近日,國際能源署(IEA)發布《世界能源展望2020》報告,著眼于未來10年關鍵時期,探索走出疫情危機的有效途徑。報告指出,受疫情影響,預計2020年全球能源需求將下降5%,能源相關CO2排放將下降7%,能源投資將下降18%。在所有情景(既定政策情景、延遲復蘇情景、可持續發展情景和新2050凈零排放情景[1])分析中,以太陽能為發展重點的可再生能源都將扮演重要角色,將滿足全球電力需求增量的80%,而化石燃料仍面臨各種挑戰。在太陽能、風能和能效快速發展的同時,未來10年氫能以及碳捕集、利用和封存應用將大幅擴張。經濟衰退暫時抑制了碳排放,但是低速經濟增長并不是低排放戰略,只有更快地對能源生產和消費方式進行結構性改革,才能徹底改變排放趨勢,使世界走上實現凈零排放氣候目標的道路。報告要點如下:
1、疫情對全球能源系統帶來巨大沖擊
疲軟的經濟前景使全球能源在諸多方面陷入停滯。在既定政策情景中,全球經濟將在2021年恢復到2019年水平,一次能源需求將在2023年恢復到2019年水平。而在延遲復蘇情景中,全球經濟活動將在2023年才能恢復到危機前水平,一次能源需求要到2025年才能恢復。可再生能源在未來二十年中將滿足全球電力需求增量的90%,而到2040年煤炭在全球能源需求中占比將首次降至20%以下(如圖1所示)。
只有完全可持續的復蘇才能促使碳排放量長期下降。按照既定政策情景和延遲復蘇情景模型,當前已制定政策導致的碳排放反彈比2008-2009年金融危機之后要慢得多,但并未在改變全球CO2排放趨勢方面取得決定性的突破。既定政策情景中,在2020年預期下降7%之后,預計2021年全球CO2排放將反彈,2027年將超過2019年水平,2030年將上升到360億噸。延遲復蘇情景中的碳排放趨勢比既定政策情景略低,但這是由于經濟活動的減少,而非能源消費或生產結構發生變化。
石油市場在經歷了2020年上半年的動蕩之后,正逐漸企穩。石油消費較早受到封控措施的嚴重打擊,短期內仍處于低位,2020年第三季度油價約為40美元/桶。在疫情發生前,石油需求增長速度已明顯放緩,主要是受到燃油效率的提高和電動汽車的崛起導致。在既定政策情景中,2030年石油需求將比去年的預測值減少200萬桶/天,延遲復蘇情景則減少600萬桶/天。到21世紀30年代,這兩種情景下石油消費都將趨于平穩。
疫情加劇了石油天然氣行業面臨的困境。到2020年,用于新油氣供應的投資預算面臨著尤為嚴重的削減,幾乎無法通過進一步削減成本來緩解沖擊。與2019年相比,石油和天然氣供應投資平均下降了三分之一。2019年,新建液化天然氣(LNG)液化工廠的審批創下歷史新高,接下來的一年里,新項目不太可能獲得批準。
封控措施導致全球電力需求下降,預計2020年下降2%。對電力需求實時數據分析顯示,封城措施導致電力需求迅速下降,隨著封控措施的緩解,電力需求穩步回升,預計2020年全球電力需求將下降約2%。電力數據體現出經濟活動的影響,受影響最大的是印度和歐盟等長期封城的經濟體,以及美國和巴西這類服務業在經濟中占較大比重的國家。相比之下,2020年中國電力需求將增長近2%。
疫情導致全球煤炭行業遭受重創。煤炭和石油成為受疫情影響最大的燃料,預計2020年全球煤炭使用量將下降7%左右。近三分之二的煤炭用于發電,隨著電力消費的下降,燃煤發電量隨之下降。在印度,燃煤發電容量的平均利用率降至50%以下。中國占全球煤炭使用量的一半以上,其在疫情中的較快復蘇避免了全球煤炭需求更大幅度的下降。2020年上半年,中國新增燃煤發電裝機容量審批速度相比2019年有所加快。
