中國儲能網訊：近日，國際能源署（IEA）發(fā)布《世界能源展望2021》報告指出，新能源經濟正在全球興起，但其發(fā)展速度還不足以到2050年實現凈零排放。報告認為，即使太陽能和風能裝機規(guī)模不斷增長，今年全球煤炭消費量仍增長強勁，導致碳排放量將達到歷史第二大增長幅度。目前全球政府承諾目標情景與2050凈零排放情景之間存在明顯差異，這表明世界如果要在本世紀中葉達到凈零排放，就需要做出更高要求的減排承諾。報告要點如下：
一、隨著清潔能源技術的快速發(fā)展，新的能源經濟格局正在形成
2020年，盡管受疫情影響全球經濟下滑，但風能和太陽能光伏等可再生能源的新增裝機容量實現了20年來的最大增長幅度，電動汽車銷售量也創(chuàng)下了新的歷史記錄。電力的可靠性和可負擔性對人們生活各方面起到關鍵作用。當前電力占能源終端消費的20%，按照凈零排放情景，到2050年電力將占全球終端能源消費的50%左右。清潔技術已成為電力和各種能源終端應用的首選技術，在大多數地區(qū)，太陽能光伏或風能已成為最便宜的新能源發(fā)電來源。巨大的清潔技術市場成為國際投資者競爭的新領域。數字技術在整合新能源系統(tǒng)方面將發(fā)揮至關重要的作用，管理和維護電力和交通系統(tǒng)有效運行所需的平臺和數據成為新能源經濟的核心。清潔電氣化是全球能源經濟轉型初期的主要議題，需要加快推進尚未市場化的清潔能源技術的創(chuàng)新開發(fā)。能源清潔低碳轉型將改變全球貿易和資本的流向，氫和關鍵礦物（如鋰、鈷、銅和稀土元素）在全球能源相關貿易中所占份額將不斷增加。
按照凈零排放情景，到2030年全球清潔能源投資將增加到4萬億美元/年，較目前水平增加兩倍以上。到2050年，風力渦輪機、太陽能電池板、鋰離子電池、電解槽和燃料電池的年度市場規(guī)模將增至1.2萬億美元，是2020年的10倍，其中電池占最大份額（60%以上）。到2050年，將有超過30億輛電動汽車投運。發(fā)達經濟體和中國一直在建立研發(fā)中心，增加清潔能源創(chuàng)新支出。隨著全球清潔能源部署規(guī)模的擴大，在凈零排放情景中，到2050年亞太地區(qū)將占清潔能源市場規(guī)模的45%。各國政府也在積極吸引更多的創(chuàng)新人才。中國、日本和美國均將能源技術研發(fā)和創(chuàng)新視為未來幾年技術競爭的關鍵領域。
注：STEPS為既定政策情景，NZE為凈零排放情景
圖1 2020-2050年按技術類別和地區(qū)劃分的清潔能源技術市場規(guī)模（單位：十億美元）
二、不同情景模型下全球氣候變化差異明顯，當前政策框架和措施尚無法實現已承諾目標
在既定政策情景中，全球能源相關和工業(yè)過程CO2排放量在2021年迅速反彈，到2030年將上升至360億噸；在承諾目標情景中，碳排放量將在2025年左右達到峰值，到2030年降至略低于340億噸；而在凈零排放情景中，碳排放量在2030年將降至210億噸。到2030年，既定政策情景和承諾目標情景之間碳排放量相差26億噸，這表明已宣布的凈零排放承諾與已出臺的政策框架和具體措施間仍存在差距，需要更可靠的政策和長期計劃作為支撐。然而，即使實現承諾目標仍無法達到凈零排放，到2030年承諾目標情景與凈零排放情景之間的碳排放量相差120億噸，如果算上甲烷排放，兩者間的差距將達到140億噸CO2當量。
