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能源转型展望:全球和区域预测2050

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-29  来源:OFweek物联网
 导读: 越来越多的太阳能光伏发电和风力发电装置的安装能力加剧了这种情况,能量损失可以忽略不计。

在接下来的三十年中,世界能源系统将变得更加清洁,更实惠,更可靠。了解这种能源转型对企业,投资者和监管机构至关重要。

DNV GL能源转型展望是什么?

战略工具

该年度展望基于DNV GL独立的世界能源系统模型,旨在帮助我们的客户分析师和决策者以及全球能源供应链中其他利益相关者组织的人员开发未来的战略选择。

我们的客户拥有并运营具有数十年有用寿命的资产,在此期间,世界能源系统将发生关键性变化。在现在和本世纪中叶之间的这种变化的边缘,我们认为评估业务战略并将现有计划和投资决策与我们准备的基于模型的预测进行比较可能是有益的。

我们的研究结果表明,我们所服务的行业面临着巨大的挑战和机遇,我们将在三个“行业影响”补充中进一步探讨这些挑战:

——石油和天然气

——海上

——电力供应和使用

由于这是一年度展望,因此需要不断完善,旨在不断提高其在自己的战略预测中使用它的准确性和相关性。 因此,随着我们整合新数据集并根据当代发展和改进的见解改进我们的模型,结果可能会逐年变化。

独立观点

DNV GL成立于150多年前,目的是保护生命、财产和环境。从那时起,我们在化石和可再生能源行业建立了稳固的基础,就像所有其他行业一样,我们的业务就是创造信任。 这一点,加上完全由基金会拥有,使我们能够独立和平衡地看待能源的未来。

作为一家公司,我们是100多个国家的全球领先的质量保证和风险管理服务提供商。 我们的两个主要业务领域分别关注石油和天然气,电力和可再生能源。然而,作为世界上最大的船级社,作为原油,液化天然气(LNG)和煤炭的海运能源运输也是我们的关键业务。 事实上,DNV GL约70%的业务与这种或那种形式的能源有关。

因此,本展望借鉴DNV GL在整个能源供应链中的广泛参与经验,涵盖了复杂的海上基础设施,陆上石油和天然气设施、大型和小型风能、太阳能、储能和能效项目、输电和配电网,以及海运化石燃料贸易。

DNV GL是一个以知识为主导的组织,通常将5%的收入用于研究和创新。本展望的核心模型开发和研究由我们公司技术与研究部门的专职能源转型展望团队进行。该团队依靠我们组织内约100名同事,以及我们在主要报告的开头页面中所承认的数十名外部专家。

我们最好的估计

我们从一开始就打算将DNV GL视为到2050年“能源最佳估计未来”的中心案例。这与基于情景的方法形成对比。 场景通常用于对比多种可能的未来; 例如,通过改变从当前能源混合转变为可再生能源主导的速度。 在不断增长的不同能源情景中,许多客户非常简单地问我们认为最可能的情况。 这是我们在这里提出的这个问题的答案。

前景如何衍生出来?

基于模型的

DNV GL设计了一个世界能源系统模型,包括全球能源需求和供应,以及十个世界区域内和之间的能源使用和交换。 其核心是一个系统动力学反馈模型,在Stella软件中实现。 该模型整合了整个能源系统 - 从源头到最终用途 - 并模拟其组件如何相互作用。

该模型包括能源的所有主要消费者(建筑物、工业、运输和原料)以及所有能源供应(图1)。 在几个部门中,该模型使用基于成本订单成本的算法来推动能源的选择。因此,每种能源的成本随时间的演变是至关重要的,并且考虑了学习曲线的影响。人口和经济增长是该模型中能源系统需求方的两个主要驱动因素。

说明我们未在模型中反映的内容也很重要。我们没有明确的能源市场,需求和供应决定价格; 我们的方法集中在能源成本上,假设从长远来看,价格将跟随成本。 我们也没有纳入可能彻底改变能源需求或供应的政治不稳定或破坏性行动,接受构成“破坏”的东西是主观的。例如,我们的EV吸收模型假设在达到成本平价时电动汽车(EV)的份额非常快速增长,并伴随着S形增长。价格影响未来需求的反弹效应在我们的模型中得到了一定程度的覆盖。