疫情對貧困地區的破壞性最大,其能源進展明顯受挫。撒哈拉以南非洲地區由于國家財力有限,現有債務水平高,社會基礎設施脆弱,特別容易受到延遲復蘇情景中長期衰退的影響,預計約6%的用電人群將在2020年失去支付基本電力服務的能力。在延遲復蘇情景中,預計該地區將有6.3億人在2030年仍然無法使用電力,無法使用潔凈烹飪方式的人數將上升至近11億人。
2、加快向清潔能源轉型,確保走上實現凈零排放目標的軌道
太陽能光伏發電逐漸成為電力供應的重要方式。可再生能源發電,尤其是太陽能發電的發展在可持續復蘇情景更加引人注目。可持續復蘇情景下,到2025年太陽能光伏發電年裝機容量將增長兩倍,并將持續增長到2030年。2030年太陽能光伏和風能在全球發電中的總份額將從2019年的8%上升至近30%。太陽能光伏發電和煤炭發電的前景對比明顯。未來10年,全球電廠建設將逐步擺脫對煤炭依賴,煤炭在全球發電結構中的比重將從2019年的37%下降到2030年的28%。
天然氣行業將通過向可再生能源轉型降低碳排放。既定政策情景中,南亞和東亞地區到2040年天然氣需求將增長30%,而發達經濟體的需求將小幅下滑。可持續發展情景中,預計到2040年印度和中國天然氣需求將穩步增長,而對于新興市場和發展中經濟體整體而言,天然氣需求將在2040年前停止增長。就全球而言,到2040年,天然氣消費量將比2019年水平低至少10%,呈下降趨勢。
現有能源設施碳排放將導致氣溫升高1.65℃。基于現有和在建的基礎設施,預計2030年全球能源相關碳排放量約為265億噸,2050年為100億噸,2070年將實現凈零排放。這將導致全球氣溫上升約1.65℃。在可持續發展情景中,對燃煤電廠采取改造或退役,將使得2030年煤炭排放量減少50%。與既定政策情景相比,2019-2030年,使用CCUS或生物質共燃技術對一些燃煤電廠進行改造,并重新調整其他電廠的用途,可累計減排約150億噸CO2。
可持續發展情景中主要空氣污染物濃度急劇下降。到2030年,能源相關NOX、SO2和PM2.5的排放量將下降40%-60%,因空氣污染導致過早死亡人數將比既定政策情景下減少250萬人;全球CO2排放量將下降到270億噸,比既定政策情景減少約90億噸;甲烷排放量也將顯著減少,將比2019年減少75%。2030年,低碳發電幾乎占全球發電總量的三分之二;工業活動的排放強度降低了40%;電動汽車將占新車銷量的40%左右。
清潔能源投資將大幅增加。在可持續發展情景中,清潔能源和電網投資將從2019年的0.9萬億美元增加到2030年的2.7萬億美元,其中近70%的清潔能源和電網投資來自私人投資。
3、未來十年碳排放水平需比前十年減少45%才能實現2050年凈零排放目標
到2050年實現全球凈零排放需要做出巨大努力。在可持續發展情景中,到2030年太陽能光伏年新增裝機容量將從2019年的108吉瓦增至超過280吉瓦,風能新增裝機容量將增加140%,而未配備CCUS的燃煤發電量將減半。到2030年,電動汽車約占新車銷量的40%(2019年為2.5%)。到2050年全球能源部門要實現凈零排放,意味著在2030年能源和工業部門CO2排放量較可持續發展情景分別再減少201億噸和66億噸。
在煤炭主要消費國,太陽能光伏將發揮關鍵作用。目前全球太陽能電池板裝機容量為160吉瓦,在新2050凈零排放情景下,預計2025年裝機容量將達到300吉瓦,2030年達到500吉瓦。2019-2030年,全球太陽能光伏裝機容量將以每年近20%的速度增長。在新2050凈零排放情景中,風能也將迅速發展,目前主要煤炭消費國將迅速增加風力發電部署,裝機容量從2019年的60吉瓦增至2025年的160吉瓦,在2030年達到280吉瓦。