承諾目標情景中各國碳排放軌跡差異明顯。到2030年，發(fā)達經濟體的碳排放量將下降約三分之一（即35億噸），但新興經濟體和發(fā)展中經濟體碳排放量將上升約10%（即25億噸）。這將導致全球貿易和其他緊張局勢顯現，也將阻礙全球盡可能經濟有效地實現凈零排放，因為實現凈零排放在很大程度上依賴于各國政府的共同努力。
報告利用溫室氣體引起氣候變化評估模型（MGICC）進行了詳細分析，結果顯示。在既定政策情景中，全球平均地表溫度將在2030年左右上升超過1.5℃，到2050年碳排放量若為320億噸，到2100年平均地表溫度將上升2.6℃；承諾目標情景中，到2050年碳排放量將為210億噸，到2100年平均地表溫度將上升2.1℃；兩種情景下2100年后全球地表溫度均將繼續(xù)上升，因為全球還未實現凈零排放。在凈零排放情景下，到2050年全球將實現凈零排放，溫升將略高于1.5℃，到2100年溫升將降至1.4℃左右；在可持續(xù)發(fā)展情景下，到2050年全球溫升將在1.7℃左右，到2070年全球將實現凈零排放，到2100年溫升將在1.6℃左右。
注：STEPS為既定政策情景，APS為承諾目標情景，SDS為可持續(xù)發(fā)展情景，NZE為凈零排放情景
圖2 2000-2100年不同情景模型下全球地表溫度上升變化（單位：℃）
三、加快電氣化、提高能效、減少甲烷排放以及推動清潔能源創(chuàng)新，將有助于將全球溫升控制在1.5℃以內
大力推進能源終端用能的清潔電氣化。清潔電力結構、擴大終端用電，在能源清潔轉型中將發(fā)揮核心作用。2020年全球電力部門碳排放量為123億噸（占能源相關總排放量的36%），高于其他任何部門。煤炭仍然是全球最大的單一電力來源，提供了全球1/3以上的電力供應，同時貢獻了電力部門碳排放量近3/4。相較于承諾目標情景，在凈零排放情景下，更快的電力脫碳將減少50億噸碳排放量，占兩者碳排放差距的40%。要實現電力部門快速脫碳，就需要大規(guī)模部署低碳發(fā)電。承諾目標情景下，到2030年可再生能源在全球發(fā)電量中占比將從2020年的近30%增加到約45%，但較凈零排放情景仍低15個百分點。核電、水電、生物質發(fā)電、地熱發(fā)電都是重要的可調度低排放發(fā)電來源，但目前新增低排放電力主要來自太陽能和風能。此外降低現有發(fā)電的碳排放也是實現全球電力部門脫碳面臨的一大挑戰(zhàn)。因此，需要停止對新建燃煤電廠投資；對現有電廠進行改造、升級或淘汰高排放電廠；擴大電網規(guī)模，發(fā)展包括儲能在內的所有靈活性技術。隨著電網的快速擴張和現代化改造，在承諾目標情景下，到2030年公共事業(yè)規(guī)模電化學儲能裝機容量較2020年將增加18倍，而在凈零排放情景下將增加30多倍。隨著終端用電需求增長以及交通和供熱設備電氣化，電力消費將大幅增加。發(fā)達經濟體和中國正大力擴大電動汽車市場規(guī)模，在凈零排放情景下，到2030年電動汽車在全球汽車總銷量中占比將超過60%。此外，熱泵將取代燃煤鍋爐，推動建筑部門電氣化。
不斷提高能源效率。在凈零排放情景下，2020-2030年間全球能源強度每年將下降4%，是前十年降幅的兩倍多，如果能源效率不能提高，到2030年終端能源消費將增加約三分之一，大大增加能源供應脫碳的成本和難度。與承諾目標情景相比，在凈零排放情景下，能效的提高將導致到2030年減少13億噸碳排放量，這主要集中在交通運輸和建筑部門。通過數字技術和材料優(yōu)化升級將再減少13億噸碳排放量（主要由工業(yè)部門貢獻）；行為方式的改變將再減少10億噸碳排放量（主要由交通運輸部門貢獻）；而通過電器改造升級以及制定更嚴格的能效標準，建筑部門將再減少5億噸碳排放量。
