全球能源转型展望2021—全球和区域预测至2050

到 2050 年的全球和区域预测尼瑞吉2021 年转型展望 挪威船级社2021 年能源转型展望ĒORīWORD这是 DNV 发布的第五份年度能源转型展望。五年来，我们一直在说，世界能源系统最有可能的未来是到 2100 年全球变暖超过 2°C，这是我们今年再次得出的结论。全球变暖的影响正变得越来越明显，我相信人们对人类长期风险的理解正在不断扩大。然而，虽然观念可能已经改变，但现实却没有。每年，在本《展望》的前言中，我都强调政府和公司需要对气候变化采取果断行动。 COVID-19 不仅证明了政府可以大胆采取行动。然而，从能源转型的角度来看，大流行已经失去了机会。复苏计划主要侧重于保护而不是改造现有行业。这有例外，我们的预测在未来 30 年中将比一年前略多的清洁能源纳入混合能源。但仍迫切需要采取大规模行动，我们的预测提供了明确的指导方针。应该引导努力。在我们的预测期内，风能和太阳能光伏将分别增长 15 倍和 20 倍。再加上电池存储成本的暴跌和先进的技术，可变可再生能源已经使火力发电逐步淘汰，到 2030 年，商业案例将变得势不可挡。到 2050 年，电力需求将增加一倍以上，届时 80% 以上的电力将由非化石能源提供。随之而来的效率是惊人的，在避免发电和最终使用中的热损失方面——例如，电动汽车和热泵。但问题是：即使从今天起所有电力都是“绿色”的，到 2050 年人类仍然无法实现净零排放。不是所有东西都可以电气化。这就是让应对高温、航空、航运和卡车运输等难以缓解的行业变得如此紧迫的原因。然而，我们的预测表明，氢仅在 2030 年代后期才会大规模出现。这为时已晚：气候科学指出，在我们采取行动之前，让排放量累积存在相当大的风险。结论很明确：世界需要大量直接和间接的绿色电力、更多的生物燃料以及在显着加快的时间尺度上进行更多的碳捕获和储存。今年 10 月，我们将发布我们的第一份“净零排放途径”报告——详细研究如何最好地缩小该预测与符合《巴黎协定》的预测之间的差距。我们必须动员第四次工业革命的所有力量进行绿色能源转型，包括为这种转变提供资金的创新方法。今年，我们在补充报告中讨论了这个关键主题——为能源转型融资。雷米·埃里克森集团总裁兼首席执行官 DNV2 强调1.我们没有达到巴黎的野心；有一个非常短的窗口来缩小差距–到 2030 年全球与能源相关的排放量将仅下降 9%，届时 1.5 ̊C 的碳预算将被清空–我们估计到本世纪末全球平均气温将上升 2.3 ̊C2.电气化正在蓬勃发展，可再生能源将在竞争中胜过所有其他能源–到 2050 年，最终能源需求的电气化将从 19% 增长到 38%，主要由太阳能和风能提供动力–到 2032 年，电动汽车将占乘用车销量的 50%–热泵的使用量将增加两倍，到 2050 年提供 32% 的热量，同时消耗 9% 的能源用于加热3.效率提升导致 2030 年代能源需求趋于平缓–能源效率仍然是我们应对气候变化的最大未开发资源–能源强度（每美元 GDP 的能源单位）在未来三年内以 2.4%/年的速度增长超过 GDP 的增长–效率提升主要由电气化驱动4.化石燃料逐渐失去地位，但在 2050 年仍保持 50% 的份额–天然气保持目前的地位，石油需求减半，到 2050 年煤炭将降至目前使用量的三分之一–CCS 部署太慢，2050 年化石二氧化碳排放量仅减少 3.6%2021 年新见解1.COVID-19 经济复苏支出是一个失去的机会–除欧盟外，COVID-19 刺激计划主要锁定碳密集型系统2.可变性和低电价不是可再生能源电力系统的障碍–Power-to-X、存储、连接、需求响应和碳定价都将帮助太阳能光伏和风能保持竞争力–太阳能存储正在成为一种新的发电厂类别，到 2050 年将提供所有并网电力的 12%3.使难以减排的行业脱碳需要更大规模的氢、电子燃料和生物燃料–到 2050 年，氢燃料和电子燃料的组合将仅满足全球能源需求的 5%–航空、海运和重工业增加了其排放的相对份额，并且仍然是化石燃料的重度用户4.