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按照书的内容布局，下面我从以下八个章节来介绍全球能源互联网的背景、理论、目标、方案、基础等关键内容。
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第一章：
全球能源发展现状与挑战
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第一节全球能源发展现状
全球的主要能源资源包括：
化石能源、清洁能源。
化石能源有煤炭、石油、天然气等。
清洁能源有水能、风能、太阳能、海洋能等。
如图是1850年以来世界能源结构变化示意图。
可以看出：
19世纪中叶，人类消耗的能源以薪柴为主，煤炭占比不足20%。
随着工业革命的推进，煤炭比重大幅度上升，到20世纪初达到70%以上。
20世纪以来，随着石油、天然气比重不断上升，煤炭比重快速下降。
60年代，石油超过煤炭成为世界第一大能源；
1973年石油占比达到峰值。
在经历20世纪七八十年代两次全球石油危机之后，石油比重逐步下降，天然气比重不断上升，煤炭比重有所回升。
特别是近20年，世界能源发生了深刻变革，总体上形成煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局。
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全球能源消费的总量持续持续增长。
1965-2013年，受世界人口增长、工业化、城镇化等诸多因素拉动，全球一次能源年消费总量从53.8亿吨标准煤增长到182亿吨标准煤，近50年时间增长了2.4倍。
且随着产业转移和人口比重变化，发达国家在世界一次能源需求中所占比重趋于下降，发展中国家占比趋于上升。
亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。
从这两幅图中可以看出：
1965—2013年，亚太地区能源消费占世界的比重从11.7%上升到40.5%，年均增长率达到5.2%，是全球近50年来能源消费增长最快的地区。
世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占比重正在逐步下降。
1965-2013年，化石能源占一次能源消费比重由94.3%下降到86.7%。
电能占终端能源消费比重逐步提高。
随着电气化水平提高，越来越多的煤炭、天然气等化石能源被转化成电能，化石能源在世界终端能源消费结构中的比重持续下降。
电能所占比重从9.4%增长到18.1%,仅次于石油占比。
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从下面的图表中可以看出世界能源生产总量稳步上升，化石能源逐步增加，清洁能源发展迅猛。
工业化以来，化石能源支撑着世界经济的发展，在化石能源生产中，石油目前占据着最重要的地位，其次是煤炭和天然气。
1980-2013年，世界石油年产量从30.9亿吨增至41.3亿吨，增长了33.7%，年均增长0.9%;
天然气年产量从1.4万亿米3增长至3.4万亿米3，增长了1.3倍，年均增长2.6%。
进入21世纪，风能、太阳能等清洁能源发展迅猛。
2000-2013年，全球风电、太阳能发电装机容量分别由1793万千瓦、125万千瓦增长到3.2亿千瓦、1.4亿千瓦，分别增长了17倍和111倍，年均增长率分别达到24.8%和43.7%。
但由于基数小，风能、太阳能等非水可再生能源比重仍然较低，占全球一次能源供应总量的2.2%。
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此外能源生产重心也正在发生转移，从图中可以看到：
煤炭的生产重心从欧洲、北美向亚太转移。
石油的生产主要集中在中东、欧洲及欧亚大陆、北美。
天然气生产主要集中在欧洲及欧亚大陆、北美，但中东、亚太和非洲的比重上升很快。
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全球能源贸易方面，以化石能源为主，总量稳步增加。
化石能源生产和消费分布不均衡，需要能源资源在世界范围内优化配置。
随着海运、铁路、油气管网等能源运输网络的逐步建立与完善，跨国跨洲能源贸易流量逐渐增大。
