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刘振亚:世界经济转型新思路、新战略、新引擎

——全球能源、信息、交通三网融合发展

时间:[2017-05-05 ] 信息来源:科技纵览
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  编者按:《科技纵览》杂志2017年第3期刊发了全球能源互联网发展合作组织主席、屮国电力企业联合会理事长刘振亚署名文章《世界经济转型新思路、新战略、新引擎——全球能源、信息、交通三网融合发展》,描绘了三网融合的发展前景和巨大价值,明确了加快构建全球能源互联网、推动三网融合发展的重点任务,为推进世界经济可持续发展提出全新的解决方案。现全文转载。

  《科技纵览》杂志是IEEE(美国电气电子工程师学会)的旗舰出版物IEEESpectrum的中文版。旨在探讨未来技术发展趋势及其对社会和商业的影响,主要内容为报道国际航空航天、计算机和电信、生物医学工程、能源和消费电子等领域的最新技术进展和成果。

  全球能源、信息、交通(即“瓦特、比特、米特”)三网融合发展,是基于中国特高压和全球能源互联网的研究与实践而提出的推进全球经济转型升级的新思路,对于推动实体经济发展、解决世界经济发展面临的突出问题具有重大意义。本文提出了三网融合发展的总体思路,从内因、动力、价值等方面阐述了三网融合发展的理论依据。在技术和实践基础上,描绘了三网融合的发展前景和巨大价值,明确了加快构建全球能源互联网、推动三网融合发展的重点任务,为推进世界经济可持续发展提出全新的解决方案。

  一、三网融合的总体思路和理论基础

  进入21世纪后,中国大力研究和建设特高压电网,推动清洁能源实现大发展,有力地促进了中国电力转型升级。2010年以来,在特高压技术成功的基础上,中国研究提出构建全球能源互联网,为推动世界能源转型和可持续发展提供了中国方案。针对当前世界经济深度调整、增长动力不足、实体经济乏力等问题,本文研究提出以能源、信息、交通三网融合发展推动世界经济转型的新思路:以世界能源转型和信息技术革命为契机,以全球基础设施互联互通为保障,发挥网络经济和规模经济优势,加快形成全球能源、信息、交通,即“瓦特(Watts)、比特(Bits)、米特(Meters)”,三(特)网融合发展的新格局,推动世界经济转型升级,实现高度电气化、高度智能化、高度全球化、高度人本化的发展目标。

  高度电气化:要发挥全球能源互联网作用,加快推进“两个替代”,大幅提高电能占终端能源消费比重,广泛普及电交通、电机械、电炊具等用电设施,实现能源发展向以清洁能源为主导、电为中心的转型,推动人类生产生活进入以电气化为特征的新阶段。

  高度智能化:要发挥信息网在经济社会发展中的智力保障作用,推广应用大数据、物联网、云计算、人工智能、虚拟现实等先进信息技术,实现万物互联、智能生产、智慧生活,推动人类社会发展进入更便捷、更智慧的新时代。

  高度全球化:要发挥能源、信息、交通的重要作用,推动全球基础设施互联互通和跨界融合,实现能源流、信息流、人流和物流在全球范围广泛联通,形成世界各国各地区的生产、配置和消费等经济社会活动高度一体化的新格局,推动全球经济发展进入全球化的更高阶段。

  高度人本化:要在全面电气化、智能化、全球化基础上,推动构建以人为本的经济发展和社会保障体系,充分激发人的潜力,充分尊重人的价值,共同建设美好家园,构建人类命运共同体,让世界成为一个能源充足、信息畅通、交通发达、天蓝地绿、亮亮堂堂、和平和谐的“地球村”。

  能源、信息、交通是实体经济的三大支柱产业,在经济发展中发挥着核心和引领作用。推进三网融合发展是全球基础设施互联互通和经济全球化的重要内容,是社会生产力发展的客观要求和技术进步的必然结果,对于推动世界经济转型和可持续发展具有重大意义。

