全球能源展望2019：下一代能源
rff發(fā)布《全球能源展望2019：下一代能源》（強烈推薦）
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2019年7月，resources for the future發(fā)布《全球能源展望2019：下一代能源》，在此err能研微訊研究團隊對報告的執(zhí)行摘要進行了翻譯，分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴散！err能研微訊下半年情報收集產(chǎn)品征訂開催，有需要的請聯(lián)系err能研君微信（上方右側(cè)二維碼添加）垂詢。
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本報告涉及的展望及關(guān)鍵情景（圖片可點開放大）
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)
全球一次能源消費在過去25年中迅速增長，2015年達到546兆英熱單位（qbtu），比1990年水平高出190qbtu。在接下來的25年中，預(yù)計一次能源消費增長將放緩，在演變政策情景下增加約110～160qbtu，在雄心勃勃的氣候情景下下降多達4qbtu（見圖1）。
圖1 全球一次能源消費
國際能源署的現(xiàn)行政策情景（cps）中2040年一次能源消費量最高，為767qbtu，比2015年增長41％。歐佩克和ieej預(yù)計2040年的一次能源消費量約為720qbtu，與過去25年的絕對增長水平相近。演變政策情景下預(yù)計一次能源消費量增長趨勢將逐步放緩。
國際能源署的新政策情景（nps）預(yù)計2040年的一次能源消費為703qbtu，?？松梨陬A(yù)測2040年的一次能源消費量為681qbtu，equinor（挪威石油）的改革情景（reform）中預(yù)測2040年的一次能源消費量為659qbtu。
根據(jù)3個雄心勃勃的氣候場景中的2個（國際能源署的可持續(xù)發(fā)展／sds情景和殼牌的天空／sky情景），全球能源消費量大致持平到2040年。在國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景中，2040年的一次能源需求量為544qbtu，而equinor的改進（renewal）情景中到2040年能源消費量降至534qbtu。另一方面，在殼牌天空情景中，到2040年一次能源消費需求增至711qbtu，高于任何不斷發(fā)展的演變政策場景。
bp和美國能源信息署的數(shù)據(jù)預(yù)測不包括非市場化的傳統(tǒng)生物質(zhì)（例如木材和糞便），因此難以與其他組織的預(yù)測進行比較。在可比較的歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，bp和美國能源信息署分別預(yù)測2015年至2040年的增長為139qbtu和116qbtu，美國能源信息署對能源需求增長放緩的預(yù)測反映出其認為人口和gdp增長將相對于其他場景放緩的假設(shè)（見表9）。
化石燃料占2015年全球一次能源消費的82％，在參考和演變政策場景中占主導(dǎo)地位，預(yù)計在2040年的一次能源消費中占比74～79％（見圖2）。在雄心勃勃的氣候場景下，化石燃料在一次能源消費中占比將下降到60～62％。
圖2 全球一次能源消費占比，按燃料劃分
液體燃料—原油—在大多數(shù)展望中仍然是能源結(jié)構(gòu)中最大的單一燃料來源，盡管它的份額從2015年的32％變?yōu)檠葑冋咔榫爸械?8～32％。在雄心勃勃的氣候政策情景下，到2040年，液體燃料在能源結(jié)構(gòu)中仍占26～27％，在國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景和equinor的改進情景下，雖然液體總能源基數(shù)較小。天然氣在大多數(shù)前景中的將成為第二大來源，預(yù)計從2015年的21％上升至2040年的21～27％。
