急!全球将陷入“水深火热”,中国却织起了一张“网”......

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在浩瀚宇宙中悠悠运行了46亿年的地球,看上去依然美丽。

但这颗蔚蓝色星球早已伤痕累累——绿色植被遭到破坏、蓝色海洋遭受污染、全球气温逐年上升等威胁近在眼前。

2019年,国际能源署首次评估化石燃料使用对全球气温上升的影响,发现自前工业化时代以来,全球平均气温上升了1℃,其中超过0.3℃由煤炭消费排放的二氧化碳造成。

另有研究表明,如果全球温室气体排放保持目前水平,到2100年,海洋生物量损失将达17%。地球升温的后果不止于此——冰川消融、海平面升高、极端高温等,可能让更多人的生存陷入“水深火热”之中。

显然,地球迫切需要一次能源转型。

能源是经济社会发展的重要物质基础。能源资源主要有煤炭、石油、天然气等化石能源,以及水能、风能、太阳能等清洁能源。人类对能源的利用,曾经历从薪柴到煤炭再到油气的两次转型。每一次的能源更替,都伴随生产力的巨大飞跃和人类文明的重大进步。

而今,人类再一次站在了如何从地球汲取生命之源的十字路口。面对这一关键抉择,中国提出的构建全球能源互联网方案,正得到包括联合国在内越来越多的国际组织和国家的认同。

全球能源互联网是清洁能源在全球范围大规模开发、输送和使用的重要平台,由智能电网、特高压电网和清洁能源3个要素组成。

在全球能源互联网发展合作组织(下称合作组织)主席刘振亚看来,全球能源互联网有助于实现能源生产从化石能源向清洁能源主导的转变,以及能源消费从煤炭、油、气等向以电为中心的转变,能够统筹利用世界各国、各地的资源差、时区差、季节差、电价差等,促进全球清洁能源集约化开发和大范围高效配置,实现能源结构优化和使用效率提升。

联合国秘书长古特雷斯认为,全球能源互联网是实现人类可持续发展的核心和实现全球包容性增长的关键,并敦促全球各国政府为推动世界能源转型加强行动。

全球能源互联网为何深入人心?已经在中国、巴西等国运转起来的能源互联网,又将如何在国际社会扮演更重要的角色?

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1000 千伏榆横—潍坊特高压黄河大跨越高空作业施工 徐可摄

文 |《瞭望》新闻周刊记者 张冉燃

本文转载自“瞭望APP”客户端,原文首发于2021年5月11日,原标题为《能联全球惠天下》,原文首刊于《瞭望》2021年第19期,标题为《能联全球惠天下》。

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能源动脉堵点何在


全球能源互联网的理念出自中国并非偶然。

我国化石能源资源禀赋先天不足——富煤、贫油、少气,给能源安全和可持续发展带来严峻挑战。

煤电问题突出。我国煤炭占一次能源消费比重约58%,一半以上用于发电,且探明储量只能开采50年。目前我国煤电装机超过10.4亿千瓦,占全球一半。2019年以来,我国新投产和在建煤电约1.2亿千瓦,接近欧盟国家现有煤电总和(1.4亿千瓦)。全球减排背景下,我国煤电装机不降反升,面临的国际压力越来越大。

油气受制于人。我国石油、天然气占一次能源消费比重约27%,受资源条件限制,生产与消费缺口持续扩大,对外依存度分别达72%、43%,保障油气安全压力巨大。国网能源研究院副院长蒋莉萍说,我国进口石油的65%来自中东地区,运输需经过印度洋、马六甲海峡等海域,地缘政治复杂。“特别是在经济逆全球化抬头、油价巨幅震荡、中美经贸摩擦等不确定因素可能长期存在的情况下,把能源安全系于国际市场靠不住,能源安全也买不来,油气对外依存度过高不利于国家安全。”

资源现实、绿色发展、经济安全的三重约束下,我国以化石能源为主的能源生产和消费方式亟待调整,发展清洁能源成为核心选项。

我国清洁能源资源丰富。水能、陆上风能、太阳能资源技术可开发量分别超过6亿、35亿、100亿千瓦,目前开发率分别低于50%、4%、5%。合作组织秘书长伍萱认为,清洁能源只要转化为电能就能被高效利用,而我国水、风、光资源庞大,只需开发一半左右就可满足到2060年的能源需求。“随着太阳能发电、风电技术等的不断升级,以及风电、光伏成本的持续快速降低,清洁能源完全有可能成为我国主导能源。”

障碍也有。最突出的莫过于资源与需求逆向分布——70%左右电力消费集中在东中部地区,但水能、风能、太阳能资源80%分布在西部北部地区。

这意味着,中东部用电大省清洁能源缺乏,而清洁能源富集的西部北部地区用电需求有限。

这些清洁能源富饶之地,因无力消纳本地清洁能源,只能“三弃”——弃风、弃光、弃水。数据显示,2016年,全国“三弃”电量高达1100亿千瓦时,超过同年三峡水电站发电量约170亿千瓦时,直接经济损失超500亿元。

清华大学电机工程与应用电子技术系教授周远翔认为,造成“三弃”的原因在于,我国大型能源基地与东中部地区的负荷中心,相距大多在1000公里以上,有的甚至达到3000公里,大大超出传统超高压输电线路的经济输送距离。“传统的高压、超高压电网,没办法把电送到数千公里之外,因为路上远距离传输损耗的电能太多。”

显然,清洁能源要想更好发力,迫切需要建设远距离、大容量、低损耗的外送通道。

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特高压的地理版图


特高压适时登场。

特高压输电技术是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上电压等级的输电技术。其最远输电距离可超过5000公里,同时由于电压超高,特高压远距离输电的沿途损耗极低。

