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刘振亚署名文章:这项处于世界引领地位的原创技术 对碳达峰和碳中和意义何在

北极星输配电网  来源:《瞭望》杂志  作者:刘振亚  2021/3/15 17:19:19  我要投稿  

北极星输配电网讯:3月15日,《瞭望》杂志刊发全球能源互联网发展合作组织主席、中国电力企业联合会理事长刘振亚的署名文章——《新时代的特高压使命》,全文如下:

◇ 特高压技术、装备、工程、标准的全面突破,实现了中国电力工业从落后到领先、进而站上世界电力制高点的百年追求,为国家能源安全与人类可持续发展作出重大贡献

◇ 我国正在建设世界上输送容量最大、配置范围最广的特高压电网,特高压的先进性、安全性、经济性得到充分验证

◇ 随着时代发展,特高压在推动能源变革转型、经济高质量发展、生态文明建设和构建新发展格局中的作用将更加凸显

特高压是我国电力发展史上最具创新性和影响力的重大成就。近二十年来,依靠自主创新,我国攻克了特高压技术和装备难题,建设了领先世界的特高压电网,实现了中国电力的战略突破与跨越发展,有力保障了国家能源安全,有力推动了中国生态文明建设,有力促进了经济社会环境协调可持续发展,在全面建成小康社会、实现中华民族伟大复兴的历史进程中书写了重要篇章。

当今的中国,已开启全面建设社会主义现代化国家新征程,中国特色社会主义进入新时代。当今的世界,可持续发展问题突出,气候变化、环境污染、资源匮乏、贫困疾病等全球性挑战日益严峻,世界进入百年未有之大变局。立足中国、放眼世界,特高压将在新时代肩负推动能源永续供给、实现碳中和、促进可持续发展、推动构建人类命运共同体等重要使命。

在发展新的历史方位中,需要进一步深化对特高压重要作用与价值的认识,以特高压电网为重点加快建设中国和全球能源互联网,推动能源、交通、信息“三网”融合发展,为我国建设社会主义现代化国家和实现人类可持续发展蓄力赋能。

特高压对能源安全与可持续发展的十大贡献

纵观人类社会发展历史,每次重大变革都以技术进步驱动的能源转型为先导。特高压作为能源领域的世界级技术难题,上世纪60年代起,美国、苏联、日本、意大利等国开展特高压研究试验、设备研制和工程尝试,但受制于政治、经济、技术等因素,最终都失败了。我国上世纪80年代中期开始特高压技术的部分前期研究与试验。为适应国民经济和电力需求的快速增长,国家电网公司在2004年率先提出发展特高压电网的战略构想,将特高压作为电力创新发展的“先手棋”,牵头组织有关企业和科研机构,开展联合攻关,冲破重重阻力,克服种种困难,取得特高压技术、装备、工程、标准的全面突破,实现了中国电力工业从落后到领先、进而站上世界电力制高点的百年追求,实现了“中国创造”和“中国引领”,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,为国家能源安全与人类可持续发展作出重大贡献。

一是形成了具有完全自主知识产权的重大原创技术,实现了我国在电力领域的首次世界引领。特高压技术破解了远距离、大容量、低损耗输电世界难题,是我国原创、世界领先的重大创新。国家电网公司先后组织数十家科研机构和高校、200多家装备制造企业、500多家建设单位、几十万人参与特高压研发建设相关工作,累计攻克了310项关键技术,主导编制国际标准75项、国家标准788项。“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”和“特高压±800千伏直流输电工程”先后获得国家科技进步奖特等奖。经过10余年不懈努力,我国正在建设世界上输送容量最大、配置范围最广的特高压电网,特高压的先进性、安全性、经济性得到充分验证。

二是解决了长期困扰我国的煤电运紧张难题,有望终结中国周期性“电荒”的历史。长期以来,我国能源配置过度依赖输煤,运力瓶颈制约电煤供应,区域性、季节性缺电反复出现,全国一度有2/3的省份电力紧张。通过发展特高压,变输煤为输电,实现“煤从空中走、电送全中国”。2019年,我国特高压电网输送电量4500亿千瓦时,其中火电2200亿千瓦时,相当于从空中输送约1亿吨煤炭,扭转了煤电运紧张局面,在破解“电荒”中发挥了关键作用。

