與近幾年長(zhǎng)期能源短缺和價(jià)格波動(dòng)相比,全球似乎正步入一個(gè)新的能源市場(chǎng)環(huán)境,其特點(diǎn)是石油和天然氣供應(yīng)空前過(guò)剩,而化石燃料需求減弱。國(guó)際能源署執(zhí)行干事法提赫·比羅爾博士在去年 10 月發(fā)布的《2024 年世界能源展望》 (WEO 2024) 上表示,雖然這種緩解令人欣慰,但這些特點(diǎn)為“本世紀(jì)下半葉的買(mǎi)方市場(chǎng)”奠定了基礎(chǔ)。他表示,這將對(duì)電力行業(yè)產(chǎn)生微妙的影響,包括可再生能源面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力、依賴化石燃料的市場(chǎng)的電價(jià)下降,以及在靈活性和電網(wǎng)現(xiàn)代化需求不斷提高的情況下清潔能源投資面臨的潛在挑戰(zhàn)。
總部位于巴黎的國(guó)際能源組織在其年度展望報(bào)告中指出,隨著其他錯(cuò)綜復(fù)雜、相互依存的現(xiàn)實(shí)繼續(xù)重塑世界能源的未來(lái),所有這些都將上演。報(bào)告突出強(qiáng)調(diào)了電力需求和供應(yīng)動(dòng)態(tài)的劇烈變化、電網(wǎng)現(xiàn)代化的迫切需求以及地緣政治緊張局勢(shì)下供應(yīng)鏈日益不穩(wěn)定所帶來(lái)的新不確定性。
1. 電力需求將猛增。電網(wǎng)能跟上嗎?也許最大的不確定因素是電力需求的增長(zhǎng)速度。國(guó)際能源署指出,自 2010 年以來(lái),全球電力需求平均每年增長(zhǎng) 2.7%——遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)能源需求,這得益于家庭、商業(yè)建筑、交通和工業(yè)的電氣化。

與往年一樣,《世界氣候變化展望 2024》探討了三種主要情景:既定政策情景 (STEPS),假設(shè)當(dāng)今的政策設(shè)置將持續(xù)下去,并預(yù)計(jì)到 2100 年全球氣溫將上升 2.4 攝氏度(概率為 50%);宣布的承諾情景 (APS),假設(shè)所有政府的理想目標(biāo)都將實(shí)現(xiàn)(并將變暖升幅限制在 1.7 攝氏度);2050 年凈零排放 (NZE) 情景,該情景描繪了一條到本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放的規(guī)范路徑,與將變暖限制在 1.5 攝氏度相一致。值得注意的是,STEPS 展望考慮到了電動(dòng)汽車(chē) (EV) 的采用、可再生能源部署、液化天然氣 (LNG) 需求、數(shù)據(jù)中心電力使用和效率改進(jìn)等敏感因素。
在 STEPS 中,IEA 預(yù)測(cè)全球電力需求到 2050 年將增長(zhǎng)近一倍,從 2023 年的 26,000 TWh 大幅增加 50,000 TWh。報(bào)告稱,“僅從 2023 年到 2035 年,每年平均增長(zhǎng)近 1,000 TWh,相當(dāng)于每年在全球電力消耗中增加一個(gè)日本”。哪個(gè)行業(yè)將推動(dòng)最大增長(zhǎng)各不相同。雖然電動(dòng)汽車(chē)的擴(kuò)張可以提高交通運(yùn)輸?shù)碾姎饣剩臻g制冷和家用電器擁有量的增加更肯定會(huì)推動(dòng)建筑行業(yè)的增長(zhǎng),不過(guò)這取決于以發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體為中心的經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張,并與氣候影響有關(guān)。與此同時(shí),工業(yè)電氣化可能由電力密集型清潔能源技術(shù)制造和依賴高溫?zé)崃窟M(jìn)行鋼鐵和水泥生產(chǎn)等工藝的能源密集型行業(yè)以及電解氫的需求推動(dòng)。《世界能源展望 2024》指出,雖然鋼鐵、氨和煉油行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)利用電力生產(chǎn)氫氣可能會(huì)“大幅”增加需求,但其規(guī)模和時(shí)間“高度不確定,因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于不同氫氣途徑和用途的發(fā)展速度” 。
