2018能源转型展望——2050年能源供给与使用预测

前言

《电力国际信息参考》，是中电联国际部编辑发布的电子刊物。刊物收集世界各国的最新的能源战略、电力政策、先进的电力经营和管理理念、电力领域新技术的应用等信息，既包含国际能源电力的实时动态，也开设了“关注”、“政策与市场”、“世界看中国”等专题栏目，从不同角度深入剖析国内外能源电力热点话题。《电力国际信息参考》以月刊电子版形式向读者发送，是中电联国际部向会员单位提供的品牌服务项目之一。

【《2018年能源转型展望》节选】未来几十年，世界能源系统面临着迅猛的变化，特别在发电、网络和电力使用方面。

《能源转型展望》中列举的主要全球主题如下：

终极能源需求增长缓慢，2035年左右达到470EJ/年峰值，比2016年高17%，之后逐渐下降，于2050年达到450EJ/年。造成这种趋势的原因包括人口和生产率增长速度下降，最终用途(尤其是交通电气化)能效大幅提升，以及热效率相对较低的化石燃料在能源组合中所占份额降低。

电力消费增长率迅速增长，超过了2050年电力消费在能源需求中所占份额的两倍。这是由于所有地区和领域中，尤其是电动汽车，能源需求中大规模的电气化。这也导致了输配电系统的大规模扩大。

全球主要能源供应将在2030年到2039年初期达到峰值，并不再以煤炭、石油和天然气主导。到2050年，能源供应组合由化石燃料和非化石燃料平分，可再生能源更多，同时煤炭和石油的数量也将减半。

电力生产将由可再生能源按以下顺序主导：太阳能光伏、陆上风能、水能和海上风能。这些可再生能源在2050年将占全球电力生产的80%。其中大部分是大规模公共事业级太阳能光伏和海上风电场。太阳能和风能的可变性将需要通过储能和需求侧响应等若干选择，获取额外的灵活性。

世界能源系统成本从业务支出(主要是燃料)转向资本支出。尽管高资本成本的可再生能源和电力网络大规模扩大，但总能源支出占GDP的比例将在2050年大幅下降。

主要影响

这些重要主题和其他结果，对跨能源价值链的利益相关者、消费者、决策者和监管者都产生了重要影响。在这里，我们总结了其中一部分，并进行分析讨论。涉及现存能源行业参与者的重大变化将扩大并深化。

我们已经看到石油巨头的大量投资，例如在电动汽车充电网络方面。一些人开始从“石油和天然气”过渡到“天然气和石油”，最后到“能源”供应商。在这个过程中，他们发现自己在与建成的电力公共事业(无论是作为电力网络所有者还是作为电力供应商)竞争，这些电力公共事业也在寻求新的角色和商业模式。这些趋势将会持续下去。

同样值得注意的是，像谷歌和亚马逊这样的大型技术公司，以及老牌工程公司都在开发新的商业模式，考虑在能源供应和使用方面的新角色。商业模式的变化可能会导致产品需求和能源需求发生重大变化，而在能源领域，经济的一些领域从所有权转向“按使用付费”的服务模式。

主要的驱动因素包括：

数字化提供的新的可能性;

正如我们预测中所反映的，能源需求大规模电气化;

与屋顶太阳能光伏不同规模的发电技术更加多样，主要是太阳能和风能。

主导可变可再生能源将是市场、监管和网络的主要因素。

太阳能和风能的高比重将使许多国家更多使用目前的市场机制和电力市场基本面变化。这需要有力的监管干预。

可再生能源收入存在一个问题，这是批发电价基于时间的影响。这导致风能和太阳能的平均价格下降。

太阳能和风能的可变性需要多种选择来提供额外的“灵活性”。他们包括储能、需求侧响应和更大的互联容量。化石燃料发电机将朝着“顶峰”的角色迈进。季节性的可变性对高纬度地区，尤其是北欧、北美洲和大中华地区来说至关重要。在低纬度地区，可能存在不同的解决方案。以市场为基础的价格信号对于激励创新和发展经济高效灵活性具有重要意义。

