世界能源展望—世界能源模型说明文档（2019版）<推荐>

国际能源署发布《世界能源展望—世界能源模型说明文档（2019版）》（推荐）

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执行摘要         

背景

此版本的世界能源模型包含有覆盖25个地区至2040年的能源发展。其中，可持续发展情景的主导结果是面向2050年的。鉴于世界能源模型（WEM）的特殊模块，个别国家也在此模型之中，共包括：12个主要能源需求国，101个油气供应国，19个煤炭供应国（见附录1）。世界能源模型（WEM）主要用于分析：

• 全球及地区能源展望：包含需求趋势，供给的可用性及限制，分部门、分燃料的国际交易以及能源平衡。
• 能源使用的环境影响：由预测的能源消费所驱动的燃料燃烧产生的二氧化碳排放。通过关联世界能源模型（WEM）与其他模型来评估温室气体和当地污染的排放。
• 政策行动及科技改变的影响：从能源需求、供给、交易、投资及排放的角度，设定不同的情景，分析政策行动及科技改变带来的影响。
• 不同能源部门的投资：模型评估了适应能源需求预测的燃料供应链的投资需求。模型还评估了需求侧的投资需求，包括能源效率，电动汽车和工业的碳捕获封存。
• 现代能源路径的前景：包括电力和清洁烹饪设备带来的能源趋势。同时还评估了由于能源使用途径增加造成额外的能源需求、投资以及二氧化碳排放。

世界能源展望情景

《世界能源展望》基于世界能源模型（WEM）通过设定情景的方式检验未来的能源趋势。在《世界能源展望2019》中，设定提出的3种情景具体是：设定政策情景、现有政策情景以及可持续发展情景。各情景对未来与能源部门有关的政府政策的假设均有不同。政府在未来的数十年中将付诸怎样的实际行动或许存在着太多的不确定性，但未来政府将无疑会继续干预能源市场。诚然，许多国家已经公布了明确的目标，但是仍然很难在某种程度上预测未来这些国家将发布哪些政策措施以及其如何产生效果。而在未来之期，这些承诺和目标无疑将会发生改变。

延续政策情景—即核心情景（过去称‘新政策情景’）— 考虑了截至2019年年中已采取的影响能源市场的政策和实施措施，以及相关政策建议，即使落实这些政策和措施所需的具体措施尚未完全制定（见表1）。鉴于制度、政策以及经济存在诸多的障碍，如在某些情况下，已发布的计划缺乏细节及其实施方法，规定政策情景的假定仅谨慎地执行当前的承诺和计划。例如，已经纳入了在《巴黎协定》下国家应对气候变化自主贡献（NDCs）中的与温室气体和能源有关的部分。自从国家应对气候变化自主贡献（NDCs）宣布以来，能源政策格局不断演变，新政策情景（NPS）已经更细，一些国家在温室气体减排方面变得更加雄心勃勃，而另一些国家则不显得兴趣缺缺。但我们在所述政策情景中，对政策建议的执行程度和时间持普遍谨慎的看法。

表1 世界能源展望2019（WEO-2019）情景的目标和定义

可持续发展情景首次于世界能源展望2017（WEO-2017）中提出，其为能源部门提供了将能源部门的基本原则与三个密切相关却截然不同政策目标相结合的路径，而这些政策目标正是联合国可持续发展目标（SDGs）的重要支柱。首先，它描述了至2030年实现普及现代能源服务的路径，不仅包括实现电力，同时还涵盖清洁烹饪。其次，它描绘了一幅符合实现巴黎协定目标所需要的方向的图景，包括尽快实现排放达峰，且随后迅速下降。第三，报告认为，与能源相关的其他污染物将大幅减少，这与全球空气质量的显著改善以及家庭空气污染导致的过早死亡人数的减少是一致的。该情景的目标是为实现这些重要的政策目标以及能源安全制定一个综合成本最低的战略，用以展示如何协调各自的目标以及处理可能相互冲突的各优先事项，从而最终实现的利益的相互支撑。

世界能源展望2019的新增特色

为了世界能源展望2019的目标，世界能源模型（WEM）做了如下改变：

时间的范围和粒度：

• 世界能源展望2019首次发布了可持续发展情景延至2050年的主要结论。延长的时间框架有助于更好地洞察可持续发展情景与《巴黎气候协定》所定目标的相容性。
• 世界能源展望2019对每小时电力需求和供应建模工具进行了更新，用以得到输出电力供应二氧化碳排放的每小时变化率，同时计算与各终端用电相关的平均二氧化碳排放量。本次优化可以计算排放物节省、价格变化和灵活性需求的变化，这与提高需求侧能源效率和最终需求增强的响应有关。