到 2050 年，大部分氢气将由专用的可再生能源电解槽生产–随着时间的推移，绿色氢将占据主导地位，其中 18% 的氢气供应来自廉价电网电力的电解，43% 的氢气供应来自使用专用离网可再生能源的电解–蓝氢将失去成本优势，到 2050 年仅提供 19% 的氢气供应用于能源用途强调核心见解 挪威船级社2021 年能源转型展望4亮点——核心洞察我们没有达到巴黎的野心；缩小差距的机会窗口很短全球排放量可能在 2019 年达到峰值，随后由于 COVID-19 而在 2020 年前所未有地下降了 6%。排放量现在再次急剧上升，并将在未来三年内增长，然后开始下降。虽然它们正在以极快的速度增加，但可再生能源目前通常补充而不是完全取代火力发电。到 2030 年，全球与能源相关的二氧化碳排放量可能仅比 2019 年低 9%，到 2050 年仅低 45%。这与到 2030 年将温室气体排放量减半和到 2050 年实现将全球变暖限制在 1.5 ̊C 所需的净零排放量的雄心壮志形成鲜明对比。我们的预测是，到 2100 年，我们很可能会走向全球升温 2.3 ̊C。随着二氧化碳排放量的不断累积，采取行动的机会窗口每年都在缩小。依靠大规模的净负排放技术和本世纪下半叶的碳清除是一种危险的、高风险的方法。随着全球变暖，每一度都是重要的，所有减少排放的选择都需要紧急实现。电气化正在蓬勃发展，可再生能源将在竞争中胜过所有其他能源电气化是迄今为止能源转型中最具活力的元素。在未来 30 年内，电力在全球最终能源需求中的份额将翻一番，从 19% 增加到 38%。太阳能光伏和风能几乎在所有地方都已经是最便宜的新能源形式，并且在十年内也将比在大多数地方运行现有的火电便宜。到 2050 年，太阳能和风能将占并网发电量的 69%，而化石能源仅占 13%。连通性、存储和需求响应将成为脱碳电力系统的关键资产。在需求方面，欧洲、中国和一定程度上美国的乘用车和商用电动汽车的使用量正在迅速上升。电池和充电基础设施方面的政府激励措施、成本降低和技术改进将推动快速扩张。到 2032 年，全球销售的所有新乘用车中有一半将是电动的，由于基础设施挑战，一些地区会滞后。在建筑物中，热泵的使用量将增加两倍，到 2050 年将提供 42% 的空间供热，而仅消耗 15% 的空间供暖能源。 强调5效率提升导致 2030 年代能源需求趋于平缓能源效率是能源转型的无名英雄，应该成为公司和政府的第一要务。许多效率措施都有边际甚至负成本，但由于激励措施分散和/或缺乏长期思考，需要行业标准和法规来确保实施。在我们的预测期内，能源强度（每美元 GDP 的能源单位）的改善将平均为 2.4%/年– 与过去 20 年平均每年 1.7% 相比。大多数加速效率与电气化有关，其余部分主要来自最终用途的效率改进，例如更好的绝缘。最大的效率提升发生在运输部门，但制造业和建筑业也有显着的提升。尽管未来 30 年人口增长 22%，全球经济增长 111%，但总体效率提高将导致全球能源需求趋于平稳。从 2019 年到 2035 年，全球能源需求将仅增长 8%，此后未来 15 年基本持平。化石燃料逐渐失去地位，但在 2050 年仍保持 50% 的份额几十年来，化石燃料一直占全球能源结构的 80%。我们预测，到本世纪中叶，化石燃料将减少，但仍占能源结构的 50%，这证明了化石能源在脱碳时代的惯性。煤炭使用量下降最快，到 2050 年下降 62%。石油使用量保持相对平稳，直到 2025 年开始稳步下降，到本世纪中叶略高于当前水平的一半。天然气使用量将在未来十年增长，然后在 15 年期间保持平稳，然后在 2040 年代开始减少。天然气将超过石油成为最大的能源，到 2050 年将占全球能源供应的 24%。