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深度好文:当今能源世界在如何变革?

发布: 2018-11-14 | 来源:环亚娱乐 | 编辑:gdpia | 查看:

IEA今年发布的《World Energy Outlook 2018》,电力是其特别关注领域。在低碳技术之崛起推动发电方式发生重大转变的同时,电力在全球能源消费中的比重正在增加。未来的电力行业格局将如何发展?电力行业如何在减少排放的同时确保可靠供应?下面大家一起来了解下该报告的实行摘要吧。

世界正在逐步建设一个不同于以往的能源系统,但能源系统的三大关键支柱仍存在明显缺陷:

可负担性:虽然太阳能光伏和风电生产成本继续下降,但2018 年油价在四年来

首次攀升至80 美金/桶以上;在一些国家,千辛万苦开展的化石燃料消费补贴改

革正面临威胁。

可靠性:从委内瑞拉石油生产急转直下可以看出,油气供应的风险依然存在。全球八分之一的人口仍用不上电,而电力行业的新挑战——从电力系统灵活性到网络安全,也接踵而至。

可持续性:全球能源相关的二氧化碳排放在连续三年持平后,于2017 年再度上

涨了1.6%,且年初的数据表明,2018 年排放还将继续增长,这与实现气候变化

目标所需的发展轨迹相距甚远。与能源相关的空气污染每年仍导致数百万人过早死亡。

可负担性、可靠性和可持续性三者密切相关:在制定能源政策时需采取综合施策,考量每一方面及三者之间的平衡。

此三者间的关系是不断发展演变的。例如,虽然风电和太阳能光伏能够提供可负担的低排放电力,但却给电力系统的可靠运行提出了新要求。由于液化天然气贸易不断增长,全球天然气市场互联互通更加密切,在改变各国如何应对潜在供应短缺问题的同时,也使各供应国之间的竞争更加激烈。

能源世界在如何变革?

在新政策情景中,收入的增加和主要集中于发展中经济体城区的17 亿新增人口,将带动全球能源需求至2040 年增长超过四分之一。如非解决能源安全和可持续性问题的强大政策工具——能效持续改善,这一增量还会增加一倍左右。

所有的增长都来自于以印度为代表的发展中经济体。2000 年时,欧洲和北美在全球能源需求中的比重超过40%,亚洲发展中经济体的比重约为20%。到2040 年时,这一情况将完全逆转。

能源消费向亚洲迁移的深刻变革在各类燃料、技术和能源投资方面都有所体现。亚洲占据了全球天然气消费增长的半壁江山,风电和太阳能光伏增长的60%,石油消费增长的80%以上,以及煤炭和核电增长的百分之百以上(其他地区总体呈负增长)。

按装机容量计算,十五年前欧洲企业主导了全球最大电力企业排行榜,而如今,全球的十大电力企业榜单中,中国企业十占其六。

页岩革命持续撼动油气供应,使得美国得以拉开与其他国家的距离,成为世界上最大的油气生产国。在新政策情景中,至2025 年,美国在全球油气产量增长中的比重会达到一半以上(石油方面占近75%,天然气方面占40%)。到2025 年,全球近五分之一的石油和四分之一的天然气产自美国。页岩革命给严重依赖出口收入以支撑国家发展的传统油气出口国带来了更大的压力。

由于不断变化的供应、需求和技术趋势,能源世界将以各种不同的方式形成关联。到2040 年,随着亚洲在全球油气贸易中的比重从如今的约一半增至三分之二以上,国际能源贸易将越来越多得从中东、俄罗斯、加拿大、巴西和美国流向亚洲。同时,随着数字化的发展和可再生能源技术性价比的日益提高,分布式能源和以社区为基础的能源供应模式得以发展起来,在地方上也会出现一些新型供能方式。

成本渐低的可再生能源技术、数字化应用与日益重要的电力,此三者的交会是变革的重要方向和实现众多世界可持续发展目标的关键所在。

电力是这一盛事中的明星,但其光芒到底有多闪亮?

