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2022年全球能源展望:能源转型的转折点探讨前景

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以下是伊甸园纤秀网小编针对“2022年全球能源展望:能源转型的转折点探讨前景”给大家整理的相关资料,欢迎大家查阅和参考!

2022年全球能源展望:能源转型的转折点探讨前景

全球能源系统在近期、中期和长期方面都面临着深刻的不确定性。在欧洲的战争、减少温室气体排放的迫切需要以及许多其他因素中,长期能源展望提供了一个视角,通过它来评估全球能源、排放甚至地缘政治的广泛潜在未来。

由于这些预测差异很大,并且取决于不同的基本假设和方法,因此很难在逐个基础上进行比较。在本报告中,我们应用了详细的协调流程来比较2021年发布的七个能源展望的19种情景。总而言之,这些情景为能源系统提供了广泛的潜在变化,正如一些最了解情况的组织所设想的那样。表1显示了此处检查的历史数据集、展望和方案。

表1.本报告中探讨的前景和情景

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数据和方法(第4节)下提供了我们方法的简要说明,在统计(第5节)下提供了选定的数据指标。有关完整方法,请参阅Raimi和Newell,10有关数据集和交互式绘图工具,请访问www.rff.org/geo。

在本报告中包含的整个数字中,我们使用一致的标签系统来区分不同的场景(见表2):

对于假设有限或没有新政策的“参考”情景,以及假设持续的地缘政治挑战的情景,我们使用长虚线:这组包括IRENAPES,Equinor竞争,壳牌群岛,欧佩克参考和美国EIA参考案例。对于“不断发展的政策”情景,假设政策和技术根据最近的趋势和/或产生前景的团队的专家观点而发展,我们使用实线:这一组包括EquinorReform,IEASTEPS和壳牌波浪。对于“雄心勃勃的气候”情景,这些情景是围绕到2100年将全球平均温度上升限制在2°C以下而建立的,我们使用短虚线:这一组包括BNEF绿色,灰色和红色情景;马术再平衡;和国际能源署的安全数据表。最后,我们包括一组额外的雄心勃勃的气候情景,旨在到2100年将全球平均温度上升限制在1.5°C,我们用虚线说明:IEANZE,IRENA1.5C和壳牌Sky1.5。

表2.不同场景类型的图例

数据工具—2020年5月20日

全球能源展望

第2章主要调查结果

全球能源市场正面临压力。甚至在俄罗斯入侵乌克兰之前,布伦特原油现货价格就从2020年的平均42美元/桶上涨到2021年的71美元/桶。到2022年3月初,随着俄罗斯坦克越过边境,布伦特原油价格飙升至120美元/桶以上。2021年发布的能源展望不可能预料到这些事件,只有一种情景(美国EIA的高油价)假设油价在2050年之前的任何时候都会达到今天的水平。

图1.布伦特原油价格历史和预测

注意:方案按从最高到最低价格的顺序排列。

欧洲天然气市场经历了更大的价格飙升。荷兰天然气价格在2021年已经达到创纪录的水平,在3月初飙升至每兆瓦时165欧元以上(每百万英热单位约54美元),比2020年平均水平高出10倍以上。这些价格上涨给世界各地的能源消费者带来了负担。在短期内,放宽高价的选择是有限的,但在中长期内,可以通过减少石油和天然气消费和进一步使供应商多样化来加强能源安全。

加强能源安全的许多选择也符合长期气候目标。例如,能源效率和加速运输,供暖和其他用途的电气化可以减少对波动的碳氢化合物价格的影响。尽管如此,电动汽车、风力涡轮机和太阳能组件等清洁能源技术也依赖于全球供应链,在某些情况下,这些供应链在地理上是集中的和无弹性的,这表明地缘政治将在可预见的未来继续在能源市场中发挥作用。

在所有参考和不断变化的政策情景下,全球一次能源消费在未来三十年内大幅增长,但二氧化碳排放量仅占这些情景的一半,这意味着碳密集度较低的能源结构。在大多数雄心勃勃的气候情景下,能源效率地显着提高导致总的一次能源消耗下降,因为由于更清洁的燃料组合,排放量急剧下降。

图2.全球一次能源结构与二氧化碳排放

注:按化石燃料需求的最高水平到最低水平排序。美国EIA不包括非市场生物质。BNEF将水电包括在“其他”中。

到2020年,煤炭、石油和天然气提供了全球446QBtu,即80%的世界一次能源供应。到2050年,除EIA参考案例外,化石燃料在一次能源结构中的份额在所有情景下都会下降,但在大多数参考和演变政策情景下,其总量水平都会增加。在这些情景下,世界将继续其悠久地“能源补充”历史,即新能源建立在而不是取代旧能源之上,从而无法实现国际气候目标,如1.5°C或2°C。