2013年，全球化石能源跨国跨洲流动规模达到63亿吨标准煤，其中石油、天然气和煤炭分别占63%,22%和15%。
从这幅图可以看出，其中石油、天然气和煤炭分别占其全球消费总量的66.4%,31.9%和17.1%。
受电网输电能力等因素限制，电力主要以国内和区域内平衡为主，跨国跨洲电力贸易规模较小，按热值当量计算，仅为全球化石能源贸易量的1.3%。
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从储量上来看，化石能源资源有限、分布不均，按目前世界平均开采强度，煤炭、石油、天然气分别可开采113、53、55年。
且其分布不均衡。
煤炭95%分布在欧洲及欧亚大陆、亚太、北美；
石油80%分布在中东、北美、中南美；
天然气70%分布在欧洲及欧亚大陆、中东。
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相较以上的常规化石能源，非常规油气资源相对比较丰富，但是分布同样不均衡，从这两个表可以看出：
重油主要分布在南美、中亚、俄罗斯和中东。
油砂主要分布在北美洲、非洲和中亚、俄罗斯。
页岩油主要分布在俄罗斯、美国。
可燃冰通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海、深湖及永久冻土带上。
页岩气主要分布在亚洲、北美洲。
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全球的清洁能源资源丰富，理论可开发量超过15万万亿千瓦时/年，约合45万亿吨标准煤，相当于全球化石能源剩余探明可采储量的38倍。
但与其他能源资源相似，同样存在地理分布不均的问题。
水能主要分布在亚洲、南美洲、北美洲、非洲中部主要流域；
风能主要分布在北极、亚洲中部及北部、欧洲北部、北美中部、非洲东部及各洲近海地区；
太阳能主要分布在北非、东非、中东、大洋洲、中南美洲等赤道附近地区。
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清洁能源替代化石能源将成为全球能源发展的重要趋势，因此有必要了解这些清洁能源，首先看水能。
水能是目前技术最成熟、经济性最高、已开发规模最大的清洁能源。
据世界能源理事会统计，全球水能资源理论蕴藏量约为39万亿千瓦·
时/年，主要分布在亚洲、南美洲、北美洲等地区，全球水能资源技术可开发量约为16万亿千瓦时/年，占理论蕴藏量的41%。
未来大型水电基地的开发重点集中在亚洲、非洲和南美洲等地区。
其中，亚洲水能资源主要集中在长江、雅鲁藏布江、恒河等流域，理论装机容量超过11亿千瓦。
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另外，从这两幅图可以看出，近年来，世界水电装机容量持续增长，比重有所下降。
全球水电总体开发程度不高，未来还有较大发展空间。
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接下来看下风能，全球风能资源非常丰富，理论蕴藏量约为2000万亿千瓦时/年，受大气环流、地形、海陆和水体等因素影响，全球风资源分布很不均衡。
主要分布在北极、亚洲中部及北部、欧洲北部、北美中部、非洲东部及各洲近海地区。
目前，风电是全球增长速度最快的清洁能源发电品种之一，已经成为仅次于水、核电的第三大清洁能源发电品种。
2013年，全球累计风电装机容量达到3.2亿千瓦。
24个国家风电装机容量超过100万千瓦。
为世界第一风电装机大国。
从全球来看，已开发的风电主要集中在风能资源优越、接近负荷中心、电网接入条件好的地区，开发规模仅占世界风能资源量的很小一部分，未来随着远距离输电技术的发展应用，一些远离负荷中心的优质风能资源也能够得到有效开发。
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在了解了水能、风能后，再来看下全球太阳能的基本情况。
太阳能是资源量最大、分布最为广泛的清洁能源，年辐射到地球表面的能量约116万亿吨标准煤，超过化石能源资源储量，主要分布在北非、东非、中东、大洋洲、中南美洲等赤道附近地区。
未来太阳能发电将呈现出集中式和分布式并举的发展趋势。
