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埃森哲《展望》期刊


通往崭新能源格局的不确定之旅

许多颠覆性趋势正在涌现,它们将合力塑造一个全新的能源世界。能源行业领袖需要在这条通往不确定世界的过程中找到确定性。

概要

自1970年以来,世界能源需求迅速增长,而这主要依靠化石燃料来满足。未来,情况将有所不同。许多颠覆性力量正在涌现,它们将合力创造一个全新世界——其特征包括人口增长放缓、新技术超乎想象、环境挑战更为严峻,以及经济和地缘政治力量不断转移。这些基本驱动因素将彻底重塑能源体系。我们将这一迈向崭新能源格局的不确定之旅称为大转型。

对于能源行业来说,各种变革信号正在涌现,因此建立一套新的思维框架,在不确定的世界里寻找确定性已成为当务之急。换言之,虽然我们无法消除不确定性,但可以激发各方思考:哪些情况必然出现,哪些又无法明确?而新的风险和机遇又潜藏在何处?能源部门大转型的成功需要在全球政治和经济领域实现前所未有的合作。各方领袖和全社会必须充分接纳新的现实、持续创新,同时保持稳定的投资。

为了更好地观察这一全球能源业的大转型,我们将目光延伸至2060年,构建了三种具有探索性的新情境,并以比喻的方式将其命名为“现代爵士乐”、“未完成交响乐”和“硬摇滚乐”。对于能源领袖来说,这些情境搭建了一种开放、透明的框架,帮助他们思考充满不确定性的未来,从而做出更为明智的选择。

三种探索性情境

“现代爵士乐”、“未完成交响乐”和“硬摇滚乐”——这是世界能源理事会构建出的三种探索性情境,为能源部门描绘了三条通往未来的潜在路径。三种情境都凸显了在平衡能源三重困境——能源安全性、能源可负担性和环境可持续性——方面可能出现的行动欠缺,而我们迫切需要能兼顾这三方面的能源政策。

“现代爵士乐”,代表了一个以数字化颠覆、创新和市场驱动为特征的世界;“未完成交响乐”,是指随着全球迈向低碳未来,出现的一种更具“智慧”和可持续性经济增长模式的世界;第三种情境则更分散化,我们称其为“硬摇滚乐”,它预测了一种在内向型政策影响下,更加低迷、难以持续的经济增长(见图一)。

通往崭新能源格局的不确定之旅 图一

这三种情境组成了一套完整的能源未来形势,时间点设定为2060年。情境的设计旨在阐明,从现在到2030年,即将启动的企业战略和政府政策怎样在更长的时间发挥作用。

实际上,转型大幕已经开启。过去三年,世界能源理事会深入分析了大转型的未来与可能的结果。我们的研究表明,全球一次能源需求增长将趋缓,人均能源需求将在2030年之前达到峰值。电力需求到2060年将翻番,太阳能和风能仍将继续强劲的增长势头,并为能源体系带来全新的机遇和挑战。而当煤炭和石油的需求峰值过去之后,世界有可能从“资产搁浅”变成“资源搁浅”。

至于未来可能会遇到的困难,我们认为,全球运输业转型是未来能源体系实现去碳化必须要克服的障碍之一。另外,将全球气温上升幅度控制在2℃以内还需要非凡且持久的努力,不仅需要提高碳价格,还必须在非常短暂的时间内完成大规模的能源转型。平衡能源三难困境,离不开全球合作、可持续经济增长和技术创新。下面,让我们看一下,在三种不同情境下,上述大趋势会如何展现。

一次能源需求增长将放缓

全球一次能源需求增长将趋缓,人均能源需求将在2030年之前达到峰值,这主要是因为新技术让能源效率达到前所未有的水平,此外,更加严格的能源政策,也会限制一次能源增长。

自1970年以来,能源需求已增长一倍有余。到2060年,相比历史趋势,新技术将导致能源需求保持适度增长,并帮助工业化经济体更加快速地向服务业和可持续发展型增长模式转型。通过部署高效能资源提高能源效率,并结合数字技术,实现智能电网、智能建筑、智能家居和办公室,以及智慧城市等。

因此,到2060年,最终能源消耗将在“未完成交响乐”情境下增长22%、“现代爵士乐情境”下增长38%、“硬摇滚乐”情境下增长46%。而到2060年,在“未完成交响乐”情境下一次能源需求仅将增长10%,“现代爵士乐”情境和“硬摇滚乐”情境下则分别增长25%、34%。人均一次能源需求将在2030年之前达到峰值,人均年度最大能源使用量升至1.9吨油当量。

在“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下,能源强度将大幅下降。太阳能和风力发电容量的部署,将显著提高能效。这些可再生能源的转换率远远高于化石燃料发电站,这也意味着对一次能源的需求将减少。