在与这些长期气候目标一致的雄心勃勃的气候情景下,化石燃料需求的总水平下降,它们在一次能源结构中的份额下降得更快。尽管如此,在所有这些情况下,天然气和石油继续在全球能源系统中扮演有意义的角色,如果减少的话,通常与碳捕获,使用和储存(CCUS)技术配对。在某些情况下,例如BNEF的灰色和壳牌的Sky1.5,化石燃料消耗仍然相当高,再加上CCUS的广泛使用。在壳牌的Sky1.5中,关于碳预算和林业部门大规模负排放的不同假设在到2100年实现1.5°C目标方面也起着重要作用(见第3.2节)。

从1990年到2020年,全球发电量增加了一倍多。在此期间的大部分时间里,化石燃料在电力结构中的份额徘徊在略高于60%。到2050年,所有情景都预测,全球发电量将增长50%以上(在大多数雄心勃勃的气候情景下将增加一倍以上),化石燃料的份额将降至40%以下。

图3.全球电力结构

注:按从最高到最低水平的化石燃料发电量排序。没有欧佩克的数据。

煤炭一直是世界领先的发电来源,在所有情况下,电力行业的绝对值都会下降,从比2020年的水平下降1%(壳牌波浪)到100%(BNEF绿色,BNEFRed和IRENA1.5C)。在一些雄心勃勃的气候情景下,如BNEF灰色,Equinor再平衡和壳牌天际1.5,煤炭继续发挥很大作用,但通过CCUS的广泛部署,其二氧化碳排放量急剧减少。

在参考和演变政策情景下,用于发电的天然气消耗量增加了13-57%(IEAAPS除外,仅增长1%),但在大多数雄心勃勃的气候情景下却大大下降。后者的下降取决于CCUS技术的部署,负排放和其他创新,这些创新可以使世界在本世纪中叶达到净零排放。

太阳能和风能在所有情景下都飙升,反映了它们在过去10-15年中成本的大幅下降。在大多数雄心勃勃的气候情景下,从2020年到2050年,它们的建设速度和规模是前所未有的,使迄今为止的增长率相形见绌。

对全球石油需求的预测范围反映了能源系统未来的深刻不确定性以及气候雄心与当前政策之间日益扩大的差距。2050年最高和最低预测之间的差异是每天1.09亿桶(mb/d),比2021年全球需求9700万桶/天高出1000多万桶/天。

图4.全球石油需求

注意:包括石油和其他液态碳氢化合物。不包括生物燃料。2021年估计基于IEA全球能源评论。

大多数参考和演变政策情景都设想到本世纪中叶石油需求将稳定或上升。在这些情景下,全球需求范围从大约8400万桶/日(马期改革)到2050年的1.22亿桶/日(EIA参考),包括石油和其他碳氢化合物液体,但不包括生物燃料。IEAAPS反映了各国在国际气候谈判中的承诺,预计2050年的需求量为7700万桶/日,远高于避免长期气温上升1.5°C或2°C所需的水平。

与2°C目标一致的雄心勃勃的气候情景始于2021年至2030年石油需求的适度下降,随后是未来二十年更快速的下降。这些情景的范围从到2050年的1500万桶/日的低点(BNEF绿色和红色)到4700万桶/日的高点(IEASDS)。

有趣的是,与1.5°C目标一致的场景显示出更宽的范围。高端是壳牌Sky1.5,石油需求缓慢下降,到2050年将达到8300万桶/日;CCUS技术的广泛部署和土地使用实践的负排放使得未来几十年的化石燃料消耗水平相对较高。在低端,对CCUS和负排放的依赖程度较低的情景预计,到2050年,石油需求将达到1300万桶/日(IRENA1.5摄氏度)至2200万桶/日(IEANZE)。

与石油一样,对未来煤炭需求的预测范围也极为广泛。到2050年,最高(美国EIA)和最低(BNEF绿色和红色)情景之间的差异为167QBtu,远大于2021年全球煤炭需求的154QBtu。尽管在预测期内,除一种情景(美国环境影响评估)外,煤炭需求均有所下降,但结果的范围凸显了当前政策与气候雄心之间的巨大差距。

图5.全球煤炭需求

注:2021年估计基于IEA全球能源评论。

由于煤炭通常每单位一次能源消耗排放最多的二氧化碳,并且在电力部门(大部分煤炭被消耗)中相对容易被取代,因此在雄心勃勃的气候情景中,煤炭的下降速度比其他化石燃料更快。然而,即使在1.5°C和2°C的情况下,到2050年,煤炭消费量仍然很大。在两种情况下,BNEFGray和壳牌Sky1.5,大规模CCUS部署使煤炭能够在2050年之前在一次能源结构中保持重要角色。在其他情况下,对CCUS部署有更适度的假设,到本世纪中叶,煤炭接近于零。

参考和演变政策情景也有广泛的预测。例如,欧佩克和美国EIA的参考情景在2045年相差约45QBtu,这是欧佩克预测的最后一年。不断发展的政策情景也大相径庭,从2050年IEASTEPS的112QBtu需求到马术改革中的83QBtu。IEAAPS预计2050年煤炭需求量为74QBtu,这凸显了当前和最近宣布的政策之间的差距。

