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WEO2017詳述能源四大轉變:潔淨能源、電氣化、中國大陸崛起及頁岩氣

2017/12/28 |撰文:徐昕煒、張素美、楊秉純(任職於工研院綠能所) 點閱人次: 2402

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2017國際能源總署〈全球能源展望〉報告聚焦四大轉變趨勢
圖片來源/World Energy Outlook 2017, IEA

由國際能源總署(International Energy Agency, IEA)所發表的2017年〈全球能源展望〉(World Energy Outlook 2017, WEO2017)提供至2040年的能源展望預測,預期四大趨勢將在未來20年改變全球能源系統的面貌!

WEO2017報告披露的四大趨勢包括:第一、再生能源因成本下滑而加快發展速度,太陽光電將成為許多國家最便宜的電力來源;第二、由於空調、冰箱、電動汽車和數位化的推動,電力在能源結構中的占比逐漸攀高;第三、中國大陸解決空污的驅動力及新經濟戰略將引導它朝向潔淨能源的發展,進而影響全球能源市場;第四、美國無可爭議的成為全球石油和天然氣市場的領導者。

報告描述了從現在到2040年能源發展的多個可能路徑。其中,「新政策情境(New Policies Scenario)」描述既有政策和已公布規劃的可能發展,以提供決策者有用的資訊。此外,「永續發展情境(Sustainable Development Scenario)」是新導入的情境,則概述聯合國永續發展目標中與能源有關的實現方法,亦即就氣候變遷問題採取堅決行動、到2030年時實現現代能源普及、以及大幅減少空氣污染等各個面向的做法。


全球能源需求及碳排放趨勢

在「新政策情境」中,相較於過去,全球能源需求增速放緩,但從現在到2040年期間依然會增加30%,相當於在目前全球能源需求量下再增加一個中國和印度的消費量。印度對能源需求增長的貢獻最大約占30%,到2040年時印度在全球能源消費中的占比將會上升到11%。東南亞是全球能源另一增長巨擘,其能源需求增速是中國大陸的2倍。總體而言,亞洲發展中國家的能源增長將占全球能源需求增長的三分之二,其餘增長主要來自中東、非洲和拉丁美洲。

在與能源相關的碳排放方面,2015年國際認可的永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)旨在消除全球貧窮、保護地球、及確保人人享有經濟繁榮。在「新政策情境」中,能源部門在實現這些目標方面已取得進展,但仍然不足。到2040年,與能源相關的碳排放年均成長為0.4%。已開發經濟體的碳排放量則已達高峰期或是下降,但其他國家的排放量則因經濟增長而上升。「永續發展情境」為實現聯合國永續發展目標所採取之情境,其相較「新政策情境」需在能源效率及再生能源發展上採取更為積極的措施。

「新政策情境」與「永續發展情境」的全球減碳量比較
資料來源/World Energy Outlook 2017, p.139, IEA 2017/11/14.

以下簡單分析WEO2017報告所聚焦的四大轉變趨勢。

轉變一:潔淨能源的快速發展

2010年至今,新設的太陽光電裝置成本下降70%,風力下降25%,電池設備下降40%。在「新政策情境」中,到2040年的初級能源需求增長中,再生能源占比達40%以上。可預期的是,在中國大陸、印度新設裝置的驅動下,太陽能發電將帶頭擴產,在此同時,風力將在2030年後成為歐盟的主要發電來源。到2020年,再生能源發電量將超過煤炭。到2040年,全球電力供給成長主要來自風力、天然氣(成長量各占23%)和太陽光電(成長量占20%)。

以風力和太陽光電為主導的再生能源發電量將增長近3倍,再生能源發電占比將從24%上升至40%,太陽能成為最大裝置來源,全球風力及太陽能發電占比由現在的5%增加至2040年的20%。不過再生能源的成長並不侷限於電力部門,直接用於供熱及運輸的再生能源到2040年將成長1倍。然因政策關注度較低,再生能源直接用於供熱和運輸的增長速度比電力部門的增長速度要慢。在「新政策情境」中,2040年再生能源占總需求熱量的15%和最終運輸能源需求的7%,且間接使用(一般指電力)的再生能源比直接使用的再生能源的成長還要來得快。中國大陸仍是再生能源使用的世界領先者,其次是美國、歐盟和印度。

