世界能源结构的过去与未来
今日读《2018世界能源统计年鉴》和《BP世界能源展望2018版》,整理成阅读笔记以便日后查阅。
2017年, 全球能源需求增长了2.2%, 高于16年的1.2%, 高于十年平均的1.7%。中国能源消费增长3.1%, 连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。
石油
1、全球石油消费增长1.8%, 即170万桶/日, 连续第三年超过十年平均增速 (1.2%) 。 中国 (50万桶/日) 和美国 (19万桶/日) 贡献了最多的增量。
2、过去10年间,中南美洲探明了更多的石油。
天然气
1、天然气消费增长了960亿立方米, 上升3%, 是2010年以来的最快增速。消费增长主要来自中国 (310亿立方米) 、 中东 (280亿立方米) 、 欧洲 (260亿立方米) 。 美国的天然气消费下降了1.2% (110亿立方米) 。
2、中国天然气消费增速超过15%, 约占全球天然气消费增长的1/3。 如此快速的扩张归功于中国政府打出的一套力度空前的组合拳, 通过胡萝卜加大棒的策略鼓励工业和住宅用户进行 “煤改气” 或 “煤改电” , 而多数用户选择了 “煤改气” 。尽管受此政策影响的300万户家庭吸引了更多眼球, 但实际上 工业用户 “煤改气”的量更大。预计中国的天然气需求在今年继续强劲增长, 但在未来几年应该不会出现像去年那样大的增幅。
3、过去10年间,独联体国家及亚太地区探明了更多的天然气。
煤炭
1、煤炭消费增长了2500万吨油当量, 上升1%, 是2013年以来的首次增长。煤炭消费增长主要来自印度 (1800万吨油当量) , 中国的煤炭消费在连续三年(2014-2016年) 下降后出现小幅反弹 (400万吨油当量) 。 经合组织国家煤炭消费连续第四年下降 (-400万吨油当量)。
2、亚洲的煤多,所以许多发展中国家依然依赖煤炭作为主要能源。
可再生能源、 水电和核能
1、可再生能源发电增长了17%, 高于十年平均值, 也是有记录以来的最大年增长(6900万吨油当量) 。 可再生能源增量的一半以上来源于风电 , 太阳能虽然在可再生能源中占比仅21%, 却贡献了超过三分之一的增量。
2、中国的可再生能源发电增长了 2500万吨油当量 , 打破了此前的增长记录。如果把2017年所有国家不同一次能源消费的增量进行排序, 中国的天然气和可再生能源将分列第一和第二。
3、水电增长近0.9%, 相比之下十年平均值为2.9%。 中国水力发电的增量为自2011年以来最低, 欧洲则下降了10.5% (-1600万吨当量) 。
4、全球核电增长了1.1%。 中国 (800万吨油当量) 和日本 (300万吨油当量) 的增长一定程度上被韩国 (-300万吨油当量) 和中国台湾 (-200万吨油当量) 所抵消。
5、2017年太阳能发电装机容量增长约100吉瓦, 仅中国就贡献超过50吉瓦。去年 全球太阳能发电量增长超过三分之一 , 增长主要源于政策支持, 也得益于太阳能发电成本持续走低。 太阳能发电成本已经普遍低于5美分/千瓦时。
发电
1、2017年, 全球一次能源消费有40%用于发电, 使电力成为最大的用能行业。去年发电量增长了2.8%, 接近十年平均值。 94%的增长来自新兴经济体, 经合组织国家的发电量自2010年以来基本没有增长。 发电量增长的近一半来自可再生能源 (49%) , 剩下主要来自于煤炭 (44%) 。可再生能源在发电结构中的占比从7.4%提升至8.4%。
2、不同地区的能源结构差异比较大。
3、平均来看,世界发电的主要来源依然是煤炭。
关键材料-钴和锂
1、自2010年以来, 钴产量年均增速仅为0.9%, 而锂产量同期年均增长 6.8%。
2、2017年, 钴的价格几乎翻了一倍, 碳酸锂的价格上升37%。
3、钴产量及储量
3、锂产量及储量
小结
经济背景