在北非、东非、中东、澳大利亚、中国西部、美国西南部、智利等辐照强度高、地广人稀、荒漠面积广阔的地区，适宜建设大型集中式太阳能发电基地，通过特高压、超高压输电通道集中输送到负荷中心。
在人口和建筑物稠密的城市和乡村，适合因地制宜地发展分布式光伏发电，通过接入本地电网，满足部分当地用电负荷需求。
截至2013年底，世界光伏发电总装机容量达到约1.4亿千瓦。
年新增装机容量与水电基本相当，且首次超过风电。
从2008年开始，光热发电进入快速发展期。
2008～2013年装机容量年均增长47.6%。
截至2013年底，全球光热电站总装机容量约为363万千瓦。
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提及清洁能源，核能是也是近些年研究和发展的热点。
世界天然铀资源较为丰富。
主要集中在澳大利亚、哈萨克斯坦、俄罗斯、加拿大、尼日尔、纳米比亚、南非、巴西、美国、中国等国家，但是核电占世界总装机容量比重持续下降。
截至2013年底，全世界30个国家或地区共有430多台核电机组运行，总装机容量约为3.7亿千瓦，主要分布在美国、法国、日本等国家。
虽然目前核裂变技术较为成熟，但是核聚变是未来发展方向，且技术突破前景尚不明朗。
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清洁能源还包括了海洋能、生物质能、地热能等。
其中海洋能理论可开发量766亿千瓦，技术可开发量64亿千瓦，截至2013年底，全球海洋能发电装机容量约53万千瓦。
生物质能理论生产潜力每年为376亿～512亿吨标准煤，截至2013年底，生物质发电装机容量约为7640万千瓦，年发电量2576亿千瓦时。
地热能全球可采储量约相当于50亿吨标准煤，截至2013年底，全球地热发电装机容量约1171万千瓦。
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那么在哪些地区拥有比较丰富的清洁能源呢？
这里将重点“一极一道”地区，一极一道是指北极圈及其周边地区和赤道附近地区，拥有丰富的风能和太阳能资源。
其中，“一极”风能技术可开发量约1000亿千瓦，约占全球陆上风能资源的20%，主要集中在格陵兰岛、挪威海、巴伦支海、喀拉海、白令海峡。
此外丹麦、瑞典、加拿大、美国、俄罗斯等环北极国家已建风电项目基本位于北极圈以外，北极风能资源尚未开发。
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从“一道”资源来看，赤道附近地区所处纬度低、太阳直射多，其中一些地区多为干旱、半干旱或沙漠地带，太阳散射少，太阳能资源极其丰富。
北非、东非、中东、澳大利亚等地区，太阳能开发潜力占全球总量的30%以上。
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从这个表可以看出，截至2013年底赤道地区太阳能资源开发情况，北非的摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚，以及中东的沙特阿拉伯、阿联酋等已经建设了一批光热电站，单机容量5万～10万千瓦。
大洋洲的澳大利亚和欧洲的意大利、西班牙、葡萄牙，以及北美洲的美国以光伏发电为主。
南美洲的巴西、智利和秘鲁太阳能发电规模尚小。
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通过清洁能源开发替代化石能源，将推动电力的更快发展，我们接下来就了解全球电力发展情况。
首先看电力消费情况，全球电力消费持续快速增长。
1980～2013年，全球电力年消费总量由7.3万亿千瓦时增长至22.1万亿千瓦时。
21世纪以来，全球电力消费年均增长3.4%，比能源消费年均增长率高出1.2个百分点。
年人均用电量方面，发达国家在工业化完成后，年人均用电量一般为4500～5000千瓦时。
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在电源开发方面，20世纪90年代以来，电力装机和发电量大幅提升。
1990～2013年，全球发电装机容量由27.6亿千瓦增加到57.3亿千瓦，年均增长3.2%；
年发电量由11.77万亿千瓦时增长到22.5万亿千瓦时，年均增长3.1%。
电力供应结构仍以煤电、气电等化石能源发电为主，但逐步呈现清洁化趋势。