  能源网、信息网、交通网的内在联系是三网融合发展的根本内因。现代能源网离不开信息网的重要支撑。特别是大电网运行控制与信息网紧密耦合,为电力系统安全运行提供保障。要适应未来各种集中式、分布式清洁能源的大规模开发、高比例接入和大范围配置,信息技术的支撑作用将更加重要。现代信息网离不开电力保障。各种通信设备、设施,从移动终端、路由器、网络服务器到大型数据中心,都需要高品质的电力供应。大电网能够为信息网发展提供更安全、更可靠、更持久的动力保障。现代交通网正在向电气化、智能化方向升级发展,对于电网、信息网的依赖日益增强。电动汽车、电气化铁路列车、电动船舶等既是未来的重要交通工具,又是能源网的消费终端和信息网的移动终端。以电力为动力、以数据为纽带,能源网、信息网、交通网在网络形态、业务功能、资源利用等方面联系日益紧密,呈现相互交叉、相互融合、相互支撑、相辅相成的发展态势。

  能源、信息、交通在经济社会发展中的重要作用是三网融合发展的根本动力。能源、信息、交通三大网络对于现代经济社会发展具有至关重要、不可或缺的作用。一是基础保障作用。三大网络是现代经济社会发展最为关键的基础产业,其发展程度决定了各国的综合发展水平,是经济发展能力的重要保障。二是经济支柱作用。三大网络连接范围广、服务人口多、投资规模大、投入产出高、产业带动力强,是各国经济发展的重要支柱。三是创新引擎作用。三大网络的创新发展具有巨大的引领和辐射效应,在历次工业革命中发挥了“火车头”作用。三网融合发展能够更好地发挥三大网络的重要作用,成为全球一体化格局下经济增长的新引擎。

  能源网、信息网、交通网的规模经济和网络经济效应是三网融合发展的价值源泉。网络型基础设施广泛覆盖、紧密连通、融合发展,可以打破时间、空间对经济活动的约束,带来巨大的“创效”和“创新”价值。“创效”的本质是提升现有经济发展质量,三大基础设施通过发挥各自优势,不断扩大连接范围、提升输送能力、拓展服务功能,实现通道、设施、服务的高效共享,显著降低全社会发展成本,提升能源、信息、要素的流通和配置效率,创造更大的社会价值;“创新”的本质是提高经济发展潜力、开拓经济发展空间,实现网络经济指数型叠加效应。通过三网融合发展,促进能源流、信息流、人流和物流相互协同、高效配置,重塑产业价值链、创造市场新需求、催生经济新业态。

  二、三网融合的发展基础和前景展望

  三网融合发展,具有坚实的技术和实践基础。在技术上,特高压、智能电网等能源技术日趋成熟,物联网、大数据等信息技术广泛应用,电气化高速铁路、电动汽车等交通技术蓬勃兴起,推动电力光纤通信、车联网、自动驾驶等跨界融合技术不断创新,“互联网+能源”“互联网+交通”等新业态、新模式不断涌现,为三网融合发展提供了技术支撑。在实践上,能源网、信息网、交通网已进入大范围互联互通的发展阶段。全球220千伏及以上输电线路长度超过250万公里,为近60亿人提供了电力供应;全球信息网通过250多条海底光缆、700多颗通信卫星实现了互联互通,服务人口超过35亿人;全球铁路里程超过130万公里、覆盖150多个国家,全球高速公路超过23万公里、覆盖80多个国家,铁路网、公路网以及航空、海运初步实现了主要国家和地区的互联互通。这为三网融合发展奠定了重要的物质基础。

  展望未来,以特高压电网、光纤通信网、干线交通网为骨干网架,与区域电网、信息网和交通网紧密衔接,形成资源共享、设施共用、终端集成、功能提升的三网融合发展全球平台,将为世界经济转型升级带来新机遇。

  三网融合发展价值巨大。一是推动全球经济转型。将有力促进绿色能源、互联网经济、智能交通等领域产业创新发展,带动智能制造业转型升级,激发新的市场需求、催生新的经济业态,打造全球经济增长的新引擎。二是降低社会发展成本。有利于实现网络设施和服务的开放共享、高效利用,有利于减少资源消耗,降低发展成本,取得巨大的网络规模效益。三是创造美好智能生活。以更智能、可持续的方式,让人人享有清洁绿色能源和便捷高效的信息与交通服务,将促进智慧家庭、智慧城市、智慧国家、智慧地球发展。四是促进世界共同发展。将有力推动基础设施的全球覆盖和广泛应用,缩小地区差异,促进区域协调发展,实现各国政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通、民心相通,成为人类社会进步的强大动力、世界和平的重要纽带。