煤炭在所有預(yù)測中都將逐漸失去市場份額。在雄心勃勃的氣候情景下，煤炭在一次能源消費中的占比將從2015年的28％下降到2040年的12～17％。在不斷變化的政策情景下，煤炭占比將下降至20～22％。不同預(yù)測情景下以風(fēng)能和太陽能為主導(dǎo)可再生能源的增長率差異很大，但所有預(yù)測均顯示可再生能源的份額將出現(xiàn)增長。在參考情景下，可再生能源的份額將從2015年的14％增加至16～17％。在雄心勃勃的氣候情景下，它們將成為全球一次能源的最大來源，在2040年超過石油達到31％。
對核能在一次能源消費中所占比例的預(yù)測也有很大差異，在雄心勃勃的氣候情景下核能所占比例最高，在該情景下它提供全球一次能源的8～9％，高于2015年的5％。對于其他情景，核能占一次能源消費的4～7％。
大多數(shù)預(yù)測顯示所有形式的能源都在不斷增加，而雄心勃勃的氣候情景設(shè)想真正從碳密集型燃料向清潔燃料轉(zhuǎn)型（圖3）。
圖3 全球一次能源消費水平，按燃料劃分
從歷史上看，沒有任何主要的燃料來源在全球范圍內(nèi)需求總體下降。世界已經(jīng)經(jīng)歷了一系列的能源消費增長，而不是能源轉(zhuǎn)型。這種動態(tài)可能在未來幾十年內(nèi)發(fā)生變化，但大多數(shù)情景表明實際減少化石燃料的使用將必然需要雄心勃勃的氣候政策。
例如，在大約一般的情景模式下（包括國際能源署的新政策情景），2015～2040年煤炭消費量增加或保持不變。在除國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景和equinor的改進情景以外的所有情景中，液體燃料的消費量都會大幅增加，而天然氣消費量在任何情景模式下都會增長。核能和水力發(fā)電均衡增長，而可再生能源則大幅增長。
從絕對意義上講，可再生能源在大約一半情景中（包括國際能源署的新政策情景）是增速最快的能源，其增長幅度略高于天然氣。根據(jù)exxonmobil、ieej、opec和國際能源署的現(xiàn)有政策情景的預(yù)測，到2040年天然氣消費增長最多，而液體燃料在equinor的競爭（rivalry）情景下帶動一次能源需求的增長。
但在大多數(shù)預(yù)測情景下，東方的液體燃料需求增長強勁而西方的需求下降，除雄心勃勃的氣候情景模式外，在亞洲主要經(jīng)濟體的推動下其他所有國家的液體燃料消費都在增長（見圖4）。
圖4東、西方液態(tài)燃料消費狀況
在除國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景之外的所有情景中，由于商業(yè)運輸、航空和石化產(chǎn)品的增長，東方的液體燃料需求推動了全球消費。乘用車需求因能源效率而受到抑制，但東方仍然大幅增加。2040年的液體燃料消費量比2015年高出29～46％，除國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景外，該地區(qū)的液體燃料消費量降低了11％。
在西方，液體燃料需求在所有情景中都有所下降，2040年的液體燃料消費量比2015年水平下降4％，而在諸如國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景和殼牌的天空情景等雄心勃勃的氣候情景下，液體燃料的消費量則迅速下降。在bp和國際能源署的新政策情景下，液體燃料消費分別下降了15％和21％，這主要得益于能源效率的提高以及車輛電氣化的日益發(fā)展。
總體來說，在非雄心勃勃的氣候情景下，東方的液體燃料消費增長量彌補了西方液態(tài)燃料消費降低量，到2040年全球需求增長13～29％。在一些不斷變化的政策情景（諸如bp、equinor的改革情景、國際能源署的新政策情景）中，全球液態(tài)燃料消費增長在2030～2040年期間急劇減緩或開始下降；而在雄心勃勃的氣候情景中，液態(tài)燃料消費在2025年達到峰值，之后開始下降。在國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景和equinor的改進情景中，到2040年全球液體燃料需求比2015年水平低約20％，而在殼牌的天空情景中全球液態(tài)燃料需求將增長3％。
