2025年能源安全情景：能源与人工智能

2025能源安全情景 能源与人工智能 shell.com/scenarios Contents 人工智能的崛起3AI与能源系统的演变3关键观察521世纪的新方向7全球形势错综复杂7技术趋势8国家应对模式原型10三种安全场景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前景LNG在三种情景下低碳燃料可再生能源的崛起终端能源电气化一场核能复兴？ 碳管理与排放37 43土地利用变化 人工智能的崛起 当Shell发布能源安全情景2023年3月，世界的关注点集中在高能源价格上，其中欧洲大部分地区的电力成本达到创纪录水平。 AI与能源系统的演变 人工智能的影响已体现在许多领域，但在未来20至30年内，它可能给能源系统带来重大变革。 •随着量子优势显现（即量子计算系统解决超出经典算法能力范围的问题的时刻），材料科学、电化学、生物技术和核工程领域的进步将加速电气化和储能发展，引入新型可持续燃料工艺，并将安全模块化核反应堆应用于各种固定式和移动式场景。 •为能源系统生产模块（例如太阳能光伏板、电池和热泵）可能随着人工智能提高制造能力而加速，实现组件装配线生产日益复杂的集成。 此时 ChatGPT 刚满四个月，虽然它仅仅是人工智能（AI）冰山一角，但在公众对新科技浪潮的认知方面，它却是一个颠覆性的存在。 •自主系统正出现在车辆中。当车辆在一个受管理的交通环境中开始更大规模地自主运行时，系统效率可能会相当可观，这可能会引发电动汽车（EVs）更快的普及。 面对AI崛起可能对能源系统意味着什么的问题，我们再次运用情景分析。在壳牌公司，情景分析在构建能源系统、技术、地缘政治和社会趋势的背景以及加深理解方面发挥着关键作用。情景是对在不同假设下世界可能如何发展的探索。 •大型能源基础设施项目有望加速，因为新的AI工具被应用于项目管理。 •一个受管理的电动汽车系统允许车辆中固有的电池存储为电力电网的存储和灵活性需求做出贡献，加速了实现纯可再生能源电力系统的进程。 •AI和其支持的数据系统将需要大规模的不间断电源，从而导致整体电力需求增加，即使其他效率提升措施也已实施。 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。对壳牌公司而言，制作情景的价值在于帮助高级管理层思考业务可能面临的长期挑战。通过这种方式，情景可能会影响公司的战略——作为众多输入之一。但情景并非壳牌公司战略或商业计划的体现。壳牌情景以数据为基础，利用模型构建，并包含了相关领域领先专家的见解。 •电力系统管理，无论是在平衡供应方面，还是在通过智能家居和工厂的智能响应来管理需求方面，都将青睐具有电网电池存储的可再生能源系统。特定地点的解决方案更容易实现，远距离电力互联的应用也同样容易。 So, we come to2025能源安全情景, 其中我们重新构想了我们2023年的两个未来能源情景，现称为群岛and地平线：(previously Sky 2050)，在一个世界将大量使用人工智能的背景下，我们还增加了一个第三种情景。激增，该报告深入探讨了由人工智能驱动生产力提升所引发的新一轮经济增长的前景。 最终，对所有读者而言，情景旨在辅助做出更明智的决策。它们拓展思维，拓宽视野，并探索假设。我们希望这套基于人工智能的情景能够做到这一点。 主要观察结果 •根据当前趋势，新技术到2050年可将能源系统的碳强度减半。生物燃料、碳捕获与封存（CCS）以及自然和工程碳移除技术将降低或抵消化石燃料的排放。可再生能源与核能结合电力化将使许多能源服务脱碳化。 •政治和社会紧张局势在当今显而易见，各国努力实现新的经济增长时代，确保能源安全并应对气候变化。 •天然气总需求可能增长至2040年代，达到每年约4,500亿立方米（bcm），其中液化天然气（LNG）为每年700百万吨（或952 bcm）。天然气需要为工业供热、发电燃料以及建筑物供热，在帮助世界摆脱煤炭方面发挥着重要作用。 •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，包括电动汽车、电磁炉和热泵等家电、电力加热的工业炉和锅炉，以及全球数据中心的高速增长。 •生物燃料约占全球液体燃料市场的4%。到2050年，其产量可能增至三倍，尤其如果先进的转换技术取得进展。低碳氢也将增长，但仅限于无法实现电气化的地区。到2050年，碳捕获与封存（CCS）可能成为一个每年价值数百亿美元的行业。在自然和人工碳移除方面实现规模化增长，对于在本世纪后半叶实现净零排放至关重要。因此，土地管理将变得非常重要，重点在于自然碳储备和生物多样性。 •对石油和天然气的投资目前约为每年6000亿美元，鉴于每年约5%的消耗率，这一投入将在未来几十年中持续需要——这一消耗率远高于每年1‒2%的需求预期下降。然而，只有那些在成本、风险和碳排放强度方面最具竞争力的资源才能吸引资本。 •对能源服务的需求（使用能源所获得的实际利益、效用或商品）将随着全球人口的增长和生活水平的提高而持续增加。在未来25年里，全球增加的人口中约有三分之一将拥抱更高的收入生活方式，例如购买他们的第一辆车或进行他们的第一次飞行。 •能源系统的建设正从现场建造的大型定制项目转向在装配线上生产的模块化单元。这将加速太阳能光伏、风力涡轮机、电网电池、热泵、氢电解槽，以及潜在的较小模块化核反应堆的采用。CO2 •本报告中的情景表明，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、能源效率提升速度以及电气化进程。 未来直接空气捕获装置。 •对石油的需求预计到2030年代初将增长300万至500万桶/天，此后将经历一个漫长但缓慢的下降期，因为石油燃料在交通方面仍然具有经济性和便利性，特别是在长途公路运输、航空和海运中。石化产品的使用预计将持续到22世纪。 •在能源转型中存在足够的势头，表明化石燃料使用将在2035年前达到峰值，此后将呈下降趋势。