國(guó)際能源署承認(rèn),在短期內(nèi),數(shù)據(jù)中心和數(shù)字化等新興行業(yè)將不可避免地帶來(lái)全新的需求增長(zhǎng)潛力,盡管它不愿做出具體的預(yù)測(cè)。“我們對(duì)不確定性的評(píng)估表明,到 2030 年的需求增長(zhǎng)可能與 STEPS 相差 170 TWh,”它表示。這可能占“到 2030 年全球電力需求增長(zhǎng)總量的相對(duì)較小份額,盡管該行業(yè)在主要數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的國(guó)家或地區(qū)層面將發(fā)揮更重要的作用,”它指出。

能源效率也是一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素。“敏感性分析表明,到 2035 年,新興市場(chǎng)和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的電器和制冷用電需求可能比 STEPS 高出約 340 TWh(5%)。相比之下,如果能更快地采用有效的效率標(biāo)準(zhǔn),到 2035 年,這些終端用途的用電需求可能比 STEPS 低近 900 TWh,”報(bào)告稱。
2. 能源安全越來(lái)越依賴電力。《世界能源展望 2024》特別對(duì)電力需求和峰值電力需求進(jìn)行了區(qū)分,并強(qiáng)調(diào)峰值電力需求已成為能源安全的基石。“電力安全有兩個(gè)核心要素:確保足夠容量滿足峰值需求的能力(充足性)以及管理需求和可再生能源供應(yīng)波動(dòng)的能力(靈活性),”它解釋道。它警告稱,在國(guó)際能源署的所有情景中,峰值需求預(yù)計(jì)將比整體電力需求增長(zhǎng)更快,到 2035 年,新興市場(chǎng)和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的峰值需求增長(zhǎng)速度可能將快 80%。
1. 2023-2035 年既定政策情景 (STEPS) 中按驅(qū)動(dòng)因素和地區(qū)劃分的峰值電力需求。注:其他 EMDE = 中國(guó)以外的新興市場(chǎng)和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。峰值需求是一年中需求最高的 100 小時(shí)的平均需求水平。資料來(lái)源:國(guó)際能源署 (IEA) |
一個(gè)關(guān)鍵原因是可再生能源的增加增加了供需失衡的可能性,但隨著越來(lái)越多的地區(qū)采用電力供暖和制冷,越來(lái)越多的終端用戶使用電力,季節(jié)性變化也變得更加明顯。雖然目前許多地區(qū)依賴天然氣和煤電廠來(lái)提供可調(diào)度產(chǎn)能,但國(guó)際能源署表示,快速變化即將到來(lái)。
“電池對(duì)于可調(diào)度容量至關(guān)重要,到 2035 年,STEPS 將增加超過(guò) 1,700 GW 的電池容量,”它預(yù)測(cè)。此外,STEPS 預(yù)計(jì)“到 2030 年,電網(wǎng)投資將增加近 70%,以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化和擴(kuò)展,電池存儲(chǔ)投資將增加近三倍。”IEA 還預(yù)測(cè),智能電表、動(dòng)態(tài)電價(jià)和需求轉(zhuǎn)移設(shè)備等需求響應(yīng)解決方案將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。與此同時(shí),它表示,季節(jié)性靈活性將繼續(xù)依賴水電、熱電廠,甚至削減的可再生能源產(chǎn)量,而長(zhǎng)期氫氣存儲(chǔ)將帶來(lái)新的貢獻(xiàn)。