西方的煤炭消費量繼續(xù)下降，而東方的煤炭消費增長速度因氣候政策和其他因素的假設(shè)而有很大差異。在全球范圍內(nèi)，在國際能源署現(xiàn)有政策情景中，煤炭消費量的增長比2015年水平高出24％，而在國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景中，煤炭消費量則將降低多達58％（見圖5）。
圖5 東、西方煤炭消費量
在過去的25年里，由于亞洲經(jīng)濟增長迅速，特別是中國經(jīng)濟的迅速增加，東方煤炭消費量激增。1990～2015年，東方的煤炭需求量增長了兩倍多，而西方的煤炭消費量下降了近30％。雖然對當(dāng)?shù)匚廴竞蜌夂蜃兓膿?dān)憂抑制了預(yù)期的增長，但許多情景預(yù)測全球煤炭需求將持續(xù)增長。
即使在參考情景下，預(yù)測結(jié)果差異也很大。國際能源署現(xiàn)有政策情景中預(yù)測東方國家煤炭消費增長38％，而美國能源信息署情景預(yù)測該地區(qū)煤炭增長率僅為6％。在西方，美國能源信息署和國際能源署的現(xiàn)有政策情景中分別預(yù)測的煤炭需求下降18％和19％，ieej的參考（reference）情景則預(yù)測煤炭需求下降30％。在bp和國際能源署的演變政策情景下景下，東方地區(qū)的煤炭消費量分別增長了21％和11％，而西方的煤炭消費量分別下降了35％和54％。
在雄心勃勃的氣候情景下，預(yù)測結(jié)果也有很大差異–很大程度上是由于對碳捕集與封存（ccs）和二氧化碳去除（cdr）技術(shù)（如生物質(zhì)能源采用ccs）的未來部署的假設(shè)不同。根據(jù)殼牌的天空情景中的設(shè)定，即二氧化碳去除（cdr）技術(shù)在二十一世紀(jì)下半葉承擔(dān)更多的責(zé)任，東方地區(qū)的煤炭消費僅下降了5％，而國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景中預(yù)測煤炭消費將降52％。在西方，殼牌的天空情景中煤炭需求下降62％，而國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景中煤炭需求則下降76％。
在大多數(shù)情景下，全球能源系統(tǒng)的二氧化碳排放量將遠遠超過“巴黎協(xié)定”的國際目標(biāo)。大多數(shù)情景預(yù)測二氧化碳排放量將從2015年的320億公噸（bmt）增加到高達43億公噸，而雄心勃勃的氣候情景顯示到2040年排放量將低于20億公噸（見圖6）。
圖6 全球能源相關(guān)的二氧化碳凈排放量
不同情景下的能源展望報告對二氧化碳排放的計量方式各不相同。雖然大多數(shù)報告采用的是總排放量法，但equinor和殼牌的情景采用的是二氧化碳凈排放量計量法，即減去了排放總量中的排放量減少量。在這里，我們通過將不同廠進行該的能源展望報告的總排放量中減去cdr來協(xié)調(diào)各個預(yù)測，然后報告凈二氧化碳排放量。在實踐中，大規(guī)模cdr僅在雄心勃勃的氣候情景中發(fā)生（參見下一節(jié)）。
國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景中預(yù)測二氧化碳凈排放量將降至15億噸，而equinor的改進情景中預(yù)測在2040年實現(xiàn)19億噸的排放量。這些情景包括碳價格上漲—這推動了能源效率的顯著提高，可再生電力的快速增長以及ccs的大規(guī)模部署（見下節(jié)）。殼牌的天空情景預(yù)測2025年二氧化碳凈排放量將增加至36億噸，之后在2040年降至29億桶，到2070年達到凈零，隨后是未來幾十年的大規(guī)模凈負排放量。