1、在渐进转型的情景下,全球GDP预计年均增长3.25%,主要有发展中国家所驱动。超过80%的世界生产增长由新兴经济体驱动,中国和印度占此增长的一半以上。
2、人口增长也是世界经济增长的驱动因素之一,2040年的人口有望达到92亿,新增的17亿人口主要由非洲及除中国外的亚洲国家所贡献,中国进入老年化阶段,人口总量将逐步下降。到2040年,全球城市化的趋势依然会延续,因为新增的人口主要集中在城市的中心地带。 大部分的城市化增长发生在非洲,预计非洲的新增人口占世界的近一半,其中有近6亿新增人口属于城市人口,占全球总增长的三分之一。 可惜的是,由于非洲的生产率低下,人口的爆炸性增长却不能反映在GDP的增长上,其对世界增长的贡献度不足10%,因而难以有效拉动对能源的需求。
3、全球经济日益繁荣驱动能源需求的增长部分被迅速下降的能源强度所抵消,全球能源需求年均增速从过去20年的超过2%,下降至1.3%左右。 到2040年,尽管全球GDP增长超过一倍,但世界能源消费仅增长33%左右,显著低于过去25年的年均增速。
分行业需求-工业
1、总体来看,目前的能源结构中,工业(包括能源的非燃烧使用)占据一半份额,民用和商用建筑占了29%,交通领域占了20%。
2、在工业领域,由于中国的快速工业化接近尾声,未来的工业能源消费增长将明显放缓。中国工业能源需求的增长,在过去15年增长了三倍,未来中国经济将由能源密集型工业行业(如钢铁和水泥)转向较低能源密度的服务业和面向消费者的行业,并因此造成工业能源需求增长的停滞。而且,有一部分工业生产会转向低收入经济体, 包括印度在内的亚洲、非洲的新兴市场国家一起构成工业能源消费增长的约70%。
(注:工业不包括能源的非燃烧使用)
3、工业能源结构中, 天然气和电力满足了全部工业能源的增量需求 ,而伴随着煤改气的普及,尤其在中国,到2040年煤炭所提供的工业能源比例从目前的三分之一下降到不足四分之一。
4、能源的非燃料使用将具有更显著的重要性。非燃料使用是指作为石油化工产品的原料、润滑剂、沥青等用途。在未来,工业行业除非燃烧使用外的消耗增速将放缓至年均1.0%的水平,而非燃烧使用增速却能保持在年均1.9%的水平,使得2040年的能源非燃料使用,在总工业增长需求中的比重上升至近20%。其中,石油占能源非燃料使用增长的三分之二,天然气占所剩的大部分份额。
分行业需求-建筑
1、在建筑领域, 能源消费的增长主要由亚洲贡献,最大的能源种类为电力。
2、建筑能源需求增长的驱动力是 人口增加和经济发达程度增加 ,人们不断追求更加舒适的生活和工作。 亚洲、非洲和中东总计占建筑行业能源使用增长的90% 。
3、建筑行业几乎所有新增能源需求是使用电力给 空间降温和为电器功能 。
分行业需求-交通
1、到2040年,全球对公路、航空和海运的客运及货运服务需求将增加两倍以上,不过由于能源效率提高,对能源的需求仅会增长25%。在道路交通方面,机动车保有量和交通需求上升的影响被效率提升所抵消,但卡车的能源需求增长强劲。 由于卡车的效率提升相对缓慢,导致其在交通行业内消费的能源份额增加。同时,航空客运交通增长也很强劲。
(注:非公路包括航空、海运和铁路;汽车包括两轮和三轮车辆)
2、未来在交通领域,石油依然占主导地位,但可替代能源尤其是天然气和电力的使用逐渐增长。预期到2040年,石油需求占比从目前的94%下降至85%左右,天然气、电力和“其他”类能源各占交通能源需求的5%。
天然气的增长集中于液化天然气在长途货运和海上交通的使用。
电力的增长集中于乘用车和轻型客车的使用。
“其他”种类能源主要是生物燃料,而氢能仅在交通中能源中占很小一部分。 氢能的前景在2040年前后才有看头,能否进一步发展取决于氢能在长途道路货运供能上与液体燃料和电力的竞争力。
3、到2040年,乘用车总量大幅增长(增长至20亿辆),同时电动车数量增加(超过3亿辆),车辆效率显著提升。届时,PHEV和BEV的总量大致持平。展望期间,在监管和政府目标的驱动下,全球汽车总体效率将年均提高2-3%。