与今年展望中研究的所有其他化石燃料一样,2050年的预计天然气需求范围将大大超过2021年的全球需求。所有雄心勃勃的气候情景都设想2050年的天然气需求将低于2021年,所有参考情景都预测需求将大大增加。最低(BNEF绿色和红色)和最高预测(IRENAPES)之间的差异为188万亿立方英尺(tcf),比2021年全球需求增加30%。

图6.全球天然气需求

注:2021年估计基于IEA全球能源评论。

与煤炭和石油相比,由于COVID-19大流行的影响,天然气需求在2020年经历了温和下降。在所有情况下,天然气需求到2025年都保持稳定,但未来5-10年会出现巨大差异。在雄心勃勃的气候情景下,到2030年,需求将大幅下降,但BNEF灰色,Equinor再平衡和壳牌Sky1.5除外;这些方案严重依赖于大规模CCUS部署。

大多数参考和演变政策情景预测,未来几十年天然气需求将大幅增长。然而,他们中的大多数人预计增长速度将低于过去二十年观察到的趋势。从2000年到2020年,全球天然气需求增长了约51万亿立方英尺。在接下来的大约20年里,只有IRENAPES在2020年的水平上也有类似的增长(2040年将增加52吨/其他单位)。美国EIA参考情景预测天然气需求增长放缓,部分原因是对未来煤炭使用量的预测较高,这减缓了天然气在电力行业的增长。

太阳能和风能发电可能会在实现世界长期能源和气候目标方面发挥核心作用。雄心勃勃的气候情景设想了这两个来源前所未有的增长。例如,从2030年到2040年,IEANZE每年增加602吉瓦的太阳能发电能力,大致相当于到2019年安装的全球累计容量605吉瓦。在参考和不断发展的政策情景下,到2050年,风能和太阳能仍然比2020年分别高出至少2.5倍和7倍。

图7.全球太阳能和风能发电

注意:太阳能包括光伏和热能。风能包括陆上和海上。

到2021年,全球风能发电量大约是太阳能的两倍。但对它们相对贡献的预测各不相同。BNEF的三种情景设想到2050年风能比太阳能多产生78-113%的电力,而IRENA的两种情景项目风能发电量将增加17-47%。然而,所有其他情景都预测,到2050年,太阳能将比风能产生更多的电力。

对风能和太阳能增长的一些最低预测来自Equinor竞争和壳牌群岛。这些情景设想了地缘政治紧张局势加剧和经济孤立主义加剧,凸显了全球供应链在低成本清洁能源技术部署中发挥重要作用的观念。然而,近年来,在COVID-19中断,中国在许多基本材料和组件中占据主导地位的增强以及乌克兰正在发生的事件之后,各国重新评估了对全球供应链的依赖。对国内供应链的投资将增强对未来冲击的抵御能力,但也可能会提高清洁能源的部署成本,从而可能减缓其部署。

生物能源是全球能源结构的重要组成部分,主要由非市场生物质组成。然而,根据一些预测,商业生物能源–固体,液体和气体形式–正在发挥更大的作用,低收入地区获得现代能源服务的改善减少了对传统生物质的需求。

图8.全球生物能源需求

注意:包括固体,液体和气体生物能源。不包括EIA,不包括非市场生物质。

展望反映了生物能源使用的广泛可能性。在某些情况下,如IEASDS,IEANZE和IRENA1.5C,到2030年,生物质的传统使用量降至零,反映了联合国可持续发展目标7,旨在为全球所有人提供现代能源服务。这些情景还设想了现代固体生物能源,液体生物燃料和沼气的快速扩大。到2050年,生物能源在IEAAPS,IEASDS,IEANZE,特别是IRENA1.5C情景下的全球能源系统中发挥着重要作用,占一次能源结构的19%至23%。在国际能源署SDS、国际能源署新西兰公司、爱瑞娜1.5C和壳牌天凯1.5中,生物能源与CCUS配对产生大规模负排放。

尽管这种技术途径也出现在为IPCC2018年关于将长期温度上升限制在1.5°C的报告建模的许多情景中,但人们担心替代土地用途的竞争,水消耗以及这种急剧扩张的其他影响。例如,IRENA的1.5摄氏度设想,从今天到2030年,现代生物质消费量将增加近两倍,到2030年,生物燃料(包括气体和液体)将增加两倍以上。当然,在大多数雄心勃勃的气候情景中设想的前所未有的风能和太阳能部署速度和规模引发了有关未来土地利用的相关问题。

预计非洲的人口和经济增长将超过大多数其他地区,能源需求将增长。在大多数情况下,非洲在全球一次能源消费中所占的份额将大幅增长,从2020年的6%增长到2050年美国EIA以外的8-11%。对于不包括非市场生物质的美国EIA参考,到2050年,非洲的份额将从3.5%增长到5.2%。

