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全球能源互联网及各大洲能源互联网规划

全球能源互联网及各大洲能源互联网规划 华夏能源
2022-01-30
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导读:全球能源互联网及各大洲能源互联网规划北美能源互联网重点建设“两横三纵”骨干网架,形成“北电南送、西电东送、跨

全球能源互联网及各大洲能源互联网规划


北美能源互联网

重点建设“两横三纵”骨干网架,形成“北电南送、西电东送、跨洲互济”能源发展新格局。通过美洲东纵、西纵通道,向南与南美电网互联,向西北经白令海峡与亚洲电网互联,向东北经格陵兰岛与欧洲电网互联,实现更大范围跨时区互补、跨季节互济。



北美能源互联网研究综述





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总体看,清洁能源基地式开发、远距离输送的电力发展模式在北美地区推进难度大,但新世纪以来,随着风能、太阳能开发规模的不断扩大、更高电压等级输电技术的不断成熟,以及出于国家安全等方面考虑,电网建设及升级改造越来越受到关注,对跨州、跨国电网互联的研究逐步增多,并且越渐深入。


从研究主体看,主要包括三大类机构:

第一类是官方机构,包括美国能源部(DOE)、能源信息管理局(EIA)、国家海洋和大气管理局(NOAA),以及国家可再生能源实验室(NREL)等多个能源部下属研究机构;

第二类是企业机构,包括美国中部独立输电系统运行商(MISO)、美国伯恩斯&麦克唐纳工程咨询公司(Burns & McDonnell)、通用电气(GE)、ICF国际咨询机构等;

第三类是非政府组织,代表机构是美国气候研究所(Climate Institute),该机构对推动成立联合国气候变化框架公约组织(UNFCCC)发挥了重要作用,并参与了第一次气候变化评估报告多个章节的编写工作。


从研究内容看,大致可分为四个方面:

一是基于未来超导输电技术创新,提出建设国家级互联大电网

2001年美国白宫发布的《国家能源政策》报告指出,能源部应就输电可靠性和超导输电开展研发项目;2002年,能源部发布《国家输电网研究》,提出未来十年必须改进和升级美国输电系统;2003年,能源部成立负责输配电的办公室(OETD)。同年,能源部召开由电力公司、装备企业、高校、研究和咨询机构参加的高层研讨会,主题是展望未来美国电力系统,由此形成Grid 2030远景目标,包括三个部分:一是基于超导输电技术建设国家主干网;二是采用高压直流技术建设区域互联电网,包括与加拿大和墨西哥互联;三是建设包含小型电网和微电网的地方配电系统。由于超导技术短期内难以突破,该计划仅停留在概念阶段。


图1 美国能源部Grid 2030电网愿景


二是为满足未来清洁能源大规模开发需要,提出建设能源基地外送通道,加强区域内跨州电网互联

随着风电、太阳能发电先后进入规模化发展阶段,大规模波动性电源并网带来的消纳问题日益突出。2012年前后,美国国家可再生能源实验室(NREL)对高比例清洁能源外送消纳进行了专题研究,先后发布《东部风电并网和输电研究》《西部风电和太阳能发电并网研究》等报告,基于美国东部、西部两大区域清洁能源资源禀赋、发电特性和负荷特点,提出高比例清洁能源发展情景下(如清洁能源占比35%)大型能源基地外送通道和区域内跨州电网互联需求。2012年,该机构发布《未来可再生能源电力研究》报告,研究了美国80%可再生能源情景下电网设计和运行问题。2014年,为推动将本区域内富余电力向周边地区外送,美国中部输电系统运行商(MISO)发布《高压直流电网研究》报告,提出采用高压直流输电技术,将美国三大区域电网互联。报告指出,通过联网可以获得时区差、负荷差、气候差、天气差等联网效益,可减少全国调峰电源3000万千瓦,调频电源300万千瓦。2018年3月,美国能源信息管理局委托ICF国际咨询机构系统梳理了高压直流输电的技术和成本优势,详细论述了其对大规模波动性电源消纳的重要作用,并对此前有关高压直流电网的构建设想和已建/在建项目进行了详细介绍。


图2 2007年8月美国电网结构图

图3 2024年美国输电网规划设想


三是从跨州、跨国互联效益角度研究扩大电网互联规模的巨大价值

2017年起,美国国家可再生能源实验室(NREL)在能源部“电网现代化倡议”框架下,开展关于扩大美国东西部电网互联规模的价值评估研究,发布了《美国电网互联研究报告》。报告指出,目前美国东西部两大异步互联电网之间的交换容量只有140万千瓦,与超过10亿千瓦的总负荷相比极不相称,提出建设高压直流电网,扩大区域电网之间的互联容量。

2018年5月,美国伯恩斯&麦克唐纳工程咨询公司等发表《促进绿色电力外送白皮书——关于推动加拿大更广泛互联的案例研究》,重点分析了推动加拿大国内跨省互联、跨国与美国互联的必要性。联合国可持续发展解决方案网络(UNSDSN)受魁北克水电公司委托,开展了魁北克水电开发及外送美国的可行性研究,实证分析了美加跨国电网互联对美国东北部实现深度低碳的巨大经济、社会和环境价值。