工業部門低碳氫的使用范圍將大幅擴大。與可持續發展情景相比,在新2050凈零排放情景中,更多低碳氫將用于燃料供應中。新2050凈零排放情景中低碳氫消費約為4500萬噸油當量,而可持續發展情景中為1000萬噸油當量。盡管其占2030年工業部門能源消費不到2%,但為其提供了一個重要的早期應用市場。預計2030年,低碳氫將作為化學原料滿足15%的氨和甲醇生產需求,而目前這一比例很低。
化石燃料需求量將進一步下降。新2050凈零排放情景中,2019-2030年全球煤炭需求預計下降近60%,降至不足23億噸煤當量,全球煤炭市場規模將回到20世紀70年代水平。煤炭總需求下降的80%來自電力部門煤炭使用量的減少,為燃煤電廠配備CCU將有助于避免大量燃煤電廠提前退役,使這些電廠的使用與可持續發展目標保持一致,同時保障能源安全。
到2030年,電動汽車銷量將占汽車總銷量的一半以上。新凈零排放情景中,電動汽車銷量將在2025年上升至2500萬輛,2030年超過5000萬輛,占乘用車年銷量的50%以上(可持續發展情景中這一比例為40%)。其他零排放汽車如燃料電池汽車也將快速增長。
4、隨著經濟復蘇,滿足能源需求的燃料和技術組合將朝著更綠色的方式轉變
可再生能源發展強勁,煤炭需求日益衰減。能源需求將在2023年初恢復2019年疫情前的水平,但由于可再生能源的強勁增長和煤炭需求的減少,CO2排放量將在2027年回升至2019年水平。在既定政策情景中,預計2030年CO2排放量將增至360億噸,低于去年的預測值。然而,在可持續發展情景中,各國政府將采取更積極行動,預計2030年CO2排放量將下降至270億噸。可再生能源需求增長主要由太陽能光伏發電和風力發電推動。預計2030年現代生物能源需求年均增長3%。預計2030年發達經濟體煤炭需求將比2019年下降近45%;中國作為迄今為止全球最大的煤炭消費國,煤炭消費將在短期內出現反彈,在2025年前后達到峰值,之后逐漸下降。
石油需求緩慢回升,未來十年石油化工產品將助推石油需求的增長。受疫情影響,石油需求在2020年斷崖式下降,預計將在2023年逐漸超過疫情前水平。與《世界能源展望2019》既定政策預測相比,2030年和此后的石油需求將減少200萬桶/天。汽車周轉率將放緩,預計2020年有900萬消費者推遲換車,但電動汽車銷量依然堅挺。過去十年,公路運輸占石油需求增量的60%,而未來十年石油化工產品將取代交通運輸業地位,占石油增量的60%,主要原因是塑料需求的增加。盡管航空業需要一段時間才能從疫情中恢復,但長遠來看,消費者行為的巨大改變對石油需求總體影響有限。
2020年全球天然氣需求將迅速復蘇。2021年,天然氣需求將反彈近3%,到2030年,天然氣需求將比2019年高出14%,其增長主要集中在亞洲。天然氣供應充足和創紀錄的低價刺激了全球天然氣市場的發展。在成熟市場中,煤改氣的溢出效應將在2025年基本耗盡,此后,由于環境因素、可再生能源競爭加劇、能效提高、終端應用電氣化和替代低碳氣體(包括氫氣)的發展,天然氣前景開始惡化。
未來十年全球能效將有所下降。能效下降主要由于燃料價格下降,以及在疫情之后經濟衰退,使得公司和家庭減少購買高能效設備、電器和新的車輛。這將導致未來十年年均能效值比《世界能源展望2019》預測值低10%。
5、疫情鞏固了電力系統在現代經濟體中的重要地位