4、未来道路交通的能源需求受三大因素的影响: 电动汽车、共享出行和自动驾驶 。
到2040年,乘用车行车公里数有30%是使用电力,显著高于电动车全球汽车总量中的占比15%。更高的比例意味着共享出行中,电动汽车将占据重要地位。此外,届时电动卡车行车公里数的占比将达到15%,主要集中于短途轻型客车。
(注:汽车包括两轮和三轮车辆)
5、液体燃料的需求并不会出现明显的变化。为达到排放标准,汽车制造商的手段包括调整ICE汽车所占销售份额、销售更多的电动汽车;采取减重等方式提升车辆效率。
6、假设在世界范围内,能够实施自2040年起对内燃机汽车销售的禁令,则电动车的销售情况将会更加乐观。到2030年,约三分之一的新售汽车是纯电动车;到2035年,BEV的销售比例会达到三分之二,并在2040年达到100%。另一方面,到2030年,有20%的乘用车行车公里数由电力供能,2040年将达到约三分之二。
分行业需求-电力
1、全球持续电气化,从生产电力的结构上看,可再生能源的重要性持续增加, 在增量当中,可再生能源的比例约占一半 ;天然气与核能的比例保持稳定;煤炭依然是电力的最主要能源来源,到2040年占比依然有近30%。在新增部分中,煤炭的贡献仅为13%,而过去25年中,这一比例是40%。
地区需求
1、可再生能源的普及还看中国和经合组织,而在亚洲其他地区,煤炭发电依然是主流,并占新增发电量的绝大部分。
地区需求-中国
1、中国逐渐向低碳能源转型。至2040年, 可再生能源和核能、水电一起占能源需求增长的80%,可再生能源将接替石油成为中国第二大能源来源 。
地区需求-印度
1、印度将成为全球能源最大的增量市场。不过依然以煤炭作为主要能源,占能源新增需求的45%。为了使全部人口都可以使用电力,将有 超过70%的煤炭消费增量被用于电力行业 。
2、印度的可再生能源增长迅猛,尤其是 太阳能 的增长。
地区需求-美国
1、美国作为全球最大的石油和天然气生产国的地位有所加强。 美国在全球石油(石油和天然气凝析液)生产中的份额从现在的12%上升至2040年的18% ,届时沙特阿拉伯排在第二位,占比13%。 在天然气方面,美国2040年的产量占全球的24% ,届时俄罗斯排在第二位,占比14%。
2、由于美国的能源消耗量也大,因此其净出口在全球贸易份额中的比例不高。同时 美国将失去最大可再生能源生产国的地位 ,其生产比例将从目前的24%下降至2040年的15%。与之相比,届时 中国的可再生能源占比将上升至约30% 。
地区需求-欧盟
1、欧盟继续 引领低碳经济的转型 ,其2040年的碳排放比2016年下降超过35%,单位GDP碳排放是世界均值的一半。到2040年,非化石能源满足欧盟约40%的能源需求,与2016年的25%相比有所提升,远高于世界平均的25%。
能源的供需
1、 2040年的能源结构将呈现前所未有的多元化,届时 石油、天然气、煤炭和非化石能源预计将各提供世界能源的约四分之一 。
(注:非化石能源包括可再生、核能和水电)
能源的供需-石油
1、全球液体燃料(石油、生物燃料和其他液体燃料)的需求增长约1300万桶/日,到2040年达到 1亿9百万桶/日 ,而供应方面主要由美国和石油输出国组织的增产来保障。
2、细分看,交通行业持续主导全球石油需求,占全球需求增长的一半以上。 到2040年,液体燃料的总体增长进入停滞,但非燃烧使用的需求依然会增加。
能源的供需-天然气
1、天然气由于需求广泛(工业化程度和电力需求增加、持续的煤改气),加上低成本供给的增加(美国和中东)和液化天然气供给持续扩张,全球范围内的 可获得性将显著提升 。 在增量当中,美国和中东(卡塔尔和伊朗)占据一半以上的份额。
2、增长的驱动力主要源自 工业和电力行业 。
3、全球贸易进一步繁荣,随着流动性提高,全球价格将更加同步。
