第1章 全球能源趋势
全球能源趋势
1.1 能源发展趋势
能源是国家工业发展的物质基础，是国民经济发展的命脉。能源问题不仅涉及全球经济持续发展和金融稳定，还涉及国家之间外交对话、全球和平安全和生态环境等问题。随着工业生产的规模化，过度地开发和使用化石燃料使得地球大气中的二氧化碳排放量逐年增加，能源短缺和环境污染日益严重。减少化石能源消耗、提升清洁能源占比、促进新能源发展、引导能源消耗和供给改革等已成为当今能源革命的核心内容。
1.1.1 国际趋势
当今世界，人类社会发展迅速，工业、农业、第三产业和高科技产业都处于百年未有之大变局中。社会的进步发展不但提高了人们的生活水平质量，而且对能源的需求和消费也在大幅增加，从汽车内燃机到家用电器，无不需要能源来运转。中国的GDP正以每年10%的速度增长，能源消费也随之快速增长。
1. 能源转换阶段
在能源发展史上，人类对能源的利用发生了两次重大转变(安琪，2020)(图1-1)：**次，木柴走下能源需求神坛，煤炭取而代之成为主要能源需求类型；第二次，石油取代煤炭占据全球能源消费的主要地位；在当今世界，虽然石油在全球能源消费结构中的*要地位依然不可取代，但是在绿色经济发展背景下，石油资源占比逐渐减少，能源结构向着多层次过渡。
早在18世纪，人类还局限于直接利用风能、水力、动物能、木柴等自然能源，这些能源在世界一次能源消费结构中占有**的位置。然而，随着蒸汽机的成功发明，西方世界和18世纪的工业革命开始高速发展，煤炭在全球能源消费比例中的占比上升。在19世纪后期，人类历史上发生了**次能源转换。1860年煤炭使用量占世界一次能源消费结构比重为24%，到1920年上升为62%，较1860年增长1.58倍，开启了“煤炭时代”。20世纪下半叶，随着电力的迅速发展，蒸汽机被逐步取代，煤炭消耗也逐步下降。1965年，在世界能源结构中，石油取代煤炭成为能源使用主要形式，“石油时代”随之到来。1979年，在世界能源消费占比中，石油占54%，成为世界第二次能源转换的象征。
随着世界经济的不断扩张，能源消费持续增长，年均增长率约为1.8%。世界能源消费结构不断趋向优化，其中油煤占比下降，天然气占比不断提高。石油占世界能源使用量的比例*高，但它也面临着逐渐枯竭的问题。核能、风能、地热等能源不断革新，正在形成可再生能源与化石能源并立的能源格局。因此，新能源的发展和向多元能源结构的转变是当今人类的必然。
图1-1 世界能源结构中主导能源转换
2. 发展趋势
经济发展判断是能源预测的基础。中东石油危机导致石油价格高涨，使一些能源消耗国意识到必须要发展成熟的能源消耗预测。每年，国际能源组织、主要石油公司和能源咨询机构都根据各自的预测模型系统发布几十个全球能源前景，并根据全球经济趋势分析长期世界能源趋势。如今，在全球能源模式过渡的“十字路口”，能源前景的准确预测更有助于把握未来能源发展的趋势。
1)能源需求增长放慢步幅
未来20年全球人口增长率将明显放缓，经济增长小幅下滑将成为经济社会发展的主要趋势。到2040年，世界经济将达到100万亿至130万亿美元，人口将达到90亿左右(安琪，2020)。然而，未来的能源需求增长和经济增长率并不完全相同。预计到2040年，世界能源需求的增长预估值在25%到35%之间，以及按照中国石油经济研究所发布的“2050年世界和中国能源前景”，未来30年的能源增长将远低于同期，全球增长率将占36%。不同国家能源需求的增长具有波动，几个机构预测未来世界能源的需求增长主要依靠印度和中国一些新兴经济体。作为*大的能源消费国，中国的能源需求仍在增长，但增长率将在未来30年内放缓，这是由于工业转型产业升级对能源的需求与消费将会不断下调。中国石油经济技术研究院(ETRI)也预测到2035年之后，中国能源需求将逐渐下降，稳定消费世界上占比23%的能源，那时的单位能耗比2015年将下降54%，相反地，另外的发展中国家将是世界能源增长的主要贡献国家。国际能源署(IEA)预测，到2040年，印度将是全球能源需求增长*快的国家，比例约为30%，还有东南亚也会对全球能源需求增长做出巨大贡献，预计其能源需求增速是目前中国的两倍(安琪，2020)。OPEC认为到2040年，印度将超越中国成为世界上*大的能源消费者，但这种变化主要是因为中国的能源需求预期被下调，而不是印度的能源需求前景更加乐观。