3. 維持充足電力供應(yīng)的壓力越來(lái)越大。不過(guò),目前,世界普遍仍然過(guò)度依賴化石燃料發(fā)電。從 2010 年到 2023 年,燃煤發(fā)電量猛增近 2,000 TWh(+23%),而天然氣發(fā)電量增長(zhǎng)超過(guò) 1,700 TWh(+36%),這得益于電力需求的增長(zhǎng)超過(guò)了清潔能源的擴(kuò)張。在印度和印度尼西亞等新興經(jīng)濟(jì)體中,煤炭仍將是發(fā)電的支柱,根據(jù) STEPS 情景,預(yù)計(jì)到 2030 年,化石燃料的使用量將保持在目前的水平附近。但總體而言,到 2030 年,全球燃煤發(fā)電量預(yù)計(jì)將下降 10% 以上,而天然氣發(fā)電量將略有上升(+5%)。在所謂的“發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體”中,到 2050 年,煤炭使用量預(yù)計(jì)將下降 50%,天然氣使用量將下降 15%。總體而言,不減排的化石燃料所占份額可能會(huì)從 2023 年的 60% 驟降至 2050 年的 19%。
與此同時(shí),國(guó)際能源署樂(lè)觀地認(rèn)為,核電目前占全球發(fā)電量的 9%(2023 年為 2,765 TWh),在延長(zhǎng)壽命、新建核電廠和現(xiàn)有反應(yīng)堆恢復(fù)運(yùn)行的推動(dòng)下,核電發(fā)電量可能會(huì)增加。在 STEPs 計(jì)劃下,到 2050 年,核電總發(fā)電量可能會(huì)大幅增加到 4,460 TWh(從 2023 年的 416 GW 容量增加到 2050 年的 647 GW)。然而,雖然在 APS 計(jì)劃下,核電總發(fā)電量可能會(huì)增加一倍以上,達(dá)到 6,055 TWh,但到本世紀(jì)中葉,核電的份額仍將徘徊在 9% 左右。

2023-2030 年 STEPS 中發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體和 EMDE 的發(fā)電量。未來(lái)五年,在風(fēng)能、太陽(yáng)能和核能的推動(dòng)下,發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的清潔能源增長(zhǎng)速度將是電力需求的兩倍,而煤炭使用量將下降 50%,天然氣使用量將下降 15%。在新興市場(chǎng),太陽(yáng)能和風(fēng)能主導(dǎo)著清潔能源的增長(zhǎng),但化石燃料的使用量基本保持不變,中國(guó)占該類(lèi)別清潔能源增長(zhǎng)的 70%。資料來(lái)源:IEA |
根據(jù)《世界能源展望 2024》,可再生能源將占清潔能源增長(zhǎng)的絕大部分。到 2030 年,可再生能源的產(chǎn)量預(yù)計(jì)將比 2023 年增加近一倍,從 9,029 TWh 增長(zhǎng)至 17,577 TWh,主要由太陽(yáng)能光伏 (PV) 和風(fēng)能推動(dòng),這兩個(gè)行業(yè)的復(fù)合年均增長(zhǎng)率 (CAAGR) 分別為 22% 和 12%。僅太陽(yáng)能光伏發(fā)電在總發(fā)電量中的份額就將從 2023 年的 5% 增加到 2030 年的 17%,到 2050 年將達(dá)到 37%,而風(fēng)能發(fā)電量將從 2023 年的 8% 增長(zhǎng)到 2050 年的 21%(圖 2)。
然而,國(guó)際能源署強(qiáng)調(diào),目前向清潔能源轉(zhuǎn)型的步伐仍然不夠。“如果電力行業(yè)要引領(lǐng)凈零排放,就需要在 2035 年前將新的低排放方案推向市場(chǎng),”它表示。這些方案包括小型模塊化反應(yīng)堆;碳捕獲、利用和儲(chǔ)存 (CCUS) 技術(shù)的部署;以及低排放氫氣和氨的使用。“到 2035 年,采用 CCUS 技術(shù)的化石燃料以及低排放氫氣和氨將開(kāi)始對(duì) NZE 情景產(chǎn)生影響:它們合計(jì)比 STEPS 中的多提供 1,100 TWh 的電力,使它們?cè)?2035 年后能源脫碳方面發(fā)揮重要作用,”它表示。