近年来，清洁能源发电装机比重快速提升。
截至2013年底，核能、水能、风能、太阳能等清洁能源发电装机总容量约为19.4亿千瓦，占世界发电总装机容量的33.9%。
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在电网发展方面，电网发展可以分为三个阶段，
第一阶段是19世纪后期到20世纪中期，形成了以交流发电和输配电技术为主导的电网，电压等级在220千伏及以下，电网规模以城市电网、孤立电网和小型电网为主。
第二阶段是20世纪中期以来，电网规模不断扩大，形成了北美互联电网、欧洲互联电网、俄罗斯—波罗的海电网等跨国互联大电网，建立了330千伏及以上的超高压交直流输电系统。
在第三阶段世界电网电压等级继续不断提高。
20世纪60年代，世界开始研究特高压输电；
进入21世纪，中国大力推进特高压交直流输电技术研究和工程建设，实现广泛应用。
得益于电源、电网技术的进步，特别是清洁能源发电技术创新突破，以及电网电压等级的提高、联网规模的扩大，为加快全球电网互联、在全球范围开发利用清洁能源资源奠定了基础。
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全球能源的发展同时也面临着各种挑战，从供应来看有以下几个方面：
一个是总量增长。
从现在到2050年,年均增长仍将超过1%，满足如此大规模的能源需求，能源开发、配置、利用方式将面临全方位的巨大挑战。
其次是资源制约。
从总量看，化石能源储量有限，具有不可再生性，大规模开发利用必将导致资源加速枯竭。
从布局看，世界能源资源与能源消费呈逆向分布，能源开发越来越向少数国家和地区集中。
供应成本也是影响能源发展的重要因素。
目前总体呈现出化石能源开采成本逐步上升，清洁能源开发成本逐步下降的趋势。
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不仅能源供应面临挑战，能源环境也不容乐观。
首先要说的就是全球气候变暖。
全球化石能源燃烧产生的二氧化碳占全球人类活动温室气体排放的56.6%。
大气中二氧化碳浓度在过去160多年里由约280ppm上升到约400ppm。
1880～2012年，全球温度升高了约0.85℃。
温室效应导致陆地面积缩减、大量物种灭绝、威胁食物供应、危害人类健康。
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其次是生态环境破坏。
化石能源燃烧排放大量的烟尘、二氧化硫等污染物，导致灰霾、酸雨等环境污染，严重影响人类的生产生活。
大量化石能源在开采、运输、使用的各环节对水质、土壤、大气等自然生态环境造成严重的污染和破坏。
煤炭的储存和运输也会影响环境。
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此外，能源配置也面临十分严峻的考验。
首先是化石能源配置问题。
全球化石能源配置具有总量大、环节多、输送距离远等特征。
现有海运、铁路、公路等运输方式通常链条长、效率低，需要几种运输方式相互衔接才能完成整个能源运输过程。
在国际运输过程中，地缘政治等因素对能源供应安全、能源价格等会产生较大的影响。
其次是清洁能源配置问题。
世界现有电力配置范围有限，配置能力明显不足,不能适应未来清洁能源全球大范围配置的需要。
亟待建立以清洁能源为主导、以电为中心、更高电压等级、更大输电容量、更远输电距离的全球能源配置网络平台，以满足清洁能源的大规模、远距离配置的需要。
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能源效率在开发、配置、使用三大环节也面临着各种挑战，
在开发环节。
资源开发利用率低：
世界石油平均采收率仅为34%，煤炭回采率65%～70%。
能源转换效率低，世界火电煤耗平均约330克标准煤/千瓦时，有很大提升空间。
配置环节。
电煤运输过程环节多、损耗大。
解决这些问题，关键是转变电力发展方式，以输电替代输煤，实现能源配置一步到位。
使用环节。
发达国家能源利用效率普遍高于发展中国家，OECD国家单位GDP能耗仅为非OECD国家的25%左右。
电能占终端能源消费比重仍待提高。
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本章主要结论可以归纳为以下五点：
