編者按:《科技縱覽》雜志2017年第3期刊發(fā)了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、屮國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )理事長(cháng)劉振亞署名文章《世界經(jīng)濟轉型新思路、新戰略、新引擎——全球能源、信息、交通三網(wǎng)融合發(fā)展》,描繪了三網(wǎng)融合的發(fā)展前景和巨大價(jià)值,明確了加快構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、推動(dòng)三網(wǎng)融合發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù),為推進(jìn)世界經(jīng)濟可持續發(fā)展提出全新的解決方案?,F全文轉載。
《科技縱覽》雜志是IEEE(美國電氣電子工程師學(xué)會(huì ))的旗艦出版物IEEESpectrum的中文版。旨在探討未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢及其對社會(huì )和商業(yè)的影響,主要內容為報道國際航空航天、計算機和電信、生物醫學(xué)工程、能源和消費電子等領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)展和成果。
全球能源、信息、交通(即“瓦特、比特、米特”)三網(wǎng)融合發(fā)展,是基于中國特高壓和全球能源互聯(lián)網(wǎng)的研究與實(shí)踐而提出的推進(jìn)全球經(jīng)濟轉型升級的新思路,對于推動(dòng)實(shí)體經(jīng)濟發(fā)展、解決世界經(jīng)濟發(fā)展面臨的突出問(wèn)題具有重大意義。本文提出了三網(wǎng)融合發(fā)展的總體思路,從內因、動(dòng)力、價(jià)值等方面闡述了三網(wǎng)融合發(fā)展的理論依據。在技術(shù)和實(shí)踐基礎上,描繪了三網(wǎng)融合的發(fā)展前景和巨大價(jià)值,明確了加快構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、推動(dòng)三網(wǎng)融合發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù),為推進(jìn)世界經(jīng)濟可持續發(fā)展提出全新的解決方案。
一、三網(wǎng)融合的總體思路和理論基礎
進(jìn)入21世紀后,中國大力研究和建設特高壓電網(wǎng),推動(dòng)清潔能源實(shí)現大發(fā)展,有力地促進(jìn)了中國電力轉型升級。2010年以來(lái),在特高壓技術(shù)成功的基礎上,中國研究提出構建全球能源互聯(lián)網(wǎng),為推動(dòng)世界能源轉型和可持續發(fā)展提供了中國方案。針對當前世界經(jīng)濟深度調整、增長(cháng)動(dòng)力不足、實(shí)體經(jīng)濟乏力等問(wèn)題,本文研究提出以能源、信息、交通三網(wǎng)融合發(fā)展推動(dòng)世界經(jīng)濟轉型的新思路:以世界能源轉型和信息技術(shù)革命為契機,以全球基礎設施互聯(lián)互通為保障,發(fā)揮網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟和規模經(jīng)濟優(yōu)勢,加快形成全球能源、信息、交通,即“瓦特(Watts)、比特(Bits)、米特(Meters)”,三(特)網(wǎng)融合發(fā)展的新格局,推動(dòng)世界經(jīng)濟轉型升級,實(shí)現高度電氣化、高度智能化、高度全球化、高度人本化的發(fā)展目標。
高度電氣化:要發(fā)揮全球能源互聯(lián)網(wǎng)作用,加快推進(jìn)“兩個(gè)替代”,大幅提高電能占終端能源消費比重,廣泛普及電交通、電機械、電炊具等用電設施,實(shí)現能源發(fā)展向以清潔能源為主導、電為中心的轉型,推動(dòng)人類(lèi)生產(chǎn)生活進(jìn)入以電氣化為特征的新階段。
高度智能化:要發(fā)揮信息網(wǎng)在經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中的智力保障作用,推廣應用大數據、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、虛擬現實(shí)等先進(jìn)信息技術(shù),實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)、智能生產(chǎn)、智慧生活,推動(dòng)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展進(jìn)入更便捷、更智慧的新時(shí)代。
高度全球化:要發(fā)揮能源、信息、交通的重要作用,推動(dòng)全球基礎設施互聯(lián)互通和跨界融合,實(shí)現能源流、信息流、人流和物流在全球范圍廣泛聯(lián)通,形成世界各國各地區的生產(chǎn)、配置和消費等經(jīng)濟社會(huì )活動(dòng)高度一體化的新格局,推動(dòng)全球經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入全球化的更高階段。
高度人本化:要在全面電氣化、智能化、全球化基礎上,推動(dòng)構建以人為本的經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )保障體系,充分激發(fā)人的潛力,充分尊重人的價(jià)值,共同建設美好家園,構建人類(lèi)命運共同體,讓世界成為一個(gè)能源充足、信息暢通、交通發(fā)達、天藍地綠、亮亮堂堂、和平和諧的“地球村”。