电力需求翻番新能源显著增长

我们认为,全球的电力需求到2060年将翻番。如要通过应用清洁能源来满足这一需求,为所有消费者带来福音,就必须进行大量基础设施投资和系统整合。

未来,以智能化、数字化为特色的城市生活方式,需要越来越多的电力资源,我们预计,到2060年电力需求将翻番(见图二)。电力在最终能源消费中的占比在“未完成交响乐”情境下为29%,“现代爵士乐”情境和“硬摇滚乐”情境下分别为28%、25%。此外,满足日益增长的电力需求还需要大量基础设施投资。三种情境下,到2060年,发电投资将达到35~43万亿美元不等(根据2010年市场汇率计算)。

通往崭新能源格局的不确定之旅 图二

电力行业必须找到新的解决办法来有效应对不断变化的格局。

在“现代爵士乐”情境下,将出现三种模式来管理可再生能源的普及和分布式系统,即公用事业规模的低碳能源生产者、分布式平台优化者,以及能源解决方案集成者。在“未完成交响乐”情境下,将通过高度整合的模式和融资机制来分配可再生能源系统成本,避免破坏零边际成本。而在“硬摇滚乐”情境下,会出现适合当地独特背景的各种模式。

另一方面,太阳能和风能的显著增长仍将继续,并为能源体系带来全新机遇和挑战。在太阳能和风能发电能力的推动下,到2060年,非化石能源将占据发电资源来源的主导地位。三种情境中,过去十年出现的技术学习曲线急速下降趋势会一直持续到2060年,并且在“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下最为明显:届时,发电成本将减少70%以上。

2014年,太阳能和风能的发电占比仅为4%,但到2060年,其发电占比将分别达到20%和30%。而在“未完成交响乐”情境下,到2060年,在水力和核能发电能力进一步提高的情况下,间歇式可再生能源的发电占比将达到39%(见图三)。同时,大型抽水蓄能和压缩空气存储、电池技术创新以及电网整合等技术,也将带来可靠的发电能力,从而平衡其间歇性。

通往崭新能源格局的不确定之旅 图三

在“现代爵士乐”情境中,由于分布式系统、数字技术和电池技术创新,间歇式可再生能源的发电占比将达到30%。而中国、印度、欧洲和北美地区的太阳能和风能发电发展速度最快。在“硬摇滚乐”情境下,由于基础设施扩建能力不足,可再生能源普及率最低,到2060年,太阳能和风能的发电占比仅能达到20%。

世界从“资产搁浅”变成“资源搁浅”

我们的研究表明,煤炭和石油需求峰值过去之后,有可能让世界从“资产搁浅”变成“资源搁浅”。化石燃料在一次能源中的占比已从过去45年的仅5%增长到1970年的86%、2014年的81%。到2060年,新技术的发展和可再生能源发电将使一次能源发展出现分化。到2060年,化石燃料在一次能源中的占比,将在“硬摇滚乐”情境下降至70%、在“现代爵士乐”情境下降至63%、在“未完成交响乐”情境下降至50%。

在“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下,煤炭需求将在2020年之前达到峰值。在 “未完成交响乐”情境下,煤炭的供需变化最大,即到2060年,供应量将下降至7.24亿吨油当量。“硬摇滚乐”情境强调能源安全,这意味着在这一情境下,未来各国将更加依赖煤炭,预计在2040年达到峰值,即40.44亿吨油当量,其最主要的推动因素是中国和印度到2060年的煤炭使用量。

在“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下,石油需求将在2030年达到峰值,分别为1.03亿桶/天和9400万桶/天。 而在“硬摇滚乐”情境下,鉴于目前的运输体系不会发生重大变化,因此,石油需求将在2040年到2050年间达到峰值并进入平稳期,约1.04亿桶/天。到2060年,在上述三种情境下,中东和北非地区依然是主要产油国。

三种情境下,天然气需求增速差异显著。在“现代爵士乐”情境下,液化天然气取得了长足发展,其中天然气发挥了最大作用。“硬摇滚乐”情境下,非常规天然气推动了需求增长,但天然气贸易下降、技术转移减少,使资源变得更加昂贵。“未完成交响乐”情境下,严格的排放要求意味着天然气需求增长将愈发缓慢。

煤炭和石油的需求峰值过去之后,有可能使世界从“私营部门占主导的资产搁浅”变成“国有资源搁浅”,进而对目前全球经济平衡造成重大压力,同时,对地缘政治议程产生不可预知的后果。制定一套跨越数十年的退出战略,应当成为各国领袖需要考虑的首要政治议题,否则大量公共和私人部门的资产损失将不可避免。