Ø
能源发展经历了从薪柴转向煤炭、石油、天然气等化石能源的发展历程，为第一次、第二次工业革命提供了动力保障。
当前清洁能源加快发展，将推动工业革命和人类文明迈上新高度。
煤炭、石油、天然气是当今世界最重要的一次能源。
过度依赖化石能源，带来资源枯竭、成本增加、环境污染、气候变化等问题，不可持续。
水能、太阳能、风能等清洁能源资源丰富。
目前开发规模较小、经济性不够，需要通过技术创新，解决制约清洁能源发展的能源转换、资源配置和高效利用等问题。
“一极一道”清洁能源丰富，是全球清洁能源开发的重要战略基地，需要依托特高压输电实现安全、经济、高效的开发利用。
面对能源供应、能源环境、能源配置和能源效率等问题，必须加快能源革命，大力发展清洁能源，开辟安全、清洁、高效的能源可持续发展之路。
第二章是清洁替代与电能替代。
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世界能源发展是一个不断变革创新的过程。
第一次工业革命以来，世界能源发展经历了以煤炭替代薪柴和以石油替代煤炭的两次重大变革，总体保障了全球不断增长的用能需求，有力支撑了经济社会快速发展。
应对气候变化，新一轮能源变革势在必行，基本方向是以实施清洁替代和电能替代为重点，加快能源结构从化石能源为主向清洁能源为主的根本转变。
这是实现未来世界可持续发展的必由之路。
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首先来讲下世界风电和太阳能发电发展概况：
风电发展可以概括成下面4个方面：
一是装机容量快速增长，2013年，世界风电装机容量为3.2亿千瓦
二是风电技术快速进步，单机容量持续增大，变桨距功率调节技术取得重大进展，“系统友好型”风电场技术快速发展
三是装备产业迅猛发展，截至2013年底，全球风机整机年产能约5500万千瓦
四是经济性大幅提升，风电成本逐年下降。
1980～2005年，世界风力发电成本降幅超过90%。
目前，陆上风电的投资成本在970～1400美元/千瓦，发电成本在10美分/千瓦时左右。
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太阳能发电发展概况也可以从4个方面总结：
一是规模迅速增长。
2013年，世界太阳能发电装机容量1.42亿千瓦，占总装机的2.5%；
发电量约1600亿千瓦时，占总发电量的0.7%。
2000～2013年，发电装机容量和发电量均增长了约86倍，年均增长40.9%。
二是技术日新月异。
近10年来，晶体硅电池转换效率平均每年提升0.5%，达到16%～18%；
碲化镉电池效率达到9%～11%；
等等
三是产业快速增长。
2013年全球多晶硅产能约39.3万吨，产量达到22.7万吨，平均产能利用率57.8%。
全球太阳能电池产能约7800万千瓦，产量约3950万千瓦，产能利用率约50.6%。
四是经济性稳步提升。
世界光伏电站造价已降到1500美元/千瓦。
光伏发电系统投资由2010年的2.5万元/千瓦降至2013年的0.9万元/千瓦。
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清洁替代和电能替代。
首先是清洁替代，清洁替代是指在能源开发上，以清洁能源替代化石能源，从根本上解决人类能源供应面临的资源约束和环境约束问题，实现能源可持续利用，是未来全球能源发展的必然趋势。
清洁替代有其必然性，它可以保障能源供应，全球清洁能源资源丰富，实施清洁替代，能够从源头上有效化解化石能源资源紧缺矛盾，保障人类日益增长的能源需求。
、保护生态环境，实施清洁替代，可减少碳排放，缓解化石能源开发利用引发的全球气候变化，实现人类社会可持续发展。
以及推动经济发展，清洁能源作为战略性新兴产业，投资拉动效应明显，发展空间广阔。
清洁替代的关键是创新关键技术，包括清洁能源高效转换技术、清洁能源大范围配置技术、清洁能源并网消纳技术以及极端条件下风电和太阳能发电技术。
提高经济性，从开发成本、市场竞争力、等角度去考虑；
提高安全性，主要考虑清洁能源大规模接入的电网安全问题、分布式电源接入配电网的安全等问题。
另外还需要完善发展机制、包括清洁能源技术创新机制、清洁能源完全成本核算机制以及清洁能源市场培育机制。
