RFF發布《全球能源展望2019：下一代能源》電子版報告

2019-7-15 17:10 來源: ERR能研微訊

本報告涉及的展望及關鍵情景

關鍵發現

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）預計2040年的一次能源消費為703qBtu，埃克森美孚預測2040年的一次能源消費量為681qBtu，Equinor（挪威石油）的改革情景（Reform）中預測2040年的一次能源消費量為659qBtu?

根據3個雄心勃勃的氣候場景中的2個（國際能源署的可持續發展/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發展情景中，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，高于任何不斷發展的演變政策場景?

BP和美國能源信息署的數據預測不包括非市場化的傳統生物質（例如木材和糞便），因此難以與其他組織的預測進行比較?在可比較的歷史數據基礎上，BP和美國能源信息署分別預測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（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地位，預計在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—在大多數展望中仍然是能源結構中最大的單一燃料來源，盡管它的份額從2015年的32%變為演變政策情景中的28~32%?在雄心勃勃的氣候政策情景下，到2040年，液體燃料在能源結構中仍占26~27%，在國際能源署的可持續發展情景和Equinor的改進情景下，雖然液體總能源基數較小?天然氣在大多數前景中的將成為第二大來源，預計從2015年的21%上升至2040年的21~27%?

煤炭在所有預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%?不同預測情景下以風能和太陽能為主導可再生能源的增長率差異很大，但所有預測均顯示可再生能源的份額將出現增長?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%?

大多數預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想真正從碳密集型燃料向清潔燃料轉型（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需求總體下降?世界已經經歷了一系列的能源消費增長，而不是能源轉型?這種動態可能在未來幾十年內發生變化，但大多數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發展情景和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ExxonMobil?IEEJ?OPEC和國際能源署的現有政策情景的預測，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?

但在大多數預測情景下，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、西方液態燃料消費狀況

在除國際能源署的可持續發展情景之外的所有情景中，由于商業運輸?航空和石化產品的增長，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發展情景外，該地區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發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發展情景和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燃料需求將增長3%?

西方的煤炭消費量繼續下降，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而有很大差異?在全球范圍內，在國際能源署現有政策情景中，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發展情景中，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，由于亞洲經濟增長迅速，特別是中國經濟的迅速增加，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%?雖然對當地污染和氣候變化的擔憂抑制了預期的增長，但許多情景預測全球煤炭需求將持續增長?

即使在參考情景下，預測結果差異也很大?國際能源署現有政策情景中預測東方國家煤炭消費增長38%，而美國能源信息署情景預測該地區煤炭增長率僅為6%?在西方，美國能源信息署和國際能源署的現有政策情景中分別預測的煤炭需求下降18%和19%，IEEJ的參考（Reference）情景則預測煤炭需求下降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，預測結果也有很大差異–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（如生物質能源采用CCS）的未來部署的假設不同?根據殼牌的天空情景中的設定，即二氧化碳去除（CDR）技術在二十一世紀下半葉承擔更多的責任，東方地區的煤炭消費僅下降了5%，而國際能源署的可持續發展情景中預測煤炭消費將降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發展情景中煤炭需求則下降76%?

在大多數情景下，全球能源系統的二氧化碳排放量將遠遠超過“巴黎協定”的國際目標?大多數情景預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來協調各個預測，然后報告凈二氧化碳排放量?在實踐中，大規模CDR僅在雄心勃勃的氣候情景中發生（參見下一節）?

國際能源署的可持續發展情景中預測二氧化碳凈排放量將降至15億噸，而Equinor的改進情景中預測在2040年實現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的大規模部署（見下節）?殼牌的天空情景預測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模凈負排放量?

國際能源署的現有政策情景和IEEJ這兩種參考情景都預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“巴黎協定”目標所需的水平?

截至2018年，全球共有23個商業規模的碳捕集與封存（CCS）項目正在運營或正在建設中，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模，這一總量可以忽略不計，而雄心勃勃的氣候情景預測CCS技術將快速擴大發展（見圖7）?

圖7 碳捕集與封存

并非每個展望和情景都會發布有關CCS部署的預測?在可獲得CCS數據的情景中，國際能源的可持續發展情景和殼牌的天空情景預測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模的CDR，它依賴于CCS與生物質能配對的部署?Equinor的改進情景預測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布大規模碳捕集與封存（CCS）部署數據的方案?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?
隨著電力結構的快速變化，全球電力需求激增?在大多數展望中，風能?太陽能和天然氣提供了大部分新的發電量，而煤炭消費量仍然大致持平或下降（見圖8）?

圖8 全球發電量，按燃料劃分

在所有情景中，2040年全球發電量在34000~49000太瓦時（TWh）?殼牌的天空清凈和Equinor的改進情景預測在2040年全球發電量達到最高水平，而美國能源信息署情景中全球發電量的預測值最低，部分原因是美國能源信息署情景報告為全球凈發電量，而其他情景使用全球總發電量?凈發電量和總發電量之間的差異平均約為經合組織國家國家的5%?

2015年煤電發電量占全球發電總量的39%，但到2040年，所有能源展望中煤電發電量的占比均出現下降?從絕對值來看，國際能源署的現有政策情景中煤電發電量增長高達46%，IEEJ情景中煤電發電量增長38%，而國際能源署的新政策情景中煤電發電量增長9%?2015年，天然氣發電量占全球發電總量的23%，其份額在大多數情景（除雄心勃勃的氣候政策情景）下都有所增長?從絕對數值上講，在除國際能源署的可持續發展情景之外的所有情景中，氣電發電量都會增加?在其他雄心勃勃的氣候情景中，Equinor和殼牌預測天然氣發電量分別增長了24%和61%，而BNEF（彭博新能源財經）預測到2040年天然氣發電量僅增長6%?

非水電可再生能源發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，可再生能源發電分別占總發電量的26%和41%，雄心勃勃的氣候情景預測到2040年可再生能源發電達到發電總量的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電量

2015年核能和可再生能源（包括水電）分別占全球發電量的2500太瓦時（11%）和5500太瓦時（23%）?核能和可再生能源最樂觀的預測來自殼牌的天空情景（33000太瓦時），國際能源署的可持續發展情景（30000太瓦時）和Equinor的改進情景（28000太瓦時）?根據國際能源署（現有政策情景）?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電量的貢獻將逐步下降，到2040年約貢獻8300~12000太瓦時?

對風力發電量的估計根據政策和技術假設的不同而有所不同?美國能源信息署和Equinor的競爭情景對風能發電量的預估最低，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力發電量的預估最低，預測2040年的風力發電量約為7900~8300太瓦時（占全球發電總量的17~22%），而國際能源署的新政策情景和BP分別預測風力發電量分別為4700太瓦時（12%）和4800太瓦時（12%）?

對太陽能發電的前景預估也各不相同?同樣，美國能源信息署對太陽能發電的預估值最低，約為2040年的1400太瓦時（占全球發電總量的4%）?最樂觀的預測來自殼牌的天空情景，預測為2040年為12400太瓦時（占全球發電總量的25%），其次是國際能源署的可持續發展情景（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的預測，太陽能發電在2040年提供大約4100太瓦時（占全球發電總量的10~11%）的電力?
宏觀經濟假設在塑造長期前景的結果中起著至關重要的作用?Kaya恒等式是了解其中一些關鍵驅動因素的有用工具?這種特征將全球能源和二氧化碳排放分為4個部分：人口?人均國內生產總值?單位GDP能源消費和每單位能源的二氧化碳排放量?前三個因子相乘產生能量使用，加入第四個因素后產生二氧化碳排放（圖10）?

圖10 全球宏觀經濟假設，2040