能源转型展望:全球和区域预测2050

模型输入

区域差异

我们发现,不仅要产生全球视野,还要探索区域能源转型,包括区域间能源贸易关系,这是有意义的。这为任何像我们自己一样在国际上运营的公司提供了必要的见解。

10个区域中的每个区域(图2)中包含的国家通常具有一些能源特征。除了一个案例 - “经合组织太平洋”,其中包括日本、韩国、澳大利亚和新西兰,地理连续性预示我们选择的地区。

能源转型展望:全球和区域预测2050

未来的经济增长预测

未来国内生产总值(GDP)受人口和生产率增长的推动,是能源需求的关键驱动因素。

能源预测通常将全球人口作为出发点,他们的预测通常依赖于联合国经济和社会事务部每两年出版的“世界人口前景”。

然而,联合国因未充分考虑国家特定教育水平而受到批评; 这些数据与未来的生育率和死亡率趋势相关。因此,我们更倾向于国际应用系统分析研究所(IIASA)在奥地利维特根斯坦人口和全球人力资本中心使用的方法,该方法特别考虑了城市化和教育水平上升与生育率下降的关系。

使用IIASA模型,但调整了撒哈拉以南非洲的教育更新和人口增长速度,这一点落后于其他地区的社会经济发展,使我们在2050年的全球人口达到92亿。 这比2017年联合国中位数预测低约6%。 在敏感性测试中,我们还使用联合国低人口和中位数人口预测来运行我们的展望。

随着世界各地区的发展,它们首先进入一个主要经济活动阶段,如农业,然后是工业化阶段,最后服务业占主导地位。 通过这些阶段,生产力提高的潜力减弱。 因此,虽然我们看到一个更加繁荣的未来星球,但所有地区的生产力增长都将放缓。人口增长放缓和生产率快速扩张的双重影响意味着全球GDP的增长也将减速。

到本世纪中叶,即使是今天快速发展的新兴经济体也将经历较慢的增长,因为它们的经济逐渐脱离工业化并变得更加以服务为导向。

然而,到本世纪中叶,世界仍然有望超过其经济规模。 我们自1980年以来经历的约3%/年的历史增长率预计将持续到2030年,之后在2050年降至约2%/年。

我们对全球GDP的预测与麦肯锡和普华永道最近的预测一致。 国际能源机构(IEA)和BP预测到2050年全球经济发展将会更高,这也是他们预计能源使用量增长超过我们预测的原因之一。

学习曲线效果

“学习曲线”概念背后的前提是,由于与市场部署和持续研发相关的更多经验,专业知识和工业效率,每增加一倍的装机容量,技术成本就会降低一个固定的比例。

风能和太阳能光伏发电(PV)在过去二十年中显示出显著的成本降低和市场增长。 对于风能而言,历史成本学习率为每翻倍18%,我们预计在预测期内这一比例将略微下降至16%。此外,至少在未来十年,我们会考虑对新产能进行重大但区域不均衡的公共部门补贴。 对于PV,学习率一直是18%,我们预计这将持续并降低新装置的成本,接受随着装机容量增加,随着时间的推移,倍增率将随着成本的降低而减缓(图3)。

值得注意的是,对于可变可再生能源占主导地位的系统,2040年后的几个地区就是如此,存储容量将至关重要。在我们的预测中,我们通过在可再生能源装置开始占据主导地位时增加存储成本来解释这一点,这在几个地区的2050年即将发生。

电池储能的学习曲线预计至少与风能和太阳能相匹配; 在我们的模型中设置为17%。 因此,我们预计到2024年内燃机车辆(ICEV)和电池电动车辆(BEV)之间的车辆价格/性能平等。