持續(xù)推進甲烷減排。當前全球氣溫上升的30%是由甲烷造成，快速和持續(xù)減少甲烷排放是短期內控制氣候變暖、改善空氣質量的關鍵。能源部門是當前甲烷排放的最大來源之一，2020年全球化石燃料排放了約1.2億噸甲烷，相當于35億噸CO2排放。僅僅通過減少化石燃料的使用，并不能長期有效地解決甲烷排放問題，還需各國實施一套完整的政策工具，包括：甲烷泄漏檢測和修復要求；主要技術標準和禁止非緊急甲烷排放；實施績效標準或征收排放稅；更健全的監(jiān)測和核查制度；先進的衛(wèi)星觀測等技術。在凈零排放情景下，2020-2030年間所有化石燃料甲烷排放量將減少75%左右，其中三分之一來自化石燃料使用量減少，其余大部分來自快速部署減排措施和技術。
大力推動清潔能源創(chuàng)新。在凈零排放情景下，到2050年幾乎一半的減排來自于目前尚處于示范或原型階段的技術，因此，當前各國需加大對先進電池、低碳燃料、電解槽和直接空氣碳捕集等關鍵技術的支持力度，通過國際合作實現成本的降低，并為新技術進入市場鋪平道路。凈零排放情景下，約需投入900億美元公共資金以在2030年前完成一系列示范項目，而目前已宣布的預算只有250億美元。近期政策支持應以盡快部署關鍵創(chuàng)新技術和發(fā)展支持性基礎設施為目標。
四、新興市場和發(fā)展中經濟體將占未來能源消費的絕大部分
當前全球還有數億人無法獲得最基本的現代能源。除中國之外的新興市場和發(fā)展中經濟體占當今全球人口的三分之二，到2050年將占世界人口增量（20億）的絕大部分，新興市場和發(fā)展中經濟體對全球能源發(fā)展趨勢將起重要作用。關鍵清潔能源技術成本下降為新興市場和發(fā)展中經濟體發(fā)展低碳能源提供了重要機會，但還未表現出終端用能部門跨越式采用低碳技術的趨勢。在既定政策情景下，到2030年新興市場和發(fā)展中經濟體石油需求較2020年將增加1200萬桶/天（增長近30%），天然氣需求將增加5200億立方米（增長近25%），煤炭需求將增加1.6億噸（增長4%）；而發(fā)達國家對化石燃料的需求將下降。中國目前在可再生能源基礎設施建設方面處于全球領先地位，越來越多的新興市場和發(fā)展中經濟體也相繼進行了部署示范。既定政策情景中，到2030年可再生能源占新興市場和發(fā)展中經濟體（不包括中國）新增電力裝機容量的三分之二，而目前這一比例約為50%。在既定政策情景下，新興市場和發(fā)展中經濟體的電力需求將快速增長，這主要是由于工業(yè)部門電機和電器擁有量的增加。綜上所述，新興市場和發(fā)展中經濟體將對未來幾十年內CO2排放量的增長至關重要。在既定政策情景下，到2050年新興市場和發(fā)展中經濟體（不包括中國）的碳排放量將增加55億噸，其中工業(yè)和交通部門碳排放量增幅最大；相比之下，發(fā)達經濟體碳排放量將減少37億噸，中國將減少30億噸。在承諾目標情景下，碳排放量差別更為顯著。盡管新興市場和發(fā)展中經濟體中只有小部分國家承諾凈零排放，但應注意到該地區(qū)（不包括中國）的人均碳排放遠低于發(fā)達國家，承諾目標情景中到2030年其人均排放量不到發(fā)達經濟體平均水平的一半。
