2040年全球能源格局的发展变化

谢中编译

最后更新 2017/12/15

2040年全球能源格局将发生重大变化。能源行业的重大转变体现在4个方面：主要可再生能源技术快速发展，成本大幅下降；电力在全球能源利用中的重要性日益凸显；中国经济和能源政策发生了深刻变化，煤炭消费逐渐减少；美国页岩油气生产继续迅猛发展。

（1990-2015与2015-2040各类主要能源的需求变化。柱形图从左至右依次为：炭，石油，天然气，低碳。源自国际能源署 International energy agency官网iea.org）基于这种转变，国际能源暑编写了《世界能源展望》（《World Energy Outlook-2017》），从不同的角度，对到2040年的世界能源需求和供应预测进行了全面更新。该报告除进行预测之外，还详细分析了各种可能的预测结果对能源行业，各类投资产生，以及能源安全和环境产生的影响。报告还聚焦探讨中国的发展情况，研究了中国的选择将如何重塑各种燃料和技术在全球的发展前景。同时探讨了页岩气和液化天然气的崛起会如何改变全球天然气市场，以及天然气在向更加清洁的能源系统转型过程中所面临的机遇和风险。详细内容可参考报告原文。本文摘要分析其主要观点供大家参考。

全球能源需求的增长动力

从2017年到2040年之间全球能源需求与过去相比增长放缓，但仍然预计增长30%，相当于当今全球能源市场再增加了另一个中国和印度的需求量。而能源需求增长30%的预测是基于全球经济平均每年以3.4％的速度增长，人口从现在的74亿增长到2040年的90多亿，城市化进程每四年为世界城市人口增加一个上海规模的城市。对需求增长的贡献主要（大约30％）来自印度，到2040年，印度的全球能源消耗份额将上升到11％。尽管仍低于其18%全球人口应占的份额。此外，东南亚是另一个全球能源增长的重要力量，其需求的增长速度将是中国的两倍。总体而言，亚洲发展中国家占全球能源增长的三分之二，其余增长主要来自中东，非洲和拉丁美洲。

电力消耗是全球能源需求的驱动力。占到2040年总消费量的40％，这与在过去二十五年中石油增长所占的比例相同。其中工业电机系统占电力需求增长的三分之一。收入上升意味着数百万家庭增加了各种电器的使用，并安装了空调冷却系统（特别是“智能”家电的比例越来越大）。同时随着传统领域的发展，电力在供热和交通领域取得突破，使其最终消费份额上升到近四分之一。加上行业政策和计划上的有力支持，预测到2040年全球电动汽车数量将从现在的200万辆增加到2.8亿辆。未来电力需求的规模增长和气候变化带来的降低碳排放的压力，使得2016年全球电力投资首次超过石油和天然气。同时，电力系统的使用也会产生潜在的新漏洞，需要我们加以解决。

全球能源结构调整的趋势

清洁能源快速增长

与过去二十五年相比，由于世界对能源需求的迅速增长，使得能源结构发生了巨大的变化，主要包括天然气使用的增加，清洁能源快速增长，及能源使用效率迅速提高。

提高能源效率在减轻能源供应方面起着巨大的作用：如果没有效率的提升，预计最终对能源的需求将增加一倍以上。清洁能源可满足的40％增长需求。并且清洁能源在电力行业中爆炸性的增长应用，标志着煤炭繁荣历史的终结。自2000年以来，燃煤发电装机容量增加了近900兆瓦，但从现在到2040年的净增容量仅为400兆瓦，其中许多燃煤发电装置属于在建状态。在印度，煤电占总发电的份额在将从2016年的四分之三下降到2040年的不到一半。如果没有出现大规模的碳回收和储存，那么全球煤炭消费量将趋于平稳。到2040年，石油需求在稳步下降但仍然继续增长。天然气使用量将增长45％。由于电力行业增长的空间有限，工业需求成为最大的增长点。核电前景黯淡，但中国的核电产量将继续领先并逐步上升，到2030年超过美国，成为最大的核电生产国。

到2040年，可再生能源将占全球发电厂投资的三分之二，对许多国家而言，可再生能源成为新一代成本最低的能源。太阳能光伏发电（PV）在中国和印度的快速部署有助于太阳能在2040年成为低碳能源的最大来源，届时其在所有可再生能源发电总量中所占的份额将达到40％.