特高压输电是世界级技术难题。上世纪60年代起,美国、苏联、日本、意大利等国均开展特高压研究试验、设备研制和工程尝试,受制于政治、经济、技术等因素,纷纷无果而终。我国从上世纪80年代中期开始特高压技术的部分前期研究与试验,2005年正式启动工程可行性研究,依靠自主创新,最终实现了技术、设备、标准和工程的全面突破,后发赶超,成为目前全球唯一掌握特高压核心技术和全套装备制造能力并将其投入商业化运营的国家。

特高压电网是构建全球能源互联网最为重要的关键技术,在某种意义上,也是我国实施能源战略转型的一把钥匙——特高压输电距离可远至5000公里,理论上无论能源来自我国何处,也无论能源以何种形式存在,只要能转换成电能,就均可经由特高压电网,输送到全国。

据了解,一条±1100千伏特高压直流输电线路,输电容量可达1200万千瓦,相当于4个葛洲坝水电站。与±500千伏超高压线路相比,输电容量提高了4~5倍,输电距离增加了5~6倍,输电损耗不到其1/4,单位造价只需其40%。

特高压电网正在我国快速发展。目前,我国已建成全球规模最大的特高压交直流混合电网,累计投运30个特高压工程,在建5个特高压工程,在运在建特高压线路4.8万公里,变电(换流)容量4.7亿千伏安(千瓦),累计输电超过2.5万亿千瓦时。特高压电网已然成为我国西电东送、北电南供的能源大通道。

有了特高压加持,在能源的供给端,清洁能源的生产力有望彻底释放。数据显示,得益于特高压工程的大量投运,“三弃”情况近年大幅改善:2019年前三季度,全国弃光率降至1.9%,弃水率降至4.1%,弃风率降至4.2%,清洁能源利用率全部提升到95%以上。

在能源的需求侧,特高压电网不仅大大缓解了煤电运紧张的“老大难”问题,而且降低了供电成本,其落地电价比当地火电上网电价低约5分/千瓦时。以浙江为例,目前该省全年1/3用电量(1500亿度)都从四川、宁夏等地输送而来。

与此同时,特高压对清洁能源发展意义重大。以西南水电为例,2020年,西南部复奉、锦苏、宾金、楚穗、普侨、新东6回水电直流外送通道输送电量共计1700亿千瓦时,相当于节约标准煤5400万吨,减少二氧化碳排放1.4亿吨、二氧化硫排放40万吨、氮氧化物排放34万吨。

特高压电网在中国取得的成功,在实践上验证了特高压输电的先进性、安全性、经济性和环境友好性,不仅有力推动了中国能源创新发展,而且为加快世界能源转型和可持续发展提供了成熟技术和成功经验。

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能源互联加速成网


有了特高压在中国的大显身手,人们开始期待:把特高压的“套路”复制到其他国家。

甚至可以把大洲之间乃至全球范围的能源尽数连接起来。

毕竟,中国的能源状况不光是全球的缩影,而且是相对困难的版本。

在化石能源方面,全球总量有限且资源与消费分布不均的问题突出,能源开发越来越向少数国家和地区集中,一些资源匮乏国家的能源对外依存度不断提高,能源安全形势严峻。

在清洁能源方面,同样需要破解资源丰富但不均衡的矛盾——清洁能源富集地区大都远离能源消费地区,其间相距数百甚至数千公里。

特高压远达5000公里的输电距离,让全球电网连接变成可触摸的现实。合作组织经济技术研究院院长周原冰说:“全球各大清洁能源基地与负荷中心之间的距离都在特高压输送范围内。在我们看来,实现全球能源的互联,技术上没有任何障碍。”

事实上,跨国、跨区电网互联的构想早已有之。欧洲、北美、海湾国家等,也已形成一批跨国互联电网,一些跨洲联网方案也在推进之中。

与这些电网互联的策略不同,我国徐徐铺开的全球能源互联网方略,实现了理论、规划、项目等的突破,具有技术可行、经济性好、可操作、可复制、可量化的特点。

在刘振亚看来,“我国的全球能源互联网方案,因为同时需要强大的基建能力、高超的电力技术,特别是集中力量办大事的整体思维,决定了这个方案只有我们想得到,也只有我们办得到。”

先看理论突破。刘振亚说,我们提出的“两个替代、一个提高、一个回归、一个转化”“能源、交通、信息三网融合”等创新理念,回答了能源转型向哪转、怎么转的问题,构建了以特高压电网推动世界电力革命、以全球能源互联网推动世界能源革命、以三网融合发展推动人类经济社会革命的理论体系,为世界能源变革和可持续发展提供了理论指导,占领了世界能源革命和经济社会可持续发展的理论高地、战略高地,在国内外产生巨大影响力。

再看规划突破。我国在调研全球一百多个国家能源资源、经济社会、电力供需等情况基础上,创新性提出全球能源互联网“九横九纵”骨干网架,搭建完成全球及各大洲的能源互联网和清洁能源开发投资规划体系、全球能源互联网技术标准体系等“四梁八柱”。2020年11月,合作组织在全球首次发布全球及各大洲清洁能源开发与投资研究系列报告,提出全球经济性好的35个水电、94个风电、90个光伏基地的投资建议及跨国输电方案,为世界各国清洁能源开发和电网互联互通提供了行动路线图,也为加速落实碳中和目标提供了中国方案。