图4 美国中部输电系统运行商(MISO)提出的高压直流电网示意图


四是从应对气候变化、保障能源安全等出发,提出并深化北美超级电网研究

2016年,美国国家海洋和大气管理局麦克唐纳等在《自然气候变化》杂志发表《未来具有成本竞争力的电力系统及其对美国二氧化碳排放的影响》一文,采用含天气系统的国家电力分析模型,提出在美国三大区域交流同步电网基础上覆盖一层高压直流电网。2017年10月,美国气候研究所组织相关专家,基于麦克唐纳等人2016年研究成果,首次提出“北美超级电网”概念,即通过对美国大陆多种天气模式的广泛时空模拟,在现有输电网基础上建设一个具有自愈能力的骨干网架,形成综合性国家级电力市场,实现新能源在电网中充分消纳。报告主要执笔人在《华尔街日报》撰文介绍其主要研究观点和结论,并将建设北美超级电网的巨大作用与上世纪60年代建设全美高速公路作类比,呼吁美国政府高层予以重视和支持。





来源:全球能源互联网资讯






南美能源互联网

开发北部亚马逊河流域水电、西部阿塔卡玛沙漠太阳能和南部阿根廷风电等清洁能源基地,推动各国电网升级和互联,构建“两横两纵”骨干网架,将清洁电力送至东南部负荷中心,形成“北水南送、南风北供、西光东输、水风光互补”能源发展新格局。


《中南美洲能源互联网研究与展望》报告

引言中南美洲是由新兴市场国家和发展中经济体组成的大洲,区域内各国未来可持续发展优势显著,但也面临经济增长动力不足、制造业竞争优势下降、基础设施建设滞后、能源电力保障配置能力和应对气候变化能力亟待提升等挑战。全球能源互联网发展合作组织研究出版的《中南美洲能源互联网研究与展望》报告,从绿色低碳理念角度,提出了全新的中南美洲能源互联网构建思路——多元化开发区域内丰富的水能、风能和太阳能资源,以清洁化发展保障能源持续供应,实现能源安全;以电能替代、电气化发展提升用能质量和效率,提高全要素生产率;以网络化、互联化发展实现区域协同互补,增强经济发展动力,为中南美洲可持续发展提供坚强保障。ABC三国的“再工业化”与能源转型阿根廷(Argentina)、巴西(Brazil)和智利(Chile)常被称作“ABC三国”,三国国土面积超过南美洲的三分之二,2017年GDP总量合计为2.97万亿美元,占中南美洲总量的61%、南美洲总量的70%。

ABC三国工业增加值在中南美洲的占比ABC三国在探索符合自身国情发展道路的过程中,纷纷选择制定战略规划,推动“再工业化”,打造优势产业集群,重点发展汽车、航空、冶金、软件、电子等行业。加快工业化进程,如何保障能源供应?ABC三国能源生产以油气为主,但一次能源消费的持续增长带来了电力短缺问题,巴西等国每年都不同程度地遭受停电或限电困扰,很多民众缺乏稳定充足的电力供应。智利石油对外依存度约为50%、天然气对外依存度接近90%。

2019年6月16日,阿根廷发生全国断电ABC三国加快能源转型步伐,制定了一系列可再生能源发展支持政策和发展目标。阿根廷《可再生能源法》明确到2025年,可再生能源发电(不含5万千瓦以上的“大水电”)占总发电量的比重达到20%,相当于新增1000万千瓦可再生能源发电装机容量。智利计划到2025年可再生能源发电(不含2万千瓦以上的“大水电”)占总发电量比重达到20%。《2050年智利能源政策》提出到2035年和2050年,可再生能源发电占比达到60%和70%。巴西计划到2023年前,可再生能源在一次能源供应中占比达到43%,可再生能源发电量在总发电量中占比达到86%;到2030年前,非水可再生能源发电在总发电量中占比达到20%。“绿色优势”:清洁能源储量丰富还能互补《中南美洲能源互联网研究与展望》报告提出了多元化开发清洁能源、实现水风光协同发展的新思路。巴西是中南美洲水能资源最丰富的国家,亚马孙河流经大部分地区,水电开发潜力巨大。巴西水能技术可开发装机容量2.6亿千瓦,目前开发比例约37%,50%的待开发水能资源分布在亚马孙河流域。阿根廷全境处于风能资源丰富区,全国70%区域年均风速超过6米/秒,技术可开发量2万亿千瓦时/年,按利用小时数约3300小时考虑,可装机容量约6亿千瓦。智利光伏发电资源潜力超12亿千瓦,光热发电资源潜力5亿千瓦,资源分布由北至南逐渐递减,但目前开发率不足0.1%,具备大规模开发潜力。

中南美洲清洁能源资源分布情况巴西的“水”、阿根廷的“风”、智利的“光”——从自然特性来看,中南美洲水风光清洁能源具有很好的跨时空互补性,通过大范围电网互联实现多能互补开发利用,可相互平抑季节性出力变化,减少季节性装机容量。报告研究发现:巴西大多数水能资源高峰期为12月至次年5月,低谷期为6-11月;阿根廷风能资源高峰期为4-10月,低谷期为11月至次年3月;智利太阳能资源高峰期为10月至次年3月,低谷期为5-9月;三者之间存在较为明显的互补性,综合峰谷比为10:7。