能源、信息、交通是實(shí)體經(jīng)濟的三大支柱產(chǎn)業(yè),在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著(zhù)核心和引領(lǐng)作用。推進(jìn)三網(wǎng)融合發(fā)展是全球基礎設施互聯(lián)互通和經(jīng)濟全球化的重要內容,是社會(huì )生產(chǎn)力發(fā)展的客觀(guān)要求和技術(shù)進(jìn)步的必然結果,對于推動(dòng)世界經(jīng)濟轉型和可持續發(fā)展具有重大意義。
能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)的內在聯(lián)系是三網(wǎng)融合發(fā)展的根本內因?,F代能源網(wǎng)離不開(kāi)信息網(wǎng)的重要支撐。特別是大電網(wǎng)運行控制與信息網(wǎng)緊密耦合,為電力系統安全運行提供保障。要適應未來(lái)各種集中式、分布式清潔能源的大規模開(kāi)發(fā)、高比例接入和大范圍配置,信息技術(shù)的支撐作用將更加重要?,F代信息網(wǎng)離不開(kāi)電力保障。各種通信設備、設施,從移動(dòng)終端、路由器、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器到大型數據中心,都需要高品質(zhì)的電力供應。大電網(wǎng)能夠為信息網(wǎng)發(fā)展提供更安全、更可靠、更持久的動(dòng)力保障?,F代交通網(wǎng)正在向電氣化、智能化方向升級發(fā)展,對于電網(wǎng)、信息網(wǎng)的依賴(lài)日益增強。電動(dòng)汽車(chē)、電氣化鐵路列車(chē)、電動(dòng)船舶等既是未來(lái)的重要交通工具,又是能源網(wǎng)的消費終端和信息網(wǎng)的移動(dòng)終端。以電力為動(dòng)力、以數據為紐帶,能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò )形態(tài)、業(yè)務(wù)功能、資源利用等方面聯(lián)系日益緊密,呈現相互交叉、相互融合、相互支撐、相輔相成的發(fā)展態(tài)勢。
能源、信息、交通在經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中的重要作用是三網(wǎng)融合發(fā)展的根本動(dòng)力。能源、信息、交通三大網(wǎng)絡(luò )對于現代經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展具有至關(guān)重要、不可或缺的作用。一是基礎保障作用。三大網(wǎng)絡(luò )是現代經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展最為關(guān)鍵的基礎產(chǎn)業(yè),其發(fā)展程度決定了各國的綜合發(fā)展水平,是經(jīng)濟發(fā)展能力的重要保障。二是經(jīng)濟支柱作用。三大網(wǎng)絡(luò )連接范圍廣、服務(wù)人口多、投資規模大、投入產(chǎn)出高、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)力強,是各國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。三是創(chuàng )新引擎作用。三大網(wǎng)絡(luò )的創(chuàng )新發(fā)展具有巨大的引領(lǐng)和輻射效應,在歷次工業(yè)革命中發(fā)揮了“火車(chē)頭”作用。三網(wǎng)融合發(fā)展能夠更好地發(fā)揮三大網(wǎng)絡(luò )的重要作用,成為全球一體化格局下經(jīng)濟增長(cháng)的新引擎。
能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)的規模經(jīng)濟和網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟效應是三網(wǎng)融合發(fā)展的價(jià)值源泉。網(wǎng)絡(luò )型基礎設施廣泛覆蓋、緊密連通、融合發(fā)展,可以打破時(shí)間、空間對經(jīng)濟活動(dòng)的約束,帶來(lái)巨大的“創(chuàng )效”和“創(chuàng )新”價(jià)值。“創(chuàng )效”的本質(zhì)是提升現有經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量,三大基礎設施通過(guò)發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢,不斷擴大連接范圍、提升輸送能力、拓展服務(wù)功能,實(shí)現通道、設施、服務(wù)的高效共享,顯著(zhù)降低全社會(huì )發(fā)展成本,提升能源、信息、要素的流通和配置效率,創(chuàng )造更大的社會(huì )價(jià)值;“創(chuàng )新”的本質(zhì)是提高經(jīng)濟發(fā)展潛力、開(kāi)拓經(jīng)濟發(fā)展空間,實(shí)現網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟指數型疊加效應。通過(guò)三網(wǎng)融合發(fā)展,促進(jìn)能源流、信息流、人流和物流相互協(xié)同、高效配置,重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈、創(chuàng )造市場(chǎng)新需求、催生經(jīng)濟新業(yè)態(tài)。