最后是项目突破。据了解,合作组织积极推进国际能源项目合作,已遴选提出219个清洁能源基地和110个跨国跨洲联网工程,推动中国与周边国家及“一带一路”沿线国家电力互联互通项目取得突破,中—韩联网项目完成项目预可研,中—缅—孟联网项目成立政府间联合工作组,埃塞俄比亚—海湾国家项目签署三方合作协议。

在全球能源互联网的恢弘布局下,世界正朝向清洁能源的电力结网不断前进。刘振亚认为:“这既是电的联网,也是文明的联网,势必重塑化石能源时代的全球能源格局。”

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谁能主宰未来能源


能源互联网的冲击波正在全球释放,并挑战着传统的能源安全观。

在化石能源主导的时代,石油主宰世界地缘政治格局。刘振亚说,“在石油'话事’的时代,一些国家倾向于占有能源资源,以获得能源的安全感。那么哪里是石油运输的咽喉要道,哪里就是国家的生命线。但在能源互联网时代,我们希望加深各国之间的相互依赖。大家互联、互通、共济,越融合越安全。”

全球能源互联网理念得到世界多国、多地认同。合作组织秘书局局长李宝森介绍,截至目前,全球能源互联网已纳入落实联合国《2030年可持续发展议程》、促进《巴黎协定》实施、推动全球环境治理、解决无电贫困健康问题以及“一带一路”建设、中阿合作、中非合作等工作框架,连续三年纳入联合国高级别政治论坛政策建议报告,写入第五十四届西非国家经济共同体首脑峰会公报和第九届清洁能源部长级会议成果文件。

欧洲气候议会秘书长尼古拉斯·邓洛普认为,全球能源互联网这一中国倡议展示了中国的全球领导力。

当然,全球能源互联网的项目落地也还面临地缘政治风险与困难,国家间关系的亲疏远近、区域局势影响等,以及传统能源安全观、资源民族主义观等阻碍

比如,合作组织曾两次参加联合国经社理事会咨商地位答辩,均因美国代表阻挠未获通过。“当然反过来,这也说明合作组织在落实全球能源互联网中国倡议方面取得的显著成效,以及在国际上的影响力被美方高度关注。”合作组织有关负责人说。

“地理决定命运”,曾被奉为形容这个世界的真理。但是现在,它却显得有些过时——随着全球交通、通信和能源基础设施的发展,高速公路、铁路、机场、油气管道、电网和光缆等,正让世界加速转向“互联互通决定命运”。

对地球公民来说,全球能源互联网或许是人类拯救地球家园的重要选择——即便化石能源还有,但地球却已经不起其燃烧带来的后果。而电,特别是由清洁能源转换并存储、运输、连通成网的电,有利于减少污染、降低碳排放,才是人类可持续发展的未来。

当前,延缓、阻碍全球能源互联网的,不是理念、不是技术,而是思想观念、地缘政治的壁垒。

在这个意义上,是否支持全球能源互联网,既是新能源和旧能源、新策略和旧思维的博弈,也是新网络和旧联盟、新地球和旧家园的切换。

地球的命运握在各国人民手中,人类的前途系于各国人民抉择。我们期待,跨过自我设限、孤立封闭的旧时光,迈入开放互联、融通聚合的新时代,会越来越近。

延伸阅读一

即将点亮非洲

几年前第一次来非洲,孙连明最深的印象是,确实“黑”。

他住在埃塞俄比亚首都的使馆区,一天停电“十次八次”。没办法,每栋楼都配备了柴油发电机。那边电闸一跳,这边马上熟练地“蹦蹦”起来,无缝衔接。

尽管有心理准备,电荒还是超乎了想象。他还记得在埃塞俄比亚电力部开会时突如其来的断电,刚果(布)政府大楼因供电能力不足而停工的空调、部长办公室里的电扇,和西服革履下的满头大汗。

就在这位全球能源互联网发展合作组织(下称合作组织)运行局局长助理来到这片土地的60多年前,加纳成为撒哈拉以南非洲地区第一个脱离西方殖民统治的国家。数十年求索,曾经的“绝望大陆”战胜了殖民者,逐渐终结内战、改变依附性经济地位,终于站在了工业化的门槛前。

现在,电,成了一道关世界第一台发电机问世190年后的今天,仍有近6亿的无电人口生活在这片世界文明发源地,9亿非洲人用薪柴、木炭等做饭和取暖,撒哈拉以南非洲的平均电价达14美分/千瓦时,是发展中国家平均电价的2~3倍。

这里,一半以上的工业园区经常性断电停电。非洲铝矾土、铁矿石、铜矿等重要矿产资源储量均居世界前列,却由于能源电力短缺、用电成本高昂,无法支撑冶炼加工业发展,80%以上的矿产只能以初级产品的形式出口。

当电力失去保障,贫穷、落后便成为难以挥去的标签。

“非洲不能在黑暗中发展。”非洲联盟副主席奎西·夸第说。

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2050年非洲跨洲跨区电力流示意图

文 |《瞭望》新闻周刊记者 徐欧露

本文转载自“瞭望APP”客户端,原文首发于2021年5月11日,原标题为《即将点亮非洲》,原文首刊于《瞭望》2021年第19期,标题为《即将点亮非洲》。

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抱着金饭碗要饭吃


从某种角度看,非洲“不缺电”。

水从南非高原山脉上汇聚。越过博约马瀑布,始称刚果河,先向西北,后折西南。穿过中部非洲最大城市金沙萨,地势陡降。峡谷、急滩、陡坡之后,河水猛然冲向大地顶端,跃入虚空,戛然跌落。如此30余次,为刚果河下游金沙萨至入海口的400多公里河段,带来了280米的总落差和巨大的势能与动能。据合作组织测算,仅此河段可集中开发的水电总装机规模就达1.1亿千瓦,相当于5个三峡水电站,发电量相当于7个三峡水电站。