國際能源署的現(xiàn)有政策情景和ieej這兩種參考情景都預(yù)測最高的二氧化碳排放量將在2040年增長到超過40億噸。而諸如bp、exxonmobil和國際能源署的新政策情景等最具發(fā)展政策的情景顯示排放增長將放緩且大致到2040年趨于平緩，達到35～37億噸，仍遠高于實現(xiàn)“巴黎協(xié)定”目標(biāo)所需的水平。
截至2018年，全球共有23個商業(yè)規(guī)模的碳捕集與封存（ccs）項目正在運營或正在建設(shè)中，每年估計可捕獲約4000萬噸（mmt）的二氧化碳。然而，相對于全球二氧化碳排放的規(guī)模，這一總量可以忽略不計，而雄心勃勃的氣候情景預(yù)測ccs技術(shù)將快速擴大發(fā)展（見圖7）。
圖7 碳捕集與封存
并非每個展望和情景都會發(fā)布有關(guān)ccs部署的預(yù)測。在可獲得ccs數(shù)據(jù)的情景中，國際能源的可持續(xù)發(fā)展情景和殼牌的天空情景預(yù)測ccs部署增長最快，到2040年每年增加到2000多萬噸，殼牌的天空情景對ccs的預(yù)測在接下來的幾十年中增長得更快。如上所述，殼牌的天空情景包括大規(guī)模的cdr，它依賴于ccs與生物質(zhì)能配對的部署。equinor的改進情景預(yù)測ccs的部署速度將會減慢，到2040年將達到約1000萬噸。
在其他展望中，bp、equinor的改革情景以及國際能源署的新政策情景是唯一發(fā)布大規(guī)模碳捕集與封存（ccs）部署數(shù)據(jù)的方案。對于bp而言，到2040年，碳捕集與封存的二氧化碳量約為5億萬噸，而equinor的改革情景中碳捕集與封存的二氧化碳量不到2．5億萬噸，而國際能源署的新政策情景中碳捕集與封存的二氧化碳量僅為8300萬噸。
隨著電力結(jié)構(gòu)的快速變化，全球電力需求激增。在大多數(shù)展望中，風(fēng)能、太陽能和天然氣提供了大部分新的發(fā)電量，而煤炭消費量仍然大致持平或下降（見圖8）。
圖8 全球發(fā)電量，按燃料劃分
在所有情景中，2040年全球發(fā)電量在34000～49000太瓦時（twh）。殼牌的天空清凈和equinor的改進情景預(yù)測在2040年全球發(fā)電量達到最高水平，而美國能源信息署情景中全球發(fā)電量的預(yù)測值最低，部分原因是美國能源信息署情景報告為全球凈發(fā)電量，而其他情景使用全球總發(fā)電量。凈發(fā)電量和總發(fā)電量之間的差異平均約為經(jīng)合組織國家國家的5％。
2015年煤電發(fā)電量占全球發(fā)電總量的39％，但到2040年，所有能源展望中煤電發(fā)電量的占比均出現(xiàn)下降。從絕對值來看，國際能源署的現(xiàn)有政策情景中煤電發(fā)電量增長高達46％，ieej情景中煤電發(fā)電量增長38％，而國際能源署的新政策情景中煤電發(fā)電量增長9％。2015年，天然氣發(fā)電量占全球發(fā)電總量的23％，其份額在大多數(shù)情景（除雄心勃勃的氣候政策情景）下都有所增長。從絕對數(shù)值上講，在除國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景之外的所有情景中，氣電發(fā)電量都會增加。在其他雄心勃勃的氣候情景中，equinor和殼牌預(yù)測天然氣發(fā)電量分別增長了24％和61％，而bnef（彭博新能源財經(jīng)）預(yù)測到2040年天然氣發(fā)電量僅增長6％。
非水電可再生能源發(fā)電量所占份額在所有情景中都會急劇增長。即使是最悲觀的預(yù)測（美國能源信息署）也顯示其所占份額從2015年的7％增長到2040年的15％。在國際能源署的新政策情景和bnef的情景（演變政策情景）中，可再生能源發(fā)電分別占總發(fā)電量的26％和41％，雄心勃勃的氣候情景預(yù)測到2040年可再生能源發(fā)電達到發(fā)電總量的47％到61％。
核能和可再生能源從2015年的大約8000太瓦時（占全球發(fā)電量的34％）增長到14400太瓦時（39％）—33200太瓦時（80％）、bp、equinor（改革情景）和國際能源署（新政策情景）等不斷發(fā)展的政策情景顯示，到2040年，核電和可再生能源將提供約50％的全球電力（見圖9）。