图9.2050年非洲的一次能源需求

注:从化石燃料消耗的最高水平到最低水平排序的预测。美国EIA不包括非市场生物质能。

非洲最大的一次能源来源是生物质和废物,以非市场生物质(固体燃料和废物在当地收获和燃烧以提供家庭供暖和烹饪燃料)为首。非市场生物质对那些收获和燃烧生物质的人(通常是女性)造成重大的健康影响和身体风险。2020年,生物质和废物占非洲一次能源消费的45%。到2050年,情景预计这一比例将下降到17-35%。在某些情况下,例如IEASDS,非市场生物质达到零,现代生物能源显着增长。

煤炭在2020年占非洲主要组合的13%,在八种情景中的五种情景下增长,在美国EIA高经济增长下增长40%,在国际能源署SDS下下降80%以上。石油和天然气在所有情景下都会上涨,从石油增长19-174%到天然气增长4-145%不等。核能和可再生能源资源在所有情景下都迅速增长,但基数很小,而且各种情景范围很广。在雄心勃勃的气候情景中,太阳能在非洲的能源结构中发挥着重要作用。

在非同寻常的经济崛起的推动下,中国的能源使用量从1990年到2020年翻了两番多。在未来30年内,所有情景都预计中国的能源需求增长将放缓得多,从最高(美国EIA高经济增长)下的39%到最低(Equinor再平衡)下下降20%。到2020年,煤炭占中国一次能源的60%,在大多数情景下都会下降,在雄心勃勃的气候情景下会大幅下降。

图10.2050年中国一次能源需求

注:从化石燃料消耗的最高水平到最低水平排序的预测。

从1990年到2020年,中国的液体需求急剧增加,在参考情景下继续快速增长,在不断变化的政策情景下放缓,在雄心勃勃的气候情景下下降。在国际能源署STEPS中,2050年的需求大致等于2020年的水平,中国宣布的以国际能源署APS为代表的气候承诺显示,需求下降了一半以上。

另一方面,在所有情况下,中国的天然气大致持平或上涨。在参考情景下,需求翻了一番或三倍,在IEASTEPS下增长了60%,在IEAAPS和SDS下大致持平。Equinor改革和再平衡都设想了天然气相对强劲的增长,这取代了中国电力行业的煤炭。

在所有情况下,中国的核能和可再生能源都会大幅增长。即使在最看跌的情况下(美国EIA参考),核电在未来30年内也几乎增加了两倍。风能从2020年的1.6QBtu增长到2050年的最低情景(EIA参考)下的3.4QBtu,以及最高情景下的14.4QBtu(IEAAPS和SDS)。中国的太阳能增长速度更快,到2050年,从2.0QBtu上升到5.7QBtu(马术竞争)和23.6QBtu(IEAAPS)之间。

3.聚焦

动荡中的全球石油市场

过去两年来,全球石油市场经历了过山车。在2020年的前四个月,由于COVID-19大流行压垮了对运输燃料的需求,标准国际基准布伦特原油的现货价格从每桶70美元跌至不到10美元/桶。在美国,基准西德克萨斯中质原油短暂以负价格交易。

然而,在接下来的18个月里,布伦特原油价格稳步上涨,到2021年10月上涨了80美元/桶,并导致消费者的燃料价格上涨。为了应对这些更高的价格,美国和其他几个国家从其战略石油储备(SPR)中释放了库存。仅仅三天后,世界卫生组织就将COVID-19的Omicron毒株指定为“关注的变体”,重新引发了对公共卫生和经济混乱的担忧,导致油价在11月底和12月初跌至70美元/桶以下。

然而,从那时起,尽管Omicron已经蔓延,但石油市场对全球经济复苏和石油需求上升持乐观态度。到2022年初,价格再次攀升至80美元/桶以上。

但在2022年2月下旬,在边境集结了数周的部队和物资后,俄罗斯对乌克兰发动了全面入侵,造成了人道主义危机,并在欧洲带来了可能长期不稳定的时期。俄罗斯是仅次于美国和沙特阿拉伯的世界第三大石油生产国,也是世界第二大原油出口国(仅次于沙特阿拉伯)。根据国际能源署的数据,俄罗斯在2021年底出口了约500万桶/日的原油和近300万桶/日的石油产品。这种不稳定,加上政府制裁,私营部门对俄罗斯的抵制,以及几个国际石油公司退出俄罗斯的业务,因此导致全球价格飙升。布伦特原油在2月份升至100美元/桶以上,3月初接近130美元/桶,截至本文撰写时,原油价格徘徊在110-115美元/桶左右。

2022年3月1日,国际能源署宣布从成员国的SPR中协调释放6000万桶石油。但在宣布这一消息后,全球价格继续飙升,反映了对未来几周、几个月和几年内俄罗斯供应可靠性的担忧。