可至今,刚果河已开发水电站装机容量仅286万千瓦,开发程度极低。“大好资源白白流失,相当于每年至少损失12亿桶石油,价值超过700亿美元。”孙连明说。

不止于此。非洲的水能、太阳能、风能技术可开发量累计达734万亿千瓦时/年,占全球的39%。真正开发的,却屈指可数。不是没想过开发,无奈障碍横亘——

建设缺资金。非洲国家经济体量小、债务负担重、自身投资能力弱,严重制约非洲基础设施投资建设;

融资缺信用。非洲国家主权信用评级低,政府担保能力有限,甚至无力担保,严重影响国际企业和金融机构的投资意愿;

开发缺市场。非洲国家经济发展水平低,国内市场容量小,不少贫困人口交不起电费,只解决生活用电收不回成本。刚果河下游刚果(金)大英加水电项目,40多年只开发了两期,主要因缺少市场而陷于停滞。

同时,非洲电力受入中心和电力外送基地跨国分布,但非洲产业协同体系不健全,大型能源电力项目开发面临跨国消纳难的困局。特别是,当地缺少远距离输电技术。

一个案例是,被誉为“铝矾土王国”的几内亚,储量占全球2/3。铝矾土可冶炼为氧化铝、电解铝,进而深加工成铝型材,成为建材甚至航天部件。从铝矾土到电解铝,价格相差近50倍。但是,电解铝每吨耗电量高达1.3万~1.5万千瓦时,而几内亚电力装机总量当时不足100万千瓦,杯水车薪。如果将刚果河的清洁水电送至西非,不仅能满足几内亚等国铝产业用电需求,也将极大促进刚果(金)的发展,但因缺少规划、技术、资金而一再搁置……

各国、各环节单打独斗,让问题长期难解。如何不再抱着金饭碗要饭吃?

系统问题,系统解决。

2015年,中国提出“全球能源互联网”倡议,针对非洲极度缺电的现实,非洲能源互联网成为落实这一倡议的首个区域性规划。在此基础上,2018年,合作组织提出“电-矿-冶-工-贸”联动发展模式——推进非洲清洁电能开发和电网跨国跨区跨洲联网,形成“洲内中部送电南北、洲外与欧亚互济”格局。以能源电力撬动矿产资源大规模开发利用。构建具有比较优势的现代冶金工业。加快建设现代工业园区,打造支柱产业和特色优势产业。推动贸易出口由初级产品向高附加值产品转变,形成“投资-开发-生产-出口-再投资”良性循环。

中国水利电力对外有限公司(下称中水电公司)总经理助理张如军表示,“'电-矿-冶-工-贸’联动发展模式为非洲大型能源项目开发提供了顶层设计,能够有效贯通上下游产业链,提高项目自身造血能力。”

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 项目执行者到规则制定者


2018年,当合作组织主席刘振亚带着“电-矿-冶-工-贸”的方案出访几内亚时,这个正寻求发展出路的国家,马上看到了巨大价值。

“非洲国家不应仅仅是农业国、资源供应国和商品消费国。几内亚有丰富的铝土矿和铁矿石,我们想把这些矿产资源转变成铝锭和钢铁。”几内亚总统孔戴说,“实现工业化离不开能源,而且要更多依靠可再生能源。”

几个月后,中非合作论坛北京峰会期间,几内亚与合作组织联合发起成立“非洲能源互联网可持续发展联盟”。

但要扩大共识,并不容易。

作为推广非洲能源互联网理念的第一批派驻非洲办公室成员,王建明刚来就碰了壁。连非盟的门都进不去。好不容易进门了,人却见不到。只能采取最“原始”的方法——蹲守,10个人能见到两三个就不错了。更多时候,是石沉大海的邮件和无人接听的电话。

“刚开始,他们更多以为中国人要推某个具体项目,甚至以为做的是一锤子买卖。”王建明说,一直以来,有关非洲的总体规划几乎都是西方主导,中国更多聚焦具体工程、项目,参与像非洲能源互联网这样全局性、系统性的顶层规划、整体设计少之又少。

见不到官员,只好找电力公司和驻非中资企业帮忙,企业引见司长,司长引见部长。为了通过每一“关”,宏大的非洲能源互联网和“电-矿-冶-工-贸”联动发展的整体规划,被细化为了一国一策甚至一部一策。最多时,要为一国的电力公司、研究机构、电力部门等不同部门,设计五六种不同方案。

从摸清资源禀赋到规划电网,再到设计好资金来源……“非洲国家未来10年、15年的电力发展整体道路,我们基本都规划到位了。”王建明说。

即使如此,一些国家仍有顾虑。2019年,一场规模空前的中非能源电力领域会议——中—非能源电力大会在中国举行,埃及、布基纳法索、几内亚、加纳等国总统派特使宣读主旨演讲,来自30余个非洲国家的200多位嘉宾参会并赴上海、湖北参观技术。

他们最多的疑虑还是,电开发后往哪里送?远距离传送的技术如何解决?这个问题的答案和核心,就是输电容量大、经济性好、安全性高的中国特高压技术。不少人未亲眼得见,仍存悬念。

这些最后的疑虑,在上海五角场地下智能变电站、特高压奉贤换流站、三峡工程面前,烟消云散。看到2000公里外中国西部的清洁水电转瞬送至东部负荷中心,几位非洲国家能源部高级官员反复感叹,“震撼”。