自2013年美国光伏项目报出8.3美分/千瓦时的最低价格以来，光伏最低价不断被刷新：2014年阿联酋项目报价4.97美分/千瓦时；2015年沙特项目报价4.97美分/千瓦时；2016年在沙特再度报出2.42美分/千瓦时。到目前为止，2017年在全世界各地的光伏竞标中已经有7个项目的报价低于2016年的最低报价。有国际专家预计，按目前光伏成本趋势，预计2019年光伏最低报价可低至1美分/千瓦时。

墨西哥能源部2.3吉瓦/5.5TWh（55亿度, 2020年入网）光伏采购竞标结果日前出炉，意大利ENEL绿色电力公司报价1.77美分/千瓦时（相当于人民币0.11元/千瓦时），刷新了不久前沙特阿拉伯1.79美分/千瓦时的光伏报价最低纪录。在近期墨西哥的光伏项目竞标中，其他公司（也包括中国公司）的平均报价为2.05美分/千瓦时。光伏成本的不断降低有可能使其成为未来再生能源的领头羊。

在欧盟，可再生能源占新增产能的80％，风电将在2030年之后成为主要的电力来源。各国政策继续在全球范围内支持可再生能源电力，电力行业的转型也因数百万家庭，社区和企业直接投资分布式太阳能光伏发电而得到加速。

并且可再生能源的增长并不局限于电力部门。尽管基数较低，但全球性的直接利用可再生能源来供热和交通也会翻番。在巴西，可再生能源直接和间接使用在最终能源消费中的份额将从目前的39％上升到2040年的45％，而同期全球从9％上升到16％。

全球天然气市场新格局

到2040年，天然气的增长将占到全球能源需求的四分之一，成为继石油后的全球第二大燃料。在可持续发展情景下，到2030年，天然气消费量将增长近20％，到2040年将大致保持在这个水平。天然气的贡献在不同地区，不同部门之间差异很大。在严重依赖煤炭的能源结构中（如中国和印度），可再生能源替代品不太充足的情况下，或者需要季节性调整需高比例的可再生能源时，天然气扮演着重要角色。

在资源丰富的地区，如中东，扩大天然气使用相对简单，特别是可以替代石油的时候。在美国，到2040年，由于大量天然气供应，即使没有煤炭发电的政策限制，燃气发电仍将占据较大的份额。天然气需求增长的80％将产生于发展中的经济实体，其中以中国，印度和亚洲其他国家为主导。这些国家的大部分天然气需要进口（因此运输成本很高），基础设施往往还没有到位。但是与其他化石燃料相比，从政策角度来看，天然气非常适合这些地区。因为用天然气产生热量，电力和交通运输可减少二氧化碳（CO2）和污染物排放量，有助于缓解空气质量问题。但能源市场的竞争是很激烈的。到2020年代中期，一些国家除了煤炭发电外，可再生能源成为比天然气更便宜的新能源发电方式，使得燃气电厂仅起到平衡电力供应，而不是主力军。由于政策成面追求能源效率，这也在天然气使用方面也起着一定的抑制作用：至2040年，天然气发电量会增长一半以上，但用于发电的天然气使用量仅增长三分之一，主要原因是发电厂的能效得到进一步提高改进。

随着美国液化天然气崛起，加速全球然气市场向更加灵活，不确定转变。新的天然气格局正在形成。确保天然气供给能够负担得起和安全，充足的供应和更低的价格对于其长期繁荣稳定至关重要。到2040年，液化天然气占长距天然气贸易增长的近90％。除了少数例外，其中最显着影响是俄罗斯与中国之间开辟的输送管道。11 月12日上午9点58分，随着最后一道焊口的焊接完成，中国国家重点工程中俄原油管道二线工程全线贯通。中俄原油管道二线将在2018年1月1日起正式投产，此后，每年向中国增供原油1500万吨。新的管道建设在争夺LNG（Liquefied Natural Gas液化天然气）供应商方面起着举足轻重的作用。