三是实现了我国能源资源的大范围优化配置,成为社会主义制度优越性在能源领域的集中体现。我国能源资源与需求呈逆向分布,80%以上的能源资源分布在西部和北部地区,70%以上的能源消费集中在东中部地区。特高压实现了能源资源远距离输送和全国“一盘棋”优化配置,从根本上改变了电力供应依靠就地平衡的发展格局。截至2020年底,我国成功投运“十四交十六直”30个特高压工程,跨省跨区输电能力达1.4亿千瓦,累计送电量超过2.5万亿千瓦时,充分体现了“集中力量办大事”的社会主义制度优越性。

四是推动了清洁能源的大规模开发利用,使我国在世界新能源革命竞争中保持领先地位。特高压促进清洁能源大规模开发、大范围消纳,为我国抢占世界绿色发展制高点提供了重要支撑。依托特高压电网,我国清洁能源发电装机超过8.4亿千瓦,太阳能发电、风电、水电装机规模均居世界第一;自2010年以来,我国新增可再生能源装机占到全球新增容量的40%,2018年全国40%的新增电力消费由新增清洁能源发电提供,清洁能源发展进入大规模“增量替代”新阶段。

五是促进了我国东中部地区大气环境治理,为打赢污染防治攻坚战作出积极贡献。我国约70%的煤电装机分布在东中部人口密集地区,超出环境承载能力,导致雾霾问题频现。2013年,国家出台大气污染防治行动计划,九个特高压工程(“四交五直”)纳入其中并于2017年全部投运,输电能力8500万千瓦,2018至2019年累计输送电量3300亿千瓦时,减少东中部燃煤消耗1.4亿吨,减排大气污染物150万吨,为解决人民“心肺之患”发挥了重要作用。

六是加快我国能源绿色低碳转型步伐,为实现碳达峰、碳中和打下坚实基础。大规模开发、大范围配置清洁能源是推动能源转型和碳减排的根本途径。依托特高压电网,我国清洁能源装机占比从2010年的25%提高到目前的43%,每年减排二氧化碳15亿吨。青海至河南特高压直流工程作为世界上首条以输送新能源为主的大通道,每年可向中部地区输送“绿电”400亿千瓦时,相当于减排二氧化碳3000万吨,成为我国加快碳减排进程的重要示范工程。

七是服务区域协调发展战略,推动西部大开发取得扎实成效。特高压推动了西部和北部地区清洁能源的大规模开发利用,为促进区域协调发展开辟了重要途径。目前,我国每年特高压“西电东送、北电南供”规模超过3000亿千瓦时,为西部地区创收超过850亿元,减少东中部用电成本超过210亿元。预计到2050年,特高压跨区输送电量将达到3万亿千瓦时,在促进区域协同发展中将发挥更加重要的作用。

八是带动中国能源电力高端装备制造业创新突破,成为推动经济增长的重要引擎。特高压的创新突破,将电力工业从传统行业、夕阳产业变成了新兴行业、朝阳产业,推动了高压设备、绝缘材料、电力电子等一批高端装备国产化,解决了一大批“卡脖子”问题,使我国输变电装备制造业的水平上了一个大台阶,为经济发展注入了强大动能。截至目前,我国特高压电网建设总投资超过6000亿元,带动相关社会投资超过2万亿元。在新发展阶段,特高压在服务构建新发展格局、促进经济社会高质量发展中将发挥“火车头”作用。

九是助力“一带一路”倡议实施,成为中国技术服务世界的靓丽“名片”。特高压是能源互联互通的桥梁纽带,是“一带一路”建设的重要载体,为推动世界能源变革转型提供了先进经验。2017年和2019年,由国家电网公司建设的巴西美丽山水电特高压直流送出一期和二期工程先后建成投运,实现了我国特高压技术装备、工程建设、运营管理全面“走出去”。特高压成为中国技术服务世界的又一张靓丽“中国名片”,为“一带一路”能源合作树立了典范。

十是以技术创新带动理念革命,为世界能源转型和可持续发展贡献“中国方案”。中国特高压技术在争议中起步、在创新中发展、在实践中成功,通过技术之变带动了思想之变、思维之变、思路之变。从“一特四大”到“全球能源互联网”再到“三网融合”,以特高压为核心推动能源、环境、经济、社会可持续发展的理论体系和操作方案赢得越来越多的认同。习近平主席2015年9月在联合国发展峰会提出全球能源互联网重大倡议;2017年5月在首届“一带一路”国际合作高峰论坛再次强调“建设全球能源互联网,实现绿色低碳发展”。中国为引领世界能源变革、推动可持续发展提供了“中国方案”,成为人类命运共同体建设在能源领域的生动实践。联合国秘书长古特雷斯表示,中国特高压输电技术对可再生能源发展至关重要,全球能源互联网是实现人类可持续发展的核心和全球包容性增长的关键。