在刘振亚看来,这背后,不乏非洲对中国的认知正发生改变的影子,“中国参与全球治理的角色,正由项目的执行者变成规则制定者、方案提供者”。

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戳中痛点


当听到卡拉拉提议,两天内就敲定合作协议时,合作组织发展局规划一处处长周长春有些没缓过神来。

要知道,几天之前,坐在对面的这位刚果(金)大英加开发促进署署长还对自己“避而不见”。

在会场“堵”到对方后,终于得到了30分钟的机会,没想到,一谈就是两小时。最后卡拉拉主动提出,尽快合作。

当时,刚果河水电开发正遭遇困境,扩建迟迟没有动静,正因为刚果(金)本地市场规模有限,消纳不了如此多电量。而没有特高压技术,向西非、南非等负荷中心送电又受到输电距离限制,进退维谷。“中国特高压技术的长处正是远距离输电,可以真正在整个非洲大陆上进行广域电力配置。所以当我们说通过特高压来解决这些问题时,戳中了卡拉拉。”周长春说。

这样的“戳中”,不断闪现。

能源储量丰富的国家,通过市场机制与政府合作相结合的一揽子解决方案,找到了解决资金和信用难题的钥匙——以电力和矿业项目的盈利预期和大型企业信用为基础,签订发电、输电、用电多方长期合约,降低项目风险,确保各方收益;银行和财团根据企业投入的资本金及企业间具有法律约束力的长期合约提供贷款。

矿产丰富的国家,则看到了“用电自由”的希望。西非国家经济共同体(下称西共体)能源与矿业专员塞迪克·多卡说,西共体成员国资源丰富,但都面临着发电与输电能力不足、电价较高和能源问题的挑战。“我们现在只能满足不到15%的用电需求,迫切需要能够帮助我们实现互联的解决方案。这一倡议在西共体很受欢迎。”

“互联不仅可以促进非洲国家间贸易和市场的发展,还可以改变我们的农业模式,就地进行原材料加工,促进教育和技术的发展。它可以使非洲的年轻人掌握新技术,改变他们的健康状况。”孔戴说。

曾经进不去的非洲联盟,现在“敞开了大门”。夸第多次发来贺信并到会场发表演讲。

打动这位非洲联盟副主席的一点,是非洲能源互联网将有力推动非洲一体化。此前,各国各自进行电力规划,非洲五大电力池间的互联较少。“非洲能源互联网相当于非洲一体化的基建,是基础设施的互联互通。”合作组织副秘书长程志强说,“我们的规划是站在整个非洲的角度,是为他们的发展凝聚共识。特别是'电-矿-冶-工-贸’综合考虑了产业、经济、能源、电力、气候环境等多种因素的协同发展,通过工业化培养国家的内生增长动力。”这对他们而言,或许是一次“观念上的启发”。

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“来给我们讲讲”


按照蓝图,到2030年,非洲能源互联网将形成雏形。2040年,非洲总体形成“一横两纵”骨干网架。2050年,非洲形成“两横两纵”骨干网架,基本建成坚强能源互联网。

目前,已有20多个非洲国家、100多家国际知名企业机构申请加入非洲能源互联网可持续发展联盟。联合国非经委执行秘书松薇、几内亚总统孔戴、布基纳法索总统卡博雷都成为积极支持者。非洲能源互联网和“电-矿-冶-工-贸”发展模式在一些国家已开始从理念构想迈向实际行动。

在几内亚,总统孔戴于2019年公开表示,未来,凡是在几内亚开采铝土矿、年开采量超过1500万吨的外资矿企,必须承诺在几内亚投资建设氧化铝厂,将一部分铝土矿就地加工成氧化铝,帮助几内亚逐步实现工业化,提升价值链。

截至2020年6月,已有8家几内亚国内外企业,计划在几内亚投资建设氧化铝厂。特变电工还计划投资建设一座电解铝厂。此前至2019年底,几内亚境内投产的氧化铝项目只有一家。

今年3月,由三峡集团中水电公司参与投资并以EPC模式承建的被喻为“西非三峡”的几内亚苏阿皮蒂水利枢纽项目全部机组投产发电。该公司几内亚有限责任公司总经理张俊表示,“几内亚政府希望苏阿皮蒂的电,主要都先往他们矿上引,挣钱后修基础设施,有了基础设施,再搞冶炼、工业化。形成良性循环。”

这意味着,更多价值,被留在了这个被认为是世界上经济最不发达之一的国家。近几年,中国从几内亚进口的铝矾土矿价格在270-360元/吨范围内波动。据上海有色网,目前国内氧化铝的价格为2200-2500元/吨左右,电解铝的价格为17000-19000元/吨。

据介绍,合作组织和当地正准备规划建设刚果(金)—几内亚±800千伏特高压直流工程。据测算,大英加水电输送到几内亚,电价约为5.5~6.5美分/千瓦时,远低于当地平均约10美分/千瓦时的上网电价。

在刚果(布),中非地区最好的港口黑角经济特区,吸纳“电-矿-冶-工-贸”的系统规划,改变了孤立规划开发区的传统思路,有望解决巨大的电力缺口,开发进程明显加快。

在刚果(金),刚果河大英加水电站第三期原定总装机容量480万千瓦,如今看到非洲能源互联网主导下的广阔电力市场,政府有关部门和机构已普遍认同装机容量可达1100万千瓦。