图11.全球油价、新冠肺炎疫情和俄罗斯入侵乌克兰

资料来源:美国环境影响评估。数据截至2022年4月1日。注:显示每日布伦特原油现货价格。作者的注释。

不可能知道当前的危机将如何演变并在未来几个月,几年和几十年内影响能源市场。但一些早期的发展可能会提供见解。BP、壳牌和埃克森美孚等国际石油公司已宣布退出对俄罗斯石油和天然气项目的数十亿美元投资。贝克休斯,哈里伯顿和斯伦贝谢等主要油田服务提供商也宣布暂停运营。这可能会使俄罗斯更难开发其碳氢化合物资源,从而可能减少全球供应,从而倾向于提高价格。

俄罗斯的入侵加强了许多欧洲国家减少对俄罗斯能源供应依赖的愿望,这一战略与欧洲的长期气候目标保持一致,并且往往会推低价格。在2022年3月的一项分析中,国际能源署强调了欧洲可以采取的多种策略,以减少短期内对俄罗斯能源的依赖。随着供应商的多样化,它建议了增加天然气储存,加速建筑物电气化,更快地部署风能和太阳能,增加现有核能和生物能源设施的发电量等的新标准.12大约一周后,欧盟委员会宣布了一系列与IEA所阐述的步骤基本一致的行动。

一些美国政策制定者强调了美国天然气出口在减少欧洲对俄罗斯的依赖方面可能发挥的作用。虽然美国液化天然气出口能力的扩张有望使美国在2022年底成为世界上最大的出口国,但规划和建设此类设施需要数年时间,液化天然气(LNG)出口(在美国)和进口(在欧洲)能力的物理限制表明,美国在避免欧洲对俄罗斯能源进口的依赖方面将受到限制。特别是在短期内。

甚至在俄罗斯入侵乌克兰之前,政策和市场趋势就使许多分析师得出结论,即未来几年油价波动将上升,这引起了生产者和消费者的担忧,并凸显了大幅减少温室气体排放的实际挑战。我们将在本节的其余部分探讨这些动态。

推动需求的因素

全球石油需求在2020年崩溃后相对较快地反弹,但仍低于2019年9970万桶/日的水平。在其评估2026年市场趋势的Oil2021报告中,IEA预测,到2023年,全球需求将超过2019年的水平,然后以每年近100万桶/天的速度增长,到2026年将达到1.041亿桶/天。

尽管存在相当大的不确定性,但这些预测突显了发展中国家在推动未来需求方面的中心作用。以中国、印度和东南亚为首的非经合组织经济体每年的需求增长约为100万桶/日,而经合组织国家的石油消费量则持平于约4600万桶/日,没有恢复到大流行前的水平(图12)。

图12.中期石油需求预测

国际能源署的分析还指出,石化产品是以美国和中国为首的中期增长的主要驱动力。乙烷和石脑油是石化产品的两种主要原料,其需求增长远高于运输燃料,随着电动和节能汽车变得更加普遍,全球汽油需求适度下降。尽管如此,发展中国家对运输燃料的需求继续强劲增长,这再次受到中国、印度和亚洲发展中国家的带动,以及全球运动型多功能车市场份额的不断扩大。

3.1.2.抑制供应

尽管需要减少石油消费以应对气候变化的风险,但前面提到的需求趋势(见图4)表明,世界做得还不够。如果像许多预测所表明的那样,全球石油需求反弹至疫情前水平以上,供应短缺可能会迎来新的高价时期,甚至抛开最近对俄罗斯供应的担忧。

石油市场分析师多年来一直警告说,美国致密油以外的新石油产能投资在中期落后于预期需求,并可能导致价格波动.15即使在俄罗斯入侵乌克兰之前,这种动态也因多种因素而加剧,包括由于大流行引起的低价而导致的投资低迷,投资者对气候政策下未来石油需求的不确定性,投资者对美国致密油生产能否变得更有利可图持怀疑态度,以及来自民间社会的贷款人和倡导者减少对所有化石燃料项目的投资的压力。

这些因素的结合意味着2020年对全球上游石油和天然气开发的投资降至2006年以来的最低水平,不到2014年投资的一半.16根据最近的一项分析,2021年,石油和天然气田的新发现达到了75年来的最低水平.17如果这些供应减少不能满足未来几个月和几年的需求减少,油价可能会走高。虽然较高的油价可能会破坏一些需求,从而减少温室气体排放,但通过高波动的价格减少石油消费的经济成本将远远高于通过需求方的可预测政策减少消费。

3.1.3.大范围

虽然大多数展望没有公布油价预测,但我们可以从两个这样做的见解中收集到:IEA和美国EIA。与对未来化石燃料需求的预测一样,2050年的价格范围非常广泛,从IEANZE的24美元/桶到美国EIA高油价情景中的173美元/桶,经通胀调整后的实际价格为2020美元/桶。这一区间反映了与全球石油市场相关的持久不确定性,甚至大于近期油价的波动,从2020年10-20美元/桶的低点到2022年初高于120美元/桶的高点(图13)。