脱碳化石能源是达成《巴黎协定》的一个重要方面，但预计碳捕集与封存 (CCS) 的吸收将非常缓慢，主要是由于成本原因，2050 年仅减少了 3.6% 的化石二氧化碳排放量。 挪威船级社2021 年能源转型展望6亮点 – 新见解COVID-19 经济复苏支出是一个失去的机会政府干预，以阻止病毒传播，然后重新开始活动，揭示了国家和全球行动的有效性。类似的行动和资金尚未应用于正在发生的全球气候危机。在过去 20 个月中，投入全球经济的万亿美元主要用于紧急措施，如工资补贴和重建现有的经济和工业引擎。然而，生产、运输和经济活动的绿色重置机会是独一无二的，正如我们在 ETO 2020 中所写的那样，“COVID-19 后的刺激计划有可能改变转型速度。”除了一些明显的例外，特别是在欧盟，各国政府并未将复苏支出引向脱碳结果。2020 年全球二氧化碳和温室气体排放量下降 6%，但今年将再次上升。虽然排放轨迹略有下降，但这是由于经济活动减少，而不是能源系统更新。转型的整体步伐没有加快，这是一个失去的机会。可变性和低电价不是可再生能源电力系统的障碍目前的电力系统并未将可变可再生能源作为主要的生产来源。然而，成本大幅下降、政府对可再生能源建设的支持以及碳定价将确保可再生能源最终将主导发电。在未来 30 年中，将投资 12 万亿美元用于建设更大的电网，并通过连接、存储和需求响应等技术解决方案使其适应太阳能和风能的变化。太阳能和风能的电力成本将继续降低，但如果在供应充足的时候使用廉价电力，价格蚕食会威胁到可再生能源的投资案例。然而，通过 power-to-X 的间接电气化将需要大量的可再生电力生产，以及各种存储解决方案，将确保使用剩余电力，捕捞价格维持在令人满意的水平。太阳能光伏存储将使太阳能与热力发电、核能和水力发电更直接地竞争。我们发现，三分之一的太阳能生产将通过直接存储建造，到 2050 年，太阳能光伏存储将产生所有并网电力的 12%。图 52020 年大流行病恢复支出3,410 亿美元 15,530 亿美元资料来源：环境署报告“我们重建得更好吗”，2021 年 2 月 注：在一份单独的报告中，国际能源署的可持续复苏追踪器估计到 2021 年第二季度，清洁能源措施总计 3,800 亿美元，仅占与 COVID-19 相关的财政支持总额的 2%18%82% 强调7使难以减排的行业脱碳需要更大规模的氢、电子燃料和生物燃料难以减少的行业是那些不能轻易通过电气化脱碳的行业，包括航空、海运、长途卡车运输和大部分重工业。这些部门目前占全球二氧化碳排放量的 35% 左右，并且在减少这些排放方面的进展非常缓慢。氢被视为这些行业的主要脱碳替代品，生物燃料主要在航空领域发挥支持作用。直接使用氢气通常是不合适的，船舶和飞机需要氢衍生物和氨和合成喷气燃料等电子燃料。用于能源目的的全球氢生产目前微不足道，并且只会从 2030 年代后期开始扩大规模，到 2050 年满足全球能源需求的 5%。需要政府激励措施，类似于对可再生能源的激励措施，以刺激技术发展并加速氢和电子燃料的吸收。因此，到 2050 年，航空、海运和重工业仍保持较高的化石燃料份额，这减缓了过渡并严重阻碍了《巴黎协定》的实现。到 2050 年，大部分氢气将由专用的可再生能源电解槽生产与每年为化肥和化学品生产生产的 7500 万吨灰色/棕色氢气相比，目前作为能源载体的氢气产量微不足道。蓝色氢气是通过使用 CCS 从气体中蒸汽甲烷重整 (SMR) 产生的，将在未来几十年内取代一些灰色和棕色的氢气。到 2050 年，蓝色氢总共也将占用于能源目的的氢供应的 18%。电解产生的绿色氢将成为难以减排的行业脱碳的主要长期解决方案，包括作为其他电子燃料基础的氢。由电网供电的电解由于低价电力的小时数有限而处于不利地位。然而，随着更多可再生能源进入电力组合，其二氧化碳排放量将有所改善。未来用于能源目的的氢气生产将主要通过使用专用离网可再生能源（如太阳能和风电场）的电解进行。到 2050 年，18% 的氢气将基于电网，43% 将来自专用容量，包括太阳