基于情景的世界能源展望归纳研究（2019）

世界能源展望，是国际组织、政府部门、能源企业、研究学者普遍关注的热点议题，事关全球治理变革、国家能源安全和企业经营决策。每年，全球十余家不同机构都会发布自己的“世界能源展望”，其中绝大部分都采用了情景展望的方式。面对众说纷纭与莫衷一是，我们应如何把握和判断世界能源发展的未来趋势？

国网能源研究院《全球能源分析与展望》团队立足世界能源发展现状，聚焦国际主流能源展望，将众多情景划分为“延续发展”、“变革转向”、“目标倒逼”三类，对比不同情景设计思路下的世界能源未来图景，浅谈在情景展望数字之外的思考和启示。

基于国际能源署（IEA）的历史数据及最新报告，本文从能源消费、电力供需、能源相关碳排放三个方面简述世界能源发展现状。

在能源消费方面，2018年全球一次能源消费达到204亿吨标准煤，较1980年接近翻番；近年，部分发达国家能源消费或饱和或下降，新兴市场及发展中国家能源消费保持较快增长。

分品种看，2018年煤炭占全球一次能源消费的比重约26%，占比有所下降，但仍是第二大能源品种和第一大发电能源；石油占比约31%，为全球第一大能源品种，其中近年化工、航空等领域消费增长较快，交通领域的汽油消费增长有所放缓；天然气占比约23%，近年增长势头良好，对煤炭产生一定替代；核能占比约5%，近年增长形势较为平稳；水能占比约3%，水力发电占据全球可再生能源发电的约60%；剩余12%的份额由非水可再生能源占据，包括风能、太阳能、生物质能等。

在电力供需方面，2018年全球电力消费超过23万亿千瓦时，占全球终端能源消费的比重接近20%，保持快速增长势头；2018年全球电力生产约26.7万亿千瓦时，其中燃煤、燃油、燃气发电占总发电量的比重分别为38%、3%、23%，核电、水电占比分别为10%、16%，非水可再生能源发电占比约10%（其中风电、光伏占比分别为5%、2%）。

在碳排放方面，过去40年全球能源相关碳排放总体稳步增长；2018年再创历史新高至331亿吨，彻底打破了2014-2016年的平缓增长态势，较1980年增长超80%；燃煤发电是最大的碳排放来源，2018年贡献率约30%；2018年全球大气平均二氧化碳浓度达407.4ppm，全球年均地表温度较工业化初期升高约1℃。

本文研究选取了国际主流机构在2 0 1 9 年6月之前发布的代表性世界能源展望报告，有国际能源署（IEA）的《WorldEnergyOutlook2018》、国际可再生能源署（IRENA）的《Global Energy Transformation:A Roadmap to 2050（2019）》、世界能源理事会（WEC）的《World Energy Scenarios to 2060》（2016）、美国能源信息署（EIA）的《International Energy Outlook（2 017）》（2 018版数据有限）、日本能源经济研究所（I E E J）的《IEEJ Outlook 2019》、英国BP公司的《Energy Outlook 2019》、埃克森美孚（Exxon Mobil）的《Outlook for Energy: A View to2040（2018）》、壳牌石油（Shell）的《Sky：Meeting the Goals of The Paris Agreement》（2018）、挪威国家石油（Equinor）的《EnergyPerspectives 2019》。

第一类情景设计思路是“延续当前，我们走向何方”，有IEA的当前政策情景（CP）、WEC的硬摇滚情景（HD）、EIA的参考情景（RE）、IEEJ的参考情景（RE）、BP的渐进转型情景（ET）、美孚石油的参考情景（RE）、Eq u i n o r 的竞争情景（RV），简称“延续发展”情景集。

第二类情景设计思路是“采取行动，我们转向何处”，有I E A 的新政策情景（NP）、WEC的现代爵士乐情景（MJ）、IEEJ的先进技术情景（AT）、Equinor的改革情景（RF），简称“变革转向”情景集。

第三类情景设计思路是“目标导向，我们如何实现”，有IEA的可持续发展情景（SD）、IRENA的2050能源转型路线图情景（RM）、WEC的未完成的交响乐情景（US）、Shell的天空情景（SK）、Equinor的更新情景（RN），简称“目标倒逼”情景集。

不同机构的世界能源展望报告中展望期不同、侧重点各异、计量法有别，本文研究选取2040/2050年为主要的观察“横切面”；聚焦于全球层面的能源需求、品种结构、电力供需、碳排放等，未深入至分地区和分部门层面；主要从增长幅度、结构占比、达峰时间等维度进行对比，未考虑计量单位、折算方法、统计口径等差异将不同展望情景的绝对数值划归至统一口径。

