IEA：全球能源系統(tǒng)深刻變革 電氣化水平持續(xù)提升

　　國際能源署（IEA）日前發(fā)布《世界能源展望2018》報告指出，從電氣化不斷發(fā)展到可再生能源的擴(kuò)張，從石油市場動蕩到天然氣市場崛起，無不顯示全球能源系統(tǒng)正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，而政府的決策將決定未來能源系統(tǒng)的發(fā)展走向。報告采用情景分析法展望了至2040年全球能源發(fā)展趨勢，及對能源供需、碳排放、空氣污染和能源獲取的可能影響。報告要點如下：

　　1、世界正逐步建成一個不同于以往的能源系統(tǒng)，但能源系統(tǒng)仍存在明顯缺陷

　　經(jīng)濟(jì)性：雖然太陽能光伏和風(fēng)電生產(chǎn)成本繼續(xù)下降，但2018年油價在四年來首次攀升至80美元/桶以上，一些國家歷盡艱辛開展的化石燃料消費補(bǔ)貼改革正陷入困境。

　　可靠性：從委內(nèi)瑞拉石油產(chǎn)量急轉(zhuǎn)直下可以看出，油氣供應(yīng)的風(fēng)險依然存在。全球1/8的人口仍用不上電，而電力行業(yè)的新挑戰(zhàn)（從電力系統(tǒng)靈活性到網(wǎng)絡(luò)安全）也接踵而至。

　　可持續(xù)性：全球能源相關(guān)二氧化碳排放在連續(xù)3年持平后，于2017年再度增長了1.6%。年初的數(shù)據(jù)表明，2018年碳排放還將繼續(xù)增長，這與實現(xiàn)氣候變化目標(biāo)的要求相去甚遠(yuǎn)。與能源相關(guān)的空氣污染仍導(dǎo)致每年數(shù)百萬人過早死亡。

　　2、政府采取的行動將對未來能源系統(tǒng)的發(fā)展方向起決定性作用

　　超過70%的全球能源投資將由政府推動，世界能源的命運取決于政府的決定。制定正確的政策和合適的激勵措施對保障能源供應(yīng)、減少碳排放、改善城市中心的空氣質(zhì)量，以及擴(kuò)大非洲和其他地區(qū)的基本能源供應(yīng)至關(guān)重要。

　　快速、低成本的能源轉(zhuǎn)型，需要加速投資更清潔、智慧、高效的能源技術(shù)，政府也需確保包括電網(wǎng)在內(nèi)所有能源供應(yīng)的關(guān)鍵要素都能保持穩(wěn)定可靠。隨著能源轉(zhuǎn)型繼續(xù)推進(jìn)，以往的油氣供應(yīng)和投資風(fēng)險并未緩解反而可能惡化。電力行業(yè)的變革要求即使電力系統(tǒng)實現(xiàn)低碳化，電力市場也依然能夠保持穩(wěn)定。世界能源供應(yīng)每年需要投資2萬億美元，其中超過70%來自國有實體或是因為監(jiān)管規(guī)定能夠保障全部或部分投資回報而進(jìn)行的投資。政府政策也影響著能效提高和技術(shù)創(chuàng)新步伐。

　　3、世界能源的未來變革方向

　　在新政策情景中，收入增加以及發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體城區(qū)的17億新增人口將帶動全球能源需求增長，到2040年能源需求增長將超過1/4。如果能效無法持續(xù)改善，這一增量還會翻倍。所有的增長都來自于以印度為代表的發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。2000年，歐洲和北美在全球能源需求中的比重超過40%，亞洲發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的比重約為20%。到2040年，這一情況將完全逆轉(zhuǎn)。

　　全球能源消費的主要陣地向亞洲遷移。亞洲占全球天然氣消費增量的一半，風(fēng)電和太陽能光伏增量的60%，石油消費增量的80%以上，煤炭和核電增量的100%以上（其他地區(qū)總體呈負(fù)增長）。按裝機(jī)容量計算，目前全球十大電力公司榜單中，中國企業(yè)占據(jù)六席。

