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全球能源互联网李晓东主要内容全球能源发展现状分析全球能源资源分布和发展现状，总结当前世界能源发展所面临的主要挑战清洁替代与电能替代世界风电和太阳能发电发展趋势，阐述“两个替代“的必然性及其在能源革命中的重要地位。全球能源电力供需分析能源、电力供需主要影响因素，预测全球电力需求总量和结构，提成绩未来全球能源开发重点和布局。对全球电力供需和电力流进行了展望。构建全球能源互联网阐述了全球能源互联网与坚强智能电网的内在联系，提出构建全球能源互联网的设想和架构。研究了全球能源互联网的合作机制，并初步评估了全球能源互联网的综合效益。全球能源互联网研究与实践阐述了全球能源互联网技术创新的重要性和重点领域技术革新，介绍了去啊你去能源互联网研究和实践基础全球能源互联网改变世界从能源、经济、社会、文明四个维度，展望全球能源互联网对未来世界的重大影响和推动作用。第一章全球能源发展现状与挑战全球能源发展现状基本情况…近20年，世界能源总体上形成了煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局…——《全球能源互联网》全球能源发展现状基本情况能源类型剩余可采储量折合标准煤尚可开采煤炭8925亿吨6240亿吨113年石油2382亿吨3336亿吨53年天然气186万亿立方米2424亿吨55年能源类型剩余可采储量折合标准煤尚可开采煤炭1144亿吨817亿吨31年石油24亿吨35亿吨12年天然气33万亿立方米44亿吨28年全球主要能源资源中国主要能源资源…全球化石能源虽然储量大，但随着工业革命以来数百年的大规模开发利用，正面临着资源枯竭、污染排放严重的等现实问题——《全球能源互联网》全球能源发展现状050000100000150000200000250000300000350000400000450000500000清洁能源化石能源全球化石能源储量和清洁能源可开发量比较资源当量（亿吨标准煤）…全球风能、水能、太阳能等清洁能源资源非常丰富……相当于全球化石能源剩余探明可采储量的38倍。——《全球能源互联网》全球能源发展现状能源消费19651975198519952000200520102015Series13730.75741.57181.88590.59390.510939.012170.013105.0Series394%93%89%87%87%87%87%85%80%82%84%86%88%90%92%94%96%-2000.04000.06000.08000.010000.012000.014000.0全球一次能源消费总量及化石能源占比…世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占比重正逐步下降……全球能源消费呈现总量和人均能源消费量持续“双增”的态势。——《全球能源互联网》全球能源发展现状能源消费19652016NorthAmericaS.&Cent.AmericaEurope&EurasiaMiddleEastAfricaAsiaPacific…亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。全球能源发展现状能源生产1980-2013年间，化石能源仍在支撑着世界经济发展石油年产量增长33.7%，年均增长0.9%中东、非洲地区石油产量增长较快，北美地区增长放缓天然气产量增长1.3倍，年均增长2.6%欧洲已成为世界天然气主产区煤炭年产量增长1.1倍，年均增长2.3%亚太地区已成为世界煤炭主产区2000-2013年，风力和太阳能发电装机容量增长迅猛，但比重仍然较低风力发电装机容量增长17倍太阳能发电装机容量增长111倍能源贸易（原油）能源贸易（天然气）全球能源发展现状化石能源化石能源在全球储量分布不均衡煤炭生产和消费集中于亚太地区中国是世界上最大煤炭生产/消费国石油生产集中于中东、中南美和北美地区石油消费遍及全球，故而石油贸易相对发达天然气生产主要集中于欧洲、欧亚大陆和北美天然气贸易正在快速增长非常规油气储量丰富，但开发难度较大全球能源发展现状清洁能源以清洁能源替代化石能源将成为全球能源发展的重要趋势清洁能源最主要的利用方式，是将其转化为电能水能是技术最成熟、经济效益最高、已开发规模最大的清洁能源中国是水能理论蕴藏量最高的国家全球能源发展现状清洁能源风能和太阳能主要富集于“一极一道”地区一极一道，即北极圈及其周边地区和赤道及附近地区风能当前利用规模仅次于水能俄罗斯、格陵兰岛（丹）是风能理论可开发量最高的两个国家/地区太阳能发电是当前发展最快的清洁能源发电品种德国是目前太阳能发电量最大的国家全球能源发展现状清洁能源核能是清洁能源但受一系列核电站事故影响，核电发展陷入停滞。-500.01000.01500.02000.02500.03000.03500.04000.04500.0200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162000-2016年全球核能消费总量（Mtoe）全球能源发展现状电力生产电力是清洁高效的二次能源-5000.010000.015000.020000.025000.030000.019851990199520002005201020151985-2015全球发电机装机容量（TWh）AsiaPacificAfricaMiddleEastEurope&EurasiaS.&Cent.AmericaNorthAmerica…电力供应仍以煤电、气电等化石能源发电为主，但逐渐呈现清洁化的趋势——《全球能源互联网》全球能源发展现状电网发展近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。