关于能源需求，未来二三十年增长动力依然充沛，为实现减排目标必须严控需求增长。

在“延续发展”情景集下，2050年全球能源需求较当前水平增长25%-40%，增长动力依然较为强劲；在“变革转向”情景集下，得益于各种节能增效举措，全球能源需求增速有所放缓，增幅约在15%-25%之间；在“目标倒逼”情景集下，全球能源需求增长必须严格控制，2050年与当前水平基本相当或略有下降，其中Shell的天空情景试图谋求高需求与低排放的同时满足。

关于品种结构，未来世界能源结构趋于多元，可再生能源的快速增长是普遍共识。

在“ 延续发展”情景集下，2050年全球化石能源份额在73%-79%区间，较当前的80%下降有限，油、气占比变化不大，下降主要来自煤炭；可再生能源占比基本不超过20%，较当前的15%增长有限，一定程度上还是填补了传统生物质能萎缩留下的份额。

在“变革转向”情景集下，2050年全球化石能源份额在67%-70%区间，煤炭占比进一步降至20%以下；可再生能源占比在20%-30%区间。在“目标倒逼”情景集下，2050年全球化石能源份额降至45%-60%，煤炭降至5%-12%之间，油、气占比也分别降至15%-25%；核能占比有所增长，达到10%左右；可再生能源占比增至30%-45%。

关于煤炭，其未来发展虽不被看好但仍面临一定不确定性，欧美发达国家需求无疑将延续下降态势，但以印度为代表的亚太发展中国家能否摆脱对煤炭的依赖有待观察。

总体上，多数“延续发展”情景认为中长期煤炭需求保持平稳或略有下降；多数“变革转向”情景认为中长期煤炭需求持续下降；在“目标倒逼”情景集下，煤炭需求快速下降，Shell天空情景中煤炭降幅较小主要是假设了较高水平的碳捕捉与封存（CCS）规模。

关于石油，其需求峰值终将到来，只是出现时间和峰值高度有所不同。

在“延续发展”和“变革转向”情景集下，石油都能保持第一大能源品种地位，未来二十年份额下降较为有限，这主要得益于发展中国家运输、航空、化工等领域的需求增长；在“目标倒逼”情景集下，2050年石油占比降至20%-25%之间；若着眼于更长时间维度，多数“延续发展”和“变革转向”情景中石油需求增长都会放缓、停滞，而“目标倒逼”情景集下石油需求较早达峰，约在2030年前后。

关于天然气，在多数情景下超越煤炭成为全球第二大能源品种，2050年份额在20%-30%之间。

在短期内，几乎所有情景都预计天然气快速增长，原因是天然气相对低碳、相对清洁，得到了政府认同、行业推崇、用户青睐，是可再生能源发展的重要支撑，是电力系统灵活性的重要组成；在中长期，“延续发展”情景集下天然气需求较快增长，“变革转向”情景集下天然气需求增长温和，“目标倒逼”情景集下天然气需求较早达峰，约在2035年前后。

关于核能，其未来消费在所有情景中都增加，只是增长幅度有所不同。

在“目标倒逼”情景集下，2050年核能份额在10%左右，但在“延续发展”和“变革转向”情景集下核能份额仅较当前略有增长。此外，核电潜在灾害、核废料及核电退役等风险导致社会对核电的接受度有限；核电是在实现能源脱碳进程中的“过渡选择”，还是迈向可再生能源未来的阻碍，各界认识还未统一。

关于电力需求，电气化发展是所有世界能源展望情景的一致判断，区别只是提升速度存在差异。

在“延续发展”情景集下，2050年全球电力需求约为当前的1.6-1.9倍，主要得益于中产人口的增加、城市化进程的推进以及制冷需求的增长；在“变革转向”情景集下，2050年全球电力需求约为当前的1.6-1.7倍，比“延续发展”情景集还低主要是终端能源需求有所下降、电气化水平未明显提升；在“目标倒逼”情景集下，全球电力需求大幅增长，Shell天空情景、IRENA能源转型路线图下2050年分别为当前的3.1、2.2倍，主要得益于交通电气化的快速推进以及工业电气化的持续渗透。