地区范围：

• 世界能源展望2019的非洲特别关注篇涵盖了撒哈拉以南非洲10个国家所有部门的单独系统性模型（相当于南非）：安哥拉、科特迪瓦、刚果共和国、埃塞俄比亚、加纳、肯尼亚、莫桑比克共和国、尼日利亚、塞内加尔、坦桑尼亚，而这些国家在该地区一次能源需求中的占比高达75%。
• 东欧的地域划分稍有调整（立陶宛和拉脱维亚）。新的地域划分更易区分经合组织国家（OECD）和非经合组织国家。

能源载体：

• 终端利用部门的生物质能模型有所改进，分别建立了3种类型的生物质能：固态、液态、气态（沼气和生物甲烷）生物质能及其相关技术。而在住宅部门中，更多的细节可以更准确地模拟沼气池的历史和预期用途，以满足家庭能源需求，以及生物乙醇和其他液体在烹饪炉灶和家用取暖设备中的使用。沼气技术的成本反映在用以产生沼气的沼气池的建立以及终端利用的沼气—可用能源的转换之中。世界能源展望2019为全球可持续发展技术潜力以及沼气和生物甲烷供应成本提供了崭新完备的评估，同时还预测了其未来将如何演变。
• 如今，终端利用部门和发电部门将生物甲烷和氢气按比例混合并将其整合至天然气网络之中。报告中，生物甲烷属于生物质能范畴，而氢气则归于能源平衡的氢能使用之下。氢气的不同生产路线其模型也各不相同，包括产自装备有CCUS的化石燃料的氢。
• 报告对氢能汽车的预测进行了改进，其考虑了近期汽车市场的发展以及公布的政策，相关的关键结论均源自国际能源署的氢能报告（IEA，2019c）。工业过程的氢的利用如化学品生产及制钢等也包含其中。

终端能源消费

建筑部门模型：

• 将空间制冷的历史能源需求和历史制冷天数（CDD）数据相结合，使空间制冷的能源需求预测正常化，消除了空间制冷需求同比波动的影响。而在各情景的温度路径中，空间制冷的能源需求预测仍然与制冷天数变化的预测有关。

工业部门模型：

• 对原料需求的预测进行了更新，相关发现在国际能源署有关原料效率的报告中有所陈述（IEA，2019a），其完全反映了源自减少工业商品消费量战略的脱碳潜力，涉及有生产整个的生命周期有如设计、制作、使用以及末期等。
• 国际能源署的钢铁路线图2020报告准备对于钢铁的需求及产量预测进行修订。新的预测方法是采用基于能够反映饱和需求水平的人均的方法来模拟钢铁的需求，随后由每个国家的不同基准得出钢铁的产量。

运输部门模型：

• 乘用车车型的分辨率得到了提高，根据车型大小增加了四个车型（小型、中型、大型和SUV）。在这一提高中，报告使用了内部以及商业的数据库（如GFEI的报告以及移动模型等）。这一新的特性改进了模型的粒度，进而用以评估同一情景范围的不同级别重型和大型汽车的发展开拓，以及评估SUV对未来石油需求的影响。
• 为了电动汽车的预测目标，报告还对全球前20的汽车制造商的电动汽车目标做了一个全面的审查。这一分析使我们能够评估汽车制造商为实现燃油经济性目标和零排放汽车的任务而推出的新的电动汽车模型的承诺是否落后于必要的电动汽车推出。

发电部门：

• 由于对离岸风电的特别关注，世界能源展望2019中对离岸风力发电的模拟得到了极大的改进。报告与帝国理工学院合作，进行了详细的地理空间分析，用以评估全球海上风电的技术潜力。

投资及融资：

• 目前，所有能源供应部门的投资数据都反映了基于预计交货期的持续资本支出测算。而在之前，有关投资活动的设定都是被视为所有资本支出都是隔夜进行的。
• 在《世界能源投资报告》（IEA，2019d）所作分析的基础上，对一些部门和地区与投资相关的资金来源和融资成本进行了更详细的评估。首次纳入了分析能源投资资金流动的高级别框架。在东南亚和非洲，不同发电技术的主要资金来源是根据资金提供者的类型（公共与私人）、提供者的所在地（本地/区域与国际）和私人参与项目的资本结构（债务与股权）进行历史估算的。在WEO-2019和WEO特别报告中，对印度的海上风电项目、煤矿公司、液化天然气项目、可再生能源项目和东南亚的独立发电项目进行了更详细的融资成本分析。

