能源安全与绿色转型

能源安全与绿色转型 Jaden Kim, Augustus J. Panton, and Gregor Schwerhoff WP / 24 / 6 货币基金组织工作文件描述了作者正在进行的研究，并发表了这些论文，以引起评论并鼓励辩论。基金组织工作文件中表达的观点是作者的观点，不一定代表基金组织、其执行董事会或基金组织管理层的观点。 2024JAN IMF工作文件 研究部 能源安全与绿色转型由Jaden Kim、Augustus J. Panton和Gregor Schwerhoff编写* Florence Jaumotte授权发行2024年1月 货币基金组织工作文件描述了作者正在进行的研究，并发表了这些论文，以引起评论并鼓励辩论。基金组织工作文件中表达的观点是作者的观点，不一定代表基金组织、其执行董事会或基金组织管理层的观点。 摘要：当前的能源危机提出了重要的政策问题，即如何在坚定致力于绿色转型的同时加强短期能源安全，这一挑战在COP28最近达成的从化石燃料过渡的共识中得到了放大。本文研究了能源供应安全的历史决定因素，并分析了绿色转型对能源安全的影响。回顾过去，我们发现能源贸易伙伴的多样化或缺乏多样化是过去二十年来支撑国家内部和国家之间能源安全动态的主要因素。展望未来，绿色转型预计将对能源安全产生积极影响，前提是投资要协调一致，以应对日益依赖可再生能源带来的新挑战。 工作文件 能源安全与绿色转型 Jaden Kim, Augustus J. Panton和Gregor Schwerhoff Contents Box 1.什么是能源安全？相关文献综述8 数字 1：按燃料和国家划分的化石燃料生产构成72：主要化石燃料生产商的政治风险评分93：化石燃料生产的政治风险和变化104：政治自由带来的能源生产115：单个燃料生产的全球能源安全风险指数分解136：以ICRG政治风险加权国家多样化指数衡量的能源安全147：能源强度作为能源安全风险的放大器148 2010 - 2020年ICRG -政治风险调整指数分解169：依赖俄罗斯能源的风险1710：可再生能源使用和化石燃料进口1811：基线中的全球能源安全和国际碳价格下限（ICPF）情景1912：全球发电量（条形图）和化石燃料产量（黑线）2014：2021年前三大生产商产量占全球总产量的份额2215一段时间内铜和镍的供应安全指数23 Introduction 俄罗斯入侵乌克兰期间持续的能源危机暴露了化石燃料依赖的长期脆弱性，并重新点燃了国家能源安全担忧。根据国际能源署（IEA，2023）的说法，能源安全是以可承受的价格不间断地提供能源。尽管能源安全的其他方面很重要，尤其是在对能源贫困日益担忧的情况下的可负担性，但本文的重点是能源供应的不间断供应。在这种背景下，我们研究了能源安全的关键驱动因素-供应多样化和供应商的政治风险-以了解能源安全的历史演变和各国之间的差异。我们还研究了绿色转型— —许多国家在COP28上承诺并重申的— —如何影响未来的能源安全，同时考虑到减少对化石燃料的依赖和可再生能源的新挑战。 为此，我们分三个步骤进行。首先，回顾过去，我们分析了能源贸易伙伴的多元化和这些伙伴的政治风险，这两个能源安全的主要决定因素，在过去的二十年中如何导致能源安全动态的变化。使用针对政治风险和贸易伙伴多元化进行调整的赫芬达尔-赫希曼指数（HHI），我们分析了2000年至2020年期间全球和各个国家/地区的煤炭，石油和天然气的能源安全。我们从两个角度解释了政治风险：能源出口经济体由于政治原因导致供应中断的风险，以及能源出口经济体和进口经济体之间政治一致性薄弱（以地缘政治距离衡量）造成的风险。其次，从前瞻性的角度来看，我们采用了基于模型的实验来分析绿色转型— —以全球协调的碳价格下限安排为基础— —预计将如何影响全球能源安全。最后，我们讨论了使用可再生能源可能带来的能源安全新挑战。 