既定政策情景中,未來新興經濟體電力需求復蘇速度將高于發達經濟體。按照既定政策情景,全球電力需求將在2021年恢復。預計到2030年,印度電力需求增長最快(較2019年增長160%),其次是東南亞和非洲。電力需求增長速度將超過所有其他燃料。到2030年,電力將占全球終端能耗的21%。對于發達經濟體,電力需求將在2023年恢復到疫情前水平,然后在交通和熱能電氣化的推動下持續增長,預計到2030年年均增長0.8%。對于發展中國家和新興經濟體,家用電器和空調擁有率的上升,加上商品和服務消費的增長,預計到2021年將恢復到疫情前水平。
可再生能源發電在疫情期間表現出較強的彈性,有望實現強勁增長。預計2020-2030年,可再生能源電力需求將逐步增長三分之二,將占全球電力需求增量的80%。可再生能源將在2025年取代煤炭成為主要發電方式,到2030年,水能、風能、光伏、生物能、地熱和海洋能將提供近40%的電力供應。中國在此領域發展突出,到2030年,其可再生能源發電量將增加近1500太瓦時,相當于法國、德國和意大利2019年發電量的總和。
太陽能光伏發電成為新的電力供應支柱,并有望大規模擴張。2020-2030年,預計全球太陽能光伏發電量平均每年增長13%,占電力需求增量近1/3。由于資源廣泛利用、成本下降以及130多個國家的政策支持,到2021年全球太陽能光伏裝機容量將超過疫情前水平,并在2022年之后每年都創新高。對于利用高質量資源的低成本融資項目來說,太陽能光伏是最便宜的電力來源。
煤炭發電量進一步下降,到2025年全球退役燃煤發電裝機容量將與新增燃煤裝機容量持平。受電力需求下降、可再生能源產量增加以及與燃氣發電成本競爭加劇等因素影響,2020年全球煤炭發電量預計減少8%,為歷史最大降幅。此后,全球燃煤發電量將不再達到危機前2018年的峰值。預計2030年,煤炭在全球發電量占比將降至28%,而2019年其所占份額為37%。具有挑戰性的市場環境將導致到2025年全球燃煤發電裝機容量減少275吉瓦(占2019年總量的13%),其中美國減少100吉瓦、歐盟減少75吉瓦,歐盟27個成員國中有16個國家計劃逐步淘汰所有不減排的燃煤發電。但這一減少量將被新建煤電機組容量所抵消,其中130吉瓦的新建產能主要集中在中國、印度和東南亞。預計到2024年,全球電力相關CO2排放量將接近13億噸,并在2030年趨于穩定,但不會增至疫情前水平。在可持續性發展情景中,2020-2030年全球碳排放量將下降38%。
靈活性是現代電力系統電力安全的基石。多數輸電系統運營商的收入將在2020年下降,如不迅速恢復,將帶來電力安全風險。在既定政策情景中,隨著電網現代化和數字化的發展,預計2030年電網投資將達到4600億美元,比2019年增加2/3,預計未來十年將增加200萬公里的輸電線路和1400萬公里的配電線路,比過去十年的增長高80%。
6、疫情導致燃料需求和價格大幅下降,給燃料供應帶來了極大的不確定性
既定政策情景中,石油市場的復蘇需要上游投資的注入,預計2030年油價將升至每桶75美元。近年來,美國致密油行業一直是石油供應增長的主要動力,但推動該行業增長的是如今已收緊的寬松信貸政策。高庫存將使得短期內全球石油市場供應充足,既定政策情景中,預計到2022年美國致密油產量將恢復到2019年水平。能抵御較大金融沖擊的低成本產油國,如沙特阿拉伯、俄羅斯、科威特和阿拉伯聯合酋長國,處于更加有利的位置。煉油廠吞吐量的增長速度僅為過去十年的一半,產能與成品油需求之間不斷擴大的差距,給競爭力較弱的老舊煉油廠帶來了巨大壓力。煉油企業的應對策略包括多元化經營石化和低碳業務,這些策略在可持續發展情景中變得更加重要。
