碳中和背景下全球能源互联网构建的关键技术及展望

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20113

发电技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (1): 8-19.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20113

碳中和背景下全球能源互联网构建的关键技术及展望

申洪¹^,²(), 周勤勇³(), 刘耀¹^,²(), 孙蔚¹^,²(), 贺庆¹^,²(), 任大伟¹^,²(), 张彦涛³

¹ 全球能源互联网发展合作组织, 北京市西城区 100031
² 全球能源互联网集团有限公司, 北京市西城区 100031
³ 中国电力科学研究院有限公司, 北京市海淀区 100192

收稿日期:2020-10-28 出版日期:2021-02-28 发布日期:2021-03-12
作者简介:申洪(1971)，男，博士，教授级高级工程师，研究方向为电力系统规划、电网新技术应用和新能源并网，hong-shen@geidco.org
周勤勇(1977)，男，博士，教授级高级工程师。主要研究方向为电网规划技术、电力系统安全稳定控制，qyzhou@epri.sgcc.com.cn
刘耀(1983)，男，硕士，高级工程师，研究方向为电力系统分析、高压直流输电、柔性输电及新型输电技术应用，yaoliu@geidco.org
孙蔚(1982)，女，博士，高级工程师，主要研究方向为风电接入电力系统稳定性分析、风电机组建模与控制、直流电网运行与控制技术、清洁能源资源评估与宏观选址、清洁能源发电技术经济性，wei-sun@geidco.org
贺庆(1980)，男，博士，研究方向为电力运行控制、大停电事故防御，qing-he@geidco.org
任大伟(1983)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电力系统分析、规划和控制、电力系统储能等，dawei-ren@geidco.org
基金资助:
国家自然科学基金项目(U1766201)

Key Technologies and Prospects for the Construction of Global Energy Internet Under the Background of Carbon Neutral

Hong SHEN¹^,²(), Qinyong ZHOU³(), Yao LIU¹^,²(), Wei SUN¹^,²(), Qing HE¹^,²(), Dawei REN¹^,²(), Yantao ZHANG³

¹ Global Energy Interconnection Development and Cooperation Organization, Xicheng District, Beijing 100031, China
² Global Energy Interconnection Co. Ltd., Xicheng District, Beijing 100031, China
³ China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China

Received:2020-10-28 Published:2021-02-28 Online:2021-03-12
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(U1766201)

摘要/Abstract

摘要：

我国提出到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的目标。结合2050年全球能源互联网场景及骨干网架，从高比例清洁能源、联网格局与网络结构、运行控制措施等方面探讨了全球能源互联网构建的若干问题，分析了清洁能源比例、实施路径及应对挑战措施，提出多节点多回路广义骨干网架概念，讨论了分层分区结构，提出了智能调度、稳定控制、信息通信及大数据等运行控制措施建议，并对大容量远距离输电、储能、清洁能源发电等构建全球能源互联网的关键技术进行了展望。

关键词: 全球能源互联网(GEI), 电网规划, 骨干网架, 电网结构, 特高压, 清洁能源, 储能, 碳中和

Abstract:

China has set a goal of reaching a carbon peak by 2030 and becoming carbon neutral by 2060. Based on the 2050 global energy interconnection (GEI) scenario and backbone grid plan, such issues in the construction of the GEI as high proportion of clean energy, connecting pattern and grid structure, operation control measures, etc. were studied. The proportions of clean energy, implementation path and responding measures to challenges were analysed, the concept of multi-node and multi-loop generalized backbone grid were proposed. The hierarchical and zoning structure was discussed, and intelligent dispatching, stability control, information communication and big data and other operational control measures were proposed. Key technologies such as large-capacity long-distance power transmission, cross-sea power transmission, clean energy power generation, and energy storage were analysed and predicted.

Key words: global energy interconnection (GEI), grid planing, backbone grid, grid structure, urtra-high voltage, clean energy, energy storage, carbon neutral

中图分类号:

TK01
TM727

申洪, 周勤勇, 刘耀, 孙蔚, 贺庆, 任大伟, 张彦涛. 碳中和背景下全球能源互联网构建的关键技术及展望[J]. 发电技术, 2021, 42(1): 8-19.

