能源与人工智能

2025能源安全情景 能源与人工智能 shell.com/场景 内容 人工智能的崛起3人工智能与能源系统的演变3关键观察结果521世纪的新方向7全球形势复杂多变7技术趋势8国家应对原型10三个安全情景12人工智能与经济增长13三个安全场景：激增16三个安全场景：群岛19三个安全场景：地平线20 2325262728333435能源需求未来石油需求天然气的未来液化天然气在三种情景下的分析低碳燃料可再生能源的兴起能源终端的电气化核复兴？ 碳管理及排放37 人工智能的崛起 当壳牌公司发布能源安全情景2023年3月，全球关注的焦点是高昂的能源价格，欧洲大部分地区的电力成本创下了历史最高水平。 人工智能与能源系统的演变 人工智能的影响正在许多领域感受到，但未来20至30年内，它可能对能源系统带来重大变革。 •随着量子优势的出现（即量子计算系统解决超出传统算法范围的问题），材料科学、电化学、生物技术和核工程的发展可能加速电气化和储能，引入新的可持续燃料工艺，并将安全模块化核反应堆应用于各种固定和移动应用。 •模块（如太阳能光伏板、电池和热泵）的生产可能随着人工智能技术的提升而加速，因为它能够改善制造过程，并实现组件生产线上日益复杂的组装。 当时ChatGPT仅有四个月历史，虽然它只是人工智能（AI）冰山的一角，但它已经在提高公众对新的技术浪潮的认识方面发生了转变。 •自动驾驶系统正出现在汽车中。当车辆开始在一个受控交通环境下较大规模地自主运行时，系统效率可能会有显著提升，这可能引发电动汽车（EVs）更迅速的采用率。 面对人工智能兴起可能对能源系统产生的影响这一问题，我们再次利用情景分析。在壳牌，情景分析在构建能源系统、技术、地缘政治和社会趋势背景、拓展对此的理解方面发挥着关键作用。情景分析是对世界在不同假设条件下可能如何演变的一种探索。 •大型能源基础设施项目可能会因应用新的AI工具到项目管理中得到加速。 •一个管理的电动汽车系统允许车辆中固有的电池存储为电网的存储和灵活性需求做出贡献，加速向仅使用可再生能源的电力系统过渡。 •人工智能及其支持的数据系统将需要大规模不间断电源供应，因此整体电力需求将增加，即使其他效率也有所提高。 创建情景的过程涉及考虑不同的可能未来，其中一些可能看似不太可能甚至令人惊讶。Shell生产情景的价值在于帮助高级管理层思考业务可能面临的长远挑战。通过这种方式，情景可能影响公司的战略——作为众多输入之一。但情景并不是Shell的战略或商业计划的表述。Shell情景基于数据，使用模型构建，并包含相关领域领先专家的见解。 •电力系统管理，无论是通过家庭和工厂的智能响应来平衡供需，还是管理需求，都将有利于配备电网电池储能的可再生能源系统。特定位置的解决方案更容易实现，远程电力互联的使用也是如此。 因此，我们来到了2025能源安全情景，其中我们重新构想了从2023年开始的两种未来能源情景，现称为群岛并列符号 地平线（以前为Sky 2050），在这样一个世界更加广泛地利用人工智能的背景下。我们还增加了一个第三种情景，激增该报告更深入地探讨了由人工智能催化的生产力提高所引发的新一轮经济增长的前景。 最终，对于所有读者来说，情景分析旨在帮助做出更好的决策。它们拓展思维，开阔视野，并探讨假设。我们希望这一套基于AI的情景分析能够做到这一点。 关键观察结果 •遵循当前趋势，新技术可能在2050年将能源系统的碳强度减半。生物燃料、碳捕获与储存（CCS）以及自然和人工碳移除将降低或抵消化石燃料的排放。可再生能源和核能与电气化的结合将使许多能源服务实现脱碳。 •天然气总需求可能持续增长至2040年代，每年达到约4,500亿立方米（bcm），其中每年7亿吨（或952 bcm）为液化天然气（LNG）。天然气被用于提供工业热能、发电燃料以及建筑供暖，在帮助世界摆脱煤炭依赖方面发挥着重要作用。 •政治和社会紧张局势在今天明显，各国正努力实现新时代的经济增长、保障能源安全和应对气候变化。 •人工智能技术预示着社会变革。许多新兴技术正在改变能源格局，包括电动交通、感应炉和热泵等家用电器，以及电力加热的工业窑炉和锅炉，以及全球数据中心数量的快速增长。 •生物燃料约占全球液体燃料市场的4%。到2050年，在先进转换技术进步的情况下，其产量可能增加三倍。低碳氢也将增长，但仅限于无法电气化的地区。碳捕获与封存（CCS）到2050年可能成为一个每年百亿吨的产业。在自然和工程碳去除的规模增长对于实现在本世纪后半叶实现净零排放至关重要。因此，土地管理，重点关注自然碳储量和生物多样性，将变得非常重要。 •石油和天然气投资目前约为每年6000亿美元，在接下来的几十年里将需要这些投资，因为消耗率大约为每年5%，这远高于预期的年需求下降1-2%。然而，只有成本、风险和碳强度方面最具竞争力的资源才能吸引资本。 •能源服务（使用能源所获得的实际利益、便利或商品）的需求将继续增长，随着全球人口的增长和生活水平的提高。在未来25年内，世界上大约三分之一的增长人口将拥抱更高收入的生活方式，例如购买他们的第一辆车或进行他们的第一次飞行。 •能源系统建设正从在野外建造的大型定制项目转向在生产线生产的模块化单元。这将加速太阳能光伏板、风力涡轮机、电网电池、热泵、氢电解槽的采用，以及可能的小型模块化核反应堆的使用。CO2 •本报告中的情景强调，到2050年，一次能源需求可能比2024年高出近四分之一，具体取决于经济增长率、能源效率的提升以及电气化的速度。 直接空气捕获单元在未来的应用。 •石油需求预计将在2030年代初增长至每天3000万至5000万桶，在此之后，由于石油燃料在运输中保持经济实惠且方便，尤其是长途公路运输、航空和海运，其需求将经历漫长但缓慢的下降。石化产品的使用预计将持续到21世纪。 •电气化在所有领域都在增加。在一些市场上，电动汽车的销量正在迅速增长，家用取暖的热泵也是如此。然而，实现全面转型需要时间——截至2025年，全球有15亿辆汽车，其中约7000万辆是电动汽车，而欧洲仍有超过9000万台燃气锅炉仍在运行。 •能源转型中存在足够的动力，预示着到2035年之前化石燃料使用将达到峰值，之后将逐渐下降。这些情景表明，世界将实现净零排放。CO排放量，但具体时间不确定。2未来气温升高超过2-2.5°C的情况似乎不太可能。 •可再生能源的快速增长将持续。在低纬度国家，太阳能光伏与电池相结合，以及在高纬度地区的风力发电，将满足大部分电力需求。天然气和液化天然气将在电力生产中逐渐从基础负荷转变为备用燃料，或在能源密集型产业和数据中心中支持不间断需求。 •核能仍然是全球电力组合的一部分，但在短期内，由于老旧机组退役，可能不会实现净增长。从长远来看，随着新技术的到来，核能再次增长并填补了新角色，如用于船舶。 •到本世纪末，若专注于碳移除技术和实践，全球温升可能控制在1.5°C以下。但是，可能的情景表明，短期内达到这个目标可能会出现超越，并且2024年已经被欧洲哥白尼观测机构确认，为首次突破1.5°C的单独一年。 21世纪的新方向 全球形势复杂多变 技术行业正竞相开发新的AI服务和商业模式。例如，2025年洛杉矶使用打车软件可能意味着一辆由自主人工智能（AI）系统引导的无人电动出租车到达。随着可再生能源的广泛部署和电网电池的使用，加利福尼亚州的二氧化碳排放量几乎下降了三分之一。2 在深圳，中国，所有公共交通和出租车都是电动的，这个国家是世界最大的电动汽车生产国。该城市有10万个车辆充电点。深圳及其周边的广东省是全球工业巨头，温室气体排放持续上升。安全主要从经济增长和无限制进入全球市场的角度来衡量。 在波兰，燃煤发电占电力的半数到三分之二，而道路上电动车数量少于10万辆。鉴于与乌克兰的邻近，安全问题是首要考虑的，近年来国防开支急剧上升。波兰受到严格的欧盟温室气体排放目标和法规的约束。 