图13.历史和预测布伦特原油价格(经通胀调整)

注意:方案按从最高到最低价格的顺序排序

从广义上讲,在每一种前景(IEASTEPS和美国环评参考)的核心情景下,价格预测相当相似,到2050年将达到80美元/桶的高位至90美元/桶的低点。美国EIA情景探索未来美国原油产量的替代路径,说明了致密油生产商对全球市场的相对较新的影响,2050年的价格从美国高供应情景下的84美元/桶到美国低供应情景下的109美元/桶不等。这些价格影响可能会因未来的欧佩克供应决策而减弱,但仍然反映了美国生产商对全球石油市场的主要影响。

国际能源署的情景主要反映了石油需求的重大变化,在雄心勃勃的气候情景(NZE和SDS)下,消费量急剧减少,在APS下适度下降,在STEPS下需求稳定。在低需求情景下,成本最低、市场准入最佳以及上游排放曲线最低的生产商可以继续盈利。在这些低需求情况下,成本较高的生产商将难以获利,并可能相应地减少产量。

然而,大多数决定中长期石油供应的投资决策都需要多年的规划。鉴于投资决策的时间跨度延长,以及当前和预计未来的石油需求和价格的极度不确定性,生产商将需要做出对各种可能的未来稳健的决策。

自成立以来,石油市场一直动荡不定,不可预测。未来几年——如果不是几十年的话——似乎可能会提供更多相同的结果。

解决未来全球CO2排放量的不确定性

能源系统和二氧化碳排放的未来面临着深刻的不确定性,这导致人们对全球变暖造成的潜在危害程度的不确定性。大多数能源展望情景都属于旨在解决这种不确定性的一系列叙事。然而,不同结果的相对可能性通常不能量化。在本节中,我们将2021年能源展望中的排放轨迹与RFF碳社会成本倡议(称为“RFF社会经济预测”(RFF-SP))创建的新概率排放预测进行了比较。

这些预测是利用统计建模和专家调查相结合的方式制定的。一组专家没有解析具体的政策、地缘政治、经济发展轨迹、燃料组合等,而是将他们对这些主题的知识浓缩为未来排放的估计概率范围(例如,y年全球二氧化碳排放量低于xGt的概率为5%)。这些范围与历史排放数据相结合。

图14显示了RFF-SP预测的全球二氧化碳排放量以及2021年能源展望的情景。浅蓝色实线表示中位数;蓝色阴影范围表示50%和90%的预测区间(分别以第25和第75个百分位数以及第5个和第95个百分位数为界)。在短期内,RFF-SP轨迹的中位数显示出适度的增长,几乎与2025年的壳牌浪潮情景相匹配。到2040年,RFF-SP中位数下降到与IEASTEPS大致相同的水平,然后下降得更快。

图14.世界二氧化碳排放预测

注意:阴影区域对应于50%和90%的预测区间。此处表示的RFF-SP表示的是总排放量,而不是净排放量(即包括负排放量)。这里所代表的所有其他展望都是针对净排放量的。

到2050年,所有参考和演变政策情景都属于RFF-SP的四分位间范围(即结果的第25和第75百分位之间)。按绝对值计算,到2050年之前的所有年份,参考和演变政策情景中的年排放量在RFF-SP的12GtCO2范围内。EquinorRebalance、IEASDS和壳牌Sky1.5位于第5个百分位数到第25个百分位之间,ii将其他五个雄心勃勃的气候情景留在RFF-SP预测的结果的底部5%(无论RFF-SP是否包括土地利用变化和林业的排放,包括负排放),这一点仍然有效)。

尽管有几个方案远低于RFF-SP的第5个百分位数,但没有一个方案位于第25个百分位的上方。对此至少有三种可能的解释。首先,2021年能源展望的所有情景都代表了当前政策或减少全球排放的雄心壮志,而不是倒退的可能性。这一选择反映了对能源系统未来的渴望,这种未来摆脱了全球二氧化碳排放量的持续上升趋势。然而,我们应该认识到,历史趋势的延续是一个合理的——如果不可取的话——结果。

第二个原因是,尽管2021年的展望在假设上存在很大差异,但并没有包括围绕重要排放驱动因素的所有不确定性,如人口和经济增长、地缘政治、新技术或新化石燃料资源的发现。RFF-SP确实包含了这些不确定性,即使在关于未来的给定叙述下,这可能导致排放量高于或低于预期。最后,这个版本的RFF-SP排除了负排放,但其他情景也包括负排放,这在大多数雄心勃勃的气候情景中大大减少了净排放量。