巴西水能、阿根廷风能和智利太阳能年变化规律更为重要的是,中南美洲风电、太阳能发电成本正在快速下降。2019年巴西光伏发电项目投标报价最低达到1.75美分/千瓦时,墨西哥风电项目投标报价最低达到1.77美分/千瓦时。预计2025年前,全球范围内光伏发电和风电竞争力将全面超过化石能源发电。

全球光伏发电、陆上风电度电成本现状和预测根据清洁能源资源分布、开发条件及开发现状,报告规划中南美洲未来形成亚马孙东部、亚马孙西部、奥里诺科三大水电基地,哥伦比亚沿海、巴西东北部、阿根廷南部、巴拉圭及乌拉圭四大风电基地和阿塔卡玛沙漠、巴西东北部、奥里诺科平原三大太阳能基地。2050年水电、风电、太阳能发电基地装机容量分别达到1.4亿、2.2亿、2.0亿千瓦。铺就一张覆盖能源基地和负荷中心的大网中南美洲国家如果想要利用好这些清洁能源,还存在一个问题,就是风能和太阳能资源富集地区与负荷中心逆向分布、距离远,巴西尤为突出。巴西与中国国土面积相当,经济发展水平相近。在能源电力方面,都存在清洁能源资源富集地区与能源电力消费中心逆向分布的特点。巴西的风能和太阳能资源主要集中在东北部,负荷中心主要集中在东南部,相距达2000公里。近年来,中国的±800千伏、±1100千伏特高压直流输电技术发展成熟,可实现更大容量和更远距离的电力输送。为提高接纳大规模直流电力馈入的能力,中国还在东部负荷中心构建了坚强的1000千伏特高压交流电网。这些都为巴西未来电网发展提供了借鉴。±800 千伏特高压直流输电技术已在巴西美丽山水电站送出项目中得到应用。

美丽山水电特高压直流二期送出工程已经投运报告提出,中南美洲电力流未来将呈现“北水南送、南风北送、西光东送,跨洲南、北美互济”的格局。以巴西为中心的南美东部是中南美洲主要负荷中心;南美南部通过大规模开发水电、风电和太阳能成为重要的电力送出基地;南美西部通过开发水电、风电和太阳能基本满足自身和中美洲地区用电需求,远期逐步成为水电外送基地,并成为南、北美洲实现季节互济的电力中转站;中美洲接受南美西部和北美送入电力,满足电力供应缺口,并成为南、北美互联的通道走廊;加勒比地区以各岛就地平衡为主,岛间联网互相支援,实现清洁能源共享。

中南美洲主要负荷中心和清洁能源基地分布示意图这样,中南美洲将总体形成南美东部和西部、南美南部、中美洲三大同步电网,加勒比地区实现跨岛交流或直流联网。2035、2050 年,跨洲跨区跨国电力流规模分别达到3600万、9100万千瓦。
中南美洲能源互联网将带来什么?
构建中南美洲能源互联网能够带来怎样的效益?
报告采用评估模型,系统分析了中南美洲能源互联网对经济社会发展的促进作用。报告提出,中南美洲能源互联网将提供一个可靠、经济的能源供应体系,通过大规模开发清洁能源、实现大范围资源配置,以清洁和绿色方式满足中南美洲能源电力需求,为大型矿山、冶金基地和工业园区提供安全、经济、清洁的电力保障。根据投资估算结果,到2050年,中南美洲能源互联网总投资约2.35万亿美元,其中电源投资1.26万亿美元,占比54%;电网投资约1.09万亿美元。

中南美洲能源互联网投资规模与结构同时,预计2050年中南美洲平均发电成本比目前下降约50%,并累计新增超过500万个就业岗位,推动实现联合国提出的“人人享有可持续能源”的目标。本文转自全球能源互联网发展合作组织公众号中拉青年学术共同体(CECLA)官方微信公众号,专注于提供拉美历史和现实的深度阅读,挖掘拉美资讯背后的理性分析,致力于了解拉美、研究拉美、传播拉美,助力中拉关系可持续发展。投稿荐文:欢迎将原创作品或已刊优秀文章投荐给我们。荐稿最好已获原刊或作者转载许可,或帮助提供联系方式。加入我们:欢迎加入CECLA的作者、运营或活动团队,让我们交流、分享、共同成长——你我他和CECLA。原标题:《《中南美洲能源互联网研究与展望》报告》



亚洲能源互联网

加快开发中国北部、蒙古、俄罗斯清洁能源,向中国东部、韩国、日本送电;加快推进南亚、东南亚电网建设和区域内电网互联,接受中国、中亚、西亚等地区的清洁能源,满足印度、巴基斯坦以及东南亚国家的电力需求;形成东北亚、东南亚、南亚、中亚、西亚等区域电网联网格局。