聚焦非洲：

• 世界能源展望2019专题非洲特别关注。在2014年全球能源展望首次推出非洲特别报告的5年后，国际能源署更新和扩展了对该地区能源展望的分析。此次聚焦于非洲的更新反映了该地区在全球能源事务中的影响力的不断提高，深化了国际能源署与非洲能源决策者的关系。从制度上讲，南非和摩洛哥已经成为国际能源署的联系国，国际能源署在2018年与非洲联盟缔结了新的能源战略伙伴关系。特别关注报告的核心在于国家级别的分析，它为全球和非洲能源的利益相关这提供了重要的政策预见。报告首次模拟了11个选定的撒哈拉以南的国家，国家模型使我们能够为这些国家制作全面、数据丰富的简介，并对整个非洲大陆产生影响。
• 对于世界能源展望2019的非洲模型而言，报告新增了城市及农村在人口和经济发展方面的划分。强劲的城市化趋势以及非洲地区城市与农村用能模式的明显区别使得上述划分十分具有价值。
• 对于世界能源展望2019的非洲特别关注篇而言，国际能源署使用了最新的世界能源模型（WEM）结果和KTH皇家理工学院开发的开源空间电气化工具（OnSSET）的最新版本，改进了其对到2030年普及电力的最低成本途径的地理空间测算。
• 基于专门为《非洲能源展望2019》开发的一个新模型，报告对非洲建筑部门能源需求进行了分析，对11个撒哈拉以南非洲国家分别进行了建模。这一模式是为了结合非洲能源环境的特殊性而设计的：农村和城市地区的能源需求是分开建模的，获得电力和燃料以及用于烹饪的技术是该模式的关键要素。
• 新模式整合了各国城乡之间家电拥有率的重要差异。电器所有权受电气化水平、家庭财富和技术成本的影响。就非洲而言，家电拥有量明显高于国家政策设想。该模型还包括每个地区的制冷需求，以及空调和风扇等制冷设备的所有人数。
• 住宅烹饪的能源需求是现如今非洲建筑部门最大的能源使用方向，它将每个国家农村和城市地区使用各种燃料或技术烹饪的人数作为投入。烹饪的能源需求反映了用不同的燃料及技术烹调一顿饭所用的能量。举例来说，使用木炭烹饪一顿饭所需要的能量投入要小于薪柴，这主要是由于其燃烧效率更高，而使用液化石油气（LPG）来进行烹饪其效率甚至更高。
• 服务业建筑的能源需求是根据服务业增加值和每个国家服务业的能源强度建模的。服务部门的能源需求与住宅部门的电力供应趋势和向清洁烹饪解决方案过渡密切相关。
• 非洲的工业部门模型将工业产品的需求和生产预测进行了区分。按生产和需求划分，可以深入了解各个国家的进口依存度和出口潜力。基于人均工业增加值和饱和率的增长来进行工业需求预测。然后，每个国家的产量由进口份额决定，同时还考虑到已有的项目和政策。目前的燃料占比和强度是用来估计燃料的能源需求。对于非洲工业模型而言，分部门的划分得到加强：新增了采矿和粮食部门。
• 与世界能源模型（WEM）一样，非洲的运输部门模型被划分为陆路及非陆路模型。
• 非洲的电力模型与普通的世界能源模型（WEM）类似，但是其涵盖了属于国家水平的相关输入参数及结果的详细信息。

世界能源模型的结构

世界能源模型（WEM）是一项涵盖了能源供应、能源转化以及能源需求的仿真模型。大多数终端利用部门使用现货模型来描述能源基础设施的特征。此外，还规定了与能源有关的二氧化碳排放量和与能源开发有关的投资。尽管通常所建立的模型是仿真模型，但是具体成本对明确技术本身在满足能源服务需求中的所占比例起到至关重要的作用。在模型的不同部分，基于其具体的成本使用Logit和Weibull分布模型（属于统计回归模拟模型）来最终确定其占比。这就包括投资成本、运营和维护成本、燃料成本以及某种情况下二氧化碳排放的成本。

图1 世界能源模型示意图

主要的外生假设涉及经济增长、人口统计和技术发展。用电量和电价动态与最终的能源需求以及转型部门动态关联。主要石油产品的消费量在每个终端利用部门单独建模，炼油厂模型将对个别产品的需求与不同类型的石油联系起来。一次能源需求作为供应模块输入。编制地区级完整的能源平衡，然后使用导出的二氧化碳系数计算每个区域的二氧化碳排放量。模型的时间分辨率在整个投影视界上以年为单位。该模型每年都会重新校准到最新的可用数据点（对于WEO-2019，这通常是2017年，尽管2018年的数据在许多地方可以利用）。

图2 需求模型的一般结构

图3 电价的组成部分

图4 四个需求段的负载持续时间曲线

全文

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提取码：

rig7 

世界海上风电展望2019（世界能源展望特别报告）

东南亚能源展望2019（世界能源展望特别报告）

非洲能源展望2019

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