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国际能源署发布《世界能源展望2019》报告

以下文章来源于先进能源科技战略情报研究中心

作者CASEnergy

先进能源科技战略情报研究中心
先进能源科技战略情报研究中心

先进能源科技战略情报研究团队是中科院长期依托从事能源领域战略情报咨询服务的专业队伍,致力于能源科技与战略领域的知识挖掘与分析,密切跟踪国内外能源战略、科技发展、产业布局等方面的最新进展,为决策层的战略决策和科技创新活动提供高端咨询服务。

近日,国际能源署(IEA)发布《世界能源展望2019》报告,采用情景分析法展望了至2040年全球能源发展趋势:碳排放强烈反弹、化石能源依赖度高居不下、能效改善速度缓慢和地缘政治持续动荡等多种因素作用使得全球能源系统转型面临严峻挑战。展望未来,能源安全至关重要,而石油仍是焦点所在。无论全球能源如何发展,世界仍然严重依赖中东的石油供应。而就能源需求而言,电力需求增速将是全球能源增速的2倍多,太阳能光伏成为全球电力装机中占比最大的发电类型,海上风电到2040年有望吸引万亿美元投资。就区域而言,非洲对全球能源发展趋势的影响越来越大。报告要点如下:

1、能源安全至关重要,石油依旧是焦点所在

快速发展的能源行业凸显了对能源安全问题采取全面综合、动态追踪应对思路的重要性。20199月发生在沙特阿拉伯的袭击事件表明,传统的能源安全风险并未消失。与此同时,从网络安全到极端天气等一系列新型能源安全风险也需要各国保持警惕。在既定政策情景中,到2040年将有近2600万桶/日的石油通过马六甲海峡,约2000万桶/日的石油通过霍尔木兹海峡。石油船运的任何事件都可能严重影响市场,应急石油储备可以继续在应对石油安全威胁方面发挥作用。

美国页岩油气产量长期保持在较高水平,重塑了全球能源市场、贸易流向和能源安全形势。在既定政策情景中,到2030年预计美国石油产量增量将占到全球增量的85%,其天然气产量增量占全球增量的30%;致密油产量将在2035年达到峰值,将从2018年的600万桶/日增至1100万桶/日。美国作为油气出口国的地位将进一步巩固,到2025年美国页岩油气总产量将会超过俄罗斯的油气总产量。

美国石油产量增加将挤占OPEC国家和俄罗斯在全球石油供应中的份额。后两者的占比将从2005年前后的55%下降到2030年的47%,全球石油供应更加多元化,这意味着单一组织控制国际石油市场将更加困难。部分主要生产国在油气收入方面将面临较大压力,进一步凸显了这些国家努力实现经济多样化的重要性。

无论全球能源如何发展,世界仍然严重依赖中东的石油供应。到目前为止,中东地区仍然是国际石油市场最大的净供应方,也是液化天然气的重要出口地区。在既定政策情景中,到2040年在印度进口需求翻番带动下,80%的国际石油贸易目的地在亚洲。

电力成为现代能源安全的核心。可再生能源成本降低和数字技术进步为能源转型带来了巨大的机遇,同时也带来了一些新型能源安全风险。政策制定者和监管者必须迅速采取行动,以跟上技术变革的步伐并满足电力系统灵活运行的需求。储能市场的设计、电动汽车与电网的双向互动、数据隐私等问题都有可能使消费者面临新的风险。

2、世界能源可实现快速转型,但发展方向和速度需要政策引导

页岩革命以及上游和中游超过1万亿美元的投资正在使美国成为石油和天然气净出口国。页岩革命始于20世纪70年代美国政府开始资助一系列研究和开发项目,之后政府继续提供税收优惠政策、市场改革措施和合作计划,为私营企业自主创新发展,参与项目投资和快速降低成本提供了平台。

太阳能光伏和其他一些可再生能源技术(主要在电力行业)同样正经历着从最初靠政策和财政支持转向大规模商业开发。实现能源系统整体转型需要在更广泛的能源技术领域取得进展,包括能效、二氧化碳捕集利用和封存、氢能、核能和其他方面。同时,还需要所有相关行业采取行动,而不仅仅是电力行业。