亚洲及分区能源互联网研究与展望





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实现亚洲可持续发展关键是加快开发清洁能源,提升电气化水平,加强能源电力基础设施互联互通,构建亚洲能源互联网,打造清洁能源大规模开发、大范围输送和高效率使用平台,保障安全、充足、经济、高效的能源供应,加速实现绿色低碳发展。通过加快新旧动能转换,促进产业转型升级,推动技术创新,发挥人力和自然资源禀赋优势,促进亚洲可持续发展。

全球能源互联网发展合作组织“亚洲及分区能源互联网研究与展望系列报告”以实现全球1.5摄氏度温控目标为遵循,分析了亚洲及各区域能源电力发展趋势,研究提出清洁能源基地开发、电网发展和跨洲跨国互联方案。为应对气候变化,实现经济社会环境可持续发展,提供了一个经济性好、可操作、可复制的系统解决方案。



亚洲发展基本情况

亚洲是全球最具发展活力和潜力的区域之一。经济总量大,人口多,是世界经济发展重要引擎。2019年亚洲GDP总量达到31万亿美元,占全球的35%,人均GDP约6900美元。亚洲人口44亿,占全球总人口的60%。亚洲各国发展阶段跨度大,产业结构互补性强。大部分亚洲国家处于工业化初期或中期。东亚的高端制造业与南亚、东南亚的农产品和劳动密集型产业,以及中亚、西亚的矿产和油气资源形成良好的产业互补结构。

能源电力需求大,化石能源消费占比高,碳减排压力大。2017年亚洲一次能源消费约97亿吨标煤,占全球总消费46%。用电量约11.5万亿千瓦时,约占全球总用电量49%。化石能源占一次能源比重约83%。化石能源燃烧产生的二氧化碳年排放量约175亿吨,占全球能源消费碳排放的一半。电力可及率有待进一步提升。亚洲年人均年用电量2600千瓦时,低于3000千瓦时/年的世界平均水平。目前仍有2亿多无电人口,主要分布在南亚和东南亚。


2007-2019 年亚洲 GDP 变化趋势图


能源电力发展趋势

经济发展、人口增长将推动亚洲一次能源需求增长。预计到2050年,亚洲一次能源需求将增至146亿吨标煤,年均增速1.2%。2025年左右电能成为终端第一大能源,氢能需求快速增长。预计到2050年,亚洲终端能源消费达到84亿吨标煤,电能占终端能源的比重提高到67%,能源与原料用氢需求约2亿吨。交通、工业、建筑领域电气化,电制氢及海水淡化等技术的规模化应用,将进一步推动电力需求。预计到2050年,亚洲用电量42万亿千瓦时,人均用电量8100千瓦时。


亚洲终端能源消费和电能占比图


清洁能源发电将成为主导电源。预计到2050年,亚洲风能、太阳能发电成本将进一步下降,电源装机容量达到191亿千瓦,其中清洁能源装机占比增至91%。2035年左右清洁能源超越化石能源成为主导能源。预计到2050年,亚洲清洁能源占一次能源需求比重达到84%。


清洁能源资源开发布局

清洁能源资源

亚洲清洁能源资源丰富。水能资源理论蕴藏量约22万亿千瓦时/年,占全球水能资源的47%;风能资源理论蕴藏量约595万亿千瓦时/年,占全球风能资源的30%;太阳能资源理论蕴藏量约59100万亿千瓦时/年,占全球太阳资源的28%。清洁能源资源主要分布在呈“人”字形的两条能源带上。一条从西亚、中亚、中国西北、蒙古到中国东北,以太阳能、风能为主;另一条从南亚北部、中国西南、缅甸到老挝,以水能为主。清洁能源资源与人口、经济呈逆向分布。亚洲人口和经济中心主要分布在东部的太平洋沿岸和南部印度洋沿岸地区,与清洁能源呈现逆向分布态势。


亚洲清洁能源资源与人口密度分布示意图


清洁能源基地布局

在资源富集地区,集中式、规模化开发清洁能源,发挥大基地、大电网、大市场的优势,有利于降低开发成本,获得更好的资源效益。到2050年,亚洲可建设100多个大型清洁能源基地,总装机容量43亿千瓦。

水电基地主要开发雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、大渡河、伊洛瓦底江、萨尔温江、湄公河、恒河、布拉马普特拉河、印度河、阿姆河和锡尔河等流域。到2050年,主要流域水电基地装机容量约5.5亿千瓦。

风电基地重点开发东亚中国和蒙古、中亚哈萨克斯坦和西亚东南部等地区。到2050年,初步规划建设71个风电基地,总装机容量约11.6亿千瓦。

太阳能基地重点开发东亚中国西部和蒙古东南部、南亚印度和巴基斯坦、中亚和西亚等地区。到2050年,初步规划建设56个大型太阳能基地,总装机容量约25.4亿千瓦。


电网互联

电力流

统筹考虑电源发展、电力需求分布和清洁能源开发布局,西亚和中亚将成为亚洲主要的清洁能源外送基地和亚欧互联重要纽带,东亚和南亚将成为主要电力负荷中心,东南亚是亚洲重要的电力需求增长极。