特高压对中国和世界意义重大,为破解我国能源电力发展的深层次矛盾,落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供了重要载体和抓手,为促进世界能源、环境、经济、社会全面可持续发展开辟了新道路。但特高压发展过程极不容易、极不平凡,充满艰辛与挑战。

在提出特高压战略构想、全面启动特高压工作之初,很多方面的创新进入“无人区”,没有现成的技术、设备和标准。面对这一世界性难题,社会上存在不同认识和质疑,发展特高压遇到很多干扰和阻力。有人认为西方国家没做成,我国也不可能成功;有人认为超高压就能满足经济社会发展要求,不需要发展特高压;也有极少数人设置障碍,刻意阻挠特高压发展。惟其艰难、方显勇毅,惟其磨砺、始得玉成。正是看到发展特高压对我国和世界重大而深远的意义,广大电力工作者才满腔热情、义无反顾地投身这项事业,怀着改变中国电力落后面貌的雄心壮志,同困难较量、与时间赛跑、向极限挑战,通过艰苦卓绝的自主创新,创造了中国特高压的伟大成就。实践证明,我国发展特高压是正确的、可行的、必须的,这条路走对了。

新时代新挑战赋予特高压新的历史使命

特高压是能源领域思想、战略、技术和发展方式的全面创新,随着时代发展,在推动能源变革转型、经济高质量发展、生态文明建设和构建新发展格局中的作用将更加凸显。

目前,我国已全面掌握了具有自主知识产权的特高压核心技术和全套装备制造能力,抢占了特高压战略、技术、装备、标准的制高点。特高压将在保障能源供应、加快清洁发展、拉动经济增长、促进互联互通等方面发挥关键和基础作用,在我国建设社会主义现代化强国和世界实现可持续发展进程中承担新的重要使命。

一是在开启新征程中肩负着能源转型和永续供给使命。2021年是中国共产党建党100周年,是“十四五”开局之年,也是全面建设社会主义现代化国家新征程开启之年。作为“两个一百年”奋斗目标交汇期,未来一段时间,我国能源转型任务严峻,亟须贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,深入推进能源生产和消费革命,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,引领我国经济社会高质量发展。新的历史条件下,加快特高压电网建设,将推动我国西部太阳能发电、“三北”风电、西南水电等大型清洁能源基地开发,破除化石能源为主的发展路径依赖,大幅增强我国能源资源的统筹配置能力,提高能源供应的可靠性和经济性,全面推动我国能源绿色转型。预计到2050年,我国清洁能源装机和发电量将分别达到68亿千瓦、15万亿千瓦时,年均增速分别达到7%、6%,跨区跨省跨国输电规模将超过10亿千瓦,实现以能源高质量发展引领经济社会高质量发展,为全面建设社会主义现代化国家蓄力赋能。

二是在落实碳中和世纪承诺中肩负着低碳转型和绿色发展使命。去年9月,习近平主席在第75届联合国大会上提出,我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。习近平主席提出的碳中和目标,将高于《巴黎协定》“2℃温控目标”的减排要求,使全球实现碳中和的时间提前5~10年,对全球气候治理起到关键性作用。实现碳中和,将有力推动中国经济社会转型,对中国煤炭、油气、电力等行业产生巨大影响。在这一宏伟历程中,特高压如何履行使命、继续突破,为实现碳达峰、碳中和发挥作用、贡献力量,值得各方深入思考。

加快发展特高压,就抓住了绿色低碳发展的“牛鼻子”。能源是碳排放的根源,能源相关碳排放占全社会碳排放总量达85%~90%。只有发展太阳能、风能、水能等清洁能源,从源头上减少煤炭、石油、天然气的使用,才能实现碳中和。特高压对促进清洁能源大规模开发和大范围配置的重要作用已经被实践证明。面对碳中和的世纪承诺,需要以特高压电网为骨干网架,加快建设清洁主导、电为中心、互联互通的中国能源互联网,全方位减少煤、油、气使用,实现能源电力发展与碳脱钩、经济社会发展与碳排放脱钩。经研究测算,依托特高压电网,我国全社会碳排放将在2030年前达峰,2060年前实现碳中和,全社会碳减排边际成本仅为260元/吨,远低于700元/吨的全球其他碳减排方案,是一条速度快、成本低、效益高的碳减排路径。

