2021年全球能源年度报告

关注市场2021年度能源论文迈克尔·塞姆巴莱斯特 | JP摩根资产及财富管理未来的冲击。如果没有脱碳冲击治疗，人类将与石油和其他化石燃料结缘的时间比他们想要的要长。风能和太阳能每年都达到新的高度，但仍仅占全球一次能源消耗的 5%。在今年的能源论文中，我们回顾了为什么脱碳需要这么长时间：传输障碍、工业能源使用、巨大的矿物和管道封存需求以及慢动作电动汽车革命。其他主题包括我们的石油和天然气观点、拜登总统的能源议程、中国、德克萨斯州停电以及客户关于电气化航运、可持续航空燃料、低能核电、氢和碳核算的问题。 迈克尔·塞姆巴莱斯特关注市场市场与投资策略主席摩根大通资产管理欢迎阅读我们的第 11 期年度能源论文。每年，随着第四次能源大转型的展开，我们都会检查地面上正在发生的事情。我们今年的主要关注点：为什么过渡需要这么长时间？深度脱碳计划假设电动汽车、输电网络、工业能源使用和碳封存发生巨大变化，但每一个都面临着能源未来学家通常不考虑的逆风。如下所示，许多先前对可再生能源转型的预测过于雄心勃勃，因为它们忽略了能源密度、间歇性和现有能源系统的复杂现实。我们跟进去年看涨石油和天然气电话的最新情况，并审查拜登的能源议程。我们讨论了中国的稀土金属外交、美国分布式太阳能发电，并以德克萨斯州停电的遗言结束，并回答了客户关于电气化航运、可持续航空燃料、氢和碳核算的问题。一如既往，我要感谢我们的技术顾问提供的见解和监督瓦茨拉夫·斯米尔，自从 11 年前这篇论文发表以来，他一直耐心地指导我的能量之旅。这项努力是我在摩根大通工作 34 年来最有价值的经历之一。对第四次能源大转型的过于雄心勃勃的预测美国一次能源消费的可再生能源份额线条从做出预测时开始，在预测年份结束50%40%30%20%10%0%19601970198019902000201020202030资料来源：EIA，列出的作者，Vaclav Smil，摩根大通。 2019. 可再生能源包括风能、太阳能、水电、地热、生物质、木材和废物。物理学家本特索伦森Amory Lovins，落基山研究所卡特政府（仅限太阳能）克林顿总统顾问小组政府间气候变化专门委员会 Google 2030 清洁能源计划国家可再生能源实验室2020 年，Mark Jacobson（斯坦福大学）预测到 2030 年将达到 80%11425673美国一次能源的实际可再生能源份额1234567 2拜登2030年计划CO2 强度 CO2排放量执行摘要拜登总统刚刚宣布了一个新的温室气体排放目标：与 2005 年的基线相比，到 2030 年减少 50%。这个非常雄心勃勃的目标意味着未来 10 年的脱碳步伐将比过去 15 年快四倍。即使政府计划为这项任务投入大量资金，这也是一个巨大的障碍。在本文中，我们将讨论其中的一些原因。拜登计划：从 2005 年到 2030 年将排放量减半温室气体排放量，十亿吨二氧化碳当量876543能源密集型制造业向新兴世界的转变，占全球产量的百分比100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%1995 20191998 20201998 20191998 20202005 20192制造业氨钢水泥塑料1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030资料来源：美国环保署、联合国、摩根大通。 2019 年。资料来源：联合国社会和经济事务部、世界钢铁协会、PlasticsEurope、USGS。 2020 年。更重要和更大的问题：即使美国成功了，其他人呢？在过去的 25 年中，发达国家将钢铁、水泥、氨和塑料的大部分碳密集型制造业转移到了发展中国家。因此，发展中国家对风能、太阳能、储能和核能的采用可能最终成为未来全球排放结果的主要决定因素.过去十年肯定是这样：欧洲和日本减少了一次能源的使用1增长 4%-6%，但发展中国家的增长是其下降的 6 倍；中国/印度能源使用量仍在飙升；非洲的能源使用量正在从 19 世纪欧洲的人均水平上升。