能源的供需-煤炭
1、中国和经合组织国家需求下降,印度和亚洲其他国家的需求继续增长,相互抵消后的总体需求平稳。
能源的供需-可再生能源
1、基于风能和太阳能的迅速发展,可再生能源是增长最快的能源来源(年均7.5%),占新增发电量的50%以上。其中,中国是最大的增长来源,新增的可再生能源总量已超过整个经合组织。到2030年,印度将成为第二大增长源。
2、太阳能成本的下降超出预期。在科技的发展与政策的支持下,太阳能的学习曲线以更高的速度下滑。预计累计发电装机每提升一倍,光伏组件成本可下降24%。
能源的供需-核能和水电
1、核能主要靠中国驱动。核能在中国能源需求中的占比从目前的2%将上升至2040年的8%。欧盟和美国的核电站到期且不再进行更换,欧盟年均下降11太瓦时,美国年均下降10太瓦时,导致总体核电增长受阻。
水电靠中国和其他发展中国家驱动。水电年均增长1.3%,合计61太瓦时每年,速度比过去放缓。中国在增长中占比最大,达到16太瓦时每年,其次是南美和中美地区(13太瓦时每年)以及非洲(11太瓦时每年)。
不同报告的观点对比
这两篇报告介绍了各类能源的基本情况,并描绘了世界能源结构变化的可能性。接下来可以在未来的各项增长点中,尝试挖掘一些投资机会。
刺猬偷腥
2018年8月2日
楼上有个居然问牛答马,准是冲分来的,我也是,但不仅仅是.
有利:
1、热带沙漠气候,热量充足,光照强,昼夜温差大.
2、土地较平坦.
不利:
1、降水少,灌溉水源不足.
2、地表植被少,土壤发育不足,肥力差.
3、多沙尘暴与蝗灾,对作物生长不利.
肯定没有漏掉的答案.我敢打包票!
能源发展简史
人类利用能源是以薪柴、风力、水力和太阳能等可再生能源开始,后来才发现了煤炭和石油。中国大约在春秋末(公元前500年)开始利用煤炭作燃料,但是直到13世纪英国开采煤矿,才把煤炭推上了能源的主角地位。
18世纪瓦特发明蒸汽机,英国进行产业革命,大量的动力机械逐渐替代了手工业生产方式,交通运输业也迅速发展,使世界能源结构起了重大变革。
1859年美国开始了石油钻探,这种液体燃料显示出比被称为黑色金子的煤炭更具有吸引力。
1876年,德国人奥托创制了内燃机,使机械工业发生了翻天覆地的变化。石油与煤炭的竞争加速了世界工业化的进程。特别是第二次世界大战结束后,中东一带的石油大量开发,廉价石油使发达国家的经济像吹气球似地膨胀起来。在煤炭、石油、天然气加速发展的同时,以电为主导的能源结构大变革又开始了。
作为二次能源的电力,从19世纪开始,无论是火电或水电,以及后来居上的核电,已在一些国家的经济中越来越起主导作用。电给人们带来无限的欢乐,从生活到生产,人们已离不开电,这是人类利用能源的重要里程碑。
综上所述,能源变革就是人类利用能源的简史。时至今日,人类消耗的能源越来越多,能源的种类也很繁多。
能源的有限性
当今支撑世界经济发展的能源主要是化石能源,即煤炭、石油和天然气。这些能源资源都是亿万年前古代太阳能的积存,远古的生物质吸收了太阳辐射能而生长,但是经过地壳变化,翻天覆地,把这些生物质埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,慢慢地变成了碳氢化合物,这是一种可以燃烧的矿物质。
然而,这种漫长的地质年代和地壳的巨大变化,已不可能在地球上重复出现。尽管今后仍会有地震发生,而地球本身早已进入了稳定期。否则,像过去一样的造山运动,恐怕人类也将不复存在了。所以说,现在的煤炭、石油和天然气是不可再生的能源,只能是用一点,少一点,这种天赐的能源资源是有限的,值得人们十分珍惜。
1984年,第11届世界能源会议估计,全世界煤的预测贮量为13.6万亿吨,其中可采贮量为1.04万亿吨。20世纪90年代我国公布煤炭总资源贮量为5.06万亿吨,其中可采贮量约0.43万亿吨。中国是煤炭大国,煤产量居世界第一。
