国家电网报:展望:2050年全球能源发展趋势

发布时间:2018-01-12

核心提示:

  应对全球气候变化是人类社会发展面临的重大挑战,已成为各国政府、能源行业以及科技工作者关注的焦点问题。国网能源研究院有限公司依托在能源电力领域的多年积累,发挥电力行业的独特优势,从2015年起组织开展全球能源分析与展望研究工作。日前,该院发布《全球能源分析与展望2017》,总结分析全球能源电力历史现状,展望中长期全球能源电力发展趋势,探索全球能源转型的可行路径。本期为大家呈现展望部分的核心内容。

展望:2050年全球能源发展趋势

国网能源研究院有限公司 单葆国  李江涛  张春成  徐朝

《国家电网报》2018年1月9日第五版

  展望2050年,世界经济持续增长,以中国为代表的发展中国家成为全球经济增长的主要引擎。在建设“一带一路”全球发展新机遇、新时代中国发展新征程、印度等新兴经济体崛起等因素带动下,全球能源需求将保持增长。能源生产技术变革带动生产成本显著下降,能源消费技术变革加快能源利用效率提升,能源市场的全球化进程将有力推动基础设施互联互通、资源技术合作共享。积极履行自主贡献承诺、携手应对全球气候变化,成为世界各国的普遍认同和能源行业的一致行动。

  为实现2℃温升控制目标,在需求规模上“减量”和在能源结构中“去碳”是应对气候变化的全球共识。由此出发,《全球能源分析与展望2017》设计了三个面向2050年的全球能源发展情景。高需求情景下,伴随全球经济社会发展,能源需求持续较快增长,能源供应加快向可再生能源转型以实现2℃温升控制目标。自主减排情景下,各国兑现自主减排贡献承诺、实现可再生能源发展目标,能源利用效率有所提升,能源需求平稳增长,能源转型相对较慢,难以实现CO2减排目标。高能效情景下,各国高度重视能效管理,能源利用效率大幅提高,能源需求缓慢增长,能源低碳转型加快,可实现CO2减排目标。

  全球能源发展主要趋势

  (1)全球经济持续增长,人口接近百亿,增量主要来自亚太。2050年全球GDP总量有望达到228万亿美元(2010年美元价),较2015年增长2倍,其中亚太贡献全球增量的62%。2050年全球人口达96亿,较2015年增长31%,其中非洲、亚太分别增长98%、22%,分别贡献全球增长的51%、39%。

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  2015-2050年全球分地区人口变化

  (2)全球一次能源需求平稳增长、增速放缓。自主减排情景下,全球一次能源需求从2015年的206亿吨标准煤增至2050年的260亿吨标准煤,增长26%,年均增长0.7%;前十五年增加35亿吨左右、年均增速1.0%,后二十年仅增加约20亿吨、年均增速降至0.4%。高需求、高能效情景下,2050年全球一次能源需求分别增至290、260亿吨标准煤。

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高需求情景、自主减排情景、高能效情景一次能源需求对比

  (3)亚太是全球能源需求增长的中心。自主减排情景下,2050年亚太地区能源需求增至125亿吨标准煤,对全球增量的贡献达三分之二;非洲约贡献增量的19%;北美和欧洲能源需求分别下降11%、8%。2035年之前,中国能源需求保持较快增长,2035年之后增速明显放缓;印度受工业化进程影响,能源需求加速增长,2035年后取代中国成为全球能源需求增长的主要动力。

  (4)化石能源相继达峰,2030年前后非化石能源实现存量替代。自主减排情景下,全球煤炭需求2025年后脱离峰值平台期进入下行通道,2050年在全球一次能源需求中的比重仅约16%;石油需求受电动汽车、轨道交通、电气化铁路快速发展等影响,于2030年前后达峰,在全球一次能源需求中的比重由2015年的30%降至2050年的20%;天然气需求在2035年前持续增长,之后平缓下降;2030年前后,非化石能源由增量替代转为存量替代,2050年占一次能源需求的比重达49%。