世界每年都在提高能源效率，但排放水平不断上升。这就是为什么大多数深度脱碳想法依赖于化石燃料的替代，而不是减少人均或每单位性能的化石燃料消耗。一次能源使用的变化，过去和未来百万吨油当量全球二氧化碳强度下降，二氧化碳排放量上升吨二氧化碳/千美元 2019国内生产总值十亿吨8006004002000-200-400资料来源：国际能源署规定的政策情景。 2020 年。0.60350.55300.500.45250.400.35200.30150.250.20101965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020资料来源：BP 世界能源统计评论，会议委员会。 2020 年。1一次能源指化石燃料和生物质燃料中所含的热能，也指核能和可再生能源产生的初级电力的热当量。可以通过使用其热当量（1 kWh=3.6 MJ 或 3,412 BTU）或使用化石燃料工厂的平均年热耗率（40% 效率，等于 9 MJ/kWh 或 8,530 BTU）将一次电力转换为一次能源）。最终能耗等于一次能源减去 (a) 化石燃料转化过程中的能量损失（原油精炼、天然气加工） (b) 化石燃料转化为电力的能量损失，(c) 发电厂的电力消耗和 (d ) 传输损耗。新兴经济体发达经济体2010年至2019年的历史变化预计 2019 年至 2040 年的变化欧盟 日本 美国 拉丁美洲 东南亚 中非中国印度 美国 东部中国/印度 3中国欧洲我们印度全球能源转型进展如何？总之，核能、水力发电和太阳能/风能发电的总体影响减少了全球对化石燃料的依赖从 1975 年的约 95% 一次能源到 2020 年的约 85%。换句话说，能源转型需要很长时间和大量资金。 IEA 预计，化石燃料依赖现在将以更快的速度下降，部分原因是“大石油”公司成为“大能源”公司，以及全球电动汽车转型速度加快。到 2021 年，可再生能源首次有望获得比上游石油和天然气更多的资本支出。这一过程受到不同资本成本的影响：太阳能和风能为 3%-5%，天然气为 10%-15%，石油项目高达 20%。然而，IEA 仍然预计，到 2040 年，全球 70%-75% 的一次能源消耗可能通过化石燃料来满足。为什么风能和太阳能价格的快速下降没有转化为更快的脱碳？正如我们将要讨论的，可再生能源仍主要用于发电，而在全球范围内，电力占最终能源消耗的比例仍仅为 18%。换句话说，直接使用化石燃料仍然是现代世界的主要推动力，因为能源未来学家继续过早地宣布化石燃料的消亡2。如最后三个图表所示，风能/太阳能容量正在增长，可再生能源发电的收益令人印象深刻，但就一次能源而言，它们要小得多。全球约 85% 的能源使用化石燃料煤炭、石油和天然气占全球一次能源消耗的百分比100%95%90%85%80%75%70%'65 '70 '75 '80 '85 '90 '95 '00 '05 '10 '15 '20 '25 '30 '35 '40资料来源：英国石油公司世界能源统计评论，IEA。 2020 年。风能和太阳能的平均购电协议价格，实际 2019 美元每兆瓦时$220$200$180$160$140$120$100$80$60$40$20$0201020122014201620182020资料来源：劳伦斯伯克利国家实验室，IRENA。 2020 年。风能和太阳能产能增加y/y 变化，千兆瓦 70风能和太阳能在总发电量中的份额，%18%风能和太阳能占一次能源消费总量的份额，%7%6016%14%5012%4010%欧洲6%5%我们4%308%中国3%206%4%102%00%印度2%1%0%1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016 2019资料来源：BP 能源统计评论。 2020 年。