三是在推动产业升级和“走出去”战略中肩负着创新驱动和铸造中国品牌使命。随着中国进入高质量发展新阶段,必须实现依靠创新驱动的内涵型增长,在参与国际竞争中必须拥有享誉世界的品牌与核心竞争力。面对日新月异的世界科技发展浪潮和日趋激烈的国际竞争环境,特高压作为科技创新的“国之重器”,需要在占领世界能源发展制高点、推动构建新发展格局中发挥更大的引领和带动作用。

作为重大技术创新,特高压对上下游产业具有强大带动力,围绕特高压已形成涵盖绝缘材料、高压设备、电力电子、自动控制等一批高端装备的完整产业链。进入清洁能源大发展的新时期,特高压在促进能源转型的同时,还将推动能源产业从以化石能源为主体的产业集群向以清洁能源和电力为主导的产业集群转变,打造新材料、新能源、储能、电动汽车、高效用电设备等绿色低碳产业,培育一批能源电力等领域高科技企业。预计未来30年,我国特高压电网建设投资将超过2万亿元,带动相关社会投资超过7万亿元,成为我国科技创新和经济高质量发展的重要引擎。当前,我国是世界上唯一全面掌握特高压核心技术和全套装备制造能力的国家,以特高压建设为抓手积极开展国际能源合作,将有力带动我国技术、标准、装备全方位“走出去”,打造更加响亮的中国品牌,增强国家综合实力,为推动构建更高水平新发展格局发挥积极作用。

四是在推动“一带一路”和人类命运共同体建设中肩负着全球能源互联互通和可持续发展使命。当前,人类可持续发展面临严峻挑战,加强互联互通与国际合作,构建人类命运共同体,携手应对全球性挑战,是实现可持续发展的必由之路。能源是经济社会发展的物质基础,能源永续供应是人类可持续发展的根本保障。加强能源基础设施的全球互联,是人类命运共同体和“一带一路”建设的重要内容。在这个过程中,特高压大有可为。

特高压是中国的,推动了中国电力革命;特高压也是世界的,必将推动世界能源革命。从全球看,不同国家、不同地区在清洁能源资源和能源需求方面具有极强的互补性,加强互联互通、实现合作共赢空间广阔。基于特高压技术,建设全球能源互联网,实质就是打造互联互通、共建共享的全球能源共同体,将以能源为纽带,推动共建“一带一路”和人类命运共同体,实现不同国家和地区市场对接、优势互补,打破发展瓶颈,释放发展潜力,增进各国互信,形成协调联动发展的新格局,实现包容性增长和共同繁荣。

以特高压引领能源和基础设施创新发展

经过十多年的努力,特高压全面带动了我国能源转型和资源大范围优化配置,走出了一条遵循国情和客观规律,依靠特高压推动能源变革,依靠自主创新振兴民族工业的中国特色能源电力发展道路,为世界电力工业发展作出了突出贡献。立足当前、着眼长远,需要进一步统一思想、提高认识、加大力度,以特高压电网为重点,加快建设中国和全球能源互联网,推动能源、交通、信息“三网”融合发展,为中国和世界可持续发展注入强大动能。

早日建成中国能源互联网,推动我国能源转型和经济高质量发展

构建中国能源互联网是基于特高压成功实践提出的能源发展新思路,是落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略的必然要求,将从根本上扭转我国化石能源为主的能源结构,打造清洁低碳、安全高效的能源发展新格局。

建设中国能源互联网、推动我国能源变革转型总体分增量替代、存量替代、全面转型三步走。2025年前,加快西部清洁能源基地特高压外送通道和东部、西部特高压交流骨干网架建设,新增能源需求主要由清洁能源提供,基本扭转化石能源消费增长势头。2035年前,形成东部、西部两个特高压交流同步电网,扩大“西电东送”特高压直流通道规模,总输送容量超过6亿千瓦,促进清洁能源和电能占比分别提升至47%、41%,在生产侧和消费侧加速替代煤、油、气,实现化石能源消费总量达峰并逐步下降。2050年前,进一步完善东、西部特高压交直流骨干网架,全面建成中国能源互联网,实现能源发展方式的根本转变。届时,我国清洁能源占一次能源比重将从目前的15%提高到74%,能源自给率从目前的80%提高到95%,单位GDP能耗比目前降低60%,为全面建设社会主义现代化国家提供安全、清洁、高效、可持续的能源保障。