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  高需求情景、自主减排情景、高能效情景一次能源需求结构对比

  (5)全球终端能源需求2040年前后进入峰值平台区。伴随能源效率提高、电能替代加快,终端能源需求增速逐步下降,2040年前后进入峰值平台区。自主减排情景下,全球终端能源需求由2015年的135亿吨标准煤增至2050年的156亿吨标准煤,年均增长0.4%;前十五年年均增长0.8%,后二十年年均增长0.1%。高需求、高能效情景下,2050年全球终端能源需求分别为168、143亿吨标准煤。

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高需求情景、自主减排情景、高能效情景终端能源需求对比

  (6)工业和交通占终端能源需求的比重略有提升。自主减排情景下,工业部门能源需求增长21%,对终端能源需求增长的贡献率约38%,占终端能源需求的比重由27.8%提高到29.2%;交通部门能源需求增长20%,贡献率约37%,占比由28.5%提高至29.6%;商业部门能源需求增长12%,贡献率约10%,占比由11.9%降至11.6%;居民消费能源需求增长12%,贡献率约19%,占比由23.4%降至22.8%。

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  自主减排情景下全球分部门终端能源需求变化

  (7)2045年前后电能超越石油成为终端第一大能源。自主减排情景下,终端煤炭需求持续萎缩,石油2035年后持续下降,两者合计占终端能源需求的比重由2015年的1/2降至2050年的1/3;天然气在2035年前平稳增长,占终端能源需求的比重维持在15%左右,之后有所下降;电力需求增速远高于其他能源品种,占终端能源需求的比重由2015年的19.0%提高到2050年的39.8%,2045年前后超越石油成为终端第一大能源主体。

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  自主减排情景下全球分品种终端能源需求

  (8)全球电力需求保持较快增长。自主减排情景下,全球电力需求由2015年的22万亿千瓦时增至2050年的57万亿千瓦时,增长约1.6倍,年均增长2.8%;前十五年年均增长2.6%,后二十年受能源转型及电能替代加快影响年均增速提高到2.9%。高需求、高能效情景下,2050年全球电力需求分别增至73、65万亿千瓦时。

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  高需求情景、自主减排情景、高能效情景下全球电力需求对比

  (9)全球电力需求增长的约2/3来自亚太和非洲。自主减排情景下,亚太地区用电量由9.7万亿千瓦时增至27.9万亿千瓦时,贡献全球增量的52%,2050年占全球的比重达49%;非洲电力需求由0.7万亿千瓦时增至6.0万亿千瓦时,贡献全球增量的15%,年均增长6.2%,是全球电力需求增长最快的地区;北美、欧洲用电量分别从4.9、4.9万亿千瓦时增至8.1、7.8万亿千瓦时,年均增速分别为1.4%、1.3%。

  (10)工业用电占比大幅下降,交通用电增长速度最快。自主减排情景下,工业用电需求增长1.3倍,占终端电力需求的比重大幅下降,由2015年的43%降至2050年的34%;交通用电需求增长31倍,增量主要来自电动汽车、电气化铁路和城市轨道交通,占终端电力需求的比重由1.5%增至17%;居民、商业及其他的电气化水平持续上升,电力需求分别增长1.7倍、1.4倍,2050年合计占终端电力需求的比重为49%。

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  自主减排情景下2050年全球分地区分部门电力需求

  (11)发电装机大幅增加,尤其是2030年以后增长显著。自主减排情景下,全球发电装机由63亿千瓦增至216亿千瓦,增长约2.4倍,年均增长3.6%;前二十年增加37亿千瓦、年均增加2.5亿千瓦,后十五年增加115亿千瓦、年均增加5.8亿千瓦,2030年后发电装机增速明显加快。高需求、高能效情景下,全球发电装机分别增至302、261亿千瓦。