跨情景和RFF-SP内部的广泛未来结果表明,未来排放的范围非常广泛,从而产生气候结果是可能的。在大多数雄心勃勃的气候情景中,净排放量远低于历史趋势以及参考和演变政策情景所暗示的排放量。这凸显了为了实现长期气候目标(如1.5°C或2°C)而进行特殊改变的必要性。正如本报告其他部分所讨论的那样,这些变化可能包括能源效率、CCUS、最终用途部门的电气化或核能的大幅提高。

最后,某些来源的历史CO2排放量之间存在重大差异,这导致预测结果存在显着差异。这种差异是由两种不同的会计方法驱动的,这两种方法使用“自上而下”(基于总能源供应)或“自下而上”(逐个部门)方法.19例如,壳牌使用自上而下的方法,导致历史能源部门二氧化碳排放数据高于IEA及其自下而上的方法。壳牌的历史数据与RFF-SP使用的来源非常吻合,这可能解释了这两组预测在短期内的相对相似性。如前所述,RFF的版本-

这里介绍的SP不包括负排放,使其与大多数其他情况区分开来。

全球能源需求会继续增长吗?

自工业革命以来,能源需求一直密切跟踪人口和经济增长。然而,一些情景描绘了一个未来,这种联系不那么固定,主要是由减少温室气体排放的需求驱动的。如图15所示,大多数展望显示,2050年的能源需求高于2020年。然而,全球能源需求增长并非必然,特别是在政府政策和/或技术突破从根本上改变世界能源系统性质的情况下。

图15.世界一次能源需求

大多数情景都预测全球能源需求将大幅增长,到2050年将比2020年的水平增长多达53%(壳牌波浪)。中间情景(IEAAPS)预计增长率为14%,IEASTEPS预计增长率为26%。在几个雄心勃勃的气候情景下,2050年全球需求比2020年低8-13%。从这个角度来看,从1990年到2020年的30年间,全球能源需求增长了59%。图16说明了在不同情况下观察到的增长范围。

图16.与2020年相比,2050年世界一次能源需求

注:与国际能源署2020年一次能源数据(美国环评除外)相比。对于不包括非市场生物质的美国EIA,我们使用排除非市场生物质的协调EIA2020能源需求数据。

为了了解这些变化的一些潜在驱动因素,我们转向Kaya身份的组成部分,这是一组引入的因素,用于评估二氧化碳排放的驱动因素。这些因素包括人口、人均国内生产总值、单位国内生产总值的能源使用量(即能源强度)和单位能源使用的二氧化碳排放量(即碳强度)。在全球人口和经济活动都在增加的世界里,Kaya身份告诉我们,能源强度和/或碳强度必须降低才能减少二氧化碳排放量。表3突出了其中一些因素以及能源需求的总体变化和人均需求的变化,并按能源需求总增长水平下降排序。

表3中包含的其他重要变化标志是人均能源需求,它引入了每个展望的人口预测的影响,以及能源需求的变化。从这些数字的角度来看,1990-2020年的30年间,能源需求增加了59%,人均能源增加了8%,能源强度降低了39%,碳强度降低了4%。

气候野心的差距

虽然近年来支持减缓气候变化政策的言论越来越响亮,但实现快速能源转型的进展仍然缓慢。气候“雄心差距”代表了我们目前的排放轨迹与到2100年将全球变暖限制在1.5°C或2°C的未来之间的差异。

这一雄心差距在本报告中清晰可见。参考和不断发展的政策情景有着大致相似的路径,到2050年,总能源消耗量将上升,二氧化碳排放量仍接近2020年的水平(图2)。然而,雄心勃勃的气候情景通常会导致一次能源消耗减少,二氧化碳排放量大幅减少。虽然大多数雄心勃勃的气候情景在能源需求和排放如何变化的广泛方面是一致的,但它们在许多方面有所不同。

雄心勃勃的气候情景

雄心勃勃的气候情景在化石燃料使用水平,CCS部署以及在某些情况下的总能源需求方面差异很大。在本节中,我们将这些场景与IEASTEPS进行比较,IEASTEPS在给定当前和预期政策的情况下合理地表示能源系统的当前路径。

与2050年的IEASTEPS相比,所有雄心勃勃的气候情景都可以看到化石燃料需求的减少,尽管变化很大。在BNEF绿色和红色,IRENA1.5C和IEANZE中,煤炭需求至少比IEASTEPS低85%,而BNEF灰色和壳牌Sky1.5的煤炭使用量大约低15%。对于液体,2050年的需求范围从49(IEASDS)到86(BNEF绿色和红色)百分比下降。只有在壳牌Sky1.5(二十一世纪下半叶严重依赖负排放)下,液体才与今天的水平相似。

表3.2020-2050年卡亚身份因素和其他变量的变化

将排放量减少到零或更低的情景在对未来能源使用的预测中差异很大。壳牌Sky1.5显示,在旨在到2100年将温度限制在1.5°C的所有情景中,能源需求增长最大。该预测通过大规模投资和部署风能和太阳能等可再生能源以及二十一世纪下半叶的大规模负排放带来的碳强度下降来实现这一目标。如前所述,壳牌Sky1.5是一个“超调”情景,其中温度在2100年之前超过1.5°C,然后由于大规模的负排放而在本世纪的最后几十年下降。

