走出去智库：全球能源展望2019 下一代能源

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2019年7月，美国未来资源研究所发布了研究报告《2019年全球能源展望:下一代能源》，分析并预测了2040年全球能源需求趋势和能源结构。

“走出去”智库(cggt)观察到，全球能源格局正在迅速变化，行业内外争论的焦点是变化的速度和程度。这些关键问题的答案将转化为数千亿美元的投资决策、城市规划和设计以及环境治理成本。

在本报告研究的所有预测中，煤炭将逐渐失去其市场份额，而可再生能源，尤其是风能和太阳能(000591)，将迅速增长，并成为世界上最大的单一一次能源，到2040年将占总能源的31%。然而，大多数预测认为，到2040年，可再生能源的发展不能完全改变能源结构。

未来全球能源需求趋势会有什么变化？今天，cggt为关注全球能源发展的读者发布了这份报告的主要内容。

想要一些吗

1.2015年，化石燃料占全球一次能源消耗的82%，并主导了参考进化政策情景。据估计，到2040年，它们将占一次能源消耗的74-79%。

2.东方国家液体燃料消耗的增加弥补了西方国家液体燃料消耗的减少，到2040年全球需求将增长13-29%？

3.2015年，燃煤发电占全球总发电量的39%，但到2040年，燃煤发电在所有能源前景中的比重将会下降？

上导轴承

在过去的25年里，全球一次能源消耗迅速增加，2015年达到546万亿英国热量单位(qbtu)，比1990年增加了190qbtu。在未来25年内，预计一次能源消费的增长将会放缓，在进化政策情景下将增加约110~160qbtu，在雄心勃勃的气候情景下将减少多达4qbtu(见图1)？

图1全球一次能源消耗

在国际能源署的当前政策情景中，2040年的一次能源消耗最高，为767qbtu，比2015年增加了41%。欧佩克和ieej预测，2040年一次能源消费将达到720qbtu左右，与过去25年的绝对增长水平相当？据预测，在不断演变的政策情景下，一次能源消费的增长趋势将逐渐放缓。

国际能源署的新政策情景(nps)预测，2040年一次能源消耗将为703qbtu，埃克森美孚预测，2040年一次能源消耗将为681qbtu，equinor的改革情景预测，2040年一次能源消耗将为659qbtu。

根据三种雄心勃勃的气候设想中的两种(国际能源机构的可持续发展/可持续发展战略设想和壳牌的天空空/sky设想)，全球能源消耗在2040年之前大致持平？在IEA的可持续发展设想中，2040年的一次能源需求为544qbtu，而在equinor的更新设想中，到2040年能源消耗将减少到534qbtu。另一方面，在壳牌日空方案中，到2040年，一次能源消费需求将增加到711qbtu，这高于任何正在演变的政策方案？

英国石油公司和美国能源信息管理局的数据预测不包括非市场传统生物量(如木材和肥料)，因此很难与其他机构的预测进行比较？根据可比较的历史数据，英国石油公司和美国能源信息署预测，2015年至2040年的增长率分别为139和116。美国能源信息管理局对能源需求增长放缓的预测反映了其假设，即与其他情景相比，人口和gdp增长将会放缓？

2015年，化石燃料占全球一次能源消耗的82%，并主导了参考进化政策情景。据估计，到2040年，它们将占一次能源消耗的74-79%(见图2)？在雄心勃勃的气候情景下，化石燃料在一次能源消耗中的比例将降至60~62%？

图2按燃料划分的全球一次能源消耗比例

在大多数前景中，液体燃料-原油仍然是能源结构中最大的单一燃料来源，尽管其份额已经从2015年的32%变化到不断演变的政策情景中的28-32%？根据雄心勃勃的气候政策设想，到2040年，液体燃料仍将占能源结构的26~27%。在国际能源机构的可持续发展设想和马诺尔的改进设想下，尽管总的液体能源基础很小？天然气将成为最有前景的第二大能源，预计从2015年的21%增加到2040年的21~27%？

在所有预测中，煤炭将逐渐失去市场份额？在雄心勃勃的气候情景下，煤炭在一次能源消费中的比例将从2015年的28%下降到2040年的12~17%？在政策变化的情况下，煤炭的比重将下降到20~22%？在不同的预测情景下，以风能和太阳能为主的可再生能源的增长率差异很大，但所有预测都表明可再生能源的份额将会增加？在参考情景下，可再生能源的份额将从2015年的14%增加到16~17%？在雄心勃勃的气候设想下，它们将成为世界上最大的一次能源，在2040年超过石油31%？