应对太阳能和风能可变性所需成本没有达到限制可再生能源增长的程度。

可变可再生能源也促进所谓的“领域联合”，即利用过剩的可再生能源去生产氢气或其他燃料气体或液体，或补给供暖网络。这两种选择都为更长时间的储能提供了机会。

我们预计输配电网络将实现大规模扩大化和自动化。

这将由需求的电气化以及太阳能和风能的分散性质驱动。例如，配电系统的变压器安装率将会翻倍。

规划和建设电网所涉及的时间跨度可能要求运营商在不确定的情况下做出决定。监管机构将需要就风险合理分配以及相关搁浅资本成本做出决定。大型热能发电机将面临相当大的不确定性。

目前在农村地区，电力网络薄弱或缺乏;然而好的可再生能源，村庄级的家用“微电网”预计将会增加;目前这些“微电网”是否优于加强版的传统电网尚不清楚。

在工业、商业和住宅领域，将会有更多“电表后端”发电，同时需求侧响应也会增加。系统运营商任务将会变得更加复杂;然而，跨网络的能源流动将会减少，从而导致固定成本在总成本中的比重增加。

对电力网络的依赖性日益增加，这就需要充分的运营安全。电力网络可能很脆弱，因为它们分布范围较广，服务终端众多，而且所用设备来自多个供应商，每天都有增加或者修订的项目。加强网络监测和自动化能力是明确的应对措施。将会需要更高级别的网络安全。

电动汽车的使用将快速升级和改变消费者对能源供应的看法。

交通电气化，尤其是私人汽车和“最后一英里”的发展将会加快。电动汽车家用充电将成为家庭花销的主要方面，可以用于向能源供应商和电网运营商提供服务。电动汽车充电的商业模式可能会合并，同家庭供电一样，包括电表后端太阳能光伏和储能。

电动汽车的总量可能为可再生能源整合提供巨大的灵活性优势。重要的是要确定这些优势可以或将为汽车使用者提供便利。

电力需求

我们预测，世界电力需求(不包括能源行业内的使用量)将增加170%，由2016年21 PWh/年增加到2050年57PWh/年。(如图)

这是因为能源需求增加和电气化规模扩大。考虑到输配电损耗以及发电机和储能的自耗，预计全球发电量将从25PWh/年上升到66PWh/年。虽然到2050年，交通领域对电力的需求大幅增加，但与建筑和制造业等主要领域相比，其需求仍然相对较小。

能源供应

随着2050年工业和社会电气化加速，能源供应比能源需求表现出更明显的变化。

全球主要能源供应或将达到峰值

为满足需求的全球主要能源供应体现了报告中的预测，即能源需求将在2030-2039年中期达到峰值随后逐渐下降。然而，虽然需求在2050年从峰值下降到17EJ/年，供应下降了76EJ/年。造成这种影响的主要原因是发电效率的提高，该效率通常为35-45%，取而代之的是可再生能源发电，没有等值的能源转换损耗。

碳氢化合物或将达到峰值

我们预测主要能源供应将会发生巨大变化。目前，石油和煤炭供应分别占全球能源供应的29%和28%。到2023年，天然气将超过煤炭，并在2027年超过石油，成为最大的能源来源。

我们预测，2023年石油达到峰值，随后天然气在2036年达到峰值。煤炭已经达到峰值。预计2050年天然气供应量为150EJ/年，与目前持平。化石燃料在主要能源组合中的份额目前为81%，在本世纪中期下降到50%。

能源组合中生物能、水能和核能的比重将保持平稳。太阳能光伏和风能将迅速增长，到2050年在世界主要能源供应中分别占16%和12%。

电力

太阳能光伏和风能迅速增加，2050年成为能源组合中的主导力量。

到2050年，太阳能光伏占比40%，风能29%。陆上风能占主导地位，而海上风能贡献力在本世纪中期不断增加，达到风能发电量的20%。可再生能源的增加是以煤炭、以及后来的天然气和核能为代价的。尽管在这段时期，发电量增加约2.5%，但是化石燃料发电将比2017年下降约60%。