在可预见的未来,电动汽车基础设施以及风能和光伏发电的激励措施将继续 - 尽管正在稳步降低水平。但是,经过一两年,根据地区的不同,我们看到能源转型获得了自我强化的动力。这将是相互作用的成本和技术动态的主要结果,使低碳解决方案能够自立。

在未来的几十年里,各种力量将会起作用。根据一个国家的自然资源基础,现有的能源系统结构和现有技术,将有各种政治框架和政策措施来实现气候或其他政策目标和能源系统变革。并非所有政策都会寻求推动变革; 粗略看一下碳定价的历史就足以显示出对立的力量。实际上,我们的预测假设碳定价方案的实施仍然很困难,因此在2050年之前,任何地区的价格通常都可能保持低水平且不超过60美元/吨二氧化碳(以今天的货币计算)。

能源转型展望:全球和区域预测2050

2018年能源转型展望结果

1、需求

我们预计到2050年全球最终能源年度总需求量将达到450 EJ,而2016年为400 EJ。需求在2035年达到峰值,每年470 EJ(EJ /年),然后在本世纪中叶略有下降。 在高峰期之前,需求每年以0.9%的速度增长,但由于能源效率提高和电气化以及人口和生产力的持续但缓慢增长,这一速度正在缓慢下降。

乍一看,最终能源需求图表(图4)在主要需求类别中看似稳定。交通运输显示出初期增长,但在2020 - 2030年期间每年约为120 EJ,之后到2050年每年下降到90 EJ,因为道路子行业的大规模电气化实现了。我们的分析表明,EV的采用将遵循S形曲线,描述技术创新的扩散-其中包括平板电视近十年的快速采用,或上个世纪,从螺旋桨到喷气发动机的快速转变更大的飞机。我们的需求曲线中的制造业部门首先增长,后来趋于平稳,而建筑物的能源需求在整个预测期内继续缓慢增长。

能源转型展望:全球和区域预测2050

运输

总运输需求从今天的110 EJ增长到2026年达到118 EJ,然后在2050年减少到90 EJ,从目前的总能源需求的27%下降到2050年的20%。

公路运输主导着交通能源的使用。所有新出售的轻型汽车(即汽车)中有一半是电动汽车的时间点,欧洲为2027,北美为2032,经济合作与发展组织太平洋,大中华区和印度次大陆,2037为世界其他地区(图5)。全球销售的所有新车中有一半是电动车的年份是2033年。变化的步伐取决于成本的下降。近期重型汽车电气化的快速发展-尤其是公交车和城市市区-导致电力的快速增长,并且在2030年之后欧洲和大中华区达到80%的最大模拟吸收量的一半,随后五年北美和经合组织太平洋地区亦达到此数值。到本世纪中叶,氢可能占据这个市场的一小部分。

我们预计到2020年海运业的增长将恢复。尽管船队数量不断增加,但由于发动机效率提高,船体设计先进,蒸汽排放方式缓慢,以及整个船期的运输能源需求相对平稳,每年11至13 EJ,新船体涂料均可提高效率。为了满足国际海事组织到2050年实现50%绝对排放量排放的新要求,航运中的燃料组合发生了巨大变化。到2050年,生物燃料将占据主导地位,其次是石油和天然气,对一些短海航线船只进行电气化并适度使用氢气。

虽然预计航空业的规模将大幅增长,但更高效的飞机设计和发动机将实现能源需求在2030年基本持平,其中生物燃料占燃料组合的40%。我们预计到2050年,航空旅行的电气化仍处于起步阶段。铁路电气化将继续,但铁路仍然是一个小的子行业。

能源转型展望:全球和区域预测2050

建筑

2016年,建筑物消耗了世界能源的29%,达到114 EJ /年。这一份额每年将增长0.5-1%,预测期开始时增长更为强劲。到2050年,建筑物的总能耗将达到145 EJ /年(图6)。建筑类别的子行业的能源使用可能会发生重大变化-即空间供暖、空间制冷、水加热、烹饪、家电和照明。发展中国家的城市化和农村电气化将导致家用电器和照明以及空间制冷的能源需求大幅增加。即使空间供暖所产生的能量将保持相对稳定,并且尽管在发展中国家转向使用天然气和电力烹饪可以节省能源,但这种需求的增长将会发生。工业和社会的持续数字化将使数据中心和计算机的需求增加,但到2050年,这将仅占建筑能源需求的3 EJ或2%。