核能在一次能源消耗中所占比例的预测也大不相同。核能在雄心勃勃的气候方案中所占比例最高，占全球一次能源的8-9%，高于2015年的5%？在其他情况下，核能占一次能源消耗的4~7%？

大多数预测显示，所有形式的能源都在增加，而雄心勃勃的气候设想是从碳密集型燃料向清洁燃料的真正转变(图3)？

图3全球一次能源消耗水平，除以燃料

历史上，没有一个主要的燃料来源出现过全球需求下降？世界经历了一系列能源消费增长而不是能源转型？这种动态可能会在未来几十年发生变化，但大多数情况表明，实际上减少化石燃料的使用将不可避免地需要雄心勃勃的气候政策？

例如，在一般情景下(包括国际能源机构的新政策情景)，煤炭消费在2015年至2040年间会增加还是保持不变？除了国际能源机构的可持续发展方案和equinor的改进方案外，在所有方案中，液体燃料的消耗都将大幅增加，而天然气的消耗在任何方案中都将增加？核能和水力发电以平衡的方式增长，而可再生能源则大幅增长？

就绝对值而言，在大约一半的情景(包括国际能源机构的新政策情景)中，可再生能源是增长最快的能源，其增长率略高于天然气？根据埃克森美孚的说法？ieej？欧佩克和国际能源机构的现有政策情景预测，到2040年，天然气消费量将增长最多，而在马科诺尔的竞争情景下，液体燃料将推动一次能源需求的增长？

在大多数预测情景下，东方国家对液体燃料的需求强劲增长，而西方国家的需求却在下降。除了雄心勃勃的气候情景，在亚洲主要经济体的推动下，所有其他国家的液体燃料消耗量都在增加(见图4)？

图4东西方国家液体燃料消费状况

除了国际能源机构的可持续发展方案，所有方案都是由于商业运输？随着航空和石化产品的增长，东方国家对液体燃料的需求推动了全球消费？对乘用车的需求受到了能源效率的限制，但东方国家的需求仍在大幅增长？2040年的液体燃料消耗量比2015年高29-46%。除了国际能源署的可持续发展设想，该地区的液体燃料消耗量下降了11%？

在西方国家，对液体燃料的需求在所有情况下都有所下降，2040年的液体燃料消耗量比2015年低4%。然而，在雄心勃勃的气候情景下，如国际能源署的可持续发展情景和壳牌的田空情景，液体燃料的消耗已经迅速下降。在英国石油公司和国际能源署的新政策情景下，液体燃料的消耗量分别下降了15%和21%，这主要是由于能源效率的提高和汽车电气化的日益发展？

一般来说，在非雄心勃勃的气候情景下，东方国家液体燃料消耗的增加将弥补西方国家液体燃料消耗的减少，到2040年全球需求将增加13-29%？在一些政策变化的情况下(比如英国石油公司？马诺尔的改革方案？在国际能源署的新政策情景中，2030年至2040年期间，全球液体燃料消耗量的增长急剧放缓或开始下降；在一个雄心勃勃的气候情景中，液体燃料的消耗量将在2025年达到峰值，然后开始下降？在IEA的可持续发展方案和equinor的改进方案中，到2040年，全球对液体燃料的需求将比2015年低20%左右，而在壳牌的day/きだよ 0方案中，全球对液体燃料的需求将增加3%?

由于气候政策和其他因素的假设，西方国家的煤炭消费持续下降，而东方国家的煤炭消费增长率却大相径庭？从全球来看，在国际能源署当前的政策情景下，煤炭消费的增长比2015年高24%，而在国际能源署的可持续发展情景下，煤炭消费将减少多达58%(见图5)？

图5东、西方国家煤炭消费量

在过去的25年里，由于亚洲经济的快速增长，特别是中国经济的快速增长，东方国家的煤炭消费量激增？从1990年到2015年，东方国家的煤炭需求增长了两倍多，而西方国家的煤炭消费下降了近30%？尽管对当地污染和气候变化的担忧抑制了预期的增长，但许多情况预测全球煤炭需求将继续增长？