全国2000多个县,有煤资源的占1350个。目前,全国的能源供应,70%以上靠煤炭。但是煤是化石能源中最脏、热效率也较低的固体燃料,所以,带来的环境污染也最大。
水电是一种可再生能源,在一些国家还有较大的开发潜力,中国的水能资源较为丰富,但是大多数尚未很好开发利用,若能合理开发,将是弥补电力不足的好出路。由于化石能源的有限性和环境保护的需要,国际上对水电开发又开始重视,特别是有些发展中国家,没有更多的廉价石油和煤炭供火力发电,及早考虑如何充分利用水能资源,把电力工业和基础农业同时发展起来,将是现实可行的。例如巴西在发展水电方面有不少成功的经验。有些经济发达国家,如瑞士、日本、挪威、美国、意大利、西班牙、加拿大、奥地利等国的水能资源都得到了较充分的利用,而在多数发展中国家的水能资源尚未大量开发利用。我国的水能利用率仅及印度的1/2。加速水电开发势在必行。发展经济需要能源,但是从上述能源资源看,经济增长不能无限增加能耗。
20世纪70年代的世界石油危机给人们敲响了警钟,特别是一些靠消耗别国能源资源的国家,不加节制地增加能源用量不是长远之计,明智的办法是提高能源利用率和寻找替代能源。因此,美、日、德、法等国,在节能和开发新能源方面加大了投入。实际上许多经济发达国家从20世纪70年代后期以来,已逐渐做到经济有增长,能耗不增加,甚至有的国家总能耗还略有下降。它们已经认识到天赐资源有限,何况多数发达国家的能源大部分靠进口。如日本,国家小,资源不足,不能靠拼能源去增强经济实力,只能从技术上发挥优势,充分利用有限的资源,开展综合利用,使物尽其用,毫不浪费。
我国和多数发展中国家,对能源资源的紧迫感还不强,能源利用效率偏低。例如,我国比欧洲国家的能源利用,总效率约低20%;在农业方面约差10%,工业方面约差25%,民用商业方面也差20%。发展中国家浪费能源资源的现象比较普遍,技术越落后,浪费也越大。
化石能源资源不仅有限,而且同时也是多用途的宝贵资源。煤炭、石油、天然气除作为燃料使用外,就经济价值而言,作为化工原料更为合理。剖析这些物质的成分,它们都属于碳氢化合物,是有机合成的好原料,可以制造合成纤维、塑料、橡胶和化肥等等。如果我们今天把这些宝贵资源都燃烧掉,将来子孙后代搞化工合成就没有原料了,岂不要遭后人唾骂。因此,为了满足人们各方面的需要,珍惜有限的自然资源,人类应有长远的考虑。
如果20世纪70年代节约使用化石能源,是从防止世界产生石油危机考虑,进入20世纪90年代以后,则不仅是考虑不可再生能源资源的问题,而且更突出的是世界环境保护问题。例如大气中二氧化碳含量的增加,对温室效应和全球气候恶化产生的影响。
1992年6月,联合国在巴西的里约热内卢召开了世界环境与发展大会,许多国家元首和政府首脑出席了会议,会上发表了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》,并提出了《21世纪议程》。我国人口多,人均能耗和二氧化碳排放量虽低于外国,但是绝对排放量却居世界第三位,当然不可忽视。亚洲地区新兴国家较多,能源消耗量大,预计到2010年,亚洲总能耗将比1992年翻一番,届时二氧化碳的排放量将占全球的1/4,直接导致的环境问题更为严重。不仅二氧化碳的排放量在直线上升,其实二氧化硫的排放量也令人忧虑,我国几乎40%的国土面积受到酸雨的威胁。主要是因燃煤过多而使二氧化硫的排放量过高引起的。酸雨对农林业影响巨大,仅南方江浙等7省,因酸雨减产的农田就达1.5亿亩,年经济损失约37亿元;森林受害面积128亿平方米,林业及生态效益损失约54亿元。这难道不惊人吗?所以说,没有远虑,必有近忧。现在国际上每年都有能源环境方面的会议,对于使用化石能源的排放标准已有许多限制议案。人们越来越关心这个热门话题,世界各国能源与环境政策制订者正在研究对策。关键还是要在技术上采取必要措施。工业革命时期,工厂的烟囱林立,人们把烟雾腾腾的伦敦称为“雾都”。然而现在世界上究竟有多少个雾都?