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图/表 9

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序号	送端地区	受端地区	容量/GW
1	北海、北极、北欧	欧洲大陆	71
2	北非	欧洲	59
3	中非、东非	南非、北非	70
4	中亚	欧洲	20
5	中亚	中国、俄罗斯	69
6	西亚	南亚、欧洲	75
7	西亚	非洲	19
8	俄罗斯	东南亚	24
9	俄罗斯	中国	46
10	中国	东北亚	24
11	中国	东南亚	27
12	美国中部	美国东西部	110
13	北美洲	南美洲	10
14	秘鲁、玻利维亚、阿根廷、智利	巴西	50

序号	送端地区	受端地区	容量/GW
1	北海、北极、北欧	欧洲大陆	71
2	北非	欧洲	59
3	中非、东非	南非、北非	70
4	中亚	欧洲	20
5	中亚	中国、俄罗斯	69
6	西亚	南亚、欧洲	75
7	西亚	非洲	19
8	俄罗斯	东南亚	24
9	俄罗斯	中国	46
10	中国	东北亚	24
11	中国	东南亚	27
12	美国中部	美国东西部	110
13	北美洲	南美洲	10
14	秘鲁、玻利维亚、阿根廷、智利	巴西	50

序号	通道	重点工程
1	亚欧互联通道	中国-韩国-日本、中国-缅甸-孟加拉、俄罗斯-中国等直流工程
		哈萨克斯坦-中国、沙特-印度、哈萨克斯坦-德国、沙特-土耳其等±800 kV、±1 100 kV直流工程
		北欧-欧洲大陆、挪威-英国-法国等±800 kV柔性直流工程
2	亚欧非通道	摩洛哥-西班牙、法国，突尼斯-意大利，埃及-塞浦路斯-希腊，刚果金-尼日利亚、加纳，埃塞俄比亚-埃及、莫桑比克等多回±800 kV直流工程
		沙特-埃及、沙特-埃塞俄比亚±800 kV直流工程
		摩洛哥-阿尔及利亚-利比亚-埃及1 000 kV交流工程
3	美洲互联通道	北美-中美-南美±1 100 kV特高压直流工程
		犹他州-堪萨斯州-芝加哥、圣路易斯等多回±800 kV直流工程
		围绕北美东部、西部负荷中心建设1 000 kV交流同步电网
		智利、阿根廷-巴西，秘鲁、玻利维亚-巴西等多回±800 kV直流工程
4	北极能源通道	格陵兰岛-冰岛-英国、鄂霍茨克海-中国、萨哈林岛-日本等特高压直流工程

序号	通道	重点工程
1	亚欧互联通道	中国-韩国-日本、中国-缅甸-孟加拉、俄罗斯-中国等直流工程
		哈萨克斯坦-中国、沙特-印度、哈萨克斯坦-德国、沙特-土耳其等±800 kV、±1 100 kV直流工程
		北欧-欧洲大陆、挪威-英国-法国等±800 kV柔性直流工程
2	亚欧非通道	摩洛哥-西班牙、法国，突尼斯-意大利，埃及-塞浦路斯-希腊，刚果金-尼日利亚、加纳，埃塞俄比亚-埃及、莫桑比克等多回±800 kV直流工程
		沙特-埃及、沙特-埃塞俄比亚±800 kV直流工程
		摩洛哥-阿尔及利亚-利比亚-埃及1 000 kV交流工程
3	美洲互联通道	北美-中美-南美±1 100 kV特高压直流工程
		犹他州-堪萨斯州-芝加哥、圣路易斯等多回±800 kV直流工程
		围绕北美东部、西部负荷中心建设1 000 kV交流同步电网
		智利、阿根廷-巴西，秘鲁、玻利维亚-巴西等多回±800 kV直流工程
4	北极能源通道	格陵兰岛-冰岛-英国、鄂霍茨克海-中国、萨哈林岛-日本等特高压直流工程

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Key Technologies and Prospects for the Construction of Global Energy Internet Under the Background of Carbon Neutral

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