实现去碳化目标仍需努力

全球运输业转型是未来能源体系实现去碳化必须克服的最大障碍之一。

运输燃料的多元化趋势推动了颠覆性变革,有助大幅降低交通运输领域的能源强度和碳强度。在“未完成交响乐”、“现代爵士乐”和“硬摇滚乐”等几种情境下,石油在运输燃料中的占比将从2014年的92%分别下降到60%、67%和78%。所有三种情境下,二代和三代生物燃料都取得了重大进步,2060年在全部运输燃料中的占比分比为:在“硬摇滚乐”情境下降10%,“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下下降16%、21%。

个人交通体系的变化也会给运输领域带来颠覆性影响。到2060年,日益壮大的全球中产阶级将推动轻型汽车保有量增加2.5到2.7倍。在“现代爵士乐”和“未完成交响乐”情境下,电动和插电式混合动力汽车将在全球迅速普及,2060年在轻型汽车中的占比将达到26%到32%;而混合汽油汽车则占24%至31%。

在“现代爵士乐”情境中,消费者偏好和通过分布式能源体系而不断增加的可用充电基础设施,会推动替代交通解决方案的普及。相反,在“未完成交响乐”情境中,政府支持计划和综合城市规划,将导致总体车辆下降和替代交通解决方案普及——尤其是在城市。“硬摇滚乐”情境中,由于基础设施扩建减少,替代燃料的普及率较低。

三种情境中,碳强度的显著降低将推动碳排放量在2020年到2040年间达到峰值。但是为了实现全球气候目标,仍然需要各国领袖超乎寻常的努力,除了实施已经承诺的减排工作,还需要开展前所未有的全球协调行动,同时制定有意义的碳价格。这些特点在“未完成交响乐”情境中尤为突出——在该情境下,全球最有可能实现气候目标。基于所未有的战略规划协同,将推动全球碳排放量在2060年下降61%。

“现代爵士乐”情境下,将通过部署新技术提高能效,从而使太阳能和风力发电学习曲线持续下降。从2014年到2060年,全球碳排放将下降28%。在“硬摇滚乐”情境下,尽管经济增长上行压力有所减轻,但分散化的全球经济和政治体系,将导致总体排放量到2060年增加5%。由于缺少全球承诺,减少的碳强度和能源强度则不到其他两种情境下的一半。

上述三种情境中,碳预算很可能在未来30~40年间被打破。在“现代爵士乐”和“硬摇滚乐”情境下,2040年代初,碳预算将超过1万亿吨二氧化碳,而在“未完成交响乐”情境下,将在2060年之前超过该预算。

对行业领袖的决策建议

世界能源理事会提出的“能源三难困境”,分别为:能源安全、能源平等和环境可持续发展。平衡这能源三难困境,离不开全球合作、可持续经济增长和技术创新(见图四)。

通往崭新能源格局的不确定之旅 图四

目前,世界行业领袖面临的挑战是,保持目前全球能源体系的完整性,同时引领能源行业的全新转型。这需要新的政策和战略,同时也要考虑新的高风险投资。未来,能源行业在政治、金融、技术和社会等方面均存在高度不确定性。在此背景下,领军者面临着重要抉择。这些决策需要对未来五到十年的发展情况加以考虑,对上述不确定性及其他各种影响作出积极响应,而这些举措,又会对未来数十年能源部门的发展产生深刻影响。

基于上述三种情境,能源行业领袖可以重新评估资本配置及战略。我们建议,可以将亚洲、中东和北非、撒哈拉以南非洲等地区和全新增长型市场作为目标市场。同时,可以实施新的商业模式,扩大能源产业价值链,并积极利用颠覆性技术。当然,还应该积极地制定去碳化政策,应对气候变化政策带来的社会经济影响。

另外,针对上述三种情境下的不同结果推演,也为能源领袖提供了政策参考。这对制定稳健的中长期企业战略、政府政策、投资和撤资决策等都非常宝贵。例如,决策者可能希望了解到,从现在到2030或2040年,三种不同情境下投资组合中将有哪些资产会搁浅。

最后,我们仍然存在一些尚未解答的疑问,希望未来和能源行业领袖,以及整个社会共同思考,继续研讨。比如,哪些因素造成了“一成不变”的局面、我们将向何处发展等问题,答案在世界各地可谓大相迳庭——普遍的共识仍未形成。我们也知道,要充分设想新技术的力量、数字化的影响,以及两者的社会后果,绝非易事。


作者简介

梅兰妮•瓦格斯
埃森哲战略部经理
常驻休斯顿

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理查德•高
埃森哲英国能源战略总裁
常驻伦敦

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邓赟
埃森哲大中华区资源事业部总裁
常驻北京

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