為達成聯合國永續發展目標,「永續發展情境」的進一步積極作為主要來自於再生能源,且幾乎貢獻於所有的部門。電力部門中,「永續發展情境」在2040年時,再生能源占全球發電量超過60%,核能占15%、CCS(燃氣或燃煤加上碳捕捉與封存技術)占6%,然而核能發展仍主要來自於既有或規劃中的核能電廠;風力和太陽能成為全球主要電廠裝置來源,且2040年發電占比約三分之一(新政策情境為20%);生質燃料則成為運具低碳化的重要貢獻來源。

2040年「永續發展情境」下發電(左)與裝置量(右)
資料來源/World Energy Outlook 2017, p.146, IEA 2017/11/14.

轉變二:能源使用電氣化

在全世界各種能源的終端用途中,電力是一股崛起的力量。

能源效率和結構變化使全球經濟成長和電力需求之間的關聯性降低,同時也由於新的最終用途的結構性變化和電氣化,到2040年時,電力會占到最終能源消費成長的40%,在最終能源需求中的占比將從目前的18.7%上升到2040年的23.2%。

在「新政策情境」下,到2040年時電力需求成長60%,其中開發中國家占比超過85%。電機系統、電器、空調、冰箱和資通訊技術(ICT)幾乎占全球電力需求增長的75%。

由於用電人口不斷擴大,全世界每年會新增4,500萬個電力消費者,但仍不足以實現到2030年時用電普及的目標。過去一年,一些主要經濟體的電力部門出現重大政策變化,特別是從煤炭轉向再生能源。太陽光電裝置量到2025年將超過風力發電,到2040年將超過水力發電。燃煤發電容量仍將繼續增長,但速度會遠低於過去,且越來越集中於亞洲地區,全球燃氣發電容量亦將在2030年超過燃煤。

電氣化的政策支持不斷加強,包括法國和英國政府最近提出到2040年時逐步取消傳統汽油和柴油車輛的銷售,使得全球電動汽車的預測從如今的200萬輛增加到2040年時的2.8億輛。未來的低碳化發展需於能源效率、再生能源與電氣化技術間相互調合,考慮整體系統間的最佳化方式,方能促使資源有效利用。

各項技術於能源效率、再生能源與電氣化目標可能的貢獻方式
資料來源/World Energy Outlook 2017, p.311, IEA 2017/11/14.

轉變三:中國大陸崛起造成影響

中國大陸正在進入新階段,目前的能源政策更加注重電力、天然氣和更加潔淨且高效的數位化技術,同時亦朝向服務型經濟轉型,故能源需求增速明顯放緩,從2000年到2012年的年均成長8%,降低到2012年以來的年均成長不足2%。預期在「新政策情境」中將再進一步放緩,到2040年時年均增速僅為1%。

另外,二氧化碳的排放量在2030年左右將達到峰值。所有主要污染物的排放量都透過燃料轉換、效率提高和管道末端控制技術而降低。至於能源供給部分,2040年其電力基礎設施成長量將會相當於現今整個美國電力系統的容量,不容小覷。

可預期的是,中國大陸的能源政策將會決定全球發展趨勢,並將加速全球朝潔淨能源轉型。中國大陸潔淨能源發展、技術出口和對外投資規模使其成為低碳轉型發展的關鍵決定因素。

在「新政策情境」的潔淨技術投資中,中國大陸占世界新增風力發電和太陽光電裝置量的三分之一,占到全球電動汽車投資的40%以上。到2040年時,中國大陸占全球天然氣需求預計成長的四分之一,僅次於歐盟,使得中國大陸成為全球天然氣貿易的關鍵所在。2030年左右中國大陸會超過美國成為最大的石油消費國。針對汽車和卡車的燃油效率措施將更加嚴格,到2040年時,有四分之一的汽車將是電動汽車,這意味著中國大陸不再是全球石油消費的主要驅動力量。

2016-2040年「新政策情境」下中國化石燃料需求與低碳發電變化的貢獻
資料來源/World Energy Outlook 2017, p.74, IEA 2017/11/14.