4. 天然氣需求上升,但長(zhǎng)期作用尚不明朗。過(guò)去幾年,天然氣需求一直呈平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),主要原因是電力需求增加、煤改氣以及其作為風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏整合的關(guān)鍵靈活性提供者的作用。盡管?chē)?guó)際能源署列出了一系列可能改變其發(fā)展軌跡的不確定因素,但它總體上認(rèn)為,天然氣需求將持續(xù)增長(zhǎng)至 2030 年代及以后。
一個(gè)關(guān)鍵原因是,2023 年,電力行業(yè)占全球天然氣消費(fèi)量的 40%。更高的電力需求——以及圍繞需求增長(zhǎng)的無(wú)數(shù)不確定性——仍然是一個(gè)重要因素。根據(jù) STEPS,全球電力需求將在 2023 年至 2040 年間每年增長(zhǎng) 2.9%。報(bào)告指出,雖然天然氣發(fā)電可以在短期內(nèi)幫助滿足需求增長(zhǎng),但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,天然氣發(fā)電利用可能存在不確定性。報(bào)告稱:“在 STEPS 中,發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體天然氣發(fā)電廠的平均容量系數(shù)從 2023 年的 36% 下降到 2030 年的 31% 和 2035 年的 26%。”“如果他們必須滿足敏感性案例中更高的需求,那么燃?xì)獍l(fā)電廠的平均容量系數(shù)仍會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降,但下降速度會(huì)有所放緩。”

目前,煤改氣的技術(shù)潛力仍然巨大,高達(dá) 4500 億立方米。如果天然氣價(jià)格降到足夠低,STEPS 預(yù)測(cè)中國(guó)、印度和東南亞將有另外 3000 億立方米的天然氣可供轉(zhuǎn)換。國(guó)際能源署還特別指出,中東地區(qū)的油改氣(該地區(qū) 2023 年的石油發(fā)電量約為 340 TWh)可能會(huì)引發(fā)天然氣需求的另一次激增。可再生能源規(guī)模擴(kuò)大的挑戰(zhàn),包括許可延遲、供應(yīng)鏈中斷以及風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏的電網(wǎng)連接問(wèn)題,尤其是在美國(guó)和歐盟,也可能加劇這一趨勢(shì)。然而,相反,太陽(yáng)能光伏部署的快速進(jìn)展可能會(huì)抑制天然氣的增長(zhǎng)。
5. 供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)——清潔能源轉(zhuǎn)型的致命弱點(diǎn)。除了燃料供應(yīng)中斷之外,《世界能源展望 2024》還表達(dá)了對(duì)供應(yīng)鏈中持續(xù)存在的脆弱性的擔(dān)憂,尤其是清潔能源技術(shù)。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是制造能力在地理上高度集中。“由于其支持性的產(chǎn)業(yè)政策,中國(guó)在太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能、熱泵、電解器和電池組件方面擁有非常大比例的現(xiàn)有制造能力,”報(bào)告指出。“以電池為例,中國(guó)擁有全球近 90% 的電池陰極活性材料產(chǎn)能,通常是鋰與鎳、鈷和錳的組合,或磷酸鐵,以及 98% 的電池陽(yáng)極活性材料產(chǎn)能,通常是石墨或硅摻雜石墨。”

風(fēng)險(xiǎn)還延伸至關(guān)鍵礦產(chǎn),這些礦產(chǎn)的市場(chǎng)在 2023 年動(dòng)蕩不安。報(bào)告警告稱:“預(yù)計(jì) 2023 年至 2035 年,精煉銅、鋰和鈷的供應(yīng)增長(zhǎng)中約有 50%-75% 將來(lái)自當(dāng)今最大的生產(chǎn)商,電池級(jí)石墨供應(yīng)和鎳供應(yīng)增長(zhǎng)中約有 90% 也將來(lái)自這些生產(chǎn)商。”