圖9 核電和可再生能源發(fā)電量
2015年核能和可再生能源（包括水電）分別占全球發(fā)電量的2500太瓦時（11％）和5500太瓦時（23％）。核能和可再生能源最樂觀的預(yù)測來自殼牌的天空情景（33000太瓦時），國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景（30000太瓦時）和equinor的改進情景（28000太瓦時）。根據(jù)國際能源署（現(xiàn)有政策情景）。美國能源信息署和ieej等參考情景，核能和可再生能源對全球總發(fā)電量的貢獻將逐步下降，到2040年約貢獻8300～12000太瓦時。
對風(fēng)力發(fā)電量的估計根據(jù)政策和技術(shù)假設(shè)的不同而有所不同。美國能源信息署和equinor的競爭情景對風(fēng)能發(fā)電量的預(yù)估最低，分別為2500太瓦時（7％）和3500（9％）、bnef、equinor的改進情景和殼牌的天空情景對風(fēng)力發(fā)電量的預(yù)估最低，預(yù)測2040年的風(fēng)力發(fā)電量約為7900～8300太瓦時（占全球發(fā)電總量的17～22％），而國際能源署的新政策情景和bp分別預(yù)測風(fēng)力發(fā)電量分別為4700太瓦時（12％）和4800太瓦時（12％）。
對太陽能發(fā)電的前景預(yù)估也各不相同。同樣，美國能源信息署對太陽能發(fā)電的預(yù)估值最低，約為2040年的1400太瓦時（占全球發(fā)電總量的4％）。最樂觀的預(yù)測來自殼牌的天空情景，預(yù)測為2040年為12400太瓦時（占全球發(fā)電總量的25％），其次是國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景（7300太瓦時；20％），equinor的改進情景（6400太瓦時；16％）和bnef（6200太瓦時；16％）。對于國際能源署的新政策情景和bp的預(yù)測，太陽能發(fā)電在2040年提供大約4100太瓦時（占全球發(fā)電總量的10～11％）的電力。
宏觀經(jīng)濟假設(shè)在塑造長期前景的結(jié)果中起著至關(guān)重要的作用。kaya恒等式是了解其中一些關(guān)鍵驅(qū)動因素的有用工具。這種特征將全球能源和二氧化碳排放分為4個部分：人口、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、單位gdp能源消費和每單位能源的二氧化碳排放量。前三個因子相乘產(chǎn)生能量使用，加入第四個因素后產(chǎn)生二氧化碳排放（圖10）。
圖10全球宏觀經(jīng)濟假設(shè)，2040
雖然并非所有展望都能為完全分解提供足夠的數(shù)據(jù)，但有幾個問題仍然值得注意。首先，美國能源信息署對全球人口和人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的相對較低的假設(shè)是其到2040年預(yù)測能耗相對較低的關(guān)鍵因素。
其次，國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景和殼牌的天空情景這兩種雄心勃勃的氣候情景也有明顯差異，國際能源署預(yù)測單位gdp的能耗大幅降低，每單位能源的二氧化碳排放量也會降低。
第三，不同前景之間的差異大多來自能源強度（能源／gdp）和碳強度（凈二氧化碳／能源）指標(biāo)，這表明這些因素最受制于政策和能源技術(shù)演變的假設(shè)。
圖11 2035年全球一次能源消費
圖12 2011／2012及2017／2018對2035年全球一次能源占比預(yù)測
圖13 2040年電動汽車銷量在全球汽車銷量中的份額
圖14 2040年電動汽車不同假設(shè)下的全球液體燃料消費量
圖15 全球天然氣一次能源需求
圖16．不同選擇情景下的區(qū)域天然氣需求
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