在20世纪,能源与环境是人类迫切需要解决的问题,它直接影响到世界生态平衡和人类的可持续发展。现在国际上许多国家政府都把《21世纪议程》当作制订政策的依据。各方面的科学家和工程技术人员都把注意力集中到人类迫切需要解决能源问题的焦点上,为了人类生存发展的共同目的,进行广泛的国际科技合作,攻克难关,创造更美好的明天。《关于环境与发展的里约热内卢宣言》提出:“保护和恢复地球生态,防止环境退化,各国共担责任。”中国在《21世纪议程》中提出:“综合能源规划与管理;提高能源效率和节能;推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术;开发利用新能源和可再生能源。”
最近几十年以来,人们经常可以在传媒中看到“能源危机”的警示。所谓“能源危机”,是指现在人类所使用的主要能源(化石能源)耗尽时,还没有找到足够替代能源这样一种危险。
能源危机的提出,主要是基于这样两个事实——能源消耗量的直线上升及化石能源的逐渐枯竭。据统计,2000年全世界的能源使用量比1900年大了30倍,这一统计还是属于比较保守的。
由于世界人口的2/3生活在发展中国家,他们平均每人的能源消耗只等于富裕地区市民的1/8,他们正在大力工业化,能耗量增长极快,他们有权利耍求避免繁重的劳动和单调的工作,而要做到这一点,就需要“能源奴隶”来代替。
早在20世纪40年代,曾有人作过一项估算,那时每个美国人使用的动力如果产生于体力劳动,则相当于古代150个奴隶的劳动量;20世纪70年代,这个数字已增到将近400个奴隶;至2000年则可能推进到1000个。这些能量所做的,就是过去奴隶曾做的劳动,如烧饭、送人往来、打扇、司炉、浆洗衣物、清除垃圾、演奏音乐以及其他家务劳动。现在干这些劳动的不再是人力,而是用机器来代替了,正是这些机器,代替了人的劳动,消耗了动力,消耗了能源。随着人口的增加,生活需求的增长,对能源的需求量也必将猛增,能源供应的短缺将给人类带来困难。
煤炭、石油、天然气等能源在地壳中的蕴藏量究竟有多大?虽然说法不一,但无论如何总是有限的,连续不断地大量消耗下去,不可避免地会有一天要枯竭,这是历史的必然。以煤炭为例,它是地球上蕴藏量最丰富的化石燃料,据世界能源会议估计,全世界最终可以开发的煤约11万亿吨,经济上有开采价值的约有7370亿吨。
有人估计,人类到2112年时将会消耗掉煤蕴藏量的一半,到2400年,地球上的煤将会全部用光。石油怎样呢?虽然它的开采时间不过100多年的历史,但人们已经感到“石油枯竭”的威胁。今天人们所说的“能源危机”,实际上就是“石油危机”。世界石油蕴藏量究竟还有多少呢?据土耳其权威的《石油》杂志1993年初的估计,大约还值192840亿美元,仅够用至2033年前后。依20世纪90年代石油每桶20美元计算,世界原油蕴藏量约值200000亿美元,其中绝大部分集中在中东地区,以沙特阿拉伯最多,约值51500亿美元;伊拉克次之,值20000亿美元;阿拉伯联合酋长国排名第三,有19000亿美元;第四是科威特,有18900亿美元。原油蕴藏量较多的其他国家依次是伊朗、委内瑞拉、前苏联、墨西哥,美国排名第九,蕴藏量约值5230亿美元,中国有2000亿美元蕴藏量,尼日利亚3400亿美元,印尼2200亿美元,加拿大、挪威、印度各有1000亿美元。总之,在今后几十年内,世界石油的绝大部分将被耗尽,到那时,人类将不得不转而起用其他能源。
能源的重要性
能源,对于人类的物质文明有着巨大的影响。能源发展的每一次飞跃,都引起了人类生产技术的变革,推动了生产力的发展。从木炭时代到煤炭时代,从煤炭时代到石油时代,以至原子能开发和各种各样新能源登上能源的消费舞台,都曾使几近停滞的文明开始新的发展。