在电气化水平方面，“延续发展”情景集下，2050年全球电能占终端能源需求的比重在23%-26%之间；“变革转向”情景集下，20 5 0年全球电气化水平在25%-29%之间；在“目标倒逼”情景集下，终端电气化水平大幅提升是实现减排目标的核心举措，其中IRENA能源转型路线图、Shell天空情景中2050年全球水平分别为49%、43%。

关于电力供应，风电、太阳能、天然气提供了大部分新增装机，煤电占比持续下降。

从结构看，燃煤发电占比毫无疑问地持续下降，在“延续发展”情景集下2050年降至23%-30%，在“变革转向”情景集下2050年降至10%-18%，在“目标倒逼”情景集下降至5%以下；燃气发电占比在“延续发展”和“变革转向”情景集中有所增长，但多数2050年不超过30%，在“目标倒逼”情景集中2050年降至10%-22%区间；水电占比在各情景中有所不同，但绝对规模大致相当；非水可再生能源发电占比在“延续发展”情景集下达到20%-33%，在“变革转向”情景集下达到30%-37%，在“目标倒逼”情景集下达到40%-70%，其中IRENA能源转型路线图、Shell天空情景均略超70%。

关于碳排放，实现全球温升控制目标异常艰难。

在“延续发展”情景集下，全球能源相关碳排放持续增长，虽增速有所放缓，但2050年仍较当前水平增长10%-30%，达到360-420亿吨；在“变革转向”情景集下，全球能源相关碳排放在2030-2040年间进入下行态势，2050年约为当前水平的90%；在“目标倒逼”情景集下，全球能源相关碳排放需在2025年前达峰，2050约为当前水平的30%-50%，IRENA能源转型路线图、Equinor更新情景下2050年分别降至98、106亿吨。

数字之外的思考和启示

首先，从众多世界能源展望中可以得到的一个确切结论是《巴黎协定》框架下的国家自主贡献承诺并不足以将全球平均温升控制在2℃以内，全球变暖的程度和速度将不可避免地超过人类设定的目标。

展望未来全球气候变化与人类应对举措，既不能高估《巴黎协定》自主贡献机制能够取得的成效，也不能低估全球携手实现减排温控目标所要付出的努力。

其次，总结众多世界能源展望减排手段，实现全球温升控制目标有三大核心举措。

一是加快能源效率提升以延缓能源需求增长并争取绝对规模下降；二是以发电能源的清洁化支撑终端各部门电气化进程的全面加速；三是通过能源技术创新推动能源行业的深度脱碳，包括氢能利用、生物质能利用、配备CCS的化石能源利用、地表固碳、空气直接碳捕获等。

再次，一个必须承认的事实是全球能源转型缓慢而艰巨，当前可再生能源发展依然微小而脆弱，未来二三十年或许只能做到“增量优化”，尚难言及“存量替代”。

以电为主加快可再生能源利用，不仅要关注出力间歇性对系统灵活性的需求，在市场设计、电网互联、需求响应、高效储能等方面给予支持，还要关注设备制造给原料供给带来的巨大压力、低能量密度对土地的较高诉求等非常规需求。

此外，能源低碳转型是一项系统性工程，不可能单靠某个部门、某一品种来完成。

分部门看，工业用能要更多转向电力，在制热、化工等暂时无法取代化石能源的领域要配备CCS；电气化要在交通运输各个领域广泛推广；建筑领域要同步推进能效标准与建筑翻新。

从品种看，是否存在“过渡能源”以及通过哪种能源向未来过渡仍待商榷，电力是否为终极“未来能源”以及氢能在未来发挥何等作用仍需回答。

还有，能源转型所需要的创新不只在于技术，更在于政策机制和商业模式。能源转型是否具有经济性，主要由各能源品种开发利用的技术成本决定；但能源转型能否成功，离不开政府的引导、企业的推动。能源转型不会自主发生，转型之路是开放的，政府决定了未来能源命运何去何从。

当前，能源行业低碳化、数字化、智能化融合发展，行业新竞争者不断涌入，传统业务模式亟待重塑，公用事业、油气公司等都要进行商业模式创新以适应外部环境、满足客户需求。

最后，决定能源转型成败的关键，或在能源行业之外。其一，气候变化是全人类面临的共同挑战，离不开国际合作与区域协调，要避免政治失信与利己主义。其二，可再生能源重塑全球能源系统，能源治理规则与贸易格局发生调整，不以石油为中心的能源地缘政治会是全球能源转型的推动者还是阻碍者？其三，能源基础设施投资巨大，能源转型需要财政、税收、金融等领域给予全面支持。