自诞生一个多世纪以来,电力行业正在经历其最剧烈的转变。对于更依赖轻工业、服务业和数字技术的经济体,电力日益成为首选“燃料”。其在全球最终能源消费中的比重接近20%,且还将进一步增长。政策支撑和技术成本降低使可再生能源发电迅速增长,推动电力行业成为减排先锋,但为了确保可靠供应,整个电力系统的运行方式需要改变。

在发达经济体,电力需求增长温和,但由于发电结构变化和基础设施升级,所需投资依然巨大。当今的电力市场设计并不总能匹配发电结构的迅速变化。批发市场带来的收入通常不足以激励发电领域新的投资,如果不妥善解决,电力供应的可靠性将大打折扣。

在需求方面,更严格的能效标准带来的能效收益在抑制能源需求方面发挥了核心作用,自2010 年以来,国际能源署的三十个成员国中有十八个国家电力消费已有所下降。增长前景取决于电力将以何种速度在住宅、办公和工厂供热、以及交通方面取得进展。

发展中经济体电力需求翻倍,使得更清洁、人人可用、可负担的电力成为经济发展和减排战略的核心。全球电力需求增长的五分之一来自于中国的电动机需求;发展中经济体不断攀升的制冷需求同样带来相近的电力消费增长。

在政策未能给予能效更多关注的情况下,投资到全球各领域能源供应的资金中,每三美金中就有近一美金是用于发展中经济体的发电设施和电网建设。这一投资也可能无法实现,特别是在终端用户价格低于回收成本所需水平的地方。

但是,在受到严格监管的市场也存在一种风险,即装机建设可能会超前于需求:据估计,在包括中国、印度、东南亚和中东在内的地区,目前电力装机过剩达到3.5 亿千瓦,这些额外的成本给电力系统和消费者都带来了很大的负担。

灵活性是电力系统的新主张

由于太阳能光伏竞争力日益增强,其装机容量在2025 年前会超过风电,2030 年左右超过水电,2040 年前超过煤电。尽管家用和企业级的分布式光伏将发挥重要的支撑作用,但大多数仍是大规模电站的投资。

《世界能源展望2018》引入了一项新的评价指标,基于发电技术成本的变化及其不同时期对电力系统的价值,对不同发电技术的竞争力进行估算。该指标证实,在灵活性成本相对较低的电力系统中,风电和太阳能光伏将占有优势。

根据大家的预测,尽管太阳能光伏很难在不借助政策帮助的情况下替代存量火电厂,但在几乎所有地区,太阳能光伏都比新建煤电更有竞争优势。在新政策情景中,电力结构中的可再生能源和煤炭占比将互换位置:可再生能源发电占比将从当前的25%增长到2040 年的约40%,煤电则正好相反。

太阳能光伏和风电的崛起,使电力系统的灵活性变得空前重要,以保证系统的稳定运行。当装机规模较小时问题不多,但在新政策情景中,许多欧洲国家以及墨西哥、印度和中国,都将要求电力系统在大范围内拥有高度的灵活性,这是前所未有的。电池存储成本迅速下降,电池与燃气调峰电厂在应对短时供需波动方面的竞争日益激烈。

然而,传统电厂依然是保持系统灵活性的主力,新的电网互联、储电和需求侧响应技术起支撑作用。欧盟致力于建设“能源联盟”的努力说明,区域融合有助于推动可再生能源消纳。

核电是当前仅次于水电的第二大低碳电源,其发电量占比将保持在10%左右,但随着中国核电发电量在2030 年前超过美国和欧盟,其地理格局将有所变化。目前,发达经济体约三分之二的核电站已运行三十年以上。对于这些核电装机,延寿或者关停的决定将对能源安全、投资和排放产生重大影响。

大家可以满足多大的电力需求?