二、三網(wǎng)融合的發(fā)展基礎和前景展望
三網(wǎng)融合發(fā)展,具有堅實(shí)的技術(shù)和實(shí)踐基礎。在技術(shù)上,特高壓、智能電網(wǎng)等能源技術(shù)日趨成熟,物聯(lián)網(wǎng)、大數據等信息技術(shù)廣泛應用,電氣化高速鐵路、電動(dòng)汽車(chē)等交通技術(shù)蓬勃興起,推動(dòng)電力光纖通信、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等跨界融合技術(shù)不斷創(chuàng )新,“互聯(lián)網(wǎng)+能源”“互聯(lián)網(wǎng)+交通”等新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現,為三網(wǎng)融合發(fā)展提供了技術(shù)支撐。在實(shí)踐上,能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)已進(jìn)入大范圍互聯(lián)互通的發(fā)展階段。全球220千伏及以上輸電線(xiàn)路長(cháng)度超過(guò)250萬(wàn)公里,為近60億人提供了電力供應;全球信息網(wǎng)通過(guò)250多條海底光纜、700多顆通信衛星實(shí)現了互聯(lián)互通,服務(wù)人口超過(guò)35億人;全球鐵路里程超過(guò)130萬(wàn)公里、覆蓋150多個(gè)國家,全球高速公路超過(guò)23萬(wàn)公里、覆蓋80多個(gè)國家,鐵路網(wǎng)、公路網(wǎng)以及航空、海運初步實(shí)現了主要國家和地區的互聯(lián)互通。這為三網(wǎng)融合發(fā)展奠定了重要的物質(zhì)基礎。
展望未來(lái),以特高壓電網(wǎng)、光纖通信網(wǎng)、干線(xiàn)交通網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,與區域電網(wǎng)、信息網(wǎng)和交通網(wǎng)緊密銜接,形成資源共享、設施共用、終端集成、功能提升的三網(wǎng)融合發(fā)展全球平臺,將為世界經(jīng)濟轉型升級帶來(lái)新機遇。
三網(wǎng)融合發(fā)展價(jià)值巨大。一是推動(dòng)全球經(jīng)濟轉型。將有力促進(jìn)綠色能源、互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟、智能交通等領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展,帶動(dòng)智能制造業(yè)轉型升級,激發(fā)新的市場(chǎng)需求、催生新的經(jīng)濟業(yè)態(tài),打造全球經(jīng)濟增長(cháng)的新引擎。二是降低社會(huì )發(fā)展成本。有利于實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設施和服務(wù)的開(kāi)放共享、高效利用,有利于減少資源消耗,降低發(fā)展成本,取得巨大的網(wǎng)絡(luò )規模效益。三是創(chuàng )造美好智能生活。以更智能、可持續的方式,讓人人享有清潔綠色能源和便捷高效的信息與交通服務(wù),將促進(jìn)智慧家庭、智慧城市、智慧國家、智慧地球發(fā)展。四是促進(jìn)世界共同發(fā)展。將有力推動(dòng)基礎設施的全球覆蓋和廣泛應用,縮小地區差異,促進(jìn)區域協(xié)調發(fā)展,實(shí)現各國政策溝通、設施聯(lián)通、貿易暢通、資金融通、民心相通,成為人類(lèi)社會(huì )進(jìn)步的強大動(dòng)力、世界和平的重要紐帶。
三、加快構建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)三網(wǎng)融合發(fā)展
當前,世界能源發(fā)展面臨資源緊缺、環(huán)境污染、氣候變化三大挑戰。按目前的開(kāi)發(fā)強度,全球已探明煤炭和油氣儲量只能分別再開(kāi)采110多年和50多年。大規模開(kāi)發(fā)使用化石能源還帶來(lái)了環(huán)境污染和氣候變化等突出問(wèn)題。如不控制,本世紀末全球溫升將超過(guò)4攝氏度,導致嚴重的生態(tài)災難。應對挑戰,根本出路是加快構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)。
2015年9月26日,習近平主席在聯(lián)大發(fā)展峰會(huì )上發(fā)表重要講話(huà),倡議探討構建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)以清潔和綠色方式滿(mǎn)足全球電力需求,得到了國際社會(huì )的高度贊譽(yù)和積極響應。全球能源互聯(lián)網(wǎng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,是全球互聯(lián)的堅強智能電網(wǎng),也是推動(dòng)能源轉型,實(shí)現清潔能源在全球范圍大規模開(kāi)發(fā)、輸送、使用的基礎平臺。