未來十年天然氣需求小幅下降。既定政策情景中,與2019年預測相比,2030年全球天然氣需求將下降2%,但遠小于2030年煤炭需求降幅(9%)。在這種前景下,美國的頁巖氣產量相對較快地反彈,但卡塔爾和俄羅斯由于擁有大量的低成本供應儲備,在供應增長方面處于有利地位。既定政策情景中,全球天然氣市場在2025年前仍保持充足供應,在約1500億立方米的LNG合同即將到期之際,維持了價格下行壓力。疫情后的延遲復蘇削減了對LNG的短期需求,而更長期的不利因素則來自于更強有力的氣候政策。
需求下降給煤炭供應行業帶來了持續的下行壓力。由于中國和印度這兩個最大的煤炭進口國提高國內產量,國際煤炭貿易進一步受到擠壓,可持續發展情景中所有煤炭供應商的壓力進一步增加。
既定政策情景中,可再生固體生物質、液體生物燃料和沼氣供應穩步增長。政策支持是低碳燃料發展的一個關鍵變量,特別是在化石燃料價格較低的環境中。目前需要進一步提高支出和投資水平,以實現可持續發展情景中政府雄心勃勃的目標。
低碳氫在能源轉型戰略中的重要性日益凸顯。一些國家正在加快努力,擴大低碳氫相關基礎設施、需求和專業知識。縮小低碳氫與競爭燃料的成本差距是一項關鍵的近期挑戰,預計到2030年這一差距將大大縮小。
7、即使疫情傳播得到遏制,經濟復蘇也可能不如預期強勁,能源需求受到抑制
延遲復蘇情景中,全球經濟進一步下滑,到2030年比既定政策情景低10%。在既定政策情景和可持續發展情景下,預計2021年疫情蔓延得到控制,隨后經濟復蘇,到2025年全球經濟僅比危機前下降5%。然而,考慮疫情進一步蔓延,在延遲復蘇情景中,到2030年全球經濟規模將比既定政策情景縮小近10%,能源需求和CO2排放量相應減少,能源部門結構性變化將減緩。更清潔的新型能源技術存在投資不足和對現有資本存量過度依賴的弊端。
石油需求增長緩慢,將比既定政策情景延遲4年恢復到2019年水平。延遲復蘇情景中,石油需求量要到2027年才能恢復到2019年水平,這比既定政策情景推遲4年,此后全球石油消費量將在1億桶/天的水平上趨于平穩。與既定政策情景相比,延遲復蘇情景中汽車、建筑和石化產品石油使用量減少程度相對較低,而工業、公路運輸、航運和海運受經濟衰退影響更大。石油需求和價格的下降增加了主要油氣生產國的經濟和社會壓力。
電力需求將下降6%,可再生能源在總發電量中所占份額略高。風能和太陽能產能的增速相對強勁,但與既定政策情景一樣,可再生能源在長途運輸和工業等難以應用的行業面臨著更為嚴峻的前景。電網不斷增加的投資需求與電網運營商收入下降之間的差距,顯示能源轉型和電力安全的重要性。
煤炭消費持續下降,化石燃料和低碳投資活動減緩。延遲復蘇情景中,煤炭需求進一步受到打擊,到2030年,全球煤炭使用量下降至約45億噸煤當量,較既定政策情景相比下降了9%。與工業用煤相比,電力用煤受影響更為嚴重(到2030年與既定政策情景相比降幅達到12%),新建燃煤電廠減少,退役電廠增加,在運電廠的運營時間減少。到2030年,對化石燃料的投資將減少10%,對低碳技術的投資活動也將同樣放緩。
[1]既定政策情景:受疫情影響,2021年全球經濟恢復到危機前水平;延遲復蘇情景:受疫情進一步擴散影響,2023年全球經濟恢復到危機前水平;可持續發展情景:清潔能源政策和投資激增使能源體系步入正軌,全面實現可持續能源目標;新2050凈零排放情景:包括一個詳細的分析模型,設定未來十年全球碳排放必須走上2050年凈零排放軌道。
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