世界能源發(fā)展經(jīng)歷了從高碳到低碳、從低效到高效、從局部平衡到大范圍配置的深刻變革。認(rèn)識和把握這一發(fā)展規(guī)律，對于推動能源科學(xué)發(fā)展，實(shí)施“兩個替代”具有重要作用。

電網(wǎng)配置各類能源資源示意圖

能源結(jié)構(gòu)從高碳向低碳方向發(fā)展

能源發(fā)展過程中，人類不斷尋找更多種類的能源，但不同發(fā)展階段的主導(dǎo)能源不同。隨著需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，主導(dǎo)能源不斷升級，總體是朝著更加低碳的方向發(fā)展。從薪柴到煤炭、石油、天然氣，到水能、核能、風(fēng)能、太陽能以及其他清潔能源的發(fā)展過程，就是逐步減少碳排放的過程。

化石能源碳排放強(qiáng)度高，持續(xù)上百年的開發(fā)利用已經(jīng)排放了大量二氧化碳，對全球氣候的影響也開始顯現(xiàn)。要減緩氣候變化、實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展，必須降低能源結(jié)構(gòu)中化石能源比重、提高清潔能源比重。全球擁有豐富的太陽能和風(fēng)能資源，大規(guī)模開發(fā)利用的潛力巨大，將成為未來最重要的清潔能源。在現(xiàn)有和未來可預(yù)期的技術(shù)條件下，太陽能、風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能是最便捷的利用方式。在能源資源開發(fā)環(huán)節(jié)提高太陽能、風(fēng)能的比重，不僅是清潔替代的具體體現(xiàn)，而且為電能替代提供充足的清潔電力。

能源利用從低效向高效方向發(fā)展

提高能源開發(fā)利用效率關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新。18世紀(jì)后期，蒸汽機(jī)技術(shù)創(chuàng)新對能源發(fā)展產(chǎn)生了劃時代的意義，推動了煤炭的大規(guī)模高效開發(fā)和利用，促使社會生產(chǎn)從手工勞動轉(zhuǎn)向大機(jī)器生產(chǎn)。19世紀(jì)后期，蒸汽機(jī)技術(shù)的提升潛力越來越小，對煤炭主導(dǎo)的能源發(fā)展的推動作用開始逐漸減緩。隨著內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，以石油和電力為代表的新的能源形式登上歷史舞臺，推動能源效率和勞動生產(chǎn)力進(jìn)一步提升。發(fā)展到今天，化石能源效率的提升空間越來越小。目前，汽油內(nèi)燃機(jī)直接燃油效率在30%左右，燃煤發(fā)電機(jī)組效率最高在50%左右。

考慮到未來清潔能源將在能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，能源利用效率將主要取決于作為一次能源的風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電的開發(fā)轉(zhuǎn)化效率;而電能的終端利用效率遠(yuǎn)高于化石能源直接利用的效率，電動機(jī)效率可以超過90%。因此，大規(guī)模開發(fā)清潔能源并轉(zhuǎn)化為電力，全球能源利用效率將獲得極大的提升。

能源配置從局部平衡向大范圍優(yōu)化方向發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會發(fā)展的產(chǎn)物，通過網(wǎng)絡(luò)可以把各個點(diǎn)、面、體聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)資源的傳輸、接收和共享。如果一種產(chǎn)品的原料開發(fā)、生產(chǎn)和需求的地理位置距離較遠(yuǎn)，通過建立網(wǎng)絡(luò)就會最大限度地優(yōu)化配置、提高效率、降低成本，物流網(wǎng)、電力網(wǎng)、鐵路網(wǎng)等都是應(yīng)此而生。從能源發(fā)展看，全球化石能源生產(chǎn)與消費(fèi)具有明顯的逆向分布特征，南美、中東的石油、天然氣送到亞洲，遠(yuǎn)東西伯利亞的石油、天然氣送到歐洲，距離長達(dá)數(shù)千千米，能源配置逐步從點(diǎn)對點(diǎn)輸送向物流網(wǎng)、管網(wǎng)方向發(fā)展，呈現(xiàn)強(qiáng)烈的網(wǎng)絡(luò)化趨勢。

未來，在以清潔能源為主導(dǎo)、以電為中心的能源發(fā)展格局下，電網(wǎng)將成為能源配置的主要載體。全球清潔能源的分布同樣很不均衡，除分布式開發(fā)的清潔能源就地利用外，北極、赤道附近地區(qū)和各洲內(nèi)大型的水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電基地，大多距離負(fù)荷中心數(shù)百甚至數(shù)千千米，需要構(gòu)建電網(wǎng)從能源基地向負(fù)荷中心輸電。隨著全球清潔能源大規(guī)模開發(fā)，電網(wǎng)覆蓋范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大至全球，形成全球廣泛互聯(lián)的能源網(wǎng)絡(luò)。

(摘自《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》)