能源網(wǎng)、信息網(wǎng)、交通網(wǎng)就像人的“血管系統”“神經(jīng)系統”“四肢系統”。目前,“神經(jīng)系統”和“四肢系統”基本實(shí)現了全球主要國家和重點(diǎn)城市的互聯(lián),正在向農村和邊遠地區發(fā)展與延伸,但“血管系統”的互聯(lián)互通明顯滯后,尚未形成全球互聯(lián)的能源網(wǎng)絡(luò )平臺。造成這種差距,一方面是由于發(fā)展理念的落后。長(cháng)期以來(lái),能源發(fā)展過(guò)度依賴(lài)化石能源,電力發(fā)展以就地平衡為主,對清潔能源開(kāi)發(fā)和大范圍配置的認識不足、重視不夠,電力的作用沒(méi)有得到充分發(fā)揮。另一方面是由于輸電技術(shù)的制約。當前世界電網(wǎng)仍以超高壓輸電為主,其輸送能力和輸電距離有限。
目前,構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的條件已經(jīng)具備。在技術(shù)上,特高壓、智能電網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)日趨成熟,實(shí)現了工程的全面突破。中國建成“六交七直”13個(gè)特高壓工程,在建“兩交七直”9個(gè)特高壓工程,已投運和正在建設的特高壓線(xiàn)路長(cháng)度、變電容量分別達3.5萬(wàn)公里、3.6億千伏安,每年輸送電量超過(guò)4000億千瓦時(shí)。在經(jīng)濟上,清潔能源發(fā)電經(jīng)濟性快速提升。目前陸上風(fēng)電、光伏發(fā)電成本約為每千瓦時(shí)5美分和9美分。近期,阿聯(lián)酋2020年投產(chǎn)的光伏項目中標價(jià)格,已低至每千瓦時(shí)2.5美分。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步,2025年前風(fēng)電和光伏發(fā)電競爭力將全面超過(guò)化石能源。在政治上,《巴黎協(xié)定》已于2016年11月4日正式生效,應對氣候變化、推動(dòng)世界能源轉型發(fā)展為各國共識和共同行動(dòng),為構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )造了良好政治環(huán)境。
構建全球能源互聯(lián)網(wǎng),總體可分為國內互聯(lián)、洲內互聯(lián)、洲際互聯(lián)3個(gè)階段,到21世紀中期基本建成。屆時(shí),全球清潔能源占一次能源消費總量的比重將達到80%以上,二氧化碳排放量?jì)H為1990年的一半,實(shí)現全球溫升控制在2攝氏度以?xún)鹊哪繕?,能夠利用時(shí)區差、季節差、電價(jià)差,獲得聯(lián)網(wǎng)效益,降低能源成本,將資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢,實(shí)現人人享有可持續能源。同時(shí),全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構建也有力推動(dòng)三網(wǎng)融合發(fā)展。一是連接世界各大清潔能源基地與負荷中心,實(shí)現各類(lèi)集中式、分布式清潔能源大規模接入、大范圍配置,為信息、交通等各類(lèi)用戶(hù)提供清潔可持續的能源供應;二是利用大數據、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù),形成功能強大的信息與公共服務(wù)平臺,促進(jìn)能源大數據、智能家居、智能社區、智慧城市新發(fā)展;三是實(shí)現以電能傳輸替代煤炭、石油等能源運輸,釋放鐵路、公路、海運等交通運力,并通過(guò)電力普及帶動(dòng)電氣化鐵路、電動(dòng)汽車(chē)等現代交通工具和交通網(wǎng)絡(luò )的升級發(fā)展。
構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)、推進(jìn)三網(wǎng)融合發(fā)展,加快世界能源和經(jīng)濟轉型,對于落實(shí)聯(lián)合國《2030年可持續發(fā)展議程》和《巴黎協(xié)定》具有重要意義,需要凝聚各方智慧和力量,共同推動(dòng)。一要加強戰略規劃。發(fā)揮規劃統領(lǐng)作用,深化世界能源、信息、交通等領(lǐng)域的重大戰略問(wèn)題研究,開(kāi)展三網(wǎng)融合發(fā)展規劃研究和頂層設計,建立各國政府、各相關(guān)行業(yè)企業(yè)和組織機構共同參與研究的工作機制。二要推進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新。發(fā)揮創(chuàng )新驅動(dòng)的關(guān)鍵作用,加強新技術(shù)、新設備、新材料的研發(fā),在能源、信息、交通領(lǐng)域實(shí)現關(guān)鍵技術(shù)突破,特別要注重交叉學(xué)科、跨界融合技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展,在柔性直流輸電、大容量?jì)δ?、能量路由器、信息物理融合、大數據、物?lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等方面盡快取得一批創(chuàng )新成果。三要深化國際合作。推動(dòng)有關(guān)國際組織、社會(huì )團體、能源企業(yè)、科研機構、高等院校共同參與三網(wǎng)融合研究和發(fā)展,打造跨國界、跨領(lǐng)域、跨專(zhuān)業(yè)的國際合作平臺,在政策機制、技術(shù)標準、國際規則、理念傳播、工程建設、人才培養等方面開(kāi)展務(wù)實(shí)合作,盡快實(shí)現創(chuàng )新突破。
責任編輯: 曹吉生