在埃塞俄比亚,水资源、灌溉和电力部已与合作组织、海湾阿拉伯国家合作委员会电网管理局签署三方合作协议,共同推动全球能源互联网建设与埃塞—海湾地区联网项目,后者将连接东部非洲水电、西亚太阳能发电基地与南亚电力负荷中心的重要输电通道,对埃塞清洁电力外送发挥重要作用,并满足海湾地区持续增长的电力需求。

这个中国倡议,也逐渐走进非洲区域发展政策的视野中。

2018年的西共体首脑峰会上,会议成果文件将西非各国电网互联纳入西非发展框架。2019年,“电-矿-冶-工-贸”发展模式纳入中国政府与非盟关于共同推进“一带一路”建设的合作规划,列入2019~2021年中国非盟合作重点项目和任务清单。目前,合作组织已分别与联合国非经委、非洲电力公用事业协会、东非电力池和西非电力池签署4项合作协议。不久前,非盟发展署首次规划的非洲大陆输电网,也借鉴和参考非洲能源互联网和“电-矿-冶-工-贸”发展新模式。

合作组织预测,若按计划推进,到2050年,非洲电解铝、钢铁等冶炼加工业总产值将超过4800亿美元。通过跨国跨区跨洲互联互通,实现清洁电力外送消纳,非洲电力进出口贸易将实现创汇约360亿美元。届时,非洲清洁能源占一次能源比重达到56%以上,平均发电成本比目前下降约50%,每年减少用电成本超过1600亿美元。

孙连明感到,一些效果已经显现。特别是“观念上的转变”,越来越多的非洲国家政府意识到整体规划、长远布局的重要性,他们主动找到合作组织,希望开展规划方面的合作。

因为疫情,合作组织驻非工作人员已离非多月,常有“非洲朋友”打来电话追问,你们什么时候回来?

更多时候,他们接到的是那些曾经“不得见”的非洲官员的视频会议电话,送上邀请,“来给我们讲讲”。

延伸阅读二

能源甘露浸润中南美洲

一座现代化果汁厂在马蕾妮·迪亚斯的家乡马里亚蒂尼亚“站”了起来。

这处位于巴西托坎廷斯州中部、由奴隶逃亡中心发展起来的社区,积年贫困。

2015年,一群建设电网的中国人考察此地后决定做点事,提升电力工程综合经济社会效益。2019年,果汁厂建成并投入使用。

“没有想到这一切会真的发生。”马蕾妮说。

这群中国人当时在建的电网,正是巴西历史上最大的输电项目,也是世界上最长的±800千伏特高压直流输电工程——美丽山二期工程。

据统计,2019年10月投运的美丽山二期工程年送电量达200亿千瓦时,满足了巴西2000万人年用电需求,有力缓解巴西南部和东南部发达地区用电紧张。

这仅仅是一个起点。

建设“电力走廊”,将丰富的清洁能源转换为电力,解决清洁能源与用电负荷中心逆向分布难题——当前,全球能源互联网发展合作组织(下称合作组织)正立足这样的巴西经验,放眼中南美洲能源互联。

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巴西美丽山±800千伏特高压直流输电一期、二期工程

文 |《瞭望》新闻周刊记者 魏雨虹

本文转载自“瞭望APP”客户端,原文首发于2021年5月11日,原标题为《“来给我们讲讲”》,原文首刊于《瞭望》2021年第19期,标题为《“来给我们讲讲”》。

1

 电力高速公路


选择巴西作为中国特高压电网建设“走出去”的第一站,首先是其存在与我国类似的清洁能源与用电负荷中心逆向分布的情况——在巴西,80%的用电负荷中心分布在南部和东南部发达地区,而发电中心则位于巴西北部水力资源最为丰富的亚马孙河流域,南北跨度超过2000公里。

“里约热内卢相当于北京,圣保罗相当于上海,它们是用电大户,但水电却存在于千里之外的山地。”合作组织首位驻中南美办公室职员许寒冰说。

此外,巴西作为中南美洲最大的国家,近年来随着经济规模扩大,国内电力供给不足问题日益凸显。2015年,巴西居民电价上涨超过50%。

供电成为巴西发展当务之急。巴西境内的亚马孙河拥有丰富水电资源,长期以来,雨林深处的水电难以开发外送,大好的资源被白白浪费。如何把水电送出雨林,成为巴西可持续发展需要解决的重大问题。

特高压“电力高速公路”闪亮登场。

2014年2月,中国国家电网与巴西国家电力公司联合中标美丽山一期项目。2015年7月,国家电网独立中标美丽山二期项目。2017年和2019年,美丽山水电特高压直流送出一期和二期项目先后建成投运。现在,特高压电网正携强大稳定的电流,用源源不断的清洁电力驱动巴西经济社会发展。

时任巴西矿产和能源部长费尔南多·科埃略认为,美丽山水电特高压直流送出一期和二期项目是巴中合作的标志性工程。“该项目提高了巴西电网的安全稳定性和供电可靠性,有效缓解了东南部能源短缺矛盾,更为巴西积累了更多的能源绿色发展理念和特高压输电技术经验。”

2

“关键在于技术过硬”


“来自世界各地的竞争对手众多,中国之所以能赢得美丽山一、二期项目竞标,关键在于技术过硬。”合作组织中南美办公室职员王闻昊说。

由巴西与巴拉圭共建的伊泰普水电站曾是全球电力工程师心中的“圣地”。上世纪80年代,伊泰普水电送出工程率先使用±600千伏超高压直流输电,该工程保持了近30年最大输电容量项目的世界纪录。