BNEFRed显示能源需求总体增长30%,人均能源增长5%,能源强度降低49%。这种能源未来是由核能大规模扩张以生产“红色”氢气和电力推动的,核电从2020年占能源结构的5%飙升至2050年的66%。这是到2050年大幅扩大核电的唯一情况,允许逐步淘汰化石燃料和净零经济。

大多数其他雄心勃勃的气候情景都设想能源效率在限制全球气温上升方面发挥核心作用。其中一些情景,如IEASDS和NZE,提出了一个愿景,即全球能源需求下降,但世界人口的100%也能够获得现代能源服务,这与联合国可持续发展目标7一致。

图17.2050年世界主要能源结构的雄心勃勃的政策情景

在2050年雄心勃勃的气候情景中,对天然气的需求也存在很大差异。国际能源署的SDS和NZE情景比STEPS低51%和55%,Equinor的再平衡率低61%,所有三个BNEF情景都低80%以上。

虽然大多数雄心勃勃的气候情景显示,与IEASTEPS相比,2050年的一次能源消耗较低,但BNEFRed和壳牌Sky1.5情景预测总能源使用水平更高。对于BNEFRed来说,化石燃料需求几乎完全被核能所取代,核能增长到2020年水平的17倍。核能在其他前景中扮演着好坏参半的角色,需求从低于11%(BNEFGreen)到高于38%(壳牌天际1.5)不等。

可再生能源在雄心勃勃的气候和不断变化的政策情景之间的增长差异最大;尽管所有情景都预测可再生能源将大幅增长(图7)。在2°C情景中,BNEF红色和灰色以及马分重新平衡与2050年的IEA步骤相差不到20%,而IEASDS和BNEF绿色在2050年大约是两倍。IRENA1.5C、IEANZE和壳牌天凯1.5的1.5°C情景分别约为2.4倍、2.5倍和2.9倍步进。

几乎所有雄心勃勃的气候情景都预测,到本世纪中叶,风能需求将是IEASTEPS的两倍多。1.5°C情景是2050年IEASTEPS的2.8至3.1倍。在2°C的情景中,IEASDS和BNEF灰色和红色是IEA步骤中水平的2-3倍,而马分再平衡率高出35%。BNEFGreen是迄今为止最具侵略性的风能方案,它不仅对发电而且对氢气生产做出了巨大贡献。到2050年,风能水平是IEASTEPS水平的八倍以上。

缓慢的政策进展导致未来急剧的削减

每年,全球政策未能使能源系统与1.5°C或2°C的目标保持一致,导致未来几年所需的减排幅度更大。这些变化可以从国际能源署过去几年雄心勃勃的气候政策的演变中看出。

如图18所示,IEA近年来对2040年一次能源需求的SDS情景反映了迄今为止雄心壮志与进步之间日益扩大的差距。例如,化石燃料在2017年SDS中的份额在2040年为61%,而2021年分析为54%,其中最大差异源于天然气需求水平较低。相反,可再生能源在2040年的份额在2017年SDS中为29%,而在2021年的分析中为38%。

图18.2040年雄心勃勃的国际能源署情景中的世界一次能源需求

注意:风能和太阳能包含在2017年至2019年的“其他”中。

雄心勃勃的气候情景,马分再平衡在2050年的CCS数量最少,达到20亿公吨(BMT);这比2020年增加了50倍。所有其他前景都超过5BMT,IEANZE到2050年将达到7.6BMT(图19)。

图19.2021年全球CCS能源展望和IPCC情景

注:IPCC说明性途径(IP)与1.5°C一致,IP2侧重于可持续性,IP3反映了社会和技术趋势的延续。

在IEANZE中,燃料供应是CCS在生产低碳氢气,天然气和其他燃料方面的最大用途。NZE在CCS的生物质方面也发挥着重要作用,无论是一次能源消耗还是生物燃料生产。到2050年,直接空气捕获和生物燃料生产导致新西兰CCS的近2BMT和IEASDS中超过1BMT。

壳牌天凯1.5设想CCS的上升速度比NZE慢,更多地依赖土地利用变化(例如,造林和重新造林)的负排放。2050年以后,天际1.5预计生物质将大规模增加,CCS将在2080年达到9BMT的峰值,并有助于到2100年将全球气温降至1.5°C的温度目标。

在这些情景中设想的CCS部署水平远低于IPCC2018年关于将全球气温上升限制在1.5°C.20的报告中模拟的某些途径,尽管如此,在这些和其他建模工作中CCS部署的规模说明了净零技术部署的规模,这是缩小1.5°C雄心与温室气体排放稳步上升的现实之间不断增长的差距所必需的。编译陈讲运

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作者: 想要变瘦

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