國網能源研究院《全球能源分析與展望》團隊立足世界能源發展現狀，聚焦國際主流能源展望，將眾多情景劃分為“延續發展”、“變革轉向”、“目標倒逼”三類，對比不同情景設計思路下的世界能源未來圖景，淺談在情景展望數字之外的思考和啟示。
世界能源發展現狀簡述
基于國際能源署(IEA)的歷史數據及最新報告，本文從能源消費、電力供需、能源相關碳排放三個方面簡述世界能源發展現狀。
在能源消費方面，2018年全球一次能源消費達到204億噸標準煤，較1980年接近翻番;近年，部分發達國家能源消費或飽和或下降，新興市場及發展中國家能源消費保持較快增長。
分品種看，2018年煤炭占全球一次能源消費的比重約26%，占比有所下降，但仍是第二大能源品種和第一大發電能源;石油占比約31%，為全球第一大能源品種，其中近年化工、航空等領域消費增長較快，交通領域的汽油消費增長有所放緩;天然氣占比約23%，近年增長勢頭良好，對煤炭產生一定替代;核能占比約5%，近年增長形勢較為平穩;水能占比約3%，水力發電占據全球可再生能源發電的約60%;剩余12%的份額由非水可再生能源占據，包括風能、太陽能、生物質能等。
在電力供需方面，2018年全球電力消費超過23萬億千瓦時，占全球終端能源消費的比重接近20%，保持快速增長勢頭;2018年全球電力生產約26.7萬億千瓦時，其中燃煤、燃油、燃氣發電占總發電量的比重分別為38%、3%、23%，核電、水電占比分別為10%、16%，非水可再生能源發電占比約10%(其中風電、光伏占比分別為5%、2%)。
在碳排放方面，過去40年全球能源相關碳排放總體穩步增長;2018年再創歷史新高至331億噸，徹底打破了2014-2016年的平緩增長態勢，較1980年增長超80%;燃煤發電是最大的碳排放來源，2018年貢獻率約30%;2018年全球大氣平均二氧化碳濃度達407.4ppm，全球年均地表溫度較工業化初期升高約1℃。
世界能源展望情景分類
本文研究選取了國際主流機構在2019年6月之前發布的代表性世界能源展望報告，有國際能源署(IEA)的《World Energy Outlook 2018》、國際可再生能源署(IRENA)的《Global Energy Transformation:ARoadmapto 2050(2019)》、世界能源理事會(WEC)的《World Energy Scenariosto 2060》(2016)、美國能源信息署(EIA)的《International Energy Outlook(2017)》(2018版數據有限)、日本能源經濟研究所(IEEJ)的《IEEJ Outlook2019》、英國BP公司的《Energy Outlook2019》、埃克森美孚(Exxon Mobil)的《Outlook for Energy:AView to 2040(2018)》、殼牌石油(Shell)的《Sky：Meeting the Goals of The Paris Agreement》(2018)、挪威國家石油(Equinor)的《Energy Perspectives 2019》。
第一類情景設計思路是“延續當前，我們走向何方”，有IEA的當前政策情景(CP)、WEC的硬搖滾情景(HD)、EIA的參考情景(RE)、IEEJ的參考情景(RE)、BP的漸進轉型情景(ET)、美孚石油的參考情景(RE)、Equinor的競爭情景(RV)，簡稱“延續發展”情景集。
第二類情景設計思路是“采取行動，我們轉向何處”，有IEA的新政策情景(NP)、WEC的現代爵士樂情景(MJ)、IEEJ的先進技術情景(AT)、Equinor的改革情景(RF)，簡稱“變革轉向”情景集。
第三類情景設計思路是“目標導向，我們如何實現”，有IEA的可持續發展情景(SD)、IRENA的2050能源轉型路線圖情景(RM)、WEC的未完成的交響樂情景(US)、Shell的天空情景(SK)、Equinor的更新情景(RN)，簡稱“目標倒逼”情景集。
未來世界能源發展趨勢
不同機構的世界能源展望報告中展望期不同、側重點各異、計量法有別，本文研究選取2040/2050年為主要的觀察“橫切面”;聚焦于全球層面的能源需求、品種結構、電力供需、碳排放等，未深入至分地區和分部門層面;主要從增長幅度、結構占比、達峰時間等維度進行對比，未考慮計量單位、折算方法、統計口徑等差異將不同展望情景的絕對數值劃歸至統一口徑。