为满足清洁电力优化配置,亚洲将形成“西电东送、北电南送”电力流格局,跨洲与欧洲、非洲和大洋洲实现多能互补。2050年,亚洲跨洲跨区电力流2.5亿千瓦,其中跨洲电力流6700万千瓦,跨区电力流1.8亿千瓦。


2050年亚洲电力流示意图


电网整体格局

亚洲将形成“四横三纵”互联通道,是全球能源互联网“九横九纵”骨干网架的重要组成部分。“四横”包括亚欧北横通道、亚欧南横通道、亚非北横通道和亚非南横通道,“三纵”通道包括亚洲东纵通道、亚洲中纵通道和亚洲西纵通道。


亚洲电网互联总体格局示意图


区域电网互联

东亚电网互联

东亚能源消费体量大,经济发展基础好,利用各国在清洁发电、特高压、储能等领域的先进技术,构建清洁、高效的能源互联网,将有力推动地区碳减排,引领带动亚洲绿色发展。预计2050年,东亚用电量19万亿千瓦时,占亚洲总用电量的45%,其中中国、日本和韩国仍然是主要电力消费国。电源装机84亿千瓦,占亚洲总装机的44%,清洁能源装机占比93%。跨区跨国电力流2亿千瓦。

区内,加强各国电网建设,提高清洁能源受入能力。中国建设特高压电网,韩国加强765千伏输电通道建设,增强跨国电力交换能力。跨区,建设与东南亚、南亚和中亚的电力互联通道。



东南亚电网互联

东南亚以水电开发带动区域经济发展,利用区外、区内多类型清洁能源,打造能源互补互济配置枢纽。中南半岛加快缅甸、老挝等水电开发,变资源优势为经济优势,打造外送清洁能源走廊。加里曼丹岛实施“电—矿—冶—工—贸”联动发展新模式,通过加快水电开发,满足岛内铝产业、钢铁产业发展需求,缓解清洁电力外送周边负荷。预计2050年,东南亚用电量3.6万亿千瓦时,占亚洲总用电量的9%,电力需求主要集中在泰国、越南、印尼、菲律宾和马来西亚。电源装机约15亿千瓦,占亚洲总装机的8%,清洁能源装机占比88%。跨区跨国电力流约1.3亿千瓦。

区内,中南半岛建设“三横三纵”特高压通道,形成“甲”字形特高压网架结构。马来群岛维持东部、中部、西部三个交流电网格局。跨区,建设与中国互联通道,解决中南半岛“丰余枯缺”问题。建设向南亚输电工程,将缅甸北部水电送至印度负荷中心。


南亚电网互联

南亚需要破解高度依赖化石能源、高度依赖进口油气的能源供应“双高”困境,保障能源安全,解决无电人口用电问题,推动工业提质升级和经济社会低碳发展。预计2050年,南亚用电量约14万亿千瓦时,南亚用电量在亚洲的占比由目前的12%提高到32%。电源装机66亿千瓦,占亚洲的35%。跨区跨国电力流1.2亿千瓦。

区内,印度、尼泊尔和不丹三国建成紧密的400千伏交流同步电网,满足尼泊尔、不丹水电消纳,印度与孟加拉异步互联。印度和巴基斯坦分别形成765千伏和500千伏骨干网架。跨区,接受东亚、东南亚、中亚和西亚清洁电力。


中亚电网互联

中亚发挥资源和区位优势,加快清洁能源集约化开发利用,实现区域经济跨越式发展,成为连接亚洲和欧洲的电力枢纽。预计2050年,中亚用电量8000亿千瓦时,电力需求主要集中在哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦。电源装机4.4亿千瓦,清洁能源装机占比89%。跨区跨国电力流6700万千瓦。

区内,建设哈萨克斯坦特高压交流环网,中亚五国建成500千伏电压为主的交流同步电网。跨区,向西与欧洲,向东与中国,向南与南亚互联,外送清洁电力。


西亚电网互联

西亚位于亚欧非三大洲交界处,油气资源丰富,经济发展对化石能源依赖度高,太阳能资源极为丰富,能源转型发展压力大、机会大。加快太阳能基地开发,以绿色电力产业带动能源、经济转型发展,以绿电、绿氢出口替代油气输出。预计2050年,西亚用电量4.8万亿千瓦时,占亚洲总用电量的12%,电力需求主要集中在沙特阿拉伯、阿联酋和伊朗。电源装机约22亿千瓦,占亚洲的11%,清洁能源装机占比91%。跨区跨国电力流1.1亿千瓦。经测算,2050年西亚氢能需求1100万吨,海水淡化年生产能力630亿立方米,制氢、海水淡化用电量占西亚总用电量的13%。

区内,加强各国400/500千伏主网架建设,实现各国电网广域互联。跨区,建设西亚与欧洲、非洲、南亚互联通道,成为亚欧非联网中枢。


东北亚电网互联

东北亚能源互联网覆盖中国华北东北地区、俄罗斯远东、日本、韩国、蒙古和朝鲜。通过构建东北亚互联电网,多方向接受多类型清洁电力,降低各国化石能源对外依存度,保障能源低碳发展和安全供应。东北亚互联电网建设应转变既有“手拉手”边境贸易方式,建设“心连心”基地到负荷中心输电通道,形成大容量、高效率能源互联网。