制造业

制造业的能源需求将以每年1.1%的速度增长,达到2039年的160 EJ,然后在2050年略有下降。与全球和地区GDP增长以及第二产业规模的区域变化相关,全球基础材料产量将增加68%,从29亿吨增加到510亿吨,而制成品重量增长130%,由预测期内从13亿吨到300亿吨。

由于提高了能源效率和增加了回收利用,制造业的能源需求增长缓慢,甚至在2040年后稳定下来。煤炭和电力作为能源载体迅速取代煤炭。尽管如此,即使在后来的几十年中,中国和印度对煤炭的依赖也意味着转型将会放缓; 而且,鉴于它们的规模,这两个经济巨头影响着全球的形势。 尽管中国的高等教育或服务经济有了显着增长,但这将有助于扭转整体增长趋势。

包括润滑油和塑料,沥青和石化产品原料在内的非能源使用部门目前消耗能源的8.8%,其份额将在预测期内缓慢减少至2050年的6.6%。最后一类标记为“其他”,分为农业,林业,军事和其他一些较小的类别。

能源转型展望:全球和区域预测2050

2、供应

我们的预测表明,供应方面的供给更加活跃。随着工业和社会的电气化加速,到2050年主要的供应结构随着太阳能光伏和风能的注入,以及煤炭,石油和后来的天然气的减少而急剧变化。

电力

所有需求类别都有强劲的电气化,我们预测全球电力供应将从2016年的每年25 PWh /年迅速上升160%至2050年的66 PWh /年,从而增加其总需求份额从19 %到45%。

我们的模型允许所有潜在的电力源在成本上进行竞争,这意味着可再生能源也相互竞争。 可再生能源将日益成为世界发电的主导地位-到2050年,太阳能光伏发电占40%的份额,风电占29%(图7)。80%的风电将在陆上,但海上风电也将成为重要的发电源。利用这种大量可变功率,电力网络系统的稳定性将变得至关重要。对具有增强的连接性,灵活性,存储和需求响应的综合电力系统的需求将变得更加明显,并且是我们在电源和使用补充中广泛讨论的主题。 动力煤电站的电力将在2020年后达到峰值,燃气发电也将在2035年达到同样的效果。

能源转型展望:全球和区域预测2050

碳氢化合物高峰

从电力到整个能源系统,我们预计一次能源供应会发生巨大变化(图8)。 石油和煤炭目前分别占全球能源供应的29%和28%。

石油将在20世纪20年代达到顶峰,天然气将在2026年通过石油成为最大的能源。 全球一次能源供应的化石份额将从目前的81%下降到2050年的50%。生物质和水力发电在整个预测期内将缓慢增长,但核能将在2030年代中期首先增长并达到峰值。在整个预测期内,太阳能和风能将迅速增加,分别占2050年世界一次能源供应的16%和12%。在一些地区,氢气无论是用于运输用途燃料电池还是用于天然气供应的,正在进入能源结构,但我们预计吸收率会很低,到2050年仅占能源组合的0.5%。

因此,随着碳氢化合物达到峰值,全球能源使用的排放将达到峰值,如图9所示。2016年至2050年化石燃料燃烧的累积碳排放量为972亿吨二氧化碳。

能源转型展望:全球和区域预测2050

3、能源效率

能源效率是能源转型的一个重要特征。我们的展望表明,能源系统的快速变化与能源效率的大幅度变化有关。 世界能源强度-单位GDP的能源单位-在过去二十年中平均每年下降1.1%。我们估计这将增加一倍,平均每年减少2.3%。主要原因是能量系统的加速电气化,正如上所述。简而言之,使用电力而不是化石燃料效率更高,热量损失更低。