關于能源需求，未來二三十年增長動力依然充沛，為實現減排目標必須嚴控需求增長。
在“延續發展”情景集下，2050年全球能源需求較當前水平增長25%-40%，增長動力依然較為強勁;在“變革轉向”情景集下，得益于各種節能增效舉措，全球能源需求增速有所放緩，增幅約在15%-25%之間;在“目標倒逼”情景集下，全球能源需求增長必須嚴格控制，2050年與當前水平基本相當或略有下降，其中Shell的天空情景試圖謀求高需求與低排放的同時滿足。
關于品種結構，未來世界能源結構趨于多元，可再生能源的快速增長是普遍共識。
在“延續發展”情景集下，2050年全球化石能源份額在73%-79%區間，較當前的80%下降有限，油、氣占比變化不大，下降主要來自煤炭;可再生能源占比基本不超過20%，較當前的15%增長有限，一定程度上還是填補了傳統生物質能萎縮留下的份額。
在“變革轉向”情景集下，2050年全球化石能源份額在67%-70%區間，煤炭占比進一步降至20%以下;可再生能源占比在20%-30%區間。在“目標倒逼”情景集下，2050年全球化石能源份額降至45%-60%，煤炭降至5%-12%之間，油、氣占比也分別降至15%-25%;核能占比有所增長，達到10%左右;可再生能源占比增至30%-45%。
關于煤炭，其未來發展雖不被看好但仍面臨一定不確定性，歐美發達國家需求無疑將延續下降態勢，但以印度為代表的亞太發展中國家能否擺脫對煤炭的依賴有待觀察。
總體上，多數“延續發展”情景認為中長期煤炭需求保持平穩或略有下降;多數“變革轉向”情景認為中長期煤炭需求持續下降;在“目標倒逼”情景集下，煤炭需求快速下降，Shell天空情景中煤炭降幅較小主要是假設了較高水平的碳捕捉與封存(CCS)規模。
關于石油，其需求峰值終將到來，只是出現時間和峰值高度有所不同。
在“延續發展”和“變革轉向”情景集下，石油都能保持第一大能源品種地位，未來二十年份額下降較為有限，這主要得益于發展中國家運輸、航空、化工等領域的需求增長;在“目標倒逼”情景集下，2050年石油占比降至20%-25%之間;若著眼于更長時間維度，多數“延續發展”和“變革轉向”情景中石油需求增長都會放緩、停滯，而“目標倒逼”情景集下石油需求較早達峰，約在2030年前后。
關于天然氣，在多數情景下超越煤炭成為全球第二大能源品種，2050年份額在20%-30%之間。
在短期內，幾乎所有情景都預計天然氣快速增長，原因是天然氣相對低碳、相對清潔，得到了政府認同、行業推崇、用戶青睞，是可再生能源發展的重要支撐，是電力系統靈活性的重要組成;在中長期，“延續發展”情景集下天然氣需求較快增長，“變革轉向”情景集下天然氣需求增長溫和，“目標倒逼”情景集下天然氣需求較早達峰，約在2035年前后。
關于核能，其未來消費在所有情景中都增加，只是增長幅度有所不同。
在“目標倒逼”情景集下，2050年核能份額在10%左右，但在“延續發展”和“變革轉向”情景集下核能份額僅較當前略有增長。此外，核電潛在災害、核廢料及核電退役等風險導致社會對核電的接受度有限;核電是在實現能源脫碳進程中的“過渡選擇”，還是邁向可再生能源未來的阻礙，各界認識還未統一。
關于電力需求，電氣化發展是所有世界能源展望情景的一致判斷，區別只是提升速度存在差異。
在“延續發展”情景集下，2050年全球電力需求約為當前的1.6-1.9倍，主要得益于中產人口的增加、城市化進程的推進以及制冷需求的增長;在“變革轉向”情景集下，2050年全球電力需求約為當前的1.6-1.7倍，比“延續發展”情景集還低主要是終端能源需求有所下降、電氣化水平未明顯提升;在“目標倒逼”情景集下，全球電力需求大幅增長，Shell天空情景、IRENA能源轉型路線圖下2050年分別為當前的3.1、2.2倍，主要得益于交通電氣化的快速推進以及工業電氣化的持續滲透。
在電氣化水平方面，“延續發展”情景集下，2050年全球電能占終端能源需求的比重在23%-26%之間;“變革轉向”情景集下，2050年全球電氣化水平在25%-29%之間;在“目標倒逼”情景集下，終端電氣化水平大幅提升是實現減排目標的核心舉措，其中IRENA能源轉型路線圖、Shell天空情景中2050年全球水平分別為49%、43%。