即使在参考方案中，预测结果也大不相同？在国际能源署目前的政策情景中，预计东部国家的煤炭消费量将增长38%，而美国能源信息署的情景预测该地区的煤炭增长率仅为6%？在西方国家，美国能源信息署和国际能源署的现有政策情景预测煤炭需求将分别下降18%和19%，而ieej的参考情景预测煤炭需求将下降30%？在英国石油公司和国际能源署的渐进政策情景下，东方国家的煤炭消费量分别增长了21%和11%，而西方国家的煤炭消费量分别下降了35%和54%？

在雄心勃勃的气候情景下，预测结果也大相径庭——主要是由于对碳捕获和储存(ccs)以及二氧化碳去除(cdr)技术(如生物质能的ccs)未来部署的不同假设？根据壳牌“Day/きだよ 0”方案的设定，即二氧化碳去除(cdr)技术将在21世纪下半叶承担更多的责任，东部国家和地区的煤炭消费量仅下降了5%，而国际能源署的可持续发展方案预测煤炭消费量将下降52%？在西方国家，壳牌公司的空方案中的煤炭需求下降了62%，而国际能源署的可持续发展方案中的煤炭需求下降了76%？

在大多数情况下，全球能源系统的二氧化碳排放量将远远超过巴黎协议的国际目标？大多数情景预测，二氧化碳排放量将从2015年的320亿吨增加到43亿吨，而雄心勃勃的气候情景显示，到2040年，二氧化碳排放量将低于20亿吨(见图6)？

图6全球与能源相关的二氧化碳净排放量

不同情景下的能源展望报告以不同方式衡量二氧化碳排放量？虽然大多数报告采用总排放量法，但equinor和壳牌公司采用净二氧化碳排放量测量法，即从总排放量中减去减少的排放量？在这里，我们通过从不同工厂的能源展望报告的总排放量中减去cdr来协调每个预测，然后报告净二氧化碳排放量？实际上，大规模cdr只发生在雄心勃勃的气候情景中？

国际能源署的可持续发展设想预测，二氧化碳净排放量将降至15亿吨，而equinor的改进设想预测，2040年排放量将达到19亿吨？这些情景包括碳价格上涨，这将促进能源效率的显著提高、可再生能源的快速增长和碳捕获和储存系统的大规模部署(见下一节)？壳牌的“空日”设想预测，2025年二氧化碳净排放量将增加到36亿吨，然后在2040年减少到29亿吨，并在2070年达到零，接下来几十年将出现大规模的净负排放量。

国际能源机构和国际能源机构的现有政策设想都预测，到2040年，最高二氧化碳排放量将增加到40亿吨以上？像英国石油公司？大多数发展政策设想，如埃克森美孚和国际能源署的新政策设想，显示到2040年，排放增长将放缓并趋于平稳，达到35-37亿吨，仍远高于实现《巴黎协定》目标所需的水平？

截至2018年，全球有23个商业规模的碳捕获和储存(ccs)项目正在运营或建设中，每年可捕获约4000万吨二氧化碳？然而，与全球二氧化碳排放的规模相比，这一总量可以忽略不计，而雄心勃勃的气候设想预测ccs技术将迅速扩张(见图7)？

图7碳捕获和储存

不是每个潜在客户和场景都会发布关于ccs部署的预测？在可以获得ccs数据的情景中，国际能源可持续发展情景和壳牌空日情景预测ccs部署将增长最快，到2040年将增加到每年2000万吨以上，壳牌空日情景预测ccs将在未来几十年增长更快。如上所述，壳牌空日情景包括大规模cdr，这取决于ccs和生物质能配对的部署？Equinor的改进方案预测ccs的部署速度将会放缓，到2040年将达到1000万吨左右？

在其他方面，英国石油？Equinor的改革方案和IEA的新政策方案是发布大规模碳捕获和储存部署数据的唯一解决方案？对英国石油公司来说，到2040年，被碳捕获和封存的二氧化碳量将约为5亿吨，而被马科诺尔的改革方案捕获和封存的二氧化碳量不到2.5亿吨，而被国际能源署的新政策方案捕获和封存的二氧化碳量仅为8300万吨？

随着电力结构的快速变化，全球电力需求激增？在大多数前景中，风能？太阳能和天然气提供了新发电的大部分，而煤炭消耗仍然大致持平或下降(见图8)？

图8全球燃料发电

在所有情况下，2040年全球发电量将在34，000至49，000兆瓦时之间？壳牌公司改进的“空清洁与能源”情景预测，全球发电量将在2040年达到最高水平，而美国能源信息管理局情景中的全球发电量预测值最低，部分原因是美国能源信息管理局情景报告了全球净发电量，而其他情景使用了全球总发电量？净发电量和总发电量之差平均约为经合组织国家的5%？