　　頁巖革命持續(xù)撼動油氣供應(yīng)，使美國得以超越其他國家成為世界上最大的油氣生產(chǎn)國。在新政策情景中，到2025年美國在全球油氣產(chǎn)量增量中的比重會達(dá)到一半以上（石油占近75%、天然氣占40%）。到2025年，全球近1/5的石油和1/4的天然氣將產(chǎn)自美國。頁巖革命給嚴(yán)重依賴出口的傳統(tǒng)油氣出口國帶來了更大壓力。

　　由于供應(yīng)、需求和技術(shù)不斷變化，世界能源將以各種不同的方式形成關(guān)聯(lián)。到2040年，亞洲在全球油氣貿(mào)易中的比重將從當(dāng)前約1/2增至2/3以上，國際能源貿(mào)易將越來越多地從中東、俄羅斯、加拿大、巴西和美國流向亞洲。同時，隨著數(shù)字化的發(fā)展和可再生能源技術(shù)性價比日益提高，以分布式能源和以社區(qū)為基礎(chǔ)的能源供應(yīng)模式得以發(fā)展，地方上也會出現(xiàn)一些新型供能方式。

　　成本漸低的可再生能源技術(shù)、數(shù)字化的應(yīng)用與日益重要的電力將是變革的重要方向和實現(xiàn)眾多可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

　　4、化石燃料變化趨勢

　　在新政策情景中，電力、可再生能源和能效改善蓬勃發(fā)展的態(tài)勢會抑制煤炭需求的增長。煤炭消費在下跌兩年后于2017年出現(xiàn)反彈，但對新建燃煤電廠的投資大大低于前幾年的水平，2020年后投運的新建煤電項目將大幅減少。但煤電還不會從全球電力結(jié)構(gòu)中被剔除：亞洲燃煤電廠的平均壽命不足15年，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體煤電廠平均壽命則為40年左右。到2040年，工業(yè)煤炭消費將略有增加，全球煤炭消費總量保持不變，中國、歐洲和北美減少的煤炭消費與印度和東南亞增長的消費相抵。

　　乘用車石油消費將在2020年代中期達(dá)到峰值，但石化、卡車、飛機(jī)和船舶工業(yè)依然會使石油總體需求上升。到2040年，3億輛電動汽車每天可替代300萬桶石油需求，因傳統(tǒng)汽車燃油效率提高而減少的石油需求則是這一替代量的三倍。其他領(lǐng)域的變革步伐不像乘用車行業(yè)一樣迅速，即使全球塑料循環(huán)利用率翻倍，也僅能將日均超過500萬桶的需求增長削減約150萬桶。石化行業(yè)將是石油消費最大的增長源。新政策情景中，石油需求總體將增長到1.06億桶/日，全部來自發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。

　　到2030年，天然氣將超越煤炭成為全球能源結(jié)構(gòu)中的第二大燃料。全球天然氣消費將增長45%，其中工業(yè)消費貢獻(xiàn)最大。為了應(yīng)對以中國為首的發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體不斷上漲的需求，液化天然氣貿(mào)易將增長逾一倍。隨著通往亞洲市場新路線的開啟，俄羅斯仍是世界上最大的天然氣出口國，但日益一體化的歐洲能源市場為購買方提供了更多的天然氣供應(yīng)方案。電力系統(tǒng)中風(fēng)電和太陽能光伏比重的增加降低了歐洲天然氣發(fā)電的設(shè)備利用率，建筑改造也降低了天然氣供暖消費。但天然氣基礎(chǔ)設(shè)施仍將發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是在冬季保障供熱和供電方面。

　　化石燃料供應(yīng)投資可能與消費發(fā)展趨勢失調(diào)。由于化石燃料需求可能放緩，當(dāng)前新建上游項目減少。新政策情景中，可能會導(dǎo)致供應(yīng)短缺進(jìn)而推高價格，石油供應(yīng)將出現(xiàn)危機(jī)。過去三年獲準(zhǔn)新建的原油項目平均數(shù)量僅為到2025年保障市場平衡所需新項目的一半。僅依靠美國致密油供應(yīng)很難應(yīng)對這一局面，其產(chǎn)量需達(dá)到現(xiàn)在的三倍才能解決供應(yīng)短缺。與石油相反，已公布的一些大型新建天然氣項目（如卡塔爾和加拿大），已能應(yīng)對2020年代中期液化天然氣市場需求。