现在,中国自主研发的特高压技术更上一层楼,最高输电电压达到±1100千伏,特高压直流、交流的核心技术、设备、标准都已掌握在自己手中。

国际电工委员会前主席克劳斯·武赫雷尔表示,中国的特高压输电技术在世界上处于领先,中国的特高压交流电压标准作为国际标准将向世界推广。

“曾经的学生变成了现在的老师,”参与建设的中方技术人员深有感触。

巴西政府在决策美丽山水电送出方式时,曾谨慎地比较了13种不同技术方案。从2010年7月始,国家电网在巴西举行了四轮技术推介和研讨会,期间,巴西两任矿产和能源部长与巴西国家电力公司总裁多次到中国考察特高压工程。2012年底,巴方确立美丽山输电工程使用±800千伏技术,并作为唯一方案提交巴西矿产和能源部。

“我们看中的是中国国家电网的技术优势和运行经验。”巴西国家电力公司一位高管表示。十多年的特高压工程实践经验,让中国在核心技术、工程设计、设备制造、建设运营等方面形成一套成熟体系,这是其他竞争对手难以企及的。在美丽山一期和二期两个项目竞标过程中,国家电网一鼓作气击败了ABB、西门子、阿尔斯通这些国际电气领域的重量级选手。

美丽山一期、二期项目实现了中国特高压投资、建设、运营及技术、标准和装备一体化“走出去”,让中国特高压走在了引领世界的前列。

3

 展望中南美能源互联


巴西水电资源远离负荷中心的困境并非个例。

“阿根廷计划开发的光伏和风电资源主要在西北和中南部,距负荷中心均超过2000公里,这意味着阿根廷需要大量远距离输电设施。”2018年,时任阿根廷电力批发交易中心总裁里奥·布拉格拉特与合作组织会谈时表示。

有“世界干极”之称的阿塔卡马沙漠,全年近300天为晴朗少云天气,使得智利成为中南美洲太阳能资源最丰富的国家。据合作组织测算,智利太阳能技术可开发量达178亿千瓦,且光伏发电平均开发成本极低。面对如此富足的资源,目前智利仅开发了270万千瓦光伏发电装机,开发率不到万分之二。

另一边,厄瓜多尔、玻利维亚、巴拉圭等国家每年不同程度陷入停电和限电困局。2016年,中南美洲人均装机容量、年用电量分别为0.7千瓦、2100千瓦时,分别为世界平均水平的87%、67%。据联合国拉丁美洲和加勒比经济委员会(下称联合国拉加经委会)统计,截至2017年底,拉丁美洲仍有1200万的无电人口。

如何将清洁能源资源优势转化为经济优势,保障能源安全供应,成为困扰中南美洲各国可持续发展的难题。

近年来,合作组织深入研究中南美洲各国资源禀赋、能源需求、经济社会等情况,出版发布了《中南美洲能源互联网研究与展望》《中南美洲清洁能源开发与投资研究》两项成果,提出了构建中南美洲能源互联网,推动大型清洁能源基地开发和电力互联的系统方案。

据了解,中南美洲能源资源与需求的逆向分布、清洁能源具有的季节属性,决定了需要构建中南美洲能源互联网,通过解决能源供需“距离差”,利用不同地点出现清洁能源旺季的“时间差”,实现清洁能源大范围优化配置。构建中南美洲能源互联网,将形成“北水南送、南风北送、西光东送、跨洲互济”电力供需格局。到2050年,中南美洲清洁能源将占一次能源比重72%,人均年用电量为2016年的3倍,平均发电成本比目前下降约50%,让人人享有可持续能源。

目前,中南美洲能源互联网方案正加快推进。据悉,合作组织已与联合国拉加经委会、巴西矿产和能源部、智利能源部、拉丁美洲能源组织、南美能源一体化委员会签署合作协议,共同推动中南美洲创新发展。“全球能源互联网这一宏大构想描绘了世界能源发展蓝图,愿与合作组织一道推动中南美洲能源互联网建设。”阿根廷能源和矿业部长胡安·阿兰古伦说。

延伸阅读三

以能源脱碳推动碳减排

解决全球变暖问题,构建全球能源互联网不失为一种优选方案。全球能源互联网为全球实现碳中和和人类可持续发展提供了一种路径选择。

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全球能源互联网骨干网架总体格局示意图

文 |《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺

本文转载自“瞭望APP”客户端,原文首发于2021年5月11日,原标题为《以能源脱碳推动碳减排》,原文首刊于《瞭望》2021年第19期,标题为《以能源脱碳推动碳减排》。

1

人类可持续发展面临严峻挑战


联合国气候变化框架公约秘书处执行秘书埃斯皮诺萨认为,大幅提高可再生能源利用以实现能源部门脱碳,对实现《巴黎协定》目标至关重要。清洁能源发电、先进输电技术、电网互联互通在能源转型过程中扮演着重要角色,只有将三者结合起来,才能实现全球向低碳经济加速转变。

当前世界面临资源匮乏、气候变化、环境污染、健康、贫困等一系列重大挑战,造成这些问题的根源之一是人类对化石能源的大量消耗和严重依赖。

联合国、世界卫生组织等机构的数据显示,目前全球化石能源占一次能源消费比重超过80%;工业革命以来,化石能源燃烧产生的二氧化碳累计高达2.2万亿吨,占温室气体总排放的70%以上,是造成全球气温升高的最主要原因。此外,全球还有近8亿人用不上电,30亿人只能依靠薪柴、煤炭、动物粪便做饭取暖。严重缺电导致一些国家无法发展工业,经济发展水平低,加剧了社会贫困。