圖3 全球主要地區(qū)2000年和2030年承諾目標情景下的碳排放總量（單位：十億噸）和人均碳排放量（單位：噸/人）
五、充分調動公私投資和各種金融激勵措施
要實現2050凈零排放，需加快推進清潔能源轉型相關投資，到2030年實現投資水平增至4萬億美元/年。這將比承諾目標情景投資水平高3/4，其中清潔發(fā)電和電力基礎設施的年度投資高出1.1萬億美元，建筑、工業(yè)和交通部門能效和脫碳投資將高出0.5萬億美元。新興市場和發(fā)展中經濟體清潔能源投資的增幅最大。預計70%的清潔能源投資將來自私人開發(fā)商、消費者和金融家，根據政府制定的市場信號和政策進行投資，公共財政投入也需增加，并發(fā)揮撬動私人投資的作用，以實現排放密集型行業(yè)的清潔能源轉型。同時，私人開發(fā)商和金融家需要增加對新興市場和發(fā)展中經濟體的能源轉型投資份額。能源投資可分為四類：①低排放領域：零排放（或低排放）能源技術或能源服務的投資，如可再生能源，低排放燃料，碳捕集、利用與封存（CCUS）技術和直接空氣碳捕集技術；②具有減排潛力領域：能夠提供或實現零排放能源或能源服務的投資，如電網、終端設備電氣化、電器能效、電動汽車等；③能源過渡領域：具有減排效益但本身不提供零排放能源或能源服務的投資，如減少化石燃料使用、天然氣鍋爐取代燃煤鍋爐、翻新發(fā)電廠以支持使用低排放燃料共燃、提高波動性可再生能源并網比例的天然氣發(fā)電廠等；④不減少排放的化石燃料：對不能減少任何排放的化石燃料投資。
六、清潔能源轉型需注重以人為本
能源部門清潔轉型的目的是改善生活生計，需將就業(yè)、公平、包容、可負擔性、獲取機會和可持續(xù)經濟發(fā)展等諸多環(huán)節(jié)加以考慮。清潔能源領域的就業(yè)將成為勞動力市場中最為活躍的一部分，其增長將大大抵消傳統(tǒng)化石燃料供應下降帶來的就業(yè)減少。在承諾目標情景下，預計到2030年將總共提供1300萬個清潔能源相關的就業(yè)崗位；而在凈零排放情景下，這一數量將翻一倍。各國政府需協(xié)調管理方式，最大限度地增加高質量工作崗位和為工人提供學習技能的機會。能源部門轉型必須支持社會和經濟發(fā)展，提高生活質量。預計到2030年，普及電力和清潔烹飪將需要每年430億美元的投資。針對能源公平和包容性問題，在政策制定時倡導年輕一代參與能源和氣候政策討論，并增加女性參與能源相關工作的比例。此外，能源轉型還需全社會的支持與參與，例如公眾支持改用電動汽車或熱泵，行為方式的改變將貢獻4%左右的碳減排量。
七、通過停建新的燃煤電廠和現有電廠改造逐步淘汰煤炭使用
所有情景模型均顯示未來煤炭使用量將迅速下降，既定政策情景下到2030年全球能源系統(tǒng)中無減排能力的煤炭使用量將下降約5%；承諾目標情景下將下降10%；凈零排放情景則將下降55%，并在2040年將淘汰全部無減排能力的燃煤發(fā)電廠。電力部門逐步淘汰煤炭使用有兩種方式：一是停止新建燃煤電廠；二是改造現有設備實現碳減排。第一種方法更容易實現，凈零排放情景中已沒有新的燃煤發(fā)電項目投資計劃。七國集團（G7）所有成員國都承諾停止對無減排能力的燃煤電廠進行支持，中國也承諾停止支持在海外新建燃煤電廠。中國的承諾意義重大，按照承諾目標情景，這將導致到2050年取消190吉瓦煤炭項目，使用低排放發(fā)電取代這些技術將實現200億噸的累積碳減排量。對現有燃煤電廠實施減排改造是氣候行動的一個更可持續(xù)的手段，但對公共政策來說卻更為棘手。凈零排放情景中，采用三管齊下的方法，在保持電力可靠供應的同時，以經濟高效的方式處理排放問題，即通過：CCUS技術改造或生物質/氨等低排放燃料共燃以降低排放；重新調整電力用途，更注重發(fā)電充分性和靈活性；直接退役。這將促使到2030年燃煤電廠的排放量較目前減少70億噸以上。未來十年將需要每年退役90吉瓦的燃煤電廠，到2030年將淘汰40%的燃煤電廠。