　　5、電力行業(yè)正發(fā)生重大變革，將成為未來減排先鋒

　　電力占當(dāng)前終端用能的19%，隨著需求增長電能將超過終端用能部門所有其他燃料，占比將會繼續(xù)上升。政策支持和技術(shù)成本降低使可再生能源發(fā)電迅速增長，推動電力行業(yè)成為減排先鋒，但為了確?？煽抗?yīng)，整個電力系統(tǒng)的運行方式需要改變。

　　照明、制冷、電動機(jī)等能效提高，使發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體電力需求增長放緩，但由于發(fā)電結(jié)構(gòu)變化和基礎(chǔ)設(shè)施升級，仍需大量投資。當(dāng)今的電力市場設(shè)計不能匹配發(fā)電結(jié)構(gòu)的迅速變化，批發(fā)市場帶來的收入不足以激勵發(fā)電領(lǐng)域新的投資，如果不妥善解決，電力供應(yīng)可靠性將大打折扣。在需求方面，更嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)帶來的能效收益在抑制能源需求方面發(fā)揮了核心作用，自2010年以來，30個IEA成員國中有18個國家電力消費已有所下降，發(fā)展趨勢取決于電力在住宅、辦公和工廠供熱以及交通方面的進(jìn)展速度。

　　電力增長主要由發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體推動，發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體電力需求翻倍，使得更清潔、人人可用、可負(fù)擔(dān)的電力成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和減排戰(zhàn)略的核心。到2040年，全球電力需求增長的近1/5將來自于中國的電動機(jī)需求；發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體不斷攀升的制冷需求帶來類似的電力消費增長。全球各領(lǐng)域能源供應(yīng)投資中，有近1/3用于發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的發(fā)電設(shè)施和電網(wǎng)建設(shè)。在終端用戶價格低于回收成本的地區(qū)，這一投資可能無法實現(xiàn)。但是，受到嚴(yán)格監(jiān)管的市場中裝機(jī)建設(shè)可能會超前于需求：據(jù)估計，包括中國、印度、東南亞和中東在內(nèi)的地區(qū)目前電力裝機(jī)過剩達(dá)到3.5億千瓦。

　　電氣化為終端用能脫碳化提供了一條有前景的路徑，但仍需要更全面的能源系統(tǒng)戰(zhàn)略。電氣化未來情景中，假設(shè)電氣化實現(xiàn)最大化，到2040年電動汽車將占全球汽車的一半；建筑行業(yè)和工業(yè)的供熱需求中電力占比將快速增長；幾乎所有的消費設(shè)備和電器將電氣化；將完全普及用電。電氣化減少了空氣污染物的排放，與新政策情景相比將減少近200萬人的過早死亡。然而，如果不加大電能供給端的脫碳，整個能源部門的碳排放仍將持續(xù)增長，僅僅依靠電氣化還不足以讓世界走上實現(xiàn)氣候目標(biāo)的軌道。

　　太陽能光伏和天然氣正在重構(gòu)電力行業(yè)裝機(jī)容量。太陽能光伏裝機(jī)容量到2025年將超過風(fēng)電，2030年左右超過水電，2040年前超過煤電，僅次于天然氣居全球總裝機(jī)容量第二位。大規(guī)模電站仍將是光伏發(fā)電主要投資目標(biāo)。根據(jù)報告一項新的評價指標(biāo)，在靈活性成本相對較低的電力系統(tǒng)中，風(fēng)電和太陽能光伏將占有優(yōu)勢。在幾乎所有地區(qū)，太陽能光伏都比新建煤電更有競爭優(yōu)勢。

　　發(fā)電結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。煤炭仍然是主要發(fā)電來源，不過其占比將大幅下降，天然氣基本可以填補(bǔ)這一降幅。在新政策情景中，到2040年可再生能源與煤炭在電力結(jié)構(gòu)中的占比將互換，可再生能源發(fā)電將增長約25%達(dá)到41%。水電仍將是低碳電能的最大來源，其次是風(fēng)能和太陽能。核電發(fā)電量占比將保持在10%左右，但地理格局將有所變化，傳統(tǒng)核電大國將在2040年迎來一波退役潮，以中國、印度和俄羅斯為首的發(fā)展中國家核電將大幅增加。