推动建设全球能源互联网,在“一带一路”国家率先实现突破

全球能源互联网实质是“智能电网+特高压电网+清洁能源”,是世界能源变革转型的大趋势大方向。构建全球能源互联网,需要以“两个替代、一个提高、一个回归”为方向(清洁替代和电能替代,提高电气化水平,让化石能源回归工业原材料属性),打造以特高压电网为骨干网架、促进清洁能源大规模开发利用的全球能源共享平台。

建设全球能源互联网,总体可按国内互联、洲内互联、全球互联三个阶段推进实施。2025年前,推动世界各国国内电网互联全面加强,跨国特高压联网项目实现重要突破;2035年前,努力实现各大洲洲内电网基本互联,亚欧非通过特高压率先实现跨洲联网,全球形成“五横五纵”骨干网架;2050年前,努力建成亚欧非和美洲特高压联网通道,全球形成“七横七纵”骨干网架,基本实现全球电网互联。在此基础上,进一步推进北极能源通道建设,最终形成“九横九纵”全球联网格局。届时,全球清洁能源占一次能源比重将超过85%,能够实现全球温升控制目标;电能普及率接近100%,让人人享有可持续能源,打造绿色低碳、互联互通的全球能源共同体。

“一带一路”国家清洁能源资源丰富,能源电力需求潜力大,各方面需求迫切,是全球能源互联网建设的重点区域,有望率先突破。应加快推进“一带一路”国家清洁能源开发、电网互联、能效提升和电力普及,并结合非洲、东南亚、中南美洲等地区实际,积极推动“电—矿—冶—工—贸”联动发展,破解这些地区基础设施建设长期面临的有资源、无市场、融资难、启动难等困局,助力“一带一路”国家能源转型和产业升级,促进绿色“一带一路”建设。

加强三网融合研究和发展,为建设未来新基础设施体系做好准备

三网融合实质是能源网、交通网、信息网由条块分割的各自发展转变为集成共享的融合发展,实现能源流、人流/物流、信息流协同优化,是更具资源配置力、产业带动力、价值创造力的综合基础设施网络,是基础设施高级形态。三网融合发展不仅能够发挥“互联网+”的数字化、智能化优势,还能发挥“+互联网”跨网络融合、跨产业集成的规模化、集约化优势,产生巨大综合价值,引领经济社会可持续发展。

加快三网融合发展,可从城市、国内、跨国三个层面推进。城市三网融合是集能源、交通和信息于一体的现代城市基础设施,重点是推动城市大脑、综合管廊、智慧交通、智慧能源等系统建设,提高城市运转效率。国内三网融合以城市三网融合为骨干节点,以三网融合通道为纽带,形成广泛覆盖、高效互联的国家基础设施网络,重点结合各国发展阶段和需求,推进绿能数据中心、多站融合等枢纽共建,电气化铁路、光伏公路等通道共享,“公路网+充电网”等网络融合。跨国三网融合以各国三网融合为支撑,建设跨国三网融合走廊,连接世界主要经济中心、能源基地和信息中心,打造覆盖全球的基础设施体系,提高资源跨国配置能力。

目前,全球交通网和信息网基本互联,基于特高压等技术,全球能源互联网也一定能建成,引领新一代基础设施体系建设,推动世界进入三网融合发展新时代。

全球能源互联网发展合作组织成立以来,致力人类可持续发展,在能源电力、气候环境、经济社会等领域开展200余项研究,面向全球发布50多项创新成果,会员达到1115家、覆盖130个国别,搭建了共商、共建、共享的全球合作平台,成为推动世界能源转型与可持续发展的重要力量。我们将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,加快建设具有全球话语权、影响力和行动力的一流国际组织,与广大会员、合作伙伴等各方一道,携手推进中国和全球能源互联网创新发展,为促进人类命运共同体建设,实现世界可持续发展作出更大贡献。

(以上作者为全球能源互联网发展合作组织主席,中国电力企业联合会理事长,瑞典皇家工程科学院院士,英国皇家工程院院士,德国国家工程院院士)


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