更强有力地推动交通与供热电气化和电力可及性,将导致到2040 年电力需求比当前增加90%,这一增量是如今美国电力需求的近两倍,而新政策情景中电力需求会增加60%。

在电气化未来情景中,至2040 年近半数轿车都是电动车,同时电力迅速渗入到居民住宅和工业领域,其在最终能源消费中的占比将增至近三分之一。然而,目前技术尚不足以支撑一些能耗大户实现电气化,如长途公路货运、航运和航空。

电气化会带来好处,特别是减少当地的污染,但如果要充分释放潜力、实现气候目标,则需采取进一步措施实现电力供应低碳化,否则,就会出现二氧化碳排放只是从终端领域向上游转移到发电环节的风险。

电力、可再生能源和能效的崛起将置化石燃料于何种境地?

在新政策情景中,电力、可再生能源和能效改善蓬勃发展的态势会抑制煤炭需求的增长。煤炭消费在下跌两年后于2017 年出现反弹,但投资新建燃煤电厂的决定大大低于前几年的水平。一旦当前这轮在建煤电项目完工,2020 年后投运的新建煤电项目将大幅减少。

但要从全球电力结构中剔除煤电还为时尚早:亚洲燃煤电厂的平均寿命不足15 年,发达经济体煤电厂平均寿命则为40 年左右。在新政策情景中,至2040 年,工业煤炭消费略有增加,全球煤炭总消费保持不变,中国、欧洲和北美减少的煤炭消费与印度和东南亚增长的消费相抵。

轿车石油消费将在2020 年代中期达到峰值,但石化、卡车、飞机和船舶工业依然会使石油需求总体处于上升趋势。到2040 年,3 亿辆上路的电动轿车每天可替代300万桶石油需求,而传统轿车燃油效率提高所减少的石油需求三倍于电动轿车的这一替代量。

但其他领域的变革步伐不像乘用车行业(占石油需求总量的四分之一)如此迅速。石化行业是石油消费最大的增长源。即使全球塑料循环利用率翻倍,也仅能从预计日均超过500 万桶以上的需求增长中削减约150 万桶。在新政策情景中,石油需求总体增长将达到1.06 亿桶/天,这一增长全部来自发展中经济体。

2030 年时,天然气将超越煤炭成为全球能源结构中的第二大燃料。全球的天然气使用量将增长45%,其中工业消费者贡献最大。为了应对以中国为首的发展中经济体不断上涨的需求,液化天然气贸易将增长逾一倍。

随着通往亚洲市场新路线的开启,俄罗斯仍是世界上最大的天然气出口国,但日益一体化的欧洲能源市场为买家提供了更多的天然气供应方案。电力系统中风电和太阳能光伏比重的增加推低了欧洲天然气发电装机的设备利用率,既有建筑改造也有助于降低供热方面的天然气消费,但天然气基础设施仍将发挥关键作用,特别是在冬季保障供热和确保电力供应无中断。

排放情况与能源可及性现状如何?目标如何?

在新政策情景中,从现在到2040 年能源相关的二氧化碳排放呈缓慢上升趋势,远远跟不上科学届认为的应对气候变化所需的减排步伐。总体而言,各国已准备履行《巴黎协定》做出的国家减排承诺。但要实现全球排放早日达峰,单靠履行这些承诺还不够。

根据预测显示的排放趋势,总体来看全球未能很好地处理能源利用带来的环境后果。本情景中主要空气污染物排放的减少,不足以阻止因空气质量恶劣导致的早亡人数攀升。

虽然用不上电的人数于2017 年首次降至10 亿以下,但能源可及性的趋势同样未能达成全球目标。新政策情景在可及性方面有所进步,尤以印度的发展为代表。然而,预计到2040 年仍有逾7 亿人用不上电,主要位于撒哈拉以南非洲的农村定居点,而在减少传统上对作为炊事燃料的固体生物质的依赖方面,仅能看到缓慢进展。