  (12)非水可再生发电逐步替代化石能源发电成为主力电源。自主减排情景下,煤电装机规模在2030年前保持缓慢增长,2030年后平缓下降,逐步转变为具有深度调节能力的容量支撑电源,2050年装机规模约19亿千瓦;燃气发电在电力清洁转型中发挥重要支撑作用,由2015年的17亿千瓦增至2050年的23亿千瓦,2050年占发电总装机的11%;水电受资源开发条件所限,增长近一半,2050年达18亿千瓦;核电装机2050年增至7.5亿千瓦,增长近一倍;非水可再生能源发电装机由7.4亿千瓦增至148亿千瓦,2050年占全球发电总装机的比重达到68%。高需求、高能效情景下,2050年非水可再生能源发电装机分别达241、204亿千瓦。

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  高需求情景、自主减排情景、高能效情景2050年全球装机结构

  (13)2040年前后全球发电量增量全部由非水可再生能源提供。自主减排情景下,全球发电量由2015年的24万亿千瓦时增至2050年的62万亿千瓦时,年均增长2.7%。其中,化石能源发电量占比由67%降至31%,非水可再生能源发电量占比由6.3%提升至53%,2040年前后全球发电量增量全部由非水可再生能源发电提供。

  (14)全球CO2排放于2030年前后达峰,2050年较峰值下降约25%。自主减排情景下,全球化石能源消费产生的CO2排放在2030年前平稳增长;2030年前后达峰,约366亿吨;2050年降至274亿吨左右,较峰值下降约25%。展望期内累积排放远超2℃温升控制目标所允许“碳预算”,经测算得知自主减排机制仅可实现2℃温升控制目标所需减排量的1/3~1/2,表明在目前政策框架下要实现2℃温升控制目标还需付出更大努力。

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  高需求情景、自主减排情景、高能效情景下全球化石能源消费产生的CO2排放对比

  全球能源展望主要结论

  (1)能效提升与低碳转型是实现2℃温升控制目标的“两个轮子”。高需求情景下,能源低碳转型是实现温控目标的主要手段,但投资高、难度大,还要依靠碳捕捉、利用与封存技术(CCUS)的大范围应用;高能效情景下,虽能效提升较快,但要实现温控目标也必须大力发展可再生能源。因此,能效提升与低碳转型是应对全球气候变化的“双轮驱动”,必须同时发力。

  (2)提升能效是降低能源转型成本的最经济手段。虽均可实现2℃温升控制目标,高能效情景非水可再生能源发电装机比高需求情景低近40亿千瓦,约相当于2005年全球发电总装机。能源效率的提升,既可在消费侧减少需求,又可在供给侧减少投资,是降低能源转型成本的最经济手段。

  (3)电力转型将在能源转型中发挥决定性作用。由于90%以上的非化石能源需要转化为电力来使用,以电为中心、以电网为平台,构建新一代能源系统是全球能源转型的必然选择。在消费侧加大电能对化石能源的替代,在供给侧加大风电、太阳能发电等新能源的开发规模,对于构建清洁低碳、安全高效的全球能源体系至关重要。

  (4)中国有望引领全球能源转型。中国不仅是经济大国、能源电力消费大国,也是清洁能源生产和消费大国,中国能源转型直接影响全球能源转型。习总书记2014年提出能源领域“四个革命、一个合作”的战略思想;在2017年“一带一路”高峰论坛上强调,“要抓住新一轮能源结构调整和能源技术变革趋势,建设全球能源互联网,实现绿色低碳发展。”十九大报告指出,“坚持和平发展道路,推动构建人类命运共同体。”国家电网公司积极推动全球能源互联网建设,为全球能源转型提供重要支撑。中国能源革命的成功实践将为广大发展中国家能源发展和转型提供中国经验和中国智慧。特朗普政府上台后,美国宣布退出《巴黎协定》,给全球应对气候变化增加了巨大的不确定性;中国政府坚定不移推动气候治理、继续履行大国责任担当,将在全球应对气候变化中发挥重要作用。

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