天然气供应也变得更加多样化：到2040年全球液化站翻了一番。主要增加来自美国和澳大利亚，其次是俄罗斯，卡塔尔，莫桑比克和加拿大。价格形成越来越依赖于各种天然气来源之间的竞争，而不是石油指数化。由于具有供应终端灵活性，以产地为基础的定价机制，和现货供应等优势，美国的液化天然气对全球天然气市场的许多预期的变化起重要作用。

新的天然气格局可以为天然气供应的安全带来好处。但一旦有不确定的因素改变或阻碍新资金的投入速度或投资领域，那么2020年的天然气市场就将会有硬着陆的风险。

从长远来看，更大，可塑性更强的液化天然气市场可以弥补一些在能源系统中缺乏灵活性的地方（例如随着一些国家逐渐减少燃煤系统的使用，也降低了燃料转的能力）。预计到2040，对主要天然气进口地区仅需10天，就可以增加其10%进口水平。比当今欧洲，日本和韩国的速度少一周。

日本和韩国分别是全球最大和第二大的LNG进口国。在过去的5年，中国的LNG进口量已经翻了一倍多，从2011年的0.56万亿立方英尺增至2016年的1.2万亿立方英尺。根据2017国际能源展望，中国有望在2018年之前超越韩国，成为全球第二大LNG进口国，并在2040年接近日本的LNG进口水平。

中国再在“十三五”能源发展中推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在清洁低碳的能源结构调整方向中，天然气发电是重要的一步棋。

比如，上海是中国天然气发电占比较高的地区。现有发电装机2200万千瓦，其中燃气机组590万千瓦，在全市发电装机中的比重已超过26%。到2020年，上海市煤炭占一次能源消费比重将从2015年的36%下降到33%左右，天然气消费量将增加到100亿立方米左右，占一次能源消费比重达到12%。

石油时代尚未结束

近日，全球最大原油公司沙特阿美首席技术官阿罕麦德•霍怀特接受了《中国汽车报》的采访时说2040年内燃机份额还在85%以上。内燃机技术、特别是汽油压缩点火（GCI）将会极大提升内燃机效率。使得传统的内燃机汽车仍占主导地位。

OPEC最近发布了一年一度的报告《世界石油展望2040》（《World Oil Outlook》）认为新能源汽车对石油需求的影响非常之小，甚至小于燃油效率的提高带来的影响。未来能源和石油市场的发展由很多因素来决定，最关键的因素包括人口增长、经济发展模式、政策变化、环境因素、以及能源、石油价格等。到2040年，石油时代尚未结束。由于美国在2025年占全球石油供应量增长的80％，并维持近期价格下行压力，世界消费者还没有准备好向石油时代告别。因此分析认为，直到2020年中期，对石油需求增长依然强劲，但之后显着放缓，原因是更高的效率和燃料转换降低了乘用车用油量（即使到2040年全球车队从现在的翻番达到20亿）。除汽车外，来自其他部门的强大推动力足以使石油需求在2040年之前保持在105万桶/天的上升趋势：石化产品生产所需的石油用量是增长的最大来源，紧随其后的是卡车，航空和航运消费的增长。国际能源署（IEA）的的分析预测，2016-2040年间石油需求将净增1340万桶/天（虽然增速有所下降），主要是因为电动汽车无法替代的公路运输、化工、航空、海运部门燃油需求的增长强劲。11月8日，在11届中日油气市场研究成果交流会上，中石油经济技术研究院石油研究所所长戴家权就新能源汽车发展及其对中国石油需求的影响进行分析时表示：新能源汽车占比将稳步提升。2030年左右新能源汽车成本相对于燃油车有经济竞争力，对油品的替代逐步扩大，但电动车对燃油车替代不具颠覆性。如果2020后期，美国的页岩石油达到稳定，非欧佩克的整体生产回落，市场就将越来越依赖中东来平衡市场。到2040年全球总共需要670亿桶的新资源，但大部分是为了弥补现有油田产量的自然下降，而不是满足需求的增长。但如果美国页岩油有更大的上涨空间以及汽车市场更快速地向电动汽车转换，油价将持续走低。另外一种可能假设，页岩油资源翻一番，达到2000多亿桶，美国的石油供应量提高，油价将不会走高。而且更广泛的数字技术的应用有助于遏制全球范围石油开采成本上涨。