越来越多的太阳能光伏发电和风力发电装置的安装能力加剧了这种情况,能量损失可以忽略不计。电动汽车成为汽车市场的主流后,这种效率趋势将进一步提升,因为它们消耗了ICEV所用能源的四分之一; 在预测期内,电气化程度提高了道路行业的年度能源效率提升,达到每年3.4%。

其他运输子行业以及建筑和制造行业的电气化速度将比道路行业慢,因此他们不会在能源效率方面获得类似的额外提升。尽管如此,这些行业的年平均能效改进每年在0.9%和2.0%之间变化。

我们预测的能效提升率不仅取决于新的燃烧系统、电池开发和3D打印等其他工程创新,还取决于自动化和数字化,如制造工艺改进,建造设计和运营等关键推动因素。

能源转型展望:全球和区域预测2050

2018年亮点 -新的是什么?

2018年版的ETO中,我们进一步完善了我们的模型,考虑了我们模型的新的和更准确的来源,以及过去一年的变化,包括最近的技术进步,修订的政府目标,不断发展的监管制度和标准,其他外部顾问意见,客户和用户反馈,以及可用的实际历史发展和数据。

使用此更新的输入,Outlook中的详细信息按预期略有变化。改进我们的模型已经导致前述已经呈现的更新的需求和供应图片。

总体而言,所描述的结果与ETO 2017的结果类似,包括主要结论,即2030年后最终需求趋于平稳以及满足需求的主要供应量达到峰值(图10)。话虽如此,在2018年版本的展望中,电气化更具侵略性(运营商能源需求增加到45%,2017年项目为40%)-在2050年总能源需求略高(6%).在我们的预测期的前15年,需求也增长得更快。

能源转型展望:全球和区域预测2050

在我们展望的这个(2018年)版本中,到2050年建筑业的能源需求基本没有变化,但结果更加细致;制造需求有所增加,这是由于制造业生产与二级经济部门相关的精细建模;随着重型汽车部分电力的增加,运输能源需求略有下降。

ETO 2018的2050年能源结构预测大致类似于去年的预测,煤炭的份额略高,石油略低,化石燃料和非化石类别各占能源总供应量的一半。由于煤炭和天然气的使用量增加,到2050年的累计二氧化碳排放量预测比一年前的预测高出10%。

在我们展望的第二版中,我们将能源系统模型扩展到几个领域,包括电网和电网成本的细节,氢的作用分析以及数字化对转型影响的评估。

仍然存在不确定性

与情景相反,预测的确定性特征可能给人一种与“最佳估计”未来相关的不确定性很小的印象。相反,能源转型的速度和性质存在巨大而重要的不确定性。

因此,我们的主要ETO报告包括敏感性分析,突出了既不确定又重要的问题。我们还分析了与我们的展望与其他预测不一致的假设相关的不确定性。

例如,如果联合国人口增长的中等案例证明是正确的,那么2050年全球人口将比我们假设的高出6%。我们的模型表明,能源需求因此将比人口增长略微增加(5%),在所有能源之间相当均匀地分配,尽管太阳能光伏发电的增长比其他能源更有利。

“我们的展望包括敏感性分析,突出了既不确定又重要的问题。”

我们发现生产率假设具有类似的敏感性,其中较高或较低的生产率增长率不会在转型或能源结构的速度上产生相当大的变化。区域碳价的小幅上涨不会对能源需求产生太大影响,但能源结构将发生变化,排放量将大幅减少。能源使用中最显著的变化来自能源效率的提高。

能源结构的最大变化来自不断变化的可再生能源成本学习率。

影响电动汽增长和建筑物电气化的行为变化也很重要,可以大大改变过渡的步伐。

资源限制

当然,工业和社会的电气化将增加对相关资源(如铝和铜)以及锂和钴的需求。大多数基本金属供应充足,近期对锂储量的担忧随着更多矿床的发现而逐渐消退。有计划增加产量,虽然需要13%的年均供应增长来满足我们预测的能源转型,但我们相信这是可以实现的。钴资源仍然是一个问题,但新的电池技术将需要发展以解决这个问题,同时增加勘探和更可持续的钴储量提取。尽管存在可能的限制,我们认为这些可能会被技术发展所克服,因此资源限制不会对我们预测的过渡造成不可逾越的障碍。