本文从两个方面为能源安全文献做出了贡献在历史方面，我们将能源安全风险分解为两个主要决定因素：多元化效应，显示能源进口来源集中度的变化如何影响能源安全；风险效应，量化政治风险对能源安全的影响。通过这种分解，我们然后量化了两种影响对全球和国家层面能源安全的贡献。第二个贡献是对绿色转型下的能源安全进行了全面分析。具体来说，我们提供了基于模型的证据，说明气候政策如何可以预期削弱单个化石燃料的能源安全，但通过更多的国内能源生产来加强总体的能源独立性和安全性。 三个核心结果值得强调。首先，我们发现贸易伙伴的多样化或缺乏多样化是过去十年全球能源安全的主要因素政治风险的增加和多样化的减少同样导致了天然气供应安全性相对温和的恶化。在所有燃料中，地缘政治上一致的经济体之间的能源贸易集中将削弱多样化并加剧能源不安全。 其次，我们基于模型的证据表明，绿色转型有望通过减少对化石燃料的依赖对能源安全产生积极的影响。一方面，气候缓解政策将减少化石燃料需求，迫使高成本的化石燃料生产商退出能源市场。由此导致的市场集中度增加将削弱能源安全。但另一方面，气候政策中可再生能源渗透率的增加将减少能源进口依赖并改善能源 安全。可再生能源不需要像化石燃料发电那样持续的燃料进口或生产。这意味着当前的燃料进口商可以稳步减少他们进口的燃料份额，这一过程源于可再生能源在电力生产和电气化中的扩张(i。Procedres.，将电力扩展到额外用途)。在网络上，预计后一种渠道将占主导地位。 最后，绿色转型给能源安全带来了新的挑战，这将需要投资与可再生能源和电动汽车时代兼容的基础设施。。随着各国扩大其可再生能源生产能力，能源安全将面临新的风险，包括过渡金属的潜在进口依赖。因此，在可再生能源时代加强能源安全将需要各国生产能力的战略支持，以促进进口多样化。 此外，太阳能和风能等可再生能源的间歇性给不间断能源供应带来了挑战。针对这一挑战存在广泛的解决方案,包括能量存储和电网扩展。这些解决方案也需要对基础设施进行投资。考虑到可再生能源较高的前期成本由低运营成本补偿,具有可再生能源和支持基础设施的能源系统估计具有与基于化石燃料的能源系统相似的成本。 本文的其余部分组织如下。下一节介绍能源安全的全球总体趋势，而第3节侧重于特定国家的趋势及其主要驱动因素。第四部分采用全球可计算一般均衡（CGE）模型来研究气候缓解政策对能源安全的影响。在第5节中，讨论了绿色过渡中的新挑战，包括对绿色金属进口的依赖增加和间歇性能源供应。第六节对论文进行了总结。 能源安全趋势 本节的目标是双重的。首先，我们定义了能源安全。其次，我们提出了有关其驱动因素的历史全球趋势的程式化事实，即一方面改变能源供应多样化，另一方面改变供应商的政治风险。 什么是能源安全？ 能源安全取决于一个国家的能源来源的多样化和政治安全性。出于我们的目的，能源安全被定义为供应的安全性。也就是说，在其他条件相同的情况下，如果存在具有低政治风险的多元化供应商组合（Cohen，Joutz和Loungani 2011）（Le Coq和Paltseva 2009），则存在高度的能源安全。方框1提供了相关文献的摘要以及支撑能源安全的其他几个方面。 多元化和政治风险指标的历史趋势 在过去的二十年中，煤炭和石油的生产变得更加集中。图1显示了各种化石燃料中顶级供应商的全球生产份额的演变。在中国和印度尼西亚份额上升的推动下，最大的煤炭生产商在全球煤炭市场的份额不断增加（从2000年占全球产量的33%上升到2020年的60%）。对于石油，在过去十年中，随着美国，加拿大和伊拉克获得了市场份额，石油市场也出现了明显的向更集中的产出市场的转变。但是，尽管前七大生产商的联合市场份额有所增加，但仍低于60％。相比之下，尽管一些天然气的市场份额发生了一些适度的变化，但在过去的二十年中，全球天然气市场的集中度没有发生任何实质性变化。 