　　靈活性將是電力系統(tǒng)的新主張。太陽能光伏和風(fēng)電的崛起，使電力系統(tǒng)的靈活性變得空前重要。新政策情景中，歐洲部分國家、墨西哥、印度和中國都要求電力系統(tǒng)在大范圍內(nèi)高度靈活。儲能電池成本迅速下降，電池與燃?xì)庹{(diào)峰電廠在應(yīng)對短時供需波動方面的競爭日益激烈。然而，傳統(tǒng)電廠依然是保持系統(tǒng)靈活性的主力，新的電網(wǎng)互聯(lián)、電力儲存和需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)將起到支持作用。歐盟建設(shè)“能源聯(lián)盟”的工作進(jìn)展說明，區(qū)域融合有助于推動可再生能源消納。

　　進(jìn)行準(zhǔn)確投資以保證電力供應(yīng)。電力部門的投資需要及時有效，以確保電力安全。在競爭性批發(fā)電力市場，可再生能源的份額不斷上升，可能還需要進(jìn)行市場改革，以確保足夠的投資以維持電力供應(yīng)。在受嚴(yán)格監(jiān)管的市場中，目前在建或正在規(guī)劃階段的裝機(jī)將超過新增需求，過度投資的風(fēng)險仍然存在。

　　恰當(dāng)?shù)恼吲c市場設(shè)計將至關(guān)重要。在競爭性電力市場中，投資不足的風(fēng)險威脅著電力供應(yīng)安全。如果沒有協(xié)調(diào)一致的行動和市場改革，一些發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的電力供應(yīng)可能會發(fā)生波動甚至危險。在重新確定電力供應(yīng)方向時，除技術(shù)成本外，政府還需考慮向電力系統(tǒng)提供服務(wù)的價值。

　　6、可持續(xù)發(fā)展情景將是滿足全球溫室氣體減排與能源普及目標(biāo)的解決方案

　　可持續(xù)發(fā)展情景為實現(xiàn)能源可及性、空氣質(zhì)量和氣候目標(biāo)提供了一種綜合策略，包括二氧化碳捕集、利用與封存在內(nèi)的所有低碳技術(shù)都將為全球能源行業(yè)的廣泛轉(zhuǎn)型做出貢獻(xiàn)。隨著低排放發(fā)電設(shè)施的建設(shè)，電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型會更加深入和迅速?？稍偕茉醇夹g(shù)為能源普及提供了主要路徑。終端用能電氣化增長強(qiáng)勁，直接利用可再生能源（包括生物質(zhì)能、太陽能和地?zé)幔┕岷椭圃旖煌ㄈ剂弦舶l(fā)展迅猛?？稍偕茉丛陔娏Y(jié)構(gòu)中的比重將從1/4增長到2040年的2/3，在供熱中的比重將從10%增長到25%，在交通運輸行業(yè)中的比重將從3.5%增長到19%（包括直接利用和間接利用）。IEA還首次在可持續(xù)發(fā)展情景中引入了水這一維度，到2030年清潔用水和普及衛(wèi)生設(shè)施增加的全球能源需求不到1%，將未處理的廢水量減半將增加超過600 TWh的污水處理電力消耗，其中30%可由能量回收發(fā)電供應(yīng)。

　　7、石油和天然氣對環(huán)境影響

　　即便是在可持續(xù)發(fā)展情景中，到2040年天然氣和石油在全球能源需求中仍將占重要份額。IEA首次對全球石油和天然氣生產(chǎn)、加工和運輸過程中的間接排放進(jìn)行全面估算，這些環(huán)節(jié)的間接排放約占能源行業(yè)溫室氣體總排放（包括二氧化碳和甲烷）的15%。不同來源的排放強(qiáng)度差別很大：用排放最低的石油替代排放最高的石油可減排25%；同樣地，天然氣排放可以降低30%。

　　要減少把石油和天然氣送到終端用戶所產(chǎn)生的排放，還有很多工作要做。減少甲烷排放和消除放空燃燒是最經(jīng)濟(jì)有效方法中的兩種，其他更具“革命性”的可選方案包括利用CO2提高石油采收率、使用低碳電力開展油氣作業(yè)和把烴類轉(zhuǎn)化為氫氣（并配備碳捕集設(shè)施）。日本等國家正密切關(guān)注零排放氫能在能源系統(tǒng)的應(yīng)用。