这些情景表明世界将实现净零CO排放，但时机不确定。A2未来气温上升超过2‒2.5°C的情况似乎不太可能。 •各行业电气化程度不断提高。在某些市场上，电动汽车和家用供暖热泵的销售正快速增长。然而，完全转型需要时间——到2025年，全球汽车数量达15亿辆，其中约7000万辆为电动汽车，而欧洲仍有超过9000万台燃气锅炉仍在运行。 •可再生能源的快速增长将持续。在低纬度国家，配备电池的光伏发电以及在高纬度地区，风力发电将满足大部分电力需求。天然气和液化天然气将逐渐从基础负荷燃料转变为发电或支持高耗能产业和数据中心不间断需求的备用燃料。 •核电仍然是全球电力结构的一部分，但在短期内到中期内可能不会实现净增长，因为较旧的机组将退役。从长期来看，随着新技术的出现，核电将再次增长并承担新的角色，例如为船舶提供动力。 •到本世纪末，并重点关注碳清除技术和实践，世界或将实现低于1.5°C的变暖。但可信情景表明，短期内可能超过这一目标，欧洲的哥白尼观测机构已确认2024年是首个突破1.5°C的年份。 21世纪的新的方向 全球形势错综复杂 在中国深圳，所有公共交通和出租车均为电动，该国是世界上最大的电动汽车生产国。该市设有10万个充电桩。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不受限制的全球市场准入的角度来衡量。 ：技术行业正竞相开发新的AI服务和商业模式。例如，2025年在洛杉矶使用打车应用可能意味着一辆由自主人工智能（AI）系统引导的无人驾驶电动出租车会出现。随着可再生能源的广泛部署和电网电池的使用，加州的CO排放量自2 在波兰，燃煤发电约占电力结构的半数到三分之二，路上行驶的电动汽车不到10万辆。由于邻近乌克兰，安全问题至关重要，近年来国防开支大幅上升。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，然而随着美国经济的增长和创新，仍然存在潜在的上行压力。此外在美国，非法移民和最近通货膨胀压力都对政治变化做出了贡献。 在巴西，街道上的电动汽车数量有限，但该国拥有全球最低的能源碳足迹。甘蔗乙醇被用于汽车，生物质能被用于工业，水力发电为家庭和企业供电。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、边境安全以及技术发展是2020年代下半叶的关键议题。一个日益明显的特点是各国之间日益加剧的竞争，无论是经济、军事还是贸易方面的竞争。 技术趋势 科技公司正争夺人工智能新兴时代的主导权，许多政府发现自己在这些技术出现时正失去控制。人工智能正成为一个塑造21世纪社会的重要因素，包括其直接和间接对能源系统的影响、商业如何应对它以及这项技术如何影响我们的日常生活。尽管变革的速度有时看似迅猛，在有些领域确实如此，但广泛的转型是以数十年为单位的。苹果公司自创业以来已接近第六个十年，而亚马逊则已进入第四个十年。 能源系统需要在基础设施方面投入大量资本，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，工厂和住宅可以在很大程度上保持数十年不变。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，无不如此。 尽管能源行业受到新进入者和新技术的挑战，但现有企业地位是系统的固有特征。然而，这种地位可能不会扩散到发展中国家的新市场。新模型和技术可能成为这些市场能源系统的基础要素，因为这些国家试图跳过以化石燃料为基础的发展道路。 历史地看，能源系统经历了多次变革浪潮。通常，一项技术在首次出现到被确立之间存在15‒25年的跨度，然后又需要另一个15‒25年才能实现全面推广。但目前这一时间线正在受到挑战。 信息技术采用的时间线仅为新能源系统的一半。随着人工智能技术融入能源系统，可能引发更快的变革。当技术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，变革的迹象已十分明显，但是否会引发更广泛的颠覆性影响？ 技术时间表 国家应对模式 archetype 基于脆弱国家在安全失败方面的脆弱程度以及它们如何管理经济波动，现在可以看到针对安全、气候、经济增长和技术压力的四种不同的原型反应。 创新取胜，这可以从像美国这样的国家和中东等主要资源持有国中看出。这些国家通常在能源和其他资源方面自给自足，因此不容易受到损害 四种不断发展的能源转型模式，每种模式的脱碳速度不同。 但它们的政治体系尤其容易受到经济波动的影响，例如能源价格和通货膨胀的波动。在短期内，它们并没有感到如此受到威胁，但它们大量投资于创新和基础设施，将其作为应对长期需求的解决方案。这些是竞争激烈的国家，决心保护它们的经济地位。 Green Dream，这一点可以在欧盟中观察到。欧盟的财富使其相对能够应对经济波动，但其进口依赖的能源系统却 vulnerability to disruption, such as after the Russian invasionof Ukraine. These countries may seek security through legislative means. In the energy sector this has resulted in reduced energy use, increased energy efficiency and an ongoing attempt to shift quickly and entirely to renewable energy. For digital technology, protectionism through legal channels and heightened regulation has emerged, which could leave the region without a major technology sector. 长城般的变