各种政策和基础设施建设支持推动全球电动汽车车队的快速扩张，到2040年电动汽车接近9亿辆。假设主要产油地区能经受低油价收入的风暴，这足以将价格保持在20至40美元/桶的范围内。然而，这不足以改变全球使用石油的格局。即使家用车队向电动汽车快速转型，全球需求达到其峰值，这也需要有其他领域在政策的支持。比如各国政府新能源汽车补贴。否则，在油价较低的世界上，消费者几乎没有任何经济动机来实现石油转换或更有效地使用石油。

美国页岩油技术革命的影响

美国超强的页岩开发技术及具有成本优势使的美国的油气总产量提高达到比其他任何国家高出50％的水平; 美国目前已经是天然气净出口国，在2020年后期美国将成为石油的净出口国。

根据预测，2010年至2025年期间美国页岩油产量以每天8百万桶的速度上涨，这将打破石油市场历史上单一国家石油产量持续增长周期最高的记录。美国页岩气产量在2008年之后的15年间增加了630亿立方米。这也是前所未有的。美国页岩气扩张的规模在北美范围内产生了广泛的影响，推动了对石油化工和其他高耗能行业的大量投资。它也重新调整国际石油贸易次序，挑战现有的供应商和商业模式。到2020年中期，美国将成为世界上最大的液化天然气出口国，几年之后将成为石油净出口国 – 但是，由于起庞大的炼油能力，美国仍然是重质原油的主要进口国，并出口大国轻质原油和精炼产品。

中国将在决定全球能源走向发挥巨大的作用

中国正在进入一个新的发展阶段。国家政策强调“能源革命”，“打击污染”，及向服务型的经济模式过渡。正在推动能源部门向新的方向发展 – 目前能源政策的重点已经放在电力，清洁天然气，高效和数字技术。

（图源自国际能源署 International energy agency官网iea.org）

2016年中国发电源构成为：火电占全部发电量的72.2%，水电占19.4%，风、太阳能、核电占8.4%。2012年以来，中国对能源的需求的增长已从2000年至2012年平均每年8％显着下降至平均2％以下。到2040年，其增长会进一步下降低于平均每年1％。政策上要求改善能源效率促使这个增速能够放缓。如果没有新的效率措施，2040年的能源消费量将增加40％。尽管如此，到2040年，中国人均能源消费量超过了欧盟。

中国的选择将在确定全球趋势方面发挥巨大的作用，并可能促进全球更快地向清洁能源转型。中国清洁能源部署的规模，技术出口和对外投资规模是促使全球能源向低碳转型的关键因素。全球新增风电和太阳能光伏电站的三分之一将安装在中国，中国也将占全球电动车（EV）投资的40％以上。中国占全球天然气需求预计增长的四分之一，预计到2040年中国的进口气量将达到2800亿立方米，仅次于欧盟，这使的中国在全球天然气贸易中起至关重要的作用。而在2030年左右，中国将超过美国成为最大的石油消费国，到2040年，其净进口量达到每天1300万桶。但是，对于汽车和卡车的燃油效率的严格限制，以及到2040年每四辆汽车有一辆是电动汽车，这意味着中国不再是全球石油消耗的主要驱动力，2025年以后印度对原油的需求增长更大。同时，中国在煤炭市场上仍然占有一席之地，但预测显示，2013年煤炭使用量已达到顶峰，到2040年将下降近15％。

结语

全球能源结构将从传统石油转向清洁能源转变。石油需求将继续增长石油时代还没有结束。天然气在未来能源结构中将起到很大的作用。全球可再生能源将从目前9％上升到2040年16％。电力消耗是全球能源需求的驱动力。占到2040年总消费量的40％。未来能源趋势是电气化。中国对全球能源结构趋势变得越来越重要。2040年中国的能源消费量将增加40％。中国人均能源消费量超过了欧盟。美国页岩油气生产能力将对全球油气市场供应和价格起着举足轻重的作用。

主要参考资料：

国际能源暑世界能源展望《World Energy Outlook-2017》

OPEC 2017年度报告《世界石油展望2040》

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