“因此,资源限制不会对我们预测的过渡造成不可逾越的障碍。”

我们已经调查了到2050年我们设想的能源行业的空间限制,并且发现这不是一个重要的问题,尽管它因地区而异。承载陆上风能和太阳能所需的农业用地数量不会造成重大损失,特别是因为土地通常可以继续用于风力发电项目的农业。 将可耕地用于生物量生产需要谨慎管理,以确保其不会取代粮食生产或导致自然栖息地遭到破坏。

突破性的技术

在接下来的32年中,我们可能会看到能够显着影响我们未来能源的突破性技术。这些包括核聚变、超导和合成燃料,或激进的新PV或电池技术。由于我们专注于我们的最佳估计,我们的预测不包括对这些难以预测的外卡的任何量化。

然而,我们会讨论和量化氢气的发展,许多人认为氢气具有改变游戏规则的潜力。然而,我们的建模并不支持氢作为游戏规则改变者;多次转换期间的高成本存储和效率损失可能会在本世纪中叶将氢气的吸收限制在全球年度能源使用量的近半个百分点。

转型的启示者

其他基础设施要求

鉴于我们设想的能源转型,其中电力占混合物的比例越来越大,而天然气是主要的能源载体,因此了解连接供需中所需的基础设施非常重要。

持续需要新的管道将额外的气田连接到现有的天然气网,并且将建造一些连接区域的大型干线管道。然而,在今年的展望中,我们关注快速扩张的液化天然气贸易,这主要受北美页岩气出口和中东石油生产商对天然气出口的战略重点的推动。我们看到北美的液化能力增加了十倍,中东和北非的产能几乎翻了一番。接收这种天然气的再气化设施的最大增长将发生在中国和印度,此外撒哈拉以南非洲地区的也将大量增加。

我们对电力需求增长的预测表明需要大幅提高电网容量(图11)。新的可再生能源站点通常远离现有的一代,因此需要加强许多电网连接。此外,北美和欧洲的老化电网需要现代化。

能源转型展望:全球和区域预测2050

中国和印度主导着电网的扩张,其地理规模也推动了对用于长距离传输的超高压电网系统的需求。关于电网的主要报告中第4.4节详细说明了每个区域所需的容量要求,相关的电网资本支出和运营支出,电压水平和线路类型(例如,AC与DC)。我们对变化的可再生能源产能增加预测还需要更大的储能能力和新技术,以解决当可再生能源取代火力发电站时的电网稳定性问题。

数字化

数字化是当前能源系统不可分割的一部分,也是能源转型的重要工具。改进的控制系统,例如,来自整个能源系统中嵌入式传感器的数据-从发电到输电和配电以及最终用户的工厂和机器-对于实现我们设想的能源转换至关重要。电力系统正处于数字化之中;一个例子是需求-响应,其中基于成本的规则可能使节俭的消费者以及随着电力需求增加而不太需要增加电网的社会受益。

数字化还可以实现更高的资产利用率,更高的能源效率以及实施新业务模式的能力。数字化的影响遍布整个能源系统,其影响力将随着机器学习等先进计算方法的应用而增长。

例如,由于数字化(在轻型车辆子行业中)导致的能源需求减少如图12所示。数字化实现了自动驾驶和乘车共享,从而允许更高的资产利用率,因为私人驾驶汽车被可能会集中使用的公共汽车取代。这导致车辆更小,车辆更新更快。对于传统燃烧车辆而言,这将带来好处,这将使新型节能汽车更快地进入车队。但出于同样的原因,电力推进的转换也将加速。