规模最大的国家级电网，最高电压1000kV/±800kV互联程度最高的跨国电网，大量接入清洁能源覆盖美加墨的北美互联电网，美国自加拿大、墨西哥进口电能最高电压：765kV跨国互联程度不高最高电压500kV全球能源发展现状电网发展近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。国内/跨国互联电网北美电网共有9家主要运营商，分为4个同步电网，异步互联全球能源发展现状电网发展近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级不断提高，电能输送距离大幅提升。国内/跨国互联电网欧洲(西欧)电网是互联程度最高的洲际电网，共有5个同步电网异步互联全球能源发展现状电力贸易全球能源发展现状电力消费…全球电力消费持续快速增长，增速超过一次能源消费增速。——《全球能源互联网》0.05000.010000.015000.020000.025000.030000.0用电量用电量全球能源发展现状电力消费中国是总用电量最高的国家，占全球用电量的27%，人均用电4130kWh冰岛是人均年用电量最高的国家，人均用电50613kWh美国总用电量仅次于中国，人均用电12077kWh…亚洲、中南美等地区的新兴经济体用电增速明显高于欧美等发达地区。——《全球能源互联网》乍得是人均用电量最少的国家*，人均用电16kWh全球能源发展面临的挑战能源供应面临的挑战能源消费总量快速增长化石能源储量有限、不可再生能源资源与能源消费呈逆向分布，能源开发越来越像少数国家和地区集中能源供应成本“一升一降”化石能源开采成本逐渐上升清洁能源开发成本下降，但仍处于高位第一章小结化石能源依然是全球最重要的一次能源但其储量有限，分布不均，利用时污染严重清洁能源将在未来替代化石能源清洁能源的主要利用方式是将其转换为电能——建立覆盖范围更为广泛的电网，能够促进区域间能源贸易，平衡能源供需矛盾，开辟安全、清洁、高效的能源可持续发展之路——《全球能源互联网》第二章清洁替代与电能替代清洁替代定义清洁替代，是指在能源开发上，以清洁能源替代化石能源，逐步实现从“化石能源为主、清洁能源为辅”向“清洁能源为主，化石能源为辅”转变。50by50Cheaprenewableenergyandbatteriesfundamentallyreshapetheelectricitysystem.Batteriesboommeansthathalfoftheworld'selectricityby2050willbegeneratedfromwindandsolar.——BloombergNEF清洁替代Morethanone-quarterofglobalelectricityisgeneratedbywindandsolarPVby2040inthe450Scenario——IEA风电发展情况装机容量中国是全世界风电装机容量最高的国家，总装机容量7716万千瓦丹麦是风电占用电量比重最高的国家，该国高达34%的用电量来自于风力发电风电发展情况技术发展单机容量逐步增加，主流单机容量已达到1.5~2MW变速恒频技术和可变桨距功率调节技术功率预测能力和功率调节能力风电发展情况成本控制陆上风机投资成本约900欧元/千瓦中国风电度电成本约0.45~0.55元太阳能发电发展情况装机容量中国是全世界光伏发电设备装机容量最高的国家，产能占全球的32%德国是最倚重光伏发电的国家太阳能发电发展情况光伏复合储能技术提高电能利用率，减少输出波动，降低线损电网友好太阳能发电发展情况成本控制陆上光伏电厂投资成本约9千~1.1万元/千瓦中国光伏发电度电成本约0.7~1.2元清洁替代技术挑战能源高效转换技术清洁能源并网消纳技术极端条件下的风电和太阳能发电技术清洁能源的成本控制对电网安全运行带来的影响电能替代定义电能替代，是指在能源消费上，以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源直接消费，提高电能在终端能源消费中的比重，并最终成为最主要的终端能源品种电能的优势能量形式转换简便，用途广泛能量利用率高安全无污染电能的劣势价格较高难以大规模储存电能替代以电代煤煤炭在开采、运输和燃烧过程中均会产生严重的污染煤炭的运输成本很高大型燃煤锅炉的燃烧效率明显高于小型锅炉电能替代电热供暖北欧地区取暖用能源形式占比到2040年，电能将会在供暖能源中扮演更为重要的角色——WorldEnergyOutlook,IEA电能替代以电代油小型内燃机的能量转换效率仅有25%-45%大型燃油涡轮发电机的效率可达50-55%电动机的能量转换效率可达90%以上电能替代港口岸电一艘中型集装箱船靠港期间24小时排放的PM2.5污染物，相当于50万辆国四重型货车一天的排放量岸电设施直接向船舶提供380V-10kV电力接入，大幅降低港区大气污染物排放量电能替代远期前景及至2050年，仅电动汽车充电消耗的电能就可能达到城市总消耗电能的一半第三章全球电力供需格局全球能源供需经合组织国家能源自足率除北美外，其他经合组织成员国能源自足率均低于50%煤炭和原油贸易增量很小天然气贸易较快增长可再生能源利用大幅增长全球电力需求电力需求发展趋势（2014-2040）及至2040年中国、印度等新兴经济体的电力需求较2014年将有2-3倍增长欧美等成熟经济体电力需求增长相对较小——WorldEnergyOutlook,IEA全球电力生产电力供应发展趋势（2014-2040）相比于火电、水电、核电等传统发电方式，新能源发电量将有明显增长，尤其是风电和太阳能发电——WorldEnergyOutlook,IEA全球电力供需各大洲电力供需亚洲电力需求保持较快增长，未来电力供应缺口不断增大，是电力受入型地区欧洲电力需求趋于饱和，电能替代带来巨大的可再生能源受入需求，是传统的电力受入型地区北美洲电力需求量大但资源储量丰富，电力供需以自我平衡为主非洲地区可再生能源资源非常丰富，电力需求少，是电力输出型地区南美洲电力需求增长较快，考虑赤道地区太阳能发电后总体是自我平衡型地区大洋洲资源富集，电力需求相对较少，但输出非常困难清洁能源分布风能蕴藏情况全球风力图显示，北极沿岸地区、格陵兰岛等有着丰富的风