1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016 2019资料来源：BP 能源统计评论。 2020 年。1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016 2019资料来源：BP 能源统计评论。 2020 年。2 一个例子：公司的首席执行官落基山研究所去年引用 Carbon Tracker 写道，COVID 后的全球化石燃料消费量可能永远不会超过 2019 年的水平。真的吗？EIA 预计到 2022 年液体燃料消费量将完全恢复，天然气也预计会出现同样的情况。从 2019 年到 2025 年，全球煤炭消费量预计将减少 2.4 亿公吨，但 IEA 预计到 2025 年全球天然气消费量将增加 3900 亿立方米，是能源（艾焦耳）煤炭减少量的 2.8 倍。因此，即使液体燃料消费量在 2019 年达到顶峰，世界化石燃料需求几乎肯定还没有见顶.另外：2020 年 12 月全球 CO2排放量已经高于 2019 年 12 月的水平 (IEA)。已有水电核采用时代太阳能/风能时代开始IEA 规定的政策情景全球太阳能光伏注：购电协议反映了美国 ITC 等补贴的好处美国太阳能光伏美国风全球风欧洲中国 美国印度 4石油 煤炭 天然气可再生核让我们仔细看看美国、欧洲和中国的能源消耗，它们共同占全球总量的一半多一点。图表显示了最终用户和燃料类型的最终能源消耗，虚线段表示电力消耗，也按燃料细分。美国美国最终用途部门和燃料类型消耗的能源最终能源消耗的万亿英热单位；虚线段 = 耗电量 302520151050工业交通住宅商业的关键数据一次能源消耗的四倍数 99.9最终能耗的四倍数 75.1电 能源百分比消耗17% 电力 工业能源的百分比消耗12% 电力 交通能源的百分比消耗0% 化石燃料 占初级燃料的百分比活力80% 乘用车能源 % 运输活力60% 乘用车能源 占一次能源的百分比活力17% 工业化石燃料 占初级燃料的百分比活力27% 可再生电力 %一代18%可再生能源 占一次能源的百分比 11%发电量的低碳百分比 40%低碳能源 %一次能源20% 一次能源中煤与天然气的比例 0.4可再生电力的水电份额 40%资料来源：能源信息管理局、摩根大通资产管理。 2019. 发电部分扣除热转换、发电厂消耗和传输损失。 “低碳”是指可再生能源发电加核能发电。美国仍然高度依赖化石燃料，占一次能源的 80%。可再生电力是三个地区中最低的，为 18%，尽管核能增加了显着的无碳电力。工业电气化在三个地区中最低，为 12%，交通电气化几乎不存在。大约 5% 的运输燃料来自玉米乙醇，其温室气体效益与汽油相比仍存在激烈争论 3。美国煤炭与天然气的比例已降至 1 以下，这一发展减少了空气污染和地下水风险，但其温室气体效益仍存在争议。根据 LBNL，与电力相关的 CO 下降了 50%2自 2005 年以来，美国的排放归因于煤改气，这一过程现已完成约 80%。从温室气体的角度来看，天然气优于煤炭。在 2019 年对天然气和煤炭生命周期排放的评估中，IEA 得出的结论是，当今消耗的 98% 以上的天然气在用于发电或供热时的生命周期排放强度低于煤炭。在 2020 年的评估中，IEA 得出的结论是，改用天然气会导致工业和建筑中使用的每单位热量平均下降 33%，发电时平均下降 50%。此外，IEA 发现，当今石油和天然气行业约四分之三的甲烷排放可以通过部署已知的技术修复来控制天然气温室气体效益与煤炭的对比仍不清楚。一些气候科学家正在重新评估来自前工业化地质来源的甲烷排放量与来自煤炭和天然气燃烧的甲烷排放量的比例。后者的估计值正在上升4，导致甲烷泄漏盈亏平衡率向下修正，从温室气体的角度来看，天然气优于煤炭。天然气甲烷泄漏率估计在 2% 到 6% 之间，与煤炭的盈亏平衡率可能低至 1%53 EESI、Argonne Labs 和 USDA 引用了 70%-95% 的致癌颗粒物减少了E10/E85 乙醇混合物温室气体排放