前言

《電力國(guó)際信息參考》，是中電聯(lián)國(guó)際部編輯發(fā)布的電子刊物。刊物收集世界各國(guó)的最新的能源戰(zhàn)略、電力政策、先進(jìn)的電力經(jīng)營(yíng)和管理理念、電力領(lǐng)域新技術(shù)的應(yīng)用等信息，既包含國(guó)際能源電力的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，也開(kāi)設(shè)了“關(guān)注”、“政策與市場(chǎng)”、“世界看中國(guó)”等專(zhuān)題欄目，從不同角度深入剖析國(guó)內(nèi)外能源電力熱點(diǎn)話題。《電力國(guó)際信息參考》以月刊電子版形式向讀者發(fā)送，是中電聯(lián)國(guó)際部向會(huì)員單位提供的品牌服務(wù)項(xiàng)目之一。

【《2018年能源轉(zhuǎn)型展望》節(jié)選】未來(lái)幾十年，世界能源系統(tǒng)面臨著迅猛的變化，特別在發(fā)電、網(wǎng)絡(luò)和電力使用方面。

《能源轉(zhuǎn)型展望》中列舉的主要全球主題如下：

終極能源需求增長(zhǎng)緩慢，2035年左右達(dá)到470EJ/年峰值，比2016年高17%，之后逐漸下降，于2050年達(dá)到450EJ/年。造成這種趨勢(shì)的原因包括人口和生產(chǎn)率增長(zhǎng)速度下降，最終用途(尤其是交通電氣化)能效大幅提升，以及熱效率相對(duì)較低的化石燃料在能源組合中所占份額降低。

電力消費(fèi)增長(zhǎng)率迅速增長(zhǎng)，超過(guò)了2050年電力消費(fèi)在能源需求中所占份額的兩倍。這是由于所有地區(qū)和領(lǐng)域中，尤其是電動(dòng)汽車(chē)，能源需求中大規(guī)模的電氣化。這也導(dǎo)致了輸配電系統(tǒng)的大規(guī)模擴(kuò)大。

全球主要能源供應(yīng)將在2030年到2039年初期達(dá)到峰值，并不再以煤炭、石油和天然氣主導(dǎo)。到2050年，能源供應(yīng)組合由化石燃料和非化石燃料平分，可再生能源更多，同時(shí)煤炭和石油的數(shù)量也將減半。

電力生產(chǎn)將由可再生能源按以下順序主導(dǎo)：太陽(yáng)能光伏、陸上風(fēng)能、水能和海上風(fēng)能。這些可再生能源在2050年將占全球電力生產(chǎn)的80%。其中大部分是大規(guī)模公共事業(yè)級(jí)太陽(yáng)能光伏和海上風(fēng)電場(chǎng)。太陽(yáng)能和風(fēng)能的可變性將需要通過(guò)儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)等若干選擇，獲取額外的靈活性。

世界能源系統(tǒng)成本從業(yè)務(wù)支出(主要是燃料)轉(zhuǎn)向資本支出。盡管高資本成本的可再生能源和電力網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模擴(kuò)大，但總能源支出占GDP的比例將在2050年大幅下降。

主要影響

這些重要主題和其他結(jié)果，對(duì)跨能源價(jià)值鏈的利益相關(guān)者、消費(fèi)者、決策者和監(jiān)管者都產(chǎn)生了重要影響。在這里，我們總結(jié)了其中一部分，并進(jìn)行分析討論。涉及現(xiàn)存能源行業(yè)參與者的重大變化將擴(kuò)大并深化。

我們已經(jīng)看到石油巨頭的大量投資，例如在電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)方面。一些人開(kāi)始從“石油和天然氣”過(guò)渡到“天然氣和石油”，最后到“能源”供應(yīng)商。在這個(gè)過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)自己在與建成的電力公共事業(yè)(無(wú)論是作為電力網(wǎng)絡(luò)所有者還是作為電力供應(yīng)商)競(jìng)爭(zhēng)，這些電力公共事業(yè)也在尋求新的角色和商業(yè)模式。這些趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去。