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继续说电能替代。
电能替代是指在能源消费上，以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源的直接消费，提高电能在终端能源消费中的比重。
电能替代的必然性包括以下三个方面：
提高能源效率：
电能是清洁、高效、便捷的二次能源，终端利用效率可以达到90%以上，使用过程清洁、零排放。
电气设备的能源利用效率也远远高于直接燃煤和燃油的效率。
促进清洁发展：
清洁能源大多需要转化为电能才能高效利用，实施电能替代是服务清洁能源发展的必然要求，是实施清洁替代的必然结果，也是构建以电为中心新型能源体系的需要。
提高电气化水平：
电气化是现代社会的重要标志。
实施电能替代是提升电气化水平的重要内容，无论是发达国家还是发展中国家，电能在终端能源消费中的比重都呈现明显上升趋势。
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电能替代的重点是以电代煤，以电代油，电从远方来，来的是清洁电四个方面，电能替代的目标是提高电能在终端能源消费的比重，减少化石能源消耗和环境污染。
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接下来讲清洁替代、电能替代与能源革命的关系:
清洁替代是能源转型的必然规律。
世界能源发展两大趋势：
一是能源密度由低密度向高密度转型；
二是能源载体由高碳向低碳转型。
清洁替代是新一轮能源革命的重要方向。
随着气候变化、资源枯竭问题的日益严峻，加上化石能源清洁利用潜力减小和成本上涨，能源革命将主要依靠清洁替代来驱动，最终形成清洁能源主导的能源供应体系。
实施清洁替代是实现能源可持续发展的关键。
清洁能源发展正在提速，将根本解决制约人类生存发展的能源环境问题，这不仅是能源自身变革的需要，更是人类文明进步的必然要求。
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电能替代与能源革命的关系主要体现在以下三个方面：
电能替代是实现终端能源消费高效化、低碳化的必然要求。
从能源消费看，能源革命的实质是实现能源高效利用和绿色低碳发展。
电能终端利用效率最高；
随着清洁替代的程度提高，电能在终端能源消费中的比重大幅提升，极大减少化石能源消费量。
电能替代是解决能源环境问题的有效途径。
从电力生产利用全过程来看，火力发电排放的污染物可以集中处理。
目前火电厂脱硫率可达到90%以上，脱硝率可达80%以上。
随着清洁能源发展，电能替代的环保优势将进一步显现。
电能替代前景广阔。
1971～2012年，电能在世界终端能源消费中的比重从8.8%增长到18.1%，仅次于石油位居第二位；
预计到2030年，电能占终端能源消费的比重将达25%；
到2050年，将超过50%。
随着清洁能源大幅度增加，未来终端能源需求大部分将通过电能得到满足。
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本章内容总结可以分成以下五个方面：
世界风电和太阳能发电快速发展，为推进清洁替代和电能替代、实现世界能源可持续发展奠定了基础。
清洁替代、电能替代是能源革命的重要方向，是解决全球能源和环境问题的必由之路。
清洁替代能够从根本上解决能源供应问题，实现能源开发利用与生态环境的和谐发展。
电能替代是实施清洁替代的必然结果，对提高能源利用效率和电气化水平十分关键。
实施清洁替代，需要在技术、经济、安全和政策层面实现突破。
实施电能替代，重点是以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电。
“两个替代”对全球能源发展具有革命性影响，将推动能源结构从化石能源为主向清洁能源为主转变，实现能源消费高效化、低碳化和清洁化目标。
第三章全球能源观
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全球能源观是构建全球能源互联网的基本理论。
推动世界能源可持续发展，必须正确认识和把握能源发展内在规律，树立全球能源观，以全球性、历史性、差异性、开放性的立场研究
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