IEA指出，2020年以来，疫情给能源经济带来了重大不确定性，如果疫情持续蔓延，得不到有效抑制，那么世界经济整体水平预计在2023年才能恢复到2019年的基本水平，能源方面受此影响更大，恢复更为迟缓，预计在2025年恢复到疫情暴发前的水平。受经济放缓影响，全球不同种类能源需求均有所下降，石油下降了8%，煤炭降低了7%，天然气下降了3%，电能下降了2%，使得全球能源领域碳排放量直接降至十年前排量，即2.4Gt① (戴家权和霍丽君，2021)。
2)化石能源仍是世界能源主导形式
2018年IEA预测，即使在2040年可持续发展目标愿景基础上，化石能源仍将是一次主要能源来源。在石油需求方面，各机构预测其将在《巴黎协定》情景基础上呈整体下降趋势，如表1-1所示。ETRI还认为2035年后，世界石油需求将基本停滞不前，增长主要来自非经合组织国家。
表1-1 化石能源消费在《巴黎协定》理想愿景下的预测值
注：1bbl=159L。
为应对新冠疫情导致的石油需求急剧萎缩，OPEC于2020年4月12日实现了历史上*大的减产，*初减产幅度高达970万bbl。由表1-2(戴家权和霍丽君，2021)可以看出，OPEC+的月度生产政策机制，加上沙特阿拉伯在2～4月份日产量减产100万bbl，进一步显著提振了石油市场。美国恢复对伊朗的制裁后，中国的石油进口量大幅减少，解除制裁后中国的进口预计将大幅增长。特别是在2021年3月27日中伊签署为期25年全面合作协议，预计中国对伊朗原油进口将大幅增长。
表1-2 OPEC+实际减产规模
注：*初计划为2020年5～6月减产970万bbl/d，7～12月减产770万bbl/d，2021年1～4月减产580万bbl/d。
石油非燃烧利用已成为需求的主要来源，包括化学产品，这些用品的原料是由润滑剂、沥青等制成。到2030年，石化行业将占石油需求的34%以上，2050年将超越卡车、航空和航运行业(周问雪，2018)，达到近50%。
天然气是能源发展前景中一直关注的焦点。近年来全球范围内天然气行业的发展又呈现上升趋势。2017年全球天然气消费量呈现增长趋势，其较同期增长了2.2%(表1-3)，表明其消费市场迅速打开。对于亚洲地区而言，这是十年来的*高增速，对于欧洲地区而言，也*次转变为增长趋势。此外，随着天然气发电的逐步实现，预计其他地区的天然气需将持续上升。在未来几年内，世界天然气的供应需求和贸易将保持强劲的增长势头。区域供应不平衡将越来越明显：一是新兴的国家将继续成为天然气市场发展的主要推动力。如北美和亚洲及大洋洲等地区，其作为天然气的主要生产地和消耗地，市场选择
表1-3 世界各地区天然气需求表 (单位：10亿m3)
将更加突出。二是对于*联体和欧洲的天然气市场发展将会受到限制，主要受到其国内市场和出口市场双重萧条的影响。三是地区间天然气价格差距将持续存在，但由于全球供应充足，替代能源竞争加剧，未来30年其价格差距将缩小，天然气在各个领域的应用将得以蓬勃发展，居民、商业、工业和运输将增长更快，发电需求空间广阔(秦园等，2015；罗佐县等，2019；高慧等，2020；李洪言等，2020)。
IEA在2018年发布的《世界能源展望》中指出，过去十年，电力部门对天然气的使用量增加了50%，但未来十年工业部门将占天然气消费增长的40%，成为电力部门之外天然气需求的主要推动力。英国石油公司(BP)认为，天然气的需求迅速增长，尤其在工业领域应用增长的主要原因是天然气供应的低成本和液化天然气贸易合作的扩大化。