能源转型展望:全球和区域预测2050

未来的投资和成本

鉴于变化的规模,能源转型是否会给社会带来无法承受的财政负担? 我们不相信这种情况。

考虑到能源融资需求,我们通过考虑石油、天然气和煤炭的上游和电力相关投资来计算化石燃料的投资。我们估计全球化石燃料年度支出将从2016年的3.4万亿美元大幅下降至2050年的2.1万亿美元。非化石能源支出将出现逆转趋势,从2016年的0.69万亿美元增加到2050年的2.4万亿美元,增长两倍多。电网支出将从2016年的0.49万亿美元增加到2050年的1.5万亿美元。全球能源支出将从2016年的4.5万亿美元增加到2050年的6.0万亿美元,增长33%。但随着GDP同期增长130%,GDP的能源比例将从2016年的5.5%下降到2050年的3.1%,如图13所示。

可再生能源发电和电网的资本支出(资本支出)正在加速增长,并将在2029年之前超过化石行业的新投资。到2050年,全球能源支出的47%将是可再生能源和电网的资本支出,高于2016年的17%。

鉴于可再生能源和电网的资本支出负担较重,能源转型可能仍然具有财务挑战性,但我们的预测表明,不太可能证明在经济上具有破坏性。如果我们选择保持全球GDP用于能源支出的百分比,那么就有足够的空间来加快变革的步伐。

能源转型展望:全球和区域预测2050

行业影响

所有行业都将受到能源转型的影响,尤其是DNV GL具有特别强大的足迹。

我们的预测对石油和天然气行业以及发电和相关基础设施行业,尤其是可再生能源子行业具有重大影响。随着能源相关货物的发展和变化,航运业将感受到这种影响。对我们的预测及其对这些部门影响的全面讨论是ETO主要报告的三个详细补充的主题。

重点如下:

电力供应和使用

涉及建立能源行业参与者的重大变化将会扩散和深化。成熟的电力公司和电力供应商正在寻找新的角色和商业模式,并面临石油和天然气公司进入其行业的新竞争。

主导可变可再生能源将成为电力市场和监管的主要因素。到2050年,太阳能和风能-供应世界电力的三分之二以上-将推动电力市场基本面的变化。这需要主要的监管干预:监管惯性可能是扩张速度的主要限制。季节性时间尺度的变化在高纬度地区将是至关重要的。可再生能源还推动“部门耦合”,利用剩余的可再生电力生产氢气或其他气体或液体,同时提供更长时间存储的机会。

在大规模扩建电力网络期间分配风险将会遇到困难。规划和建设电力网络的时间表可能需要网络运营商在相当大的不确定性下做出决策。监管机构需要就搁浅资产的风险和成本的最佳分配做出决策。

油和气

在本世纪中叶之前,天然气的重大投资即将到来。天然气将在2026年迅速取代石油成为世界主要能源。在本世纪中叶之前,天然气将继续保持领先地位。 到2050年,天然气将占全球能源结构的四分之一。

虽然对碳氢化合物的需求将从20世纪20年代中期(石油)和2030年代中期(天然气)下降,但我们预计未来几十年行业活动将保持强劲势头。在需求高峰期过去很久之后,将需要新的油田,以便继续取代枯竭的储量。这些资源可能越来越多地从较小的,技术上更具挑战性的油藏开发,其寿命比目前运行的更短。

在中游和下游天然气行业,我们将越来越重视对我们使用的气体进行脱碳。 预计到2020年中期,绿色气体如沼气和氢气的渗透率将进一步提高。

现在需要加强对数字化的关注,以支持未来更快,更精简和更清洁的石油和天然气行业。行业必须限制竞争成本上限,我们相信行业的数字化转型将在实现这一目标方面发挥重要作用。

对社会的影响

退耦

从历史上看,人口增长和经济增长导致了类似的能源使用扩张模式。然而,我们的模型预测,尽管人口和经济增长持续存在,但能源使用将在未来几十年与碳排放脱钩,能源需求和供应将达到峰值并缓慢下降(图14)。 这种脱节与加速全球范围内的能效增长有关。这主要是由于电力在能源结构中的份额不断增加,其中很大一部分来自可再生能源。