解决这些全球性问题,实现人类的可持续发展,须从能源这一根本问题入手。全球能源互联网发展合作组织主席刘振亚认为,可持续发展的核心是清洁发展。建设全球能源互联网,有助于破除以化石能源为主、局部就地平衡的发展路径依赖,加快清洁替代和电能替代。

2

中国探


《巴黎协定》要求世界各国加强对气候变化威胁的全球应对,将全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内,并为全球温升控制在1.5摄氏度之内付出努力。尽快实现温室气体排放达峰,本世纪下半叶实现温室气体净零排放。

我国提出在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和庄严承诺,这是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策,彰显了促进全球能源可持续发展、应对气候变化挑战、建设清洁美丽世界的决心。

中国气候变化事务特使解振华认为,碳排放问题实质是能源问题。目前我国化石能源占一次能源消费比重为85%,产生的碳排放约占全社会碳排放总量的87%。实现碳达峰、碳中和目标,最重要的任务是实现能源体系的绿色低碳转型。建设能源互联网是加速推进能源系统深度脱碳化进程的重要措施。

近年,我国在能源生产、消费、配置等方面协同发力,中国能源互联网实现全面突破。

在生产环节,水电、风电、太阳能发电装机分别达到3.7亿、2.8亿、2.5亿千瓦,均居世界第一。

在消费环节,通过积极推广电动汽车、电采暖、电锅炉、电排灌、港口岸电等措施,以清洁高效的电能替代散烧煤、燃油等化石能源消费,电能占终端能源消费比重由2000年的11%提高至2020年的27%,占比和增速均高于全球平均水平。

在配置环节,通过大力推进特高压电网建设,能源配置能力大幅提升。目前,我国正在建设世界上规模最大的特高压交直流混合电网,累计投运30个特高压工程,跨区输电能力达1.4亿千瓦,年替代电煤8亿吨,减排二氧化碳15亿吨、大气污染物800万吨,成为中国西电东送、北电南供的能源大通道,为我国能源转型、经济社会发展和生态文明建设提供了坚强保障。

未来,加快建设中国能源互联网,将推动能源发展与碳脱钩、经济发展与碳排放脱钩,以较低成本、更快速度实现减排目标,为我国可持续发展提供安全、清洁、高效、可持续的能源保障。

中国气象科学研究院副院长翟盘茂表示,能源互联网作为大的平台,从能源的生产到能源的消费端架设这样的桥梁,是推动能源未来的清洁化、低碳化非常重要的一个举措,是可以被抓住的最关键的一个环节。

国家气候中心副主任巢清尘表示,能源互联网为未来整个社会系统向清洁发展提供了很好的解决方案,也为能源系统向绿色低碳发展提供了重要的途径。

3

 “九横九纵”提供新机遇


亚洲和非洲是“一带一路”发展主要区域。这两个洲人口多,经济增长快,面对能源稀缺基础设施薄弱的问题,预计2050年亚洲和非洲两个洲用电量较目前要增长2倍和5倍,达到40万亿千瓦时。到2050年,测算在“一带一路”

能源互联网总投资需要27万亿美元。

这些测算是全球能源互联网发展合作组织在研究基础上预估的。目前,该组织已经对全球及六大洲水、风、光清洁能源资源条件和开发重点进行了全面研究,并发布了全球及各大洲清洁能源开发与投资研究系列报告,回答了“清洁能源在哪里、清洁能源有多少、经济性怎么样、清洁能源给谁用、投资条件如何”等关键问题,在此基础上形成了覆盖全球的能源互联网规划体系。

根据这一规划体系,构建全球能源互联网总体可以按照国内互联、洲内互联、全球互联三个阶段推进。

到2025年,将推动各国加强国内电网互联,实现跨国联网重要突破。在这一阶段,电力交换以各大洲内为主,跨洲电力交换处于起步阶段。

2035年,争取推动建成“五横五纵”互联通道,亚洲—欧洲—非洲率先实现跨洲联网。例如开发西亚太阳能基地向南亚印度送电等。跨洲重点开发北部非洲太阳能基地、中亚清洁能源基地和西亚太阳能基地向欧洲送电;西亚太阳能基地向北非埃及送电。争取到2035年全球跨洲跨区输电容量总规模达到3.3亿千瓦,其中跨洲输电容量4600万千瓦。

计划到2050年,争取建成“九横九纵”的全球能源互联网骨干网架,形成清洁能源全球开发、配置和使用新格局。例如,亚洲开发俄罗斯水电、风电,中亚清洁能源基地向中国、韩国、日本等国家送电,规模进一步加大,同时西亚太阳能向南亚送电,北极地区风电基地向中国、韩国、日本送电。跨洲开发北部非洲太阳能基地、中亚清洁能源基地和西亚太阳能基地向欧洲送电。到2050年全球跨洲跨区电力输电容量达到6.6亿千瓦,其中跨洲输电容量达到1.1亿千瓦。

根据合作组织研究,到2050年,全球能源互联网总投资可能超过38万亿美元。届时骨干网架总长度可能超过20万公里,能覆盖全球100多个国家、80%的人口和90%的经济总量,全球二氧化碳将实现净零排放,减排85%的二氧化硫、氮氧化物等污染物,大幅减少环境污染和生态破坏,大大解决无电人口用电问题,并带动新能源、新材料、高端制造、新型储能、电动汽车等产业发展,打造经济增长新引擎。

美国哥伦比亚大学教授、联合国可持续发展行动网络领导委员会主席杰弗里·萨克斯认为,全球能源互联网是实现联合国2030年可持续发展目标、应对气候变化的有效方案,甚至也许是唯一可行方案。

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2021-05-11 原文

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