到2050年,东北亚基本形成“三环一横”的互联格局,主要包括蒙—中—韩—日、中—俄、俄—日、中—朝—韩以及俄—朝—韩五大互联通道。电力送端主要是俄罗斯远东的水电和海上风电,蒙古南部的太阳能和陆上风电。韩国、日本是主要电力受入地区,中国华北东北既是电力受入区,也电力转送区。俄罗斯远东地区通过东、中、西三个通道向东北亚负荷中心送电,蒙古、中国通过陆上、海上两个大通道向韩国、朝鲜、日本送电。


重点互联互通工程

到2050年,亚洲建设跨洲互联工程10项,输电容量约6700万千瓦,主要包括哈萨克斯坦—德国、哈萨克斯坦—罗马尼亚、沙特—土耳其—保加利亚、澳大利亚—印尼±800千伏直流工程,以及沙特—埃及±500千伏和沙特—埃塞俄比亚±660千伏直流工程。建设跨区互联工程31项,输电容量约1.8亿千瓦,主要包括中国—巴基斯坦、中国—老挝、中国—印度、沙特—印度、阿曼—印度、阿联酋—印度、缅甸—印度、土库曼斯坦—印度以及俄罗斯—中日韩朝±800千伏直流工程,中缅孟、中国—巴基斯坦、伊朗—巴基斯坦以及中国—越南±660千伏直流工程,塔吉克斯坦—巴基斯坦以及俄罗斯—日本±500千伏直流工程。


投资与效益

投资估算

到2050年,亚洲能源互联网总投资23万亿美元,其中电源投资17.6万亿美元,电网投资5.4万亿美元。


亚洲能源互联网投资估算


综合效益

在经济方面,拉动地区投资,带动相关产业发展,亚洲能源互联网建设对亚洲经济增长的平均贡献率达2%。通过大规模开发利用清洁能源发电,扩大优质资源配置范围,可以有效降低电力供应成本,平均发电成本降低40%以上。在社会方面,提供清洁可靠的能源电力供应,2050年亚洲清洁能源发电量占比91%,清洁能源消费占比达到84%。实现电力普及,促进社会全面发展,拉动上下游产业累计新增就业1.8亿个。在环境方面,2050年能源系统年二氧化碳排放较2010年下降71%以上。利用清洁电力淡化海水,支持生态修复植树造林,增加林业碳汇,实现经济社会发展与环境保护有机结合。在政治方面,通过能源与经济合作,有助于增强政治互信,推动政策协同,服务区域一体化发展。

构建亚洲能源互联网是能源领域的重大创新,是加快亚洲能源变革转型,实现亚洲经济、社会、环境协调可持续发展的系统方案。亚洲能源互联网能够实现清洁能源资源大范围共享,保障能源电力清洁、安全、经济、高效供应,促进产业结构升级和区域合作共赢,有效应对气候变化和保护生态环境。绿色低碳转型是全球发展主基调,需要各国坚定信念、落实行动、共同绘制亚洲发展新蓝图。


东北亚能源互联网

加快区内清洁能源开发,构建环渤海/北黄海、环日本海、环阿穆尔河/黑龙江流域,横向联接蒙古南部至中国华北的“三环一横”跨国联网通道,形成“西电东送、北电南供、多能互补”的格局。


东北亚能源互联网规划最新研究成果(中英文对照版)




英文版


来源于 全球能源互联网期刊  


东南亚能源互联网


加强各国电网互联以及与周边国家联网,统筹利用区内、区外两种资源和两个市场,形成区内紧密互联,跨区丰枯互济、多能互补的能源发展新格局。


东南亚能源互联网规划最新研究成果(中英文对照版)



报告中提出构建东南亚能源互联网,是东南亚清洁能源发展的关键。为应对可持续发展面临的挑战,东南亚需要加快推动能源转型,实现清洁发展。此外,还对东南亚能源电力发展提出了展望,和东南亚电网互联规划方案,强调了东南亚能源互联网将拉动区域经济增长,创造显著的社会、环境和资源优化配置效益。

研究报告表明,发挥资源优势,推动区域一体化,实现可持续发展,需要秉持全球能源互联网理念,坚持走清洁发展道路,推进东南亚能源转型,加快构建东南亚能源互联网,以清洁和绿色方式满足地区能源电力需求,符合区域共同利益。



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阿拉伯国家能源互联网

坚持区内平衡和外送并重,加快开发区内大型太阳能发电、风电基地;强化国内互联,推进跨国联网工程,建设阿拉伯与欧洲、撒哈拉以南非洲、南亚互联通道,形成“区内紧密互联、跨区高效配置、多能互补互济”的能源发展新格局。

中东地区能源互联发展综述



电力系统自动化 作者:张小平 欧明宇 宋燕敏 李晓露



1  中东地区的能源和电力发展

    按照国际能源署(IEA)的定义,本研究确定的中东地区包括:北非五国(摩洛哥,突尼斯,阿尔及利亚,利比亚和埃及); 黎凡特阿拉伯国家(黎巴嫩,叙利亚,约旦和巴勒斯坦); 阿拉伯半岛八国(沙特阿拉伯,科威特,伊拉克,巴林,卡塔尔,阿拉伯联合酋长国,阿曼和也门)以及伊朗和土耳其,如图1所示。