八、通過控制大宗商品價格、提高可再生能源發(fā)電比例，確保所有家庭都能獲得可負擔的能源服務
2021年經濟復蘇導致全球大宗商品市場全面提價，原油價格從2020年中期的20美元/桶增至2021年中期的70美元/桶；天然氣現貨價格一直持續(xù)上漲，2021年下半年達到歐洲歷史最高水平；2021年煤炭價格也在需求反彈的推動下出現強勁增長，尤其在亞洲增長最為顯著。天然氣和煤炭價格的增長導致多個市場電價上漲，尤其在可再生能源產量相對較低的市場。鋰、銅等關鍵礦物的價格也出現強勁增長，接近或高于過去十年的最高水平。按照目前關鍵礦物現貨市場價格，到2030年既定政策情景下清潔能源投資成本將增加4000多億美元，凈零排放情景下清潔能源投資成本將增加7000多億美元。
在既定政策情景下，發(fā)達經濟體的家庭平均能源賬單將從過去五年的年均3200美元降至2050年的2400美元；新興市場和發(fā)展中經濟體由于電力和油氣價格以及家電和汽車保有量的上漲，到2050年將增加80%。提高能效、電氣化和改用低碳能源均有助于降低能源使用成本，但往往在前期需要付出較大投資。因此需要針對低收入家庭提供有針對性的補貼以減輕其經濟負擔。
九、能源轉型中的不穩(wěn)定性將導致全球貿易緊張和技術轉讓限制
能源轉型的不穩(wěn)定性將帶來投資不匹配等安全隱患。能源轉型將導致一次能源結構發(fā)生重大轉變，從碳密集型能源轉向低碳能源。過去幾十年中化石燃料占比一直保持在80%左右；但到2050年，在承諾目標情景中化石燃料份額將降至50%左右，在凈零排放情景中其份額將大幅降至略高于20%。石油和天然氣等化石燃料需求的減少將帶來較大的不確定性。此外，能源轉型中燃料需求量的變化將對投資產生重大影響，如果公司和投資者在轉型中誤判燃料未來需求趨勢，將存在市場緊縮或過度投資導致的資產利用不足和擱淺的風險。
能源安全尤其是電力供應可靠性日益成為關注的焦點，因為社會越來越依賴電力來滿足其能源需求。在所有情景下，到2050年波動性可再生能源在發(fā)電中占比將上升至40%-70%（某些地區(qū)甚至更多），遠高于目前略低于10%的全球平均水平。風能和太陽能光伏發(fā)電受環(huán)境影響較大，因此儲能、需求響應和可調度的低排放電力對于滿足電力供應靈活性要求至關重要。在凈零排放情景下，對電力供應靈活性的需求較大：公用事業(yè)規(guī)模電池儲能裝機規(guī)模將從2020年的不足20吉瓦增加到2050年的超過3000吉瓦以上，并且電力系統(tǒng)中將接入數百萬臺用戶側靈活性設備，如智能電表、電動汽車和充電基礎設施等。
