余碳排放空间已经不足一半，减少碳排放刻不容缓。过去50年全球二氧化碳累计排放量增长1.9倍，达到1.2万亿吨，目前每年排放320亿吨左右，占全部温室气体排放量80%左右，按照温升目标和每年碳排放量仅可以承受再排放20年左右，所以气候变化问题是面临最严峻的问题。

只有通过开发清洁能源才能满足可持续发展的需求，虽然通过提高能效可以控制需求的规模、降低需求增速，但是无法根本上解决污染物和温室气体排放问题，要实现能源转型和实现根本性可持续发展，必须大规模开发使用清洁能源，目前全球清洁能源资源非常丰富，仅开发万分之五就可以满足全球的能源需求。因此，我们提出应对挑战主要思路是;大力发展绿色低碳的清洁能源，加快实施“两个替代"、一个提高"、"一个回归"，这是全球能源互联网的核心。

两个替代；清洁替代和电能替代。能源开发以太阳能、风能、水能等清洁能源代替现有的化石能源。能源消费以电代替煤、油、气。

一个提高；电气化水平的提高。能源终端比重达到一定高度，尽量的提高电气化的应用比例。

一个回归；化石能源回归到工业材料的属性上。

清洁能源发电、特高压、智能电网等技术基本上成熟，构建全球能源互联网技术上是可行的，通过全球能源互联网可以将大规模的清洁能源输送至负荷中心，实现不同地区、不同种类清洁能源多能互补和跨时区互补，同时也是坚持集中式清洁能源和分布式能源互补，并不是只是宣传发展集中式清洁能源，分布式能源也是发展促进的一个方向，提倡集中式和分布式并举、协同发展，在资源富裕地区集中开发清洁能源，效率高、成本低、经济性好、可靠性高、便于维护。

构建全球能源互联网也需要统筹规划、集约开发全球能源基地，可以更大范围、更大限度的共享资源与市场。

简要介绍全球能源互联网发展合作组织，联合国发展峰会上提出构建全球能源互联网的中国倡议，促成了全球能源互联网发展合作组织的成立，合作组织成立于2016年3月29日，民政部注册非政府国际组织，也是我国目前唯一能源领域国际组织。主席是原国家电网公司董事长刘振亚，合作组织副主席是四位，前美国能源部部长朱棣文、现国家电网董事长舒印彪、日本软银集团孙正义、原俄罗斯电网总经理奥列格布达尔金。现在已经开发了会员402家，遍布在40多个国家。宗旨是构建全球能源互联网和清洁和绿色能源满足全球电力的需求，奋斗目标是2050年基本建成全球能源互联网。成立两年来开展了很多工作，先后主办和参加了30多场高端国际会议、包括举办全球能源互联网高端论坛、在联合国召开了全球能源互联网高级研讨会、今年3月28日全球能源互联网国际大会上正式发布了全球能源互联网骨干网架等成果。明确提出了未来全球能源互联网规划方案，也为全球范围内优化配置清洁能源提供了平台。

除了传播全球互联网的理念，合作组织还开展了100多项课题研究，编制了技术装备创新行动计划和标准体系规划，提出三网融合发展理论，开展风能和太阳能资源评估计算，绘制了全球首份骨干电网接线图、发布了白皮书等等十余项重要成果。全球能源互联网从倡议走向了行动！

全球能源互联网骨干网架

下面向大家汇报一下全球能源互联网今年骨干网架的规划，这也是中国应对全球气候变化提出的具体措施。根据我们的研究，未来能源电力发展有以下几个特点：

一是能源需求持续增长，预计到2050年全球能源总量将达到260亿吨标煤。

二是能源结构不断优化，清洁能源占比从2015年的22.8%，增加到2050年71.6%，全球发电装机从2016年61.1亿千瓦，增长到267亿千瓦。其中清洁能源发电装机和发电量提升比较大，占全球总装机的80%左右，电力成为终端主导能源，2050年，终端电力消费增至2050年的60.4万亿千瓦时。全球电能占终端消费比重从2015年的20%提高到2050年的44%，这是研究成果，基于未来气候变化2℃温升控制提出目标性的方案，也是提出全球能源互联网骨干网架的基础。

基于对上述能源发展场景的预判，也提出了全球大型能源基地的规划，太阳能基地从全球范围来看，主要分布在北非、西亚、中亚、中国西部、美国西部、墨西哥、智利、澳大利亚等地区，也提出了规划的容量，当然比例数字比较大，像中国有13.8亿、美国西部9亿、西亚4.4亿等等，数字都非常大。