同樣值得注意的是，像谷歌和亞馬遜這樣的大型技術(shù)公司，以及老牌工程公司都在開(kāi)發(fā)新的商業(yè)模式，考慮在能源供應(yīng)和使用方面的新角色。商業(yè)模式的變化可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品需求和能源需求發(fā)生重大變化，而在能源領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)的一些領(lǐng)域從所有權(quán)轉(zhuǎn)向“按使用付費(fèi)”的服務(wù)模式。

主要的驅(qū)動(dòng)因素包括：

數(shù)字化提供的新的可能性;

正如我們預(yù)測(cè)中所反映的，能源需求大規(guī)模電氣化;

與屋頂太陽(yáng)能光伏不同規(guī)模的發(fā)電技術(shù)更加多樣，主要是太陽(yáng)能和風(fēng)能。

主導(dǎo)可變可再生能源將是市場(chǎng)、監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)的主要因素。

太陽(yáng)能和風(fēng)能的高比重將使許多國(guó)家更多使用目前的市場(chǎng)機(jī)制和電力市場(chǎng)基本面變化。這需要有力的監(jiān)管干預(yù)。

可再生能源收入存在一個(gè)問(wèn)題，這是批發(fā)電價(jià)基于時(shí)間的影響。這導(dǎo)致風(fēng)能和太陽(yáng)能的平均價(jià)格下降。

太陽(yáng)能和風(fēng)能的可變性需要多種選擇來(lái)提供額外的“靈活性”。他們包括儲(chǔ)能、需求側(cè)響應(yīng)和更大的互聯(lián)容量。化石燃料發(fā)電機(jī)將朝著“頂峰”的角色邁進(jìn)。季節(jié)性的可變性對(duì)高緯度地區(qū)，尤其是北歐、北美洲和大中華地區(qū)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在低緯度地區(qū)，可能存在不同的解決方案。以市場(chǎng)為基礎(chǔ)的價(jià)格信號(hào)對(duì)于激勵(lì)創(chuàng)新和發(fā)展經(jīng)濟(jì)高效靈活性具有重要意義。

應(yīng)對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能可變性所需成本沒(méi)有達(dá)到限制可再生能源增長(zhǎng)的程度。

可變可再生能源也促進(jìn)所謂的“領(lǐng)域聯(lián)合”，即利用過(guò)剩的可再生能源去生產(chǎn)氫氣或其他燃料氣體或液體，或補(bǔ)給供暖網(wǎng)絡(luò)。這兩種選擇都為更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能提供了機(jī)會(huì)。

我們預(yù)計(jì)輸配電網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模擴(kuò)大化和自動(dòng)化。

這將由需求的電氣化以及太陽(yáng)能和風(fēng)能的分散性質(zhì)驅(qū)動(dòng)。例如，配電系統(tǒng)的變壓器安裝率將會(huì)翻倍。

規(guī)劃和建設(shè)電網(wǎng)所涉及的時(shí)間跨度可能要求運(yùn)營(yíng)商在不確定的情況下做出決定。監(jiān)管機(jī)構(gòu)將需要就風(fēng)險(xiǎn)合理分配以及相關(guān)擱淺資本成本做出決定。大型熱能發(fā)電機(jī)將面臨相當(dāng)大的不確定性。

目前在農(nóng)村地區(qū)，電力網(wǎng)絡(luò)薄弱或缺乏;然而好的可再生能源，村莊級(jí)的家用“微電網(wǎng)”預(yù)計(jì)將會(huì)增加;目前這些“微電網(wǎng)”是否優(yōu)于加強(qiáng)版的傳統(tǒng)電網(wǎng)尚不清楚。

在工業(yè)、商業(yè)和住宅領(lǐng)域，將會(huì)有更多“電表后端”發(fā)電，同時(shí)需求側(cè)響應(yīng)也會(huì)增加。系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商任務(wù)將會(huì)變得更加復(fù)雜;然而，跨網(wǎng)絡(luò)的能源流動(dòng)將會(huì)減少，從而導(dǎo)致固定成本在總成本中的比重增加。