只有政府能够营造决定能源创新和投资的环境,向业界传递关于能源行业未来发展道路的明确信号和清晰方向。既要满足包括能源普及性在内日益增长的能源需求,同时又要减少排放,是一项艰巨的任务,需要各界广泛参与,但各国政府必须发挥引领作用。来自个人、民间组织、企业和投资者的倡议可以产生重大影响,但各国政府才是重塑能源体系、推动全球能源变革的最重要力量。

3、石油需求增速将趋于平稳,各类能源竞争激烈

2025年后全球石油需求增长将明显放缓,2030-2040年将趋于平稳。在既定政策情景中,未来一段时期长途货运、水运、航空以及石化行业对石油的需求将继续增长。但由于燃油经济性提高和燃料替代(主要由电能替代),乘用车石油需求在2030年前达到峰值。因此,2018-2025年期间,全球石油需求将从9700万桶/日年均增加100万桶/日。2025年后全球石油需求增速将放缓,2030-2040年期间年均增加10万桶/日,到2040年达到1.06亿桶/日。而在可持续发展情景中,石油需求将很快达峰后到2040年回落至6700万桶/日,相当于1997年水平。 1  2018-2040年不同情景下全球石油需求和价格变化态势(左轴单位:百万桶/日,右轴单位:美元/桶)

煤炭、天然气和可再生能源三者正激烈争夺亚洲快速增长经济体中电力和供暖部门的份额。煤炭是大多数亚洲发展中国家目前使用的主要能源。在以中国和印度为代表的国家中,可再生能源是煤炭在电力行业的主要挑战者。亚洲发展中国家占到全球可再生能源发电量增量的一半以上。工业和居民天然气需求(尤其是中国)的持续快速增长,激发了全球范围内对新建液化天然气供应和天然气管网的投资浪潮。

非洲对全球能源发展趋势的影响越来越大。2040年,非洲石油需求增长幅度会大于中国,同时受近年来该地区一系列重大气田的发现等因素影响,其天然气需求量也将大幅增长。对非洲而言,最大的变数是未来其太阳能光伏的增长速度。作为太阳能资源最丰富的大陆,太阳能光伏可以为其中许多人提供最经济的电力。

4、不论全球能源需求总量增速如何,电力需求都将以更快速度增长

在既定政策情景中,到2040年之前全球能源需求年均增速为1%其中一半以上由低碳能源提供,光伏的贡献最大。同时,得益于液化天然气贸易的增加,天然气提供了未来三分之一的能源需求增量。2030-2040年,石油需求会趋于平稳,而煤炭需求量则将有所下降。以电力为代表的一些能源部门将经历快速变革。

电力是现代经济的核心,在既定政策情景中,电力需求的增长速度是能源需求总量增速的两倍多。在既定政策情景中,到2040年全球电力需求年均增速将达到2.1%。工业(特别是中国的工业)是电力需求增长的最主要部门,其次是家用电器、制冷设备和电动汽车。在可持续发展情景中,电力是除了可再生能源直接利用和氢能外,到2040年需求还在不断增长的少数能源品种之一,其增长主要来自电动汽车。到2040年,电力在终端能源需求中占比将超过石油,而目前其占比不到石油的一半。

在既定政策情景中,太阳能光伏成为全球电力装机中占比最大的发电类型。2025年左右,可再生能源在发电结构中占比将超过煤炭,这主要得益于风能和太阳能光伏发电的持续增加。可再生能源在总发电量中占比将从2018年的26%增长至2040年的44%。风能和太阳能光伏发电增速最为抢眼,但水力发电仍占据可再生能源发电的主要份额,2040年占全球总发电量的15%

