清洁替代
More than one-quarter of global electricity is generated by wind and solar PV by 2040 in the 450 Scenario ——IEA
风电发展情况
装机容量
中国是全世界风电装机容量最高的
国家，总装机容量7716万千瓦
能量形式转换简便，用途广泛 能量利用率高 安全无污染
电能的劣势
价格较高 难以大规模储存
电能替代
以电代煤
煤炭在开采、运输和燃烧过程中
均会产生严重的污染 煤炭的运输成本很高 大型燃煤锅炉的燃烧效率明显高 于小型锅炉
电能替代
电热供暖
北欧地区取暖用能源形式占比 到2040年，电能将会在供暖能源
…全球风能、水能、太阳能等清洁能源资源非常丰富……相当于全球化石能源剩余探明可采储量的38倍。——《全球能
源互联网》
全球能源发展现状
能源消费
全球一次能源消费总量及化石能源占比
14000.0 12000.0 10000.0 8000.0 6000.0 4000.0 2000.0 96% 94% 92%
全球能源发展现状
清洁能源
以清洁能源替代化石能源将成为全球能源发展的重要趋势 清洁能源最主要的利用方式，是将其转化为电能
水能是技术最成熟、经济效益最高、已开发规模最大的清洁能源 中国是水能理论蕴藏量最高的国家
全球能源发展现状
清洁能源
风能和太阳能主要富集于“一极一道”ห้องสมุดไป่ตู้区
一极一道，即北极圈及其周边地区和赤道及附近 地区 风能当前利用规模仅次于水能 俄罗斯、格陵兰岛（丹）是风能理论可开发 量最高的两个国家/地区 太阳能发电是当前发展最快的清洁能源发电品种 德国是目前太阳能发电量最大的国家
太阳能发电发展情况
装机容量
中国是全世界光伏发电设备装机容量最
高的国家，产能占全球的32% 德国是最倚重光伏发电的国家
太阳能发电发展情况
电网友好
光伏复合储能技术
提高电能利用率，减少输出波动，降低线损
太阳能发电发展情况
成本控制
陆上光伏电厂投资成本约9千
~1.1万元/千瓦 中国光伏发电度电成本约 0.7~1.2元
中扮演更为重要的角色 ——World Energy Outlook, IEA
电能替代
以电代油
小型内燃机的能量转换效率仅有
25%-45% 大型燃油涡轮发电机的效率可达 50-55% 电动机的能量转换效率可达90% 以上
电能替代
港口岸电
一艘中型集装箱船靠港期间24小时排
放的PM2.5污染物，相当于50万辆国 四重型货车一天的排放量 电力接入，大幅降低港区大气污染物 排放量
全球主要能源资源
中国主要能源资源
…全球化石能源虽然储量大，但随着工业革命以来数百年的大规模开发利用，正面临着资源枯竭、污染排放严重的等现
实问题
——《全球能源互联网》
全球能源发展现状
全球化石能源储量和清洁能源可开发量比较
化石能源
清洁能源
0
50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 资源当量（亿吨标准煤）
清洁替代
技术挑战
能源高效转换技术 清洁能源并网消纳技术 极端条件下的风电和太阳能发电技术 清洁能源的成本控制
对电网安全运行带来的影响
电能替代
定义
电能替代，是指在能源消费上，以电能替代煤炭、石油、天然气 等化石能源直接消费，提高电能在终端能源消费中的比重，并最 终成为最主要的终端能源品种 电能的优势
能源供应成本“一升一降”
化石能源开采成本逐渐上升 清洁能源开发成本下降，但仍处于高位
第一章 小结
化石能源依然是全球最重要的一次能源
但其储量有限，分布不均，利用时污染严重
清洁能源将在未来替代化石能源
清洁能源的主要利用方式是将其转换为电能
——建立覆盖范围更为广泛的电网，能够促进
区域间能源贸易，平衡能源供需矛盾，开辟安 全、清洁、高效的能源可持续发展之路—— 《全球能源互联网》
第二章 清洁替代与电 能替代
清洁替代
定义
清洁替代，是指在能源开发上，以清洁能源替代化石能源，逐步 实现从“化石能源为主、清洁能源为辅”向“清洁能源为主，化 石能源为辅”转变。
"50 by 50"
Cheap renewable energy and batteries fundamentally reshape the electricity system. Batteries boom means that half of the world's electricity by 2050 will be generated from wind and solar. ——Bloomberg NEF