现代人类社会依赖2种能量的供应:①维持人体正常生理功能所需要的能量,②维持社会生产力和日常生活所需要的能量。
第一种能量便是食物。在人体内部,各种物质总是处于相互作用之中,它们不断地发生着化学变化,为此必须有促进化学变化的热能,这就要从食物中摄取糖、淀粉等碳水化合物或脂肪,这些物质经转化而在血液中慢慢“燃烧”,使之产生氧化热,以维持必要的体温。由此而得的热能,通过使用肌肉这一“机械”而转化为运动能,以从事活动和工作。
当然,食物中必须有蛋白质,有钙、铁等矿物营养素。它们构成我们身体各部分的原材料,靠它们制成肌肉、骨骼及内脏器官。生命要进一步进行运动,则必须供给燃料,即能量,这就是碳水化合物和脂肪。一个人只要瞬时失去能源的供应,就将无法生存。
第二种能量则是人类进行生产所必须具备的能源,它和原材料、生产工具共同构成了人类生产的必要条件。并不是只要有了资金、材料和劳动力,社会建设就不存在问题了,如果没有能源,人类就不能建设城镇、村庄,不能制造机器,不能开动火车,不能从事各项研究活动。有人作过这样一个比喻:煤炭、石油或铀等能源好比现代社会的米、麦和面包。离开了能源,社会就将停滞以至灭亡。
人类生活水平和物质文明程度的提高,意味着能源需求量的增加。现在,一般都把每人每年平均能源消费量作为大体衡量该国人民生活水平的标准,因为能源消费增长同人均国民生产总值之间存在着一种互为因果的正面关系,这就是说,能源消费增长,会促进国民生产总值的增长,从而促进个人收入的增加,而个人收入增加又意味着对商品和社会服务有更大的需求,这就又导致消耗更多的能源。当然,这也不是绝对的。
地球上的能源种类繁多,但大致可分为2大类:非再生能源和再生能源。前者主要是指化石能源,后者则包括太阳能、水能、风能、生物能和海洋能等。这些能源存在于自然界中,随着人类智力的发展而不断地被发现,被开发利用,而每一种新能源的被发现和被利用,又强有力地推动了人类文明的发展,因此,能源的变迁史是同人类社会文明发展史紧紧联系在一起的。
从能源的利用和人类文化的发展进程看,大致经历了以下四个阶段:原始阶段(火的利用)、木材能源时代、化石能源时代和最后能源时代。煤炭和石油属于化石能源,它们的发现历史已相当悠长,中国早在3000多年前就开始使用煤炭,希腊2000多年前也开始使用。但由于种种原因,直到近代才达到实用化的地步。蒸汽机的发明和广泛应用,促进了对煤炭燃料的开发利用,直到20世纪前半期,煤炭始终占据能源的权威地位,统霸着热源、动力源和电力源。可以说,产业革命以后,文明的发展是靠煤炭推进的。
19世纪末,石油开始开采。1859年,美国人多列依库开发油田成功,使长眠于地下的石油成为大量供应的燃料。尤其是汽油发动机和柴油发动机的发明,使得石油制品得到了广泛应用,它更加迅速地推进了机械文明和近代文明的发展。进入20世纪后半期,石油最后动摇了煤炭的权威地位,在能源消费结构内跃居第一位,占50%以上。现在,大多数工业国家的经济几乎完全依赖于石油和天然气作能源,正因如此,每当石油出现紧张时,人们才普遍关心起能源问题来。
今天,人类利用的几乎完全是非再生能源,因此,人们迟早要面对化石燃料完全耗尽这样一个现实,必须探索新的能源。化石能源必将逐步过渡到最后能源时代。据专家预测,2070年以后,世界将进入以太阳能、地热能、风能、氢能、海洋能和核能、增殖堆等能源为主导的“最后”能源时代。
新能源展望
由于能源是左右人类物质生产发展的主要因素,如果离开了能源,人类的工业和农业就难以发展。正因如此,各国对能源科学的研究都极为重视,对新能源的开发都颇为关注。