正如國(guó)際能源署首席能源經(jīng)濟(jì)學(xué)家蒂姆·古爾德所解釋的那樣,許多電池金屬(鋰、鎳、鈷和石墨)的供應(yīng)量在未來(lái)十年內(nèi)都將“大幅增長(zhǎng)”。然而,銅作為電力基礎(chǔ)設(shè)施的基本金屬,卻面臨著潛在的短缺。他說(shuō):“由于礦石質(zhì)量下降,新項(xiàng)目不多,這意味著,隨著需求的快速擴(kuò)張,我們的需求(扣除回收量)與不同項(xiàng)目的預(yù)期供應(yīng)量之間存在重大差距。”他說(shuō),雖然這些材料限制“并不意味著我們的預(yù)測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)”,但它們“向政策制定者和決策者發(fā)出了強(qiáng)烈的信號(hào),即我們需要縮小這些差距”。為了降低風(fēng)險(xiǎn),國(guó)際能源署強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,包括回收和替代技術(shù)開(kāi)發(fā),以及政策干預(yù),例如通過(guò)補(bǔ)貼、稅收抵免以及環(huán)境、社會(huì)和治理標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)“負(fù)責(zé)任地采購(gòu)材料”。
6. 中國(guó)如今已成為一個(gè)無(wú)可否認(rèn)的有影響力的強(qiáng)國(guó)。最后,與之前的版本相比, 《2024 年世界能源展望》的專(zhuān)家們一再?gòu)?qiáng)調(diào)中國(guó)正在崛起成為全球能源市場(chǎng)的決定性力量。如今,中國(guó)已成為世界上電氣化程度最高的經(jīng)濟(jì)體之一,原因有很多:制造業(yè)、工業(yè)和政策。例如,在過(guò)去十年中,為應(yīng)對(duì)城市空氣污染所做的努力已使使用電力取暖的人數(shù)翻了一番,”IEA 可持續(xù)發(fā)展、技術(shù)和展望主任 Laura Cozzi 表示。她表示,中國(guó)推動(dòng)電氣化將影響到每個(gè)人。“為什么?因?yàn)閺默F(xiàn)在到 2035 年,中國(guó)將需要大量的新增電力。我們預(yù)計(jì)中國(guó)系統(tǒng)新增的電力量將相當(dāng)于美國(guó)目前的電力需求。中國(guó)做出的選擇將對(duì)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,尤其是對(duì)能源商品而言,”她表示。
中國(guó)在太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能發(fā)電方面已經(jīng)領(lǐng)先世界,目前在建的核反應(yīng)堆有 30 座,是其他國(guó)家的 2.5 倍多。“我們的分析表明,中國(guó)在電力領(lǐng)域擴(kuò)大太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能和其他低碳技術(shù)的應(yīng)用,將很快導(dǎo)致其煤炭使用量達(dá)到峰值,隨后下降,”科齊說(shuō)。她指出,中國(guó)目前占全球煤炭需求的一半以上。“這將大大減少全球煤炭需求,相當(dāng)于中國(guó)以外目前的總需求。因此,了解中國(guó)的能源發(fā)展軌跡是全球大宗商品趨勢(shì)的關(guān)鍵決定因素,”她說(shuō)道。但與此同時(shí),中國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)革命將在 2035 年前減少國(guó)內(nèi)石油消費(fèi)量 500 萬(wàn)桶/日,從而有助于全球石油需求達(dá)到預(yù)期峰值。

比羅爾認(rèn)為,中國(guó)崛起成為核心參與者,凸顯了“新能源市場(chǎng)環(huán)境”的重大轉(zhuǎn)變,該環(huán)境預(yù)計(jì)將于 2025 年開(kāi)始形成,其特點(diǎn)是競(jìng)爭(zhēng)加劇和地緣政治緊張局勢(shì)升級(jí)。在這些轉(zhuǎn)變中,全球合作對(duì)于應(yīng)對(duì)能源安全不斷演變的挑戰(zhàn)和氣候變化不斷升級(jí)的影響至關(guān)重要。“能源安全的定義正在演變,各國(guó)和全球決策者需要達(dá)成共識(shí),”