對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)性日益增加，這就需要充分的運(yùn)營(yíng)安全。電力網(wǎng)絡(luò)可能很脆弱，因?yàn)樗鼈兎植挤秶^廣，服務(wù)終端眾多，而且所用設(shè)備來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商，每天都有增加或者修訂的項(xiàng)目。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化能力是明確的應(yīng)對(duì)措施。將會(huì)需要更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)安全。

電動(dòng)汽車(chē)的使用將快速升級(jí)和改變消費(fèi)者對(duì)能源供應(yīng)的看法。

交通電氣化，尤其是私人汽車(chē)和“最后一英里”的發(fā)展將會(huì)加快。電動(dòng)汽車(chē)家用充電將成為家庭花銷(xiāo)的主要方面，可以用于向能源供應(yīng)商和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)。電動(dòng)汽車(chē)充電的商業(yè)模式可能會(huì)合并，同家庭供電一樣，包括電表后端太陽(yáng)能光伏和儲(chǔ)能。

電動(dòng)汽車(chē)的總量可能為可再生能源整合提供巨大的靈活性?xún)?yōu)勢(shì)。重要的是要確定這些優(yōu)勢(shì)可以或?qū)槠?chē)使用者提供便利。

電力需求

我們預(yù)測(cè)，世界電力需求(不包括能源行業(yè)內(nèi)的使用量)將增加170%，由2016年21 PWh/年增加到2050年57PWh/年。(如圖)

這是因?yàn)槟茉葱枨笤黾雍碗姎饣?guī)模擴(kuò)大。考慮到輸配電損耗以及發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能的自耗，預(yù)計(jì)全球發(fā)電量將從25PWh/年上升到66PWh/年。雖然到2050年，交通領(lǐng)域?qū)﹄娏Φ男枨蟠蠓黾樱c建筑和制造業(yè)等主要領(lǐng)域相比，其需求仍然相對(duì)較小。

能源供應(yīng)

隨著2050年工業(yè)和社會(huì)電氣化加速，能源供應(yīng)比能源需求表現(xiàn)出更明顯的變化。

全球主要能源供應(yīng)或?qū)⑦_(dá)到峰值

為滿足需求的全球主要能源供應(yīng)體現(xiàn)了報(bào)告中的預(yù)測(cè)，即能源需求將在2030-2039年中期達(dá)到峰值隨后逐漸下降。然而，雖然需求在2050年從峰值下降到17EJ/年，供應(yīng)下降了76EJ/年。造成這種影響的主要原因是發(fā)電效率的提高，該效率通常為35-45%，取而代之的是可再生能源發(fā)電，沒(méi)有等值的能源轉(zhuǎn)換損耗。

碳?xì)浠衔锘驅(qū)⑦_(dá)到峰值

我們預(yù)測(cè)主要能源供應(yīng)將會(huì)發(fā)生巨大變化。目前，石油和煤炭供應(yīng)分別占全球能源供應(yīng)的29%和28%。到2023年，天然氣將超過(guò)煤炭，并在2027年超過(guò)石油，成為最大的能源來(lái)源。

我們預(yù)測(cè)，2023年石油達(dá)到峰值，隨后天然氣在2036年達(dá)到峰值。煤炭已經(jīng)達(dá)到峰值。預(yù)計(jì)2050年天然氣供應(yīng)量為150EJ/年，與目前持平。化石燃料在主要能源組合中的份額目前為81%，在本世紀(jì)中期下降到50%。

能源組合中生物能、水能和核能的比重將保持平穩(wěn)。太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能將迅速增長(zhǎng)，到2050年在世界主要能源供應(yīng)中分別占16%和12%。

電力

太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能迅速增加，2050年成為能源組合中的主導(dǎo)力量。

到2050年，太陽(yáng)能光伏占比40%，風(fēng)能29%。陸上風(fēng)能占主導(dǎo)地位，而海上風(fēng)能貢獻(xiàn)力在本世紀(jì)中期不斷增加，達(dá)到風(fēng)能發(fā)電量的20%。可再生能源的增加是以煤炭、以及后來(lái)的天然氣和核能為代價(jià)的。盡管在這段時(shí)期，發(fā)電量增加約2.5%，但是化石燃料發(fā)電將比2017年下降約60%。