2 2018-2040年不同能源资源电力装机容量变化态势(单位:GW

海上风电将加速发展,到2040年有望吸引万亿美元投资。海上风电资源开发潜力巨大,可以满足数倍于当前的全球电力需求。尽管海上风电具有波动性,但由于其采用更大的风力机组,可以在远离海岸的地方获得更强更稳的风力,因此其运行小时数比太阳能光伏和陆上风电更高。此外,还有更多的新技术即将涌现,包括可以开辟新资源和新市场的浮动式风力发电机。到2040年,海上风电项目越来越具有成本竞争力,有望吸引万亿美元投资,装机容量将增加15倍。欧洲在海上风电领域取得的成功激发了中国、美国和其他国家的兴趣。在可持续发展情景中,海上风电与陆上风电联合发力,成为欧盟的主要发电来源,为欧洲电力行业的全面脱碳铺平了道路。如果海上风电成为制氢的主要能源,其推广速度甚至会更快。

电池成本是影响电力市场和电动汽车发展的关键因素。在既定政策情景中,到2040年全球电池容量将增加40倍。电力系统对灵活性的需求不断增加,尤其是在印度。印度将是能源需求总量增长最多的国家,在既定政策情景中,随着电池成本的大幅降低,到2040年印度将安装约120吉瓦的储能设备。当规模效应进一步凸显或电池技术取得重大突破时,到2040年电池成本可以进一步降低40%。太阳能和电池储能结合的发电站将成为非常有吸引力的经济和环境方案,大大削减印度对新建燃煤电厂的投资预算。

5、大幅提高能效是向可持续能源系统转型的主要推动力

全球能源效率改善进展缓慢。在供暖、制冷、照明、出行和其他能源需求不断增加的背景下,全球能源强度(单位产值所消耗的能源)下降速度正在放缓。2018年,全球能源强度仅降低了1.2%,约为2010年以来平均水平的一半。这一结果从侧面反映出新的能效政策和已有能效措施的作用出现弱化。

加速提高能效是使世界迈向可持续发展情景最重要的决定性因素。充分利用所有经济可行的能效提升技术和方法,每年可使全球能源强度降低3%以上。包括努力提高钢铁、铝、水泥和塑料等材料的高效设计、使用和回收。提高“材料效率”足以降低这些行业排放量的增长。同时也包括使用数字化、智能化的创新工具,如将电力需求调整到一天当中成本更低、排放强度更低的时段,降低消费者的电费支出,维护电力系统平衡,同时也有助于减少排放。

6、现有燃煤电厂需要解决与煤炭相关的排放

若要改变当前的全球排放趋势,不仅要关注新的能源基础设施,还要关注现有能源系统“锁定效应”带来的排放。这意味着要解决现有发电厂、工厂、货船和其他资本密集型基础设施的排放。尽管电力行业变化迅速,但在既定政策情景中,与电力相关的二氧化碳年排放量并未下降。一个重要的原因是,存量燃煤机组还有很长的服役期,而它们占到当前能源相关排放总量的30%

在过去的20年里,亚洲占全球新建燃煤发电装机容量的90%,这些发电机组未来的服役期可能会很长。亚洲发展中经济体现有燃煤机组平均只有12年的运行年限。报告提出了三种可以减少存量燃煤电厂排放量的方案:一是增加二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)装置,或对现有燃煤电厂进行耦合生物质发电技术改造;二是调整燃煤电厂定位,在降低运行小时数的同时,为电力系统提供可靠容量和灵活性;三是让燃煤机组提前退役。在可持续发展情景中,2080吉瓦存量燃煤机组中的大部分将采用上述三个方案中的某一个。

7、天然气将在未来能源系统中发挥关键作用

天然气管网是将能源输送到消费者的重要通道,通常情况下其比电网输送的能源更多,并且其输送的能源品种不局限于天然气,具有很好的灵活性。从能源安全的角度来看,并行的天然气管网和电网可以成为互补。从能源转型的角度来看,天然气可以替代污染更严重的燃料,快速实现短期环境效益。从长远来看,天然气管网能否输送真正的低碳或零碳能源,如低碳的氢能和生物甲烷,是一个更重要的议题。

尽管氢能目前生产成本相对较高,但已经引起各界的关注。将其掺入天然气管网提供了一种扩大供应和降低成本的新方案。报告对生物甲烷供应(利用有机废物和残渣进行生产)可持续发展潜力的评估表明,生物甲烷可以满足目前约20%的天然气需求。随着对减少二氧化碳和甲烷排放的价值认识的提高,以上两种方案的成本竞争力将进一步提高。