producers (e. g., Qatar, Iran, and China) matched by some down in Russia 's and Canada' s shares. The picture remains largelythe same with respect to global export shares. 在过去十年中，大多数化石燃料生产经济体的政治风险和民主自由指标都有所恶化。根据文献，我们使用经济学人智库编制的民主指数作为民主自由的代表，并使用两个单独的政治风险指标：（i）政治风险服务小组（PRSG）的国际国家风险指南（ICRG）指数和（ii）由贝利，斯特里涅夫和沃顿（2017）构建的理想点距离（IDP）度量。它们通过突出风险的不同方面相互补充。民主指数基于选举过程和多元化，公民自由，政府运作，政治参与和政治文化（EIU 2022）。ICRG指数的最大组成部分包括政府稳定性，社会经济状况以及内部和外部冲突（PRS 2018）。煤炭和天然气的政治风险似乎有所增加，而石油生产商的情况则更加复杂。 方框1.什么是能源安全？相关文献综述 Energy安全是一个很难定义的广义概念。在许多经济体中，保障能源安全仍然是国家安全和能源政策的核心。然而，什么构成能源安全仍然是文献中的争论问题（切斯特，2010）。根据Willrich（1976）和Lft和Kori（2009）的说法，能源安全可以从两个极地角度定义：能源出口和进口经济体。从能源出口国的角度来看，重要的是需求的安全性-保证进入不同的外国市场。从能源进口经济的角度来看，能源供应的可靠性至关重要。国际能源署（IEA）将能源安全定义为以可承受的价格不间断地提供能源（IEA 2014）。除了需求与供应二分法的安全性之外，能源安全通常是在其他几个方面定义的，包括供应的可持续性（Blm和Legey，2012）。 供应安全是能源安全文献中的主导主题能源供应的不间断可用性和可负担性取决于几个因素，特别是供应来源的多样性和政治风险（Le Coq和Paltseva 2009）。从金融投资组合理论中借用，能源供应多样性的概念意味着所有其他条件相同，如果有多样化的供应商组合，就会有很高的能源安全（Gpta 2008; Cohe，Jotz和Logai 2011; M ö sso，Johasso和Nilsso 2014）。对于天然气等燃料，多样化超越了供应来源国。运输路线-管道或海运-也很重要。虽然当基础设施限制限制通过管道进口天然气时，供应更加集中，但液化天然气（LNG）可以通过扩大供应来源来加强能源安全（Vivoda 2019）。液化天然气的这种战略重要性支撑了液化天然气在能源安全辩论中日益重要的作用，交付液化天然气的合同变得更加灵活，在现货交易中交易的液化天然气份额越来越大，而不是长期合同（IEA 2019）。 可再生能源在能源安全分析中越来越重要。可再生能源正在取代能源进口（G ö g ö z和G ü verci 2018）。与此同时，可再生能源正在给能源安全带来新的挑战。可再生能源可以减少一些国家的电价波动，但在另一些国家增加电价波动（Ketterer 2014; Ritamä i，Siddiqi和Salo 2017）。由于能源安全也取决于可负担性，价格波动是能源安全的一个问题。然而，有一些例子可以说明如何在可再生能源份额较高的国家处理价格波动。德国已经采取了监管和政策措施，以减少可再生能源引起的价格波动，这些都显示出成功（Ketterer 2014）。Azzi等人。（2020）表明，完全基于可再生能源的电力系统（与当前主要基于石油和天然气的能源结构相反）将在可用性，成本，环境和健康方面显着改善约旦的能源安全，并保持多样性水平恒定。 能源安全与能源独立密切相关，但为实现能源独立而增加的国内化石燃料产量推迟了绿色转型。Cohe、Jotz和Logai (2011)区分了能源独立和能源安全，前者只关注降低进口能源在国家能源结构中的份额。然而，通过对国内化石燃料生产的投资来提高能源独立性，这与《巴