2015年，燃煤发电占全球总发电量的39%，但到2040年，燃煤发电在所有能源前景中的比例下降了？从绝对数字来看，在国际能源机构目前的政策情景中，燃煤发电占46%，在国际能源机构的政策情景中占38%，在国际能源机构的新政策情景中占9%？2015年，天然气占全球发电量的23%，并且在大多数情况下(除了雄心勃勃的气候政策情况)其份额都有所增加？从绝对数字来看，除了国际能源机构的可持续发展方案外，所有方案的天然气和电力产量都将增加？在其他雄心勃勃的气候情景中，equinor和壳牌预测天然气发电将分别增长24%和61%，而bnef预测天然气发电到2040年只会增长6%？

在所有情况下，非水电可再生能源发电的份额将大幅增加？即使是最悲观的预测(美国能源信息管理局)也显示其份额将从2015年的7%增加到2040年的15%？在IEA和bnef的新政策方案中，可再生能源发电分别占总发电量的26%和41%。雄心勃勃的气候设想预测，到2040年，可再生能源发电量将达到总发电量的47%至61%？

核能和可再生能源已经从2015年的约8000 TWH(占全球发电量的34%)增加到14400 TWH(39%)-33200 TWH(80%)？血压。演进中的政策情景，如equinor(改革情景)和国际能源署(新政策情景)显示，到2040年，核能和可再生能源将提供全球电力的50%左右(见图9)？

图9核电和可再生能源发电

2015年，核能和可再生能源(包括水电)分别占2500太瓦时(11%)和5500太瓦时(23%)？对核能和可再生能源最乐观的预测来自壳牌的空日方案(33，000 TWH)、国际能源机构的可持续发展方案(30，000 TWH)和equinor的改进方案(28，000 TWH)？根据国际能源署(当前政策方案)？根据美国能源信息署和ieej的参考方案，核能和可再生能源对全球总发电量的贡献将逐渐下降，到2040年将贡献约8300 ~ 12000 TWH？

风力发电的估计值根据不同的政策和技术假设而有所不同？美国能源信息管理局和equinor之间的竞争情景对风力发电的预测最低，分别是2500 TWH (7%)和3500 TWH (9%)？bnef？Equinor的改进方案和壳牌的日/日/日/日/日/日/日/日/日/日/日/日/日/日方案对2040年风力发电的预测最低，约为7900 ~ 8300太瓦时(占全球总发电量的17~22%)，而国际能源署和英国石油公司的新政策方案分别预测风力发电为4700太瓦时(12

太阳能发电的前景也不一样？同样，美国能源信息管理局对太阳能发电的估计最低，2040年约为1400太瓦时(占全球总发电量的4%)？最乐观的预测来自壳牌公司的空日方案，预计2040年将达到12，400 TWH(占全球总发电量的25%)，其次是国际能源署的可持续发展方案(7，7,300 twh20%)，equinor的改进方案(6400 TWH；16%)和bnef(6200太瓦时；16%)？根据国际能源署的新政策设想和英国石油公司的预测，到2040年，太阳能将提供约4100太瓦时(占全球总发电量的10-11%？

宏观经济假设在塑造长期前景方面发挥着至关重要的作用？Kaya身份是了解一些关键驱动因素的有用工具？这一特征将全球能源和二氧化碳排放分为四个部分:人口？人均国内生产总值？单位国内生产总值能耗和单位能源二氧化碳排放量？前三个因素相乘产生能源使用，第四个因素相加产生二氧化碳排放(图10)？

图10 2040年全球宏观经济假设

虽然不是所有的潜在客户都能提供足够的数据进行完全分解，但仍有一些问题值得注意。首先，美国能源信息署对全球人口和人均国内生产总值的相对较低假设，是其预测到2040年能源消耗相对较低的关键因素？

其次，国际能源机构的可持续发展设想与壳牌的天空空设想有明显的不同。国际能源机构预测，单位国内生产总值的能源消耗将大大减少，单位能源的二氧化碳排放量也将减少？

第三，不同前景之间的大部分差异来自能源强度(能源/国内生产总值)和碳强度(净二氧化碳/能源)，这表明这些因素最容易受到政策和能源技术演变的假设的影响？

附件:本报告涉及的前景和关键场景

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