大型风电基地主要分布在北极、格陵兰岛等地，还有中国的西部、欧洲北海、美国中部和阿根廷南部等地区。

水电基地分布在中国金沙江、雅鲁藏布江等流域、东南亚、非洲、南美洲和北欧的挪威和芬兰等。

基于上述能源资源分布也提出了全球能源互联网骨干网架远期规划目标，成果已经在2018年3月28日全球能源互联网大会上正式发布，长远来看，全球形成以电为中心、共建共享的能源平台、清洁主导，建成覆盖全球的九纵九横能源大通道、广泛互联，大型清洁能源基地和负荷中心，实现清洁能源全球配置。这是2070年目标网架，覆盖了全球基本上大型的能源基地和各个主要负荷中心，包括欧洲、中国、北美等等。分阶段目标，2030年建成五纵五横互联通道新增输电线路6.8万公里、输电容量达到2.8亿千瓦，总投资1600亿美元，2050年建成七纵七横，新增线路17.7万公里、输电容量7.2亿千瓦、总投资3900亿美元，对于总的格局规划，对于各大洲也提出了具体的规划方案，亚洲2050年形成中国、东南、东北亚和周边等六个同步电网；形成覆盖欧洲柔性直流电网；形成非洲北部、中西部和东南部三大同步电网、美洲；北美中西部、墨西哥中美洲形成5000千伏同步联网。

形成全球能源互联网获得巨大的效益：一是有效应对气候变化，通过清洁替代全球能源消费产生了二氧化碳在2025年前达到峰值，控制在340亿吨以内，2050年继续降低至118亿吨，实现巴黎协定的目标。二是减少污染物的排放，每年可替代相当于168亿吨标煤化石能源。三是节约水资源并且提供淡水，全球每年节约发电用水一千亿立方米以上，可以利用清洁能源进行海水淡化，为人类提供清洁价格低廉的淡水，可以电水联合开发形式。

光热开发及面临的挑战

下面介绍一下光热开发及面临的挑战，建设全球能源互联网的目的就是要实现大规模清洁能源的开发和利用，光热发电作为太阳能一种有效的利用方式越来越受到关注，简单介绍一下合作组织在太阳能光热资源开发和利用方面做的研究。

全球太阳能辐照情况，两张图是全球太阳能资源分布，左边GHI辐照分布，作用是评价光伏资源；右图DNI资源，用来评价光热资源。图中看出，全球太阳能资源丰富的地区主要是西亚、中亚西北部、北非、非洲南部、北美西南部、南美西南部和澳大利亚等等。

基于太阳能辐照，测算太阳能的储量，全球太阳能理论装机储量1848亿千瓦，年发电量23万亿度左右，利用小时数1392小时，全球各大洲太阳能发电理论装机容量大小排名，分别是亚洲、非洲、北美洲、南美洲、大洋洲和欧洲。

能源装机的预测，对于全球能源装机进行了细分，2015年全球能源装机预计到267亿千万、清洁能源占比2030年前超过化石能源，2050年达到83%，2030年左右全球煤电装机达到峰值，装机容量24亿千瓦，2015年太阳能只占到约2%，预测2035年和2050年太阳能发电装机占比达到22%和41%。

这里边要强调，清洁能源占比达到一定高度的时候，电力系统会受到一定的影响，一方面由于大比例清洁能源接入整个电网惯性会减小，系统稳定性受到影响，需要提高稳定性的调节电源。另一方面，大量间歇性电源接入电网调峰和平衡受到挑战，需要调节性电源加以弥补，在电源规划中，我们也调整灵活性装机保持三分之一以上，主要是保证电力系统的可靠经济和灵活的运行。预测2035年灵活性装机比例达到44%，当然这个灵活性的电源不仅仅是光热，还提到煤电和燃气等等，煤电和燃气发电站到45亿千瓦，抽水蓄能3亿千瓦、调节性水电10亿千瓦、光热达到12亿（千瓦），2050年光热达到32亿千瓦，数字上说也验证了刚才专家提到的，全球范围内使用如果作为一种调节电源定位，即使很小的比例也会占很大的容量。

对光伏光热联合发电模式进行了研究，像刚才摩洛哥Masen的专家提到了，图中给出几组方式，一是纯光热发电、二是光伏+储能发电、三是光伏+光热联合发电的结构，各种方式下的发电负荷曲线的配比，光伏光热联合发电可以解决调峰问题，光伏日间向电网供电，如图，黄色是光伏，在白天太阳最充足的时候用光伏发电，光热白天储能在晚上没有太阳用来补充电能的供应。