能源转型展望:全球和区域预测2050

气候变化

DNV GL的愿景是为安全和可持续的未来产生全球影响。因此,我们支持“巴黎协定”以及几乎所有世界各国将全球变暖限制在远低于工业化前水平2°C以下的努力。 然而,我们的展望并未看到世界有望实现巴黎协定的气候目标。 可能更令人放心的是,制定一个指出未来气候变化的风险和影响大大减少的情景,以及避免对气候系统造成危险的人为干扰的情景; 但这不是我们预测的。

尽管我们的展望是为数不多预测人类能源需求将在未来几十年内达到峰值并且我们将集体开始使用更少能源的情况之一,但与我们的预测相关的排放仍未将地球带入所谓的2°C目标。尽管我们在2050年停止了模型的运行,但在此之后,大气中的二氧化碳排放将持续很长时间。简单的推断表明,第一个无排放年份将是2090年。这产生了一个超调,超出了所谓的2°C碳预算,约为770亿吨二氧化碳,如图15所示。如果出现如此大的超调,问题就不可避免地出现:与我们的预测相关的全球变暖程度如何?

能源转型展望:全球和区域预测2050

我们对引用确定的变暖数字持保留态度,因为这种计算存在相当大的不确定性。有些是与能源有关的不确定因素,包括我们预测中固有的不确定性。其他与能源无关。

它们包括未来的农业、林业和其他土地利用(AFOLU)排放,未知气候临界点和其他非线性地球系统反应-例如,储存在永久冻土中的甲烷-超出了本展望的范围。此外,正在讨论地球的气候敏感性和碳预算的大小。

然而,我们估计我们的预测指向本世纪末的2.6°C地球变暖。

我们对未能达到气候目标的预测迫使我们探索如何缩小我们的预测与“巴黎协定”各方所设想的未来之间的差距。例如,碳价格高得多可能会刺激能源结构的脱碳,以及更多的碳捕获和储存,或者进一步的政策支持可以促进可再生能源的增长。

只有特殊措施的结合才能实现“巴黎协定”。

然而,我们的主要结论是没有任何单一措施可以缩小差距,只有多种特殊措施同步工作才能使我们达成关于气候行动的巴黎协定。

可持续发展目标

关于气候行动的联合国可持续发展目标(SDG)(#13)、水下生命(#14)和陆地生命(#15)为所有其他可持续发展目标设定了环境安全界限。能够迅速实现能源转型,并将二氧化碳排放与经济发展脱钩,是实现构成联合国2030年议程的所有目标的关键。这一雄心必须与SDG#7保持平衡,确保为所有人提供价格合理、可靠、可持续和现代化的能源。

我们预测未来人类能源使用在2032年达到峰值,然后在2050年缓慢下降。今天我们预见到这种情况正在发生,即使世界在SDG#7上取得稳定的积极进展,解决困扰超过10亿人的能源贫困问题。能源需求下降主要是因为经济活动的能源强度正在减速;每人需要的能量更少。但请注意,最终的能源需求减少了,而不是它提供的服务;例如,一个家庭可以安装几个太阳能LED灯,取代单个煤油灯。结果是更亮,使用的能量减少了几个数量级。

我们预测可持续发展目标7.3-到2030年能源效率提高一倍-将无法实现,但我们正在接近正确的水平。我们预测2015 - 2030年每年能源强度每年减少2.0%,并不是2000 - 2015年每年1.3%的历史性增长的两倍。可持续发展目标7.1:“到2030年,确保普遍获得负担得起的、可靠的和现代化的能源服务”,除撒哈拉以南非洲地区外,所有地区都将主要获得电力供应,而现代烹饪和现代水加热的使用将得到改善 但在撒哈拉以南非洲,印度次大陆和东南亚地区不会普遍存在。

尽管在2030年之前几乎没有出现这些错失,但我们再次强调,能源效率是即将到来的能源转型的决定性特征。在接下来的几十年里,能源效率所起的作用将比能源组合的变化更具决定性。

翻译:Bruce

 
 
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