互联程度最高的跨国电 网，大量接入清洁能源 覆盖美加墨的北美互联电 网，美国自加拿大、墨西 哥进口电能 最高电压：765kV
规模最大的国家级电网， 最高电压1000kV/±800k V
跨国互联程度不高 最高电压500kV
全球能源发展现状
电网发展
近年来电网体量逐渐扩大，电网间互 联关系逐渐加深，电压等级不断提 高，电能输送距离大幅提升。
Europe & Eurasia S. & Cent. America North America
…电力供应仍以煤电、气电等化石能源发电为主，但逐渐呈现清洁化的趋势——《全球能源互联网》
全球能源发展现状
电网发展
近年来电网体量逐渐扩大，电网间互联关系逐渐加深，电压等级 不断提高，电能输送距离大幅提升。
构建全球能源互联网
阐述了全球能源互联网与坚强智能电 网的内在联系，提出构建全球能源互 联网的设想和架构。研究了全球能源 互联网的合作机制，并初步评估了全 球能源互联网的综合效益。
全球能源互联网研究与实践
阐述了全球能源互联网技术创新的重 要性和重点领域技术革新，介绍了去 啊你去能源互联网研究和实践基础
能源贸易（原油）
能源贸易（天然气）
全球能源发展现状
化石能源
化石能源在全球储量分布不均衡
煤炭生产和消费集中于亚太地区 中国是世界上最大煤炭生产/消费国 石油生产集中于中东、中南美和北美地区
石油消费遍及全球，故而石油贸易相对发达
天然气生产主要集中于欧洲、欧亚大陆和北美 天然气贸易正在快速增长 非常规油气储量丰富，但开发难度较大
全球能源互联网
李晓东
主要内容
全球能源发展现状
分析全球能源资源分布和发展现状， 总结当前世界能源发展所面临的主要 挑战
清洁替代与电能替代
世界风电和太阳能发电发展趋势，阐 述“两个替代“的必然性及其在能源 革命中的重要地位。
全球能源电力供需
分析能源、电力供需主要影响因素， 预测全球电力需求总量和结构，提成 绩未来全球能源开发重点和布局。对 全球电力供需和电力流进行了展望。
…全球电力消费持续快速增长，增速超过一次能源消费增速。——《全球能源互联网》
2009
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
全球能源发展现状
电力消费
冰岛是人均年用电量最高的 国家，人均用电50613kWh
美国总用电量仅次于中 国，人均用电12077kWh 乍得是人均用电量最少的 国家*，人均用电16kWh
丹麦是风电占用电量比重最高的国
家，该国高达34%的用电量来自于 风力发电
风电发展情况
技术发展
单机容量逐步增加，主流单机容量
已达到1.5~2MW 变速恒频技术和可变桨距功率调节 技术 功率预测能力和功率调节能力
风电发展情况
成本控制
陆上风机投资成本约900欧元/
千瓦 中国风电度电成本约0.45~0.55 元
全球能源互联网改变世界
从能源、经济、社会、文明四个维度， 展望全球能源互联网对未来世界的重 大影响和推动作用。
第一章 全球能源发展 现状与挑战
全球能源发展现状
基本情况
…近20年，世界能源总体上形成
了煤炭、石油、天然气三分天下， 清洁能源快速发展的新格局… ——《全球能源互联网》
全球能源发展现状
Middle East
Africa Asia Pacific
1965
2016
全球能源发展现状
能源生产
1980-2013年间，化石能源仍在支撑着世界经济发展 石油年产量增长33.7%，年均增长0.9% 中东、非洲地区石油产量增长较快，北美地区增长放缓 天然气产量增长1.3倍，年均增长2.6% 欧洲已成为世界天然气主产区 煤炭年产量增长1.1倍，年均增长2.3% 亚太地区已成为世界煤炭主产区 2000-2013年，风力和太阳能发电装机容量增长迅猛，但比重 仍然较低 风力发电装机容量增长17倍 太阳能发电装机容量增长111倍
中国是总用电量最高的国 家，占全球用电量的27 %，人均用电4130kWh
…亚洲、中南美等地区的新兴经济体用电增速明显高于欧美等发达地区。——《全球能源互联网》
全球能源发展面临的挑战
能源供应面临的挑战
能源消费总量快速增长 化石能源储量有限、不可再生
能源资源与能源消费呈逆向分布，能源开发越来越像少数国家和 地区集中
…世界能源消费结构长期以化
90% 88% 86% 84% 82% 1965 1975
5741.5 93%
石能源为主，但其所占比重正 逐步下降… …全球能源消费呈现总量和人 均能源消费量持续“双增”的 态势。 ——《全球能源互联网》