關于電力供應，風電、太陽能、天然氣提供了大部分新增裝機，煤電占比持續下降。
從結構看，燃煤發電占比毫無疑問地持續下降，在“延續發展”情景集下2050年降至23%-30%，在“變革轉向”情景集下2050年降至10%-18%，在“目標倒逼”情景集下降至5%以下;燃氣發電占比在“延續發展”和“變革轉向”情景集中有所增長，但多數2050年不超過30%，在“目標倒逼”情景集中2050年降至10%-22%區間;水電占比在各情景中有所不同，但絕對規模大致相當;非水可再生能源發電占比在“延續發展”情景集下達到20%-33%，在“變革轉向”情景集下達到30%-37%，在“目標倒逼”情景集下達到40%-70%，其中IRENA能源轉型路線圖、Shell天空情景均略超70%。
關于碳排放，實現全球溫升控制目標異常艱難。
在“延續發展”情景集下，全球能源相關碳排放持續增長，雖增速有所放緩，但2050年仍較當前水平增長10%-30%，達到360-420億噸;在“變革轉向”情景集下，全球能源相關碳排放在2030-2040年間進入下行態勢，2050年約為當前水平的90%;在“目標倒逼”情景集下，全球能源相關碳排放需在2025年前達峰，2050約為當前水平的30%-50%，IRENA能源轉型路線圖、Equinor更新情景下2050年分別降至98、106億噸。
數字之外的思考和啟示
在數字之外，世界能源展望通常還會涉及政策、技術、投資等廣泛議題，本文淺談在規模、增速、占比之外有關未來世界能源的思考和啟示。
首先，從眾多世界能源展望中可以得到的一個確切結論是《巴黎協定》框架下的國家自主貢獻承諾并不足以將全球平均溫升控制在2℃以內，全球變暖的程度和速度將不可避免地超過人類設定的目標。
展望未來全球氣候變化與人類應對舉措，既不能高估《巴黎協定》自主貢獻機制能夠取得的成效，也不能低估全球攜手實現減排溫控目標所要付出的努力。
其次，總結眾多世界能源展望減排手段，實現全球溫升控制目標有三大核心舉措。
一是加快能源效率提升以延緩能源需求增長并爭取絕對規模下降;二是以發電能源的清潔化支撐終端各部門電氣化進程的全面加速;三是通過能源技術創新推動能源行業的深度脫碳，包括氫能利用、生物質能利用、配備CCS的化石能源利用、地表固碳、空氣直接碳捕獲等。
再次，一個必須承認的事實是全球能源轉型緩慢而艱巨，當前可再生能源發展依然微小而脆弱，未來二三十年或許只能做到“增量優化”，尚難言及“存量替代”。
以電為主加快可再生能源利用，不僅要關注出力間歇性對系統靈活性的需求，在市場設計、電網互聯、需求響應、高效儲能等方面給予支持，還要關注設備制造給原料供給帶來的巨大壓力、低能量密度對土地的較高訴求等非常規需求。
此外，能源低碳轉型是一項系統性工程，不可能單靠某個部門、某一品種來完成。
分部門看，工業用能要更多轉向電力，在制熱、化工等暫時無法取代化石能源的領域要配備CCS;電氣化要在交通運輸各個領域廣泛推廣;建筑領域要同步推進能效標準與建筑翻新。
從品種看，是否存在“過渡能源”以及通過哪種能源向未來過渡仍待商榷，電力是否為終極“未來能源”以及氫能在未來發揮何等作用仍需回答。
還有，能源轉型所需要的創新不只在于技術，更在于政策機制和商業模式。能源轉型是否具有經濟性，主要由各能源品種開發利用的技術成本決定;但能源轉型能否成功，離不開政府的引導、企業的推動。能源轉型不會自主發生，轉型之路是開放的，政府決定了未來能源命運何去何從。
當前，能源行業低碳化、數字化、智能化融合發展，行業新競爭者不斷涌入，傳統業務模式亟待重塑，公用事業、油氣公司等都要進行商業模式創新以適應外部環境、滿足客戶需求。
最后，決定能源轉型成敗的關鍵，或在能源行業之外。其一，氣候變化是全人類面臨的共同挑戰，離不開國際合作與區域協調，要避免政治失信與利己主義。其二，可再生能源重塑全球能源系統，能源治理規則與貿易格局發生調整，不以石油為中心的能源地緣政治會是全球能源轉型的推動者還是阻礙者?其三，能源基礎設施投資巨大，能源轉型需要財政、稅收、金融等領域給予全面支持。