图1   中东地区示意图

中东地区在全球能源尤其是石油和天然气议程中占有重要的地位。与这个地区相关的挑战是能源安全、国家和地区能源的可持续性以及能源的适当利用。

全球石油储量相当于2016年底的17067亿桶(2407亿吨)石油。就本研究确定的中东地区储量而言,等于878亿桶,占全球探明储量的51.4%。中东地区的总人口约为4.5亿。因此,该地区人均石油资源量为1951桶,储量/产量比为70。图2给出了2016年全球各地石油储量的份额。

图2   2016年全球各地石油储量的份额

中东地区探明天然气储量总量相当于87.2万亿立方米,占全球天然气储量的46.7%。中东是世界上研究能源消费和能源未来发展的重要地区。其全球能源消费份额达到8.8%。天然气在中东的能源消耗达到了创纪录的51.5%。中东在能源出口方面仍然占有重要的地位,占全球原油出口的46%以上。图3给出了中东的一次能源生产和消费情况。

图3  中东能源生产和消费

电力只是几种能源商品之一,而电力经济的生产和用电量是其规模和发展水平的基本表征指标。虽然中东一些国家出口电力,但大部分产品是用于国内消费的。在中东,电力主要用于应对极端的气候。电力和水之间的强相互联系已经被称为能源/水联系。而且空调是另一个高度用电的过程,并保证了夏季人们的生活需求。中东沙漠地区的现代生活没有电力供应是难以想象的。

在中东地区,2016年的最终用电量为1400 TWh,为全球电力消耗的6.7%。2016年中东地区电力消费量最高的四个国家,沙特阿拉伯,伊朗,土耳其和埃及占中东地区电力消费的63.2%。沙特阿拉伯以20.5%的比例占最大份额。2016年发电量为1750亿千瓦时,占全球发电量的6.8%。四大电力生产国与中东地区消费国保持一致,占全区发电量的62.2%,其中沙特阿拉伯占22.2%。中东的电力生产和消费如图4所示。

图4  中东的电力生产和消费

在中东地区,电力容量为610 TW,占2016年全球电力容量的6.0%。中东地区的四个最高容量国家伊朗,土耳其,沙特阿拉伯和埃及占中东地区的62.2%电量。伊朗占比最大,为19.1%。2016年该地区输配电损失为223.1亿千瓦时,输配电损失率为12.1%,是世界标准的150%。而显然中东地区发电和输电的电力基础设施还需要改进。

中东地区的可再生能源十分丰富,自然资源独特:阳光充足,风力强劲,并且在少数地方拥有强大的河流。根据世界银行的估计,该地区接收的全部太阳能占地球太阳能资源的22%至26%。这意味着每平方公里每年太阳能的潜能相当于从1-2百万桶石油中产生的能量。在中东地区,直接正常辐射和全球水平辐照度在2000到2500 KWh / 平方米/年之间 。就该地区的风能而言,这是目前可再生能源技术成本最低的一种。在中东地区,风力发电潜力巨大,特别是阿曼,埃及和摩洛哥,风力发电机组每年全负荷运行时数超过2400小时。

从2008年到2016年,该地区的非水电可再生能源发电量增长了十倍,达到近23 TWh,比传统能源的增长速度快很多。虽然风能是中东地区最大的可再生能源,但近年来太阳能发电量增长速度最快。截至2016年3月,该地区现有可再生能源项目总发电量超过57 GW。新建的可再生能源发电厂3.4万千瓦。这些项目中约66%是风能和太阳能,总计分别为0.9 GW和1.3 GW。土耳其,埃及和摩洛哥在该地区是风力发电的主要国家。就该地区的可再生能源发电容量而言,土耳其,伊朗和埃及在目前情况下分别为34 GW,10 GW 和3.6 GW。尽管土耳其和伊朗在可再生能源发电方面排名前二,但均以水电为基础。在风能和太阳能方面,摩洛哥和巴勒斯坦在这个地区位居前列。而且,其他国家,特别是沙特阿拉伯,也正在开展可再生能源项目。

2  中东地区电网的互联互通

    近年来,中东国家经济快速发展。经济高速增长引发了重大的能源需求,特别是电力需求。随着新增发电量的增加,输配电网基础设施也需要改善。同时,能源需求巨大,国内唯一的能源不足以满足电力行业的需求,促进了能源和电力的进口。图5给出了中东地区现有和计划中的互联电网。西班牙和意大利也参与了互联。中东国家主要的区域能源互联计划包括三个互联系统:

• 马格里布地区能源互联

• 八国地区能源互联

• 海湾合作委员会(GCC)区域能源互联

图5  中东地区现有和计划中的电网互联

虽然这三个区域能源互联已经建成一段时间,但由于不同的挑战和问题,中东国家之间的电力贸易依然很少。目前,中东地区的电力交易量是世界上最低的,尽管预计中东电网完全整合后,满足不断增长电力需求的投资成本可能会降低35%。海湾合作委员会与其他中东国家之间不存在电网能源互联等实际挑战使得它们之间的贸易目前受到限制。本地区大多数国家垂直一体化电力市场等结构性和制度性的挑战导致了国有垄断,使得国际贸易更为复杂。此外,中东国家监管机构的独立和知情的第三方也很少,这对传统能源体系的电力行业监管构成了挑战。马格里布地区能源互联始于20世纪50年代,包括摩洛哥,阿尔及利亚和突尼斯。马格里布地区电力互联进出口总量如图6所示。

图6  马格里布地区的电力进出口总量

八国地区能源互联由埃及,伊拉克,约旦,叙利亚和土耳其于1988年发起。图7给出了八国地区电力进出口总量。

图7  八国地区电力进出口总量

海湾合作委员会(GCC)的区域能源互联涉及六个成员国-科威特,沙特阿拉伯,巴林,卡塔尔,阿联酋和阿曼,成立于1981年5月。与其他两个区域互联不同的是,海湾合作委员会地区的电力交换实体和监管环境要好得多。高压直流的强大功能和高传输能力使在该地区实现了高水平的电力供应稳定性和可靠性。海合会地区的发电装机容量估计为148 GW,几乎占中东发电容量的50%。该地区各种可再生能源发电的发展规模为:并网风电65 GW,离网风电34 GW,并网太阳能光伏发电505 GW,离网太阳能光伏发电283 GW,总计888 GW的潜在发电量。这一数据是现有海湾合作委员会总装机容量的6倍以上。

3  中东地区电网互联推动技术进步

    基于中东地区目前的电力联网形势,可再生能源的高渗透率成为电网互联的技术难题。为了向海上风电场等偏远地区输送可再生能源,需要开发新型可再生能源集成技术,储能技术,电网互联技术以及智能需求管理技术。对于大规模的可再生能源一体化,有两种不同的方法可以应用,即所谓的基于电压源换流器的高压直流电网技术和分频输电系统。

除了可再生能源与电网的集成,高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电系统(FACTS)是解决系统传输难题的电网互联技术。目前,海湾合作委员会的区域能源互联已经在使用高压直流输电,建设或规划中的许多互联项目也考虑了高压直流输电技术。高压直流输电技术主要包括传统高压直流输电技术 (LCC HVDC)和基于电压源换流器的柔性高压直流输电 (VSC HVDC)。基于电压源换流器的柔性高压直流输电技术可能是多端直流电网或海上风电场集成的首选方案。同时,高压直流输电技术的技术进步也推动了传统高压直流输电技术的发展。比如新型柔性传统高压直流输电技术的出现可消除换相失败,也可提供快速的动态无功/电压控,在远距离大容量电力传输方面极具潜力。


非洲能源互联网

加快非洲大型水电、太阳能、风电基地和各类分布式电源开发,加强各国骨干网架和配电网建设,推进洲内跨国跨区联网,推动建设非洲与欧洲、亚洲电力互联通道,打造绿色低碳、安全可靠、广泛互联、经济高效的清洁能源资源优化配置平台,为非洲经济社会环境可持续发展提供有力支撑。


一图读懂非洲能源互联网

全球能源互联网发展合作组织



非洲能源互联网最新研究成果(一)中英文对照版



9月4日,在中非合作论坛北京峰会期间,全球能源互联网发展合作组织在北京举办了“非洲能源互联网发展论坛”。在论坛上,合作组织发布了非洲能源互联网的最新研究成果。

在报告中,分析了非洲可持续发展的新机遇、非洲能源互联网对非洲可持续发展的助推作用,并对非洲能源电力发展作了展望。研究报告表明,实现非洲可持续发展,推动非洲工业化、城镇化和区域一体化进程,需要坚持走清洁发展道路,加强能源电力互联互通,加快建设非洲能源互联网,确保安全、清洁、经济、高效的能源供应,变资源优势为经济优势,以能源发展带动经济社会发展。



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非洲能源互联网最新研究成果(二)中英文对照版





 9月4日,在中非合作论坛北京峰会期间,全球能源互联网发展合作组织在北京举办了“非洲能源互联网发展论坛”。在论坛上,合作组织发布了非洲能源互联网的最新研究成果之二。 

在报告中,介绍了非洲清洁能源基地布局、非洲电网互联规划方案、重点互联互通工程以及非洲能源互联网能达到的综合效益。研究成果表明,清洁主导、电为中心、互联互通、大范围配置,是未来非洲能源发展的大趋势、大方向,需要加快构建非洲能源互联网。



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欧洲能源互联网

坚持洲内开发与洲外输电并重,建设坚强的区域能源互联网,形成大范围互联、经济高效、安全可控的清洁能源资源优化配置平台。洲内,加强跨国跨区骨干网架建设,支撑洲内清洁能源大规模开发利用;跨洲,推进欧亚非电网互联,加快引入北非、西亚太阳能,在更大范围优化配置清洁能源,实现“洲内北电南送、洲外高效接入、跨洲水风光互济”的能源发展新格局。



欧洲能源互联网规划研究报告




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源:《全球能源互联网》



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