2005年，尽管如此，由于美国经济的增长和创新，仍存在潜在的上行压力。此外，在美国，非法移民和最近出现的通货膨胀压力都导致了政治变革。 在巴西，街道上的电动汽车数量有限，但该国在全球能源碳足迹方面有最低的排放量。甘蔗乙醇被用于汽车，生物质在工业中应用，水力发电为家庭和企业提供电力。随着该国寻求增长，经济安全至关重要。 经济增长、全球温室气体排放、边境安全和科技发展是2020年下半年关键议题。一个日益凸显的普遍趋势是，国家间的竞争加剧，无论是经济、军事还是贸易领域。 技术趋势 技术公司正在争夺在人工智能新兴时代的霸主地位，许多政府发现自己失去对这些技术的控制速度比它们出现得还要快。人工智能正成为21世纪社会的重要塑造者，包括其对能源系统直接和间接的影响，企业如何应对它，以及这项技术如何影响我们的日常生活。虽然有时变革的速度可能看起来非常快，在某些领域确实如此，但广泛的变革需要数十年的时间来衡量。苹果公司自成立以来已经接近第六十个年头，而亚马逊也已经进入第四个十年。 能源系统需要大量资本投资于基础设施，因此改变需要时间。汽车的使用寿命约为15年，飞机为25-40年，工厂和住宅可以在几十年内基本保持不变。支撑能源系统的商业模式也根深蒂固，从可能保护某些国家煤矿工人的劳动实践到支持商业航空业的燃料安全标准。 尽管能源行业面临着新进入者和新技术的挑战，但既得利益是系统的一个固有特征。但是，既得利益可能不会传播到发展中国家的新市场。在这些市场中，新模型和技术可能成为能源系统的基础要素，因为国家试图跳过基于化石的的发展路径。 历史上，能源系统经历了多次变革的浪潮。通常，一项技术在首次出现与被广泛接受之间会有15-25年的时间跨度，然后又需要15-25年的时间来在全球范围内得到普及。但这个时间表正受到挑战。 信息技术采纳的时间线是新能源系统的一半。随着人工智能技术融入能源系统，可能会带来更快的变化。当科技公司采用大规模模块化生产能源系统组件，如太阳能光伏和电池时，变革的迹象明显，但是否会随之而来更广泛的影响？ 技术时间表 国家应对原型 四个不同的典型反应对安全、气候、经济增长和技术压力现在可见，这基于脆弱国家对于安全失败的易损性和如何管理经济波动： 创新制胜这些国家，如美国和主要资源持有国如中东国家，均可观察到这种情况。这些国家通常在能源和其他资源方面实现自给自足，因此不受威胁。 四个不断演变的能源转型模式，每个模式都有不同的脱碳速度。 供应失败，但他们的政治体系尤其容易受到经济波动的影响，如能源价格和通胀的波动。他们在短期内并不感到如此威胁，但为了满足长期需求，他们大力投资于创新和基础设施。这些国家竞争激烈，决心保护他们的经济地位。 绿色梦想，这在欧洲联盟中可以观察到。欧盟的财富使其相对能够应对经济波动，但它的进口依赖型能源系统却带来 脆弱性，例如在俄罗斯入侵乌克兰之后。这些国家可能会通过立法手段寻求安全。在能源sector，这导致了能源使用量减少、能源效率提高，并且持续尝试迅速且完全转向可再生能源。对于数字技术，通过法律渠道的保护主义和加强监管已经出现，这可能导致该地区失去一个主要的技术产业。 长城变革主要适用于中国。中国经济的规模、其丰富的煤炭储备以及其在自身能源供应方面的投资规模， 制造能力和基础设施为其提供了来自全球经济波动和安全威胁的一些韧性。它打算利用其制造实力来巩固其作为领先国家和低碳能源强国的地位。 冲浪者, 是可能面临众多经济和发展挑战的国家，这使得它们既容易受到经济波动的影响，也容易受到供应链安全的影响。但它们是 他们迅速采用新科技，一旦价格合理，并且他们寻求与他人的合作，试图利用其他原型国家群体行动所创造的机会。他们分为： 新晋冲浪者，如印度，它们擅长政治定位，并渴望跳过传统的 发展路径。 上升的冲浪者，包括世界上最不发达的经济体。这些国家更专注于建立基本基础，例如扩大对现代能源的获取和提供良好生活的基本需求。 三种安全场景 随着安全意识主导地