  三、加快构建全球能源互联网,推动三网融合发展

  当前,世界能源发展面临资源紧缺、环境污染、气候变化三大挑战。按目前的开发强度,全球已探明煤炭和油气储量只能分别再开采110多年和50多年。大规模开发使用化石能源还带来了环境污染和气候变化等突出问题。如不控制,本世纪末全球温升将超过4摄氏度,导致严重的生态灾难。应对挑战,根本出路是加快构建全球能源互联网。

  2015年9月26日,习近平主席在联大发展峰会上发表重要讲话,倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求,得到了国际社会的高度赞誉和积极响应。全球能源互联网以特高压电网为骨干网架,是全球互联的坚强智能电网,也是推动能源转型,实现清洁能源在全球范围大规模开发、输送、使用的基础平台。

  能源网、信息网、交通网就像人的“血管系统”“神经系统”“四肢系统”。目前,“神经系统”和“四肢系统”基本实现了全球主要国家和重点城市的互联,正在向农村和边远地区发展与延伸,但“血管系统”的互联互通明显滞后,尚未形成全球互联的能源网络平台。造成这种差距,一方面是由于发展理念的落后。长期以来,能源发展过度依赖化石能源,电力发展以就地平衡为主,对清洁能源开发和大范围配置的认识不足、重视不够,电力的作用没有得到充分发挥。另一方面是由于输电技术的制约。当前世界电网仍以超高压输电为主,其输送能力和输电距离有限。

  目前,构建全球能源互联网的条件已经具备。在技术上,特高压、智能电网等关键技术日趋成熟,实现了工程的全面突破。中国建成“六交七直”13个特高压工程,在建“两交七直”9个特高压工程,已投运和正在建设的特高压线路长度、变电容量分别达3.5万公里、3.6亿千伏安,每年输送电量超过4000亿千瓦时。在经济上,清洁能源发电经济性快速提升。目前陆上风电、光伏发电成本约为每千瓦时5美分和9美分。近期,阿联酋2020年投产的光伏项目中标价格,已低至每千瓦时2.5美分。随着技术进步,2025年前风电和光伏发电竞争力将全面超过化石能源。在政治上,《巴黎协定》已于2016年11月4日正式生效,应对气候变化、推动世界能源转型发展为各国共识和共同行动,为构建全球能源互联网创造了良好政治环境。

  构建全球能源互联网,总体可分为国内互联、洲内互联、洲际互联3个阶段,到21世纪中期基本建成。届时,全球清洁能源占一次能源消费总量的比重将达到80%以上,二氧化碳排放量仅为1990年的一半,实现全球温升控制在2摄氏度以内的目标,能够利用时区差、季节差、电价差,获得联网效益,降低能源成本,将资源优势转化为经济优势,实现人人享有可持续能源。同时,全球能源互联网的构建也有力推动三网融合发展。一是连接世界各大清洁能源基地与负荷中心,实现各类集中式、分布式清洁能源大规模接入、大范围配置,为信息、交通等各类用户提供清洁可持续的能源供应;二是利用大数据、移动互联网、物联网等先进技术,形成功能强大的信息与公共服务平台,促进能源大数据、智能家居、智能社区、智慧城市新发展;三是实现以电能传输替代煤炭、石油等能源运输,释放铁路、公路、海运等交通运力,并通过电力普及带动电气化铁路、电动汽车等现代交通工具和交通网络的升级发展。

  构建全球能源互联网、推进三网融合发展,加快世界能源和经济转型,对于落实联合国《2030年可持续发展议程》和《巴黎协定》具有重要意义,需要凝聚各方智慧和力量,共同推动。一要加强战略规划。发挥规划统领作用,深化世界能源、信息、交通等领域的重大战略问题研究,开展三网融合发展规划研究和顶层设计,建立各国政府、各相关行业企业和组织机构共同参与研究的工作机制。二要推进技术创新。发挥创新驱动的关键作用,加强新技术、新设备、新材料的研发,在能源、信息、交通领域实现关键技术突破,特别要注重交叉学科、跨界融合技术的创新发展,在柔性直流输电、大容量储能、能量路由器、信息物理融合、大数据、物联网、自动驾驶、车联网等方面尽快取得一批创新成果。三要深化国际合作。推动有关国际组织、社会团体、能源企业、科研机构、高等院校共同参与三网融合研究和发展,打造跨国界、跨领域、跨专业的国际合作平台,在政策机制、技术标准、国际规则、理念传播、工程建设、人才培养等方面开展务实合作,尽快实现创新突破。