大家的可持续发展情景为实现能源可及性、空气质量和气候目标提供了一种综合策略,包括二氧化碳捕集、利用和封存在内的所有行业和低碳技术都将为全球能源行业的广泛转型做出贡献。在本情景中,随着低排放发电设施的建设,电力行业的转型会更加深入、更加迅速。

再生能源技术为让能源普遍可及提供了主要路径。所有经济可行的能效提高渠道都将被探索,以将2040 年总体能源需求保持在当前水平。终端用能电气化增长强劲,直接利用可再生能源(包括生物质能、太阳能热利用和地热)供热和提供交通燃料也发展迅猛。

可再生能源在电力结构中的比重会从如今的四分之一增长到2040 年的三分之二;可再生能源供热的比重会从如今的10%增长到25%;其在交通运输行业中的比重会从如今的3.5%增长到19%(既包括直接利用,也包括间接利用,例如可再生能源电力)。

本《世界能源展望》首次在可持续发展情景中引入了水这一维度,展示水资源约束会对燃料和技术选择产生何种影响,详述清洁用水和卫生普遍可及所需要的能源。

石油和天然气在环境方面的表现能否改善?

即便是在可持续发展情景中,到2040 年,天然气和石油在全球能源需求中仍将占重要份额。不同源头的石油和天然气对环境的影响并不一样。大家首次对全球石油和天然气生产、加工和运输过程中的间接排放进行了全面估算,结果显示,这些环节的间接排放总体上占能源行业温室气体排放(包括二氧化碳和甲烷)的约15%。

不同来源的排放强度差别很大:用排放最低的石油替代排放最高的石油可减排25%;同法替代下,天然气的排放可以降低30%。

要减少把石油和天然气送到消费者手中所产生的排放,还有很多工作要做。许多领军企业正在这一领域开展工作,减排方案一旦被广泛采用和落实,将会对排放产生实质性影响。减少甲烷排放和消除放空燃烧是最经济有效方法中的两种。

也有一些更具“革命性”的可选方案,包括利用二氧化碳提高石油采收率,加大使用低碳电力开展油气作业,以及把烃类转化为氢气(并配备碳捕集设施)的可能。许多国家,特别是日本,正在密切关注增强能源系统中零排放氢能作用的可能性。

化石燃料供应投资是否与消费发展趋势步调失调?

当前新建上游项目的减少,似乎与化石燃料需求可能迅疾放缓有关,但在新政策情景中,这种状况很可能会导致供应短缺,进而推高价格。石油供应出现危机的风险最大。以新政策情景中的需求展望为考量,过去三年获准新建的原油项目平均数量仅为到2025 年保障市场平衡所需新项目的一半。

仅依靠美国致密油,很难应对这个局面。大家的预测中已将2025 年美国致密油的产量较当前水平翻倍,但要抵消新建常规石油项目的持续短缺,则需要其产量达到现在的三倍。与石油相反,已公布的一些大型新建天然气项目,特别是卡塔尔和加拿大的项目,已经解除了2020 年代中期液化天然气市场出现供应吃紧的风险。

政府政策将塑造能源行业的长远未来

快速、低成本的能源转型,需要加速对更清洁、更智慧、更高效的能源技术的投资。但政策制定者也需确保包括电网在内所有能源供应的关键要素,都能保持稳固可靠。

随着能源转型继续推进,以往的油气供应中断和投资风险并无缓解迹象,实际上反而可能恶化。电力行业正在进行的变革要求时刻保持警惕,确保即便电力系统实现低碳化后,电力市场的设计也依然能够保持稳固。

世界能源供应每年需要投资2 万亿美金,其中国足球协会超级联赛过70%或来自国有实体,或是因为监管规定保障了全部或部分投资回报才进行的投资。公共当局制定的政策框架也影响着能效提高和技术创新的步伐。政府的政策和工作重点在塑造能源行业未来发展方向方面将会发挥关键作用。

来源:新能情报局

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