光伏日间发电经济性与光热储能的经济性形成互补，降低综合成本，因为光热的开发有一定的空闲空间，光伏板的安装位置比较的灵活，光伏光热联合开发可以加强土地资源利用，提高单位面积利用率。

德国经济能源署2015年以摩洛哥与沙特典型日负荷为例做的测算，测算不同储能时间下光伏+光热、光伏+储能、纯光热发电的度电成本，两个国家光伏+光热联合发电度电成本都是最低的，说明光伏+光热联合发电这种方式比较经济，也有市场的空间。

以北非太阳能开发为例，测算北非光伏光热联合发电送到欧洲的经济性，2035年北非光伏和光热联合发电综合度电成本5美分每度，2035年，摩洛哥-葡萄牙、突尼斯-意大利直流输电工程到网电价较北海风电度电成本分别具有1.44～2.37、1.42～2.35美分/千瓦时价差优势，也就是说在北非用光伏和光热联合开发向欧洲送电比在北欧开发海上风电还具有一定的优势。

全球能源互联网组织也对沙特能源转型做了案例分析，沙特开发太阳能的优势一是太阳能资源丰富，二是地理条件优越，开发可利用面积广，三是度电成本在全球范围内处于比较低的水平。根据沙特太阳能辐射强度的分布，规划了8个太阳能基地，总的开发规模大约4万千瓦左右，这里面按照一定的比例配了光热，其中大约在20%以上。一方面是因为沙特的身自己内部的电源承载力比较低，另一方面，光伏容量增加了以后自身的平衡是很大的问题，如果不配光热来调节的话基本上不可以运行。

我们做全球能源互联网研究，对网架结构进行了优化配置，主要在沙特国内提出了采用特高压建设内部特高压通道，消纳光热和光伏的电力，也构建了跨国跨洲特高压外送线路，沙特自己负荷较小，承载不了这么多光伏发电，所以必须要外送的，其他专家也提到了，在全球能源互联网大平台下，太阳能发电才能够得到更大范围的开发与利用。

另一个是海湾六国的例子，现在对他们的太阳能开发也进行了研究，与GCCIA，海湾六国管理局和DII欧洲沙漠行动计划合作做的研究，主要是为了促进海湾地区的清洁能源发展，以太阳能为主。海湾六国资源分布图和日照情况，如图。通过我们的规划，提出了一些海湾六国内部光伏光热开发的规模和向外输送电力的方案，主要以电网的规划为主，与沙特的情况一样，也配比了一定容量的光热发电作为调节电源。

根据上面的介绍，总结光热发展的趋势有几个方面：

一是参与电力系统的调峰，投入运行的光热电站可以实现频繁的启停，增加储热时长，参与系统调峰。

二是研发新型高温传热介质，可以提高运行的温度，从而提高汽轮机的效率。

三是降低度电成本，目前光热发电度电成本与陆上风电、光伏等技术成熟可再生能源之间存在着差距，未来需要进一步的降低成本，才能实现大规模的开发应用。

四是开展光伏光热联合发电的研究，研究表明满足实时变化负荷需求条件下光伏光热联合发电模式是经济性最优的。我们也在开展相关的研究，前期和中控在沟通联系要联合做一些研究工作。从我们的角度来说，提出一些光伏光热联合开发的模式，还是偏宏观，对于涉及到具体的技术层面一些技术特性和可操作性等等方面，还需要有实际运行经验来支撑，自身的角度还是偏重于理论层面，具体到底是不是可行，根据后续再开展的研究成果能够有比较明确的结论和建议，包括刚才摩洛哥的专家也提到了，光伏光热联合开发一定比例关系，也是现在非常关心和想要研究的，未来光伏光热联合开发以什么样的配比能够达到最优的经济性和最优的技术指标，这都是比较关心的事情，后续会有阶段性的成果。

大规模光热开发面临各方面的挑战，这些在座的各位专家比我更加的清楚，我们这方面并不是有什么优势，还需要依靠实际做光热的各个厂家和专家们配合提供支持。

构建全球能源互联网是全球大规模光热发电开发利用的解决方案，全球能源互联网发展合作组织愿意与世界各国和有关方面一道凝聚广泛共识、深化务实合作、共同推动全球能源互联网建设，打造清洁能源在全球范围内大规模的开发、输送、使用的技术平台，我们也热切的希望在座的各位光热方面的专家和开发商厂家们能够有兴趣，能够和我们一起研究相关方面的课题，谢谢大家！