轉變四:美國的頁岩革命

美國具有卓越的能力,能夠經濟有效地釋放新資源,這使得美國的石油和天然氣綜合產出資源量達到比其他任何國家高出50%的水準;而美國已經是天然氣淨出口國,2020年代後期也將成為石油淨出口國。到2025年時,美國將占全球石油供應成長量的80%。而石油價格在「新政策情境」下,到2025年油價達到83美元/桶(以2016年為基準),之後可能受到美國緻密油(tight oil)及其他國家政策鼓勵電動車等不確定因素影響,上升幅度趨緩,預估至2040年石油價格為111美元/桶。然WEO2017所有情境下的長期油價都低於2016年的展望。

天然氣是WEO2017重點探討的能源,在「新政策情境」中,未來全球天然氣使用量增長45%,到2040年時,天然氣會占全球能源需求的四分之一,從而成為全球能源結構中僅次於石油的第二大燃料。其中,工業需求占增長的三分之一,略高於天然氣發電,偏向工業用氣的情形在未來10年尤其明顯。

展望後期,電力部門的天然氣需求再次回升,因為部分市場從使用煤炭轉移為使用再生能源及天然氣,使天然氣有成長的空間。在「新政策情境」下,天然氣的前景看好,預估年均成長為1.6%,但過去25年的成長率高達2.3%的景況將不復見。至於再生能源則將視情況,可能促進或者抑制天然氣需求的增長。

此外,美國液化天然氣(LNG)加入市場,有助於全球LNG市場加速轉型,形成一個更靈活、流動性更強、全球化程度更高的市場。未來,天然氣因市場全球化,不同區域的價格將會相互串聯,其中美國市場的天然氣價格在2030年代晚期將升高到6美元/百萬英熱單位(MBtu),是全球天然氣價格一個重要參考點。

「新政策情境」下美國石油與天然氣產量
資料來源:World Energy Outlook 2017, p.69, IEA 2017/11/14.

結語:四大轉變重塑能源投資前景

儘管WEO2017提出了潔淨能源、電氣化、中國大陸崛起及美國頁岩氣與緻密油的四大能源系統轉變與觀察,然而普及用電依然難以實現。與此同時,政策對空氣品質的關注越來越多,未來全球所有主要污染物排放都會下降,但其對健康的影響依然嚴重。儘管全球能源相關的二氧化碳排放量最近發展趨於平穩,但在「新政策情境」中,預計到2040年時還是略為增加。

因此,WEO2017特別提出「永續發展情境」,為達成聯合國永續目標(包括穩定氣候、改善空氣品質、普及現代能源及降低能源安全風險)所需要採取的措施。這些措施結果的核心是,及早達到二氧化碳排放峰值。同時,透過「永續發展情境」的新增措施,可在不增加這項任務挑戰性的情況下普及電力。

由於能源系統的轉變,也重塑了能源投資的前景。在「新政策情境」中,電力占總能源供應投資將近一半;在「永續發展情境」中,電力更占總能源供應投資近三分之二。更進一步的,在「新政策情境」中,供給端與需求端的累積投資會達到60兆美元,而在「永續發展情境」中,更達到69兆美元。未來,仍需保持正確的定價和政策架構,方能使目標更能達成。

最後,若由此趨勢來觀察台灣,我國能源轉型亦符合國際趨勢。依據政府目標再生能源占比將由2016年的5%提升至2025年的20%,主要新增裝置來源亦為太陽光電與風力發電,並減少燃煤使用,逐步朝向非核、低碳、穩定低污染的能源供需環境邁進。而為因應國際電氣化趨勢並改善空污,政府亦已宣示2030年新售公務車輛全面電動化、2035年新售機車全面電動化、2040年新售汽車全面電動化的目標,因此系統的技術與措施配套變得格外重要。同時,擴大天然氣使用亦為政府努力的方向,搭配再生能源使用以確保電力穩定供應。台灣身為全球能源轉型的一份子,除持續關注美國與中國大陸在能源技術上的改變外,亦應在能源轉型上與國際同步,為地球永續盡一份心力。

參考文獻:World Energy Outlook 2017, IEA 2017/11/14.


關鍵字:WEO2017,全球能源展望,太陽能,電氣化,頁岩氣

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