3)可再生能源前景看好
对于可再生资源而言，水电经历的发展历史*长，受资源分配空间的限制，水电开发对周边生态环境会产生一定程度的影响。因此，水能满足不了电力系统向大规模高比例新能源转变的要求。光伏和风电经过20多年发展，每千瓦时的发电成本接近化石能源发电成本，市场竞争优势逐步显现。此外，一些可替代原油的清洁燃料，像生物质燃料如乙醇、甲烷等这类易燃清洁燃料，未来可在航空等重要交通领域大规模应用发挥其重要作用。
国际可再生能源机构(International Renewable Energy Agency，IRENA)指出，未来两年，在发电技术不断革新基础上，使用可再生能源(生物质能、水力发电等)发电的成本将与使用化石燃料发电的成本相当，有助于推动可再生能源发电进入全球能源结构。2010年锂离子电池价格的下降是进入电池新能源时代的重要标志(张世国，2021)。根据麦肯锡发布的《2021年全球能源展望》预测，在能源领域，至2036年，全球一半的电力或都将来自可再生能源，而这主要是由电池实现的。公用事业在使用能源过程中，煤炭的使用将会逐渐减少，天然气和可再生能源使用率逐步提高。由此，可再生能源的前景应用被持续看好，是未来应用需求增长*快的能源。
IEA发布的《2020年中国可再生能源展望报告》指出，中国非化石能源比重未来会持续高速增长，到2050年，中国非化石能源比重将提升至78%。可再生能源的加速发展，不仅需要从电力、交通及供热等全领域展开，更需要是政策的支持和对技术开发的重视(张世国，2021)。2020年，全球有超过130个国家和地区都纷纷宣布或出台相关草案，提出在2045～2060年实现碳中和目标，其中包括欧盟、瑞典、加拿大、日本、韩国及中国。为实现这一目标，日韩均在2020年启动了发展海上风电的新能源发展新措施，以风电、光伏为代表的新能源产业的国际投资与合作已成为实现全球碳中和核心目标的核心手段。
4)能源结构正在深度调整
世界一次能源消费结构正在朝着清洁、低碳方向发展。2040年，全球除煤炭以外的燃料消费量正在上升，石油和天然气将占55%。在BP近三年的预测中，风能和太阳能到2035年增速将达到150%，石油和天然气的消费需求占主导地位依旧保持不变。此外，世界范围内的生产和消费也出现一定程度的转移，生产逐渐向西移，消费则逐渐东移。原油价格的决定权不仅仅掌握在石油输出国的手中，同样地，天然气的贸易规则也发生了重要变化。世界能源结构正在逐步发生深度调整和变化。
能源消费的增长速度放缓，其中工业和建筑领域是全球能源需求消费增长*快的行业。有预测表明，全球工业部门方面的能源需求将在2040年到顶峰后保持稳定，成为全球能源主要消费部门。天然气可以满足未来全球工业部门的能源需求。IEA表示，电力在世界所有能源终端中具有重要的地位，在2040年占*终能源消耗增长的四成，同时在过去25年的能源消费增长中占有一定比例。相比目前水平，到2050年，化石能源消耗的总量将低于目前的2/3，2050年后原有的煤炭消费下降很快。天然气需求将在2025年达到峰值，并会成为需求*大的化石能源，但产量仍降低40%以上(邱丽静，2017；张所续和马伯永，2019)。
ETRI在其能源展望指出，中国的能源消费已进入新老动能转换期。不久的将来，中国工业化进入尾声，城市化进程稳步推进，能源需求重点将逐渐转为国内能源。工业能源占*终能源比例会下降，交通和建筑能源将稳步提高。中国工业部门在2025年将达到顶峰。到2050年，终端能源消费结构中，煤炭将大幅降低至17%，天然气将
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