清潔能源技術同樣面臨地緣政治風險所帶來的安全問題。在所有情景中，地緣政治影響將從油氣轉向關鍵礦物的生產和貿易。到2050年，在既定政策情景下的礦物需求總量幾乎增加了兩倍；而在凈零排放情景下，礦物需求增加了六倍。關鍵礦物價格的上升或波動性可能導致全球的清潔能源轉型更為緩慢或昂貴。關鍵礦物開采和加工在地域上過于集中，在多數情況下，關鍵礦物的供應集中在石油和天然氣儲量較少的國家和地區(qū)，意味著許多國家使用進口材料的太陽能電池板、風力渦輪機和電池供應鏈將很快受到少數礦物資源集中國家的監(jiān)管變化、貿易限制甚至政治不穩(wěn)定性的影響。決策者應盡早制定確保礦物安全的綜合辦法，包括擴大投資和促進技術創(chuàng)新，同時注重材料的回收利用、供應鏈彈性和可持續(xù)性。此外，凈零排放情景中，國際氫能貿易（包括氨基燃料）同樣將出現供應危機。到2050年，在承諾目標情景下，全球氫能貿易額將增長至1000億美元左右，高于目前全球煤炭貿易金額；而凈零排放情景下，全球氫能貿易額將增長至3000億美元。因此，氫能進口商和出口商之間缺乏協(xié)調，或基礎設施和設備生產能力出現瓶頸，都將帶來能源供應安全危機。
十、清潔電氣化是實現凈零排放的核心要素，需將傳統(tǒng)化石燃料與低碳燃料合理配比，實現2050氣候目標
到2050年各種化石燃料仍將繼續(xù)為全球能源穩(wěn)定供應做出重大貢獻。石油需求在所有情景中均呈現不同程度的下降：既定政策情景中，石油需求在2035年達到1.04億桶/天，隨后緩慢下降到2050年；承諾目標情景中，全球石油需求在2025年達到峰值（9700萬桶/天），并在2050年降至7700萬桶/天；凈零排放情景中，石油需求在2030年下降至7200萬桶/天，并在2050年降至2400萬桶/天。用于石化原料是石油需求唯一增長的領域，到2050年全球石油消費量55%將用于制造石化產品。未來五年天然氣需求將增加，隨后出現明顯的下降：在既定政策情景中，天然氣需求在2030年增長至4.5萬億立方米（較2020年增長15%），隨后到2050年增至5.1萬億立方米；在承諾目標情景中，全球天然氣需求在2025年之后很快達到峰值，隨后在2050年降至3.85萬億立方米；在凈零排放情景中，天然氣需求在2025年之后急劇下降，在2050年降至1.75萬億立方米。到2050年，超過50%的天然氣用于生產低碳氫，70%的天然氣使用將配備CCUS技術。煤炭在所有情景中均呈現需求下降趨勢：在既定政策情景中，全球煤炭需求在2025年略有上升，隨后開始緩慢下降，到2050年較2020年下降25%，其中2025-2030年，中國煤炭總需求開始下降，發(fā)達經濟體煤炭使用量大幅下降，主要原因是電力行業(yè)需求下降；在承諾目標情景中，2030年全球煤炭需求僅比既定政策情景低6%，但2030年后，尤其是中國煤炭需求迅速下降，2050年全球煤炭需求僅為2020年的一半；在凈零排放情景中，到2030年全球煤炭需求下降55%，到2050年下降90%，并且剩余少量煤炭使用中80%配備有CCUS技術。
低排放替代燃料（如現代生物能源和氫基燃料）將對實現凈零排放目標發(fā)揮關鍵作用。各國對低排放燃料的支持差別較大：2020年生物燃料使用量略低于200萬桶/天，但到2030年，既定政策情景中生物燃料需求將增加一倍，承諾目標情景將增加2.5倍，凈零排放情景中將增加3倍。凈零排放情景中，到2030年沼氣將為全世界4億人口提供清潔的烹飪途徑，沼氣需求量將上升至5.5艾焦。另外，當前已有17個國家公布了低碳氫戰(zhàn)略，20多個國家正在制定氫能戰(zhàn)略。既定政策情景下，到2030年低碳氫和氫基燃料需求將小幅上漲；承諾目標情景和凈零排放情景下增長更快。凈零排放情景中，2030年低碳氫產量約有一半來自于電解水制氫，一半來自配備有CCUS技術的煤炭和天然氣制氫（這一比例因各國差異而有不同）。