新能源一般指太阳能、氢能、地热能、核能、海洋能、生物能、风能等,有的国家将煤炭气化、液化及页岩油、油沙油等也列入新能源之列。在新能源中,名列第一的恐怕是太阳能。据粗略统计,每年太阳照射到地面上的能量要比目前全世界已利用的各种能量的总和还要大1万倍。太阳灶是人们直接利用太阳能的设施之一,它结构简单,使用方便,不仅可以用来蒸熟米饭,还可以加热冷水等。我们还可以把太阳能转变为电能,实现这种转换的装置叫太阳能电池,它在航天、远洋、通信等事业中的应用逐渐广泛,人造地球卫星上的帆板就是给卫星上的设备提供能源的太阳能电池。太阳储藏着巨大的热能,据科学家们推断,它在几十亿年内仍是我们地球上最重要的能源。
迄今为止,就世界范围而言,太阳能的利用还是微不足道的。美国科学家正在为太阳能电池寻找新的电导材料,它叫铜铟联硒化物,与以往的结晶硅相比,它既省料又便宜,用它的薄膜制成的一块10平方米太阳能组件,可将11%的太阳能转换成电能。除此,长期让它在阳光下曝晒,性能也不会下降。有关专家相信,新一代太阳能电池材料尽管价格昂贵,但效益高,这些材料主要是指经过改进的结晶硅和ⅢⅤ族化合物,之所以将它们称为ⅢⅤ族化合物,是因为它们结合了化学元素周期表中的第Ⅲ和第Ⅴ族元素,它们的价格较高,但前景可观。例如砷化镓,有科学家称其为最理想的材料,它可以吸收在最佳光谱范围内的阳光,且可以与许多材料形成合金。美国的太阳能工业部门宣称,即使没有新的技术突破,仅仅依靠现有的技术,其也准备在2000年前大量生产洁净的电能。
20世纪末将是太阳能时代的黎明,太阳能新时代发出的曙光已在驱散人们的疑云。到2030年,太阳能采光板将使世界上绝大多数的居民用上热水,成千上万个太阳能集热器出现在千家万户的屋顶上,如同今天的电视天线一样,成为典型的城市建筑奇观。
核能的开发利用开始于20世纪50年代初。1954年,世界上第一座实用的核电站在苏联建成,向工业电网并网发电,虽然电功率只有5000千瓦,却为人类打开了又一扇能源的宝库。从此,核能在世界上的发展相当迅速,尤其在能源资源缺乏的国家,核能升为第一位,成了主要的能源。从国际原子能机构公布的结果知道,到1989年年底止,全世界的27个国家和地区,已经运行了的核电站有434座反应堆,总共发电功率有318吉瓦,占全世界总电量的17%。此外,正在建设的核电站有97台机组,总共77吉瓦。
目前,核电站的主要原料是铀,它是一种放射性元素,铀矿石同煤、石油一样是从地底下开采出来的,只不过铀的蕴藏量远比煤少得多,然而释放的能量却比煤要多得多,1000克铀裂变放出的热量相当于2500吨标准煤燃烧所放出的热量。但是,由于核能对于人类社会和生态环境有着潜在危险,有人将核反应堆视为潜在的原子弹,是“关在笼中的老虎”。因此,如何看待核能源,是人类解决对能源需求日益扩大过程中一个非常紧迫的问题。
地热能是一个不可忽视的能源。地球内部储藏着灼热的岩浆,犹如石油一样埋在地底下,这些岩浆可以把地下水变为蒸汽,如果我们钻一口深井,这些蒸汽就可以冲出地面,我们不仅可以用它来推动发电机发电,还可推动一些其他机器运转。据统计,地球上全部地下热水和热蒸汽的热能约相当于地球全部煤蕴藏量的1.7亿倍,但对它的利用,进展比较迟缓。
风能也是一种可利用的能源。古时候,人们曾利用风力带动风车,进而带动石磨转动,用来磨面。现在,在一些风力资源比较丰富的地区,还可用风能带动发电机发电。海洋能有2种不同的利用方式:①利用海水的动能,②利用海洋不同深度的温差通过热机来发电。前一种又可分为大范围有规律的动能(如潮汐、洋流等)和无规则的动能(如波浪能)2类,它们都可设法直接转化为机械能。利用海洋不同深度的温差来达到发电的目的,其潜力也是很大的。
据估计,仅仅靠近美国的那一部分墨西哥湾暖流,就可提供超过当今耗能100倍的能量。若是将全世界的潮汐能收集起来,有10亿多千瓦,如能充分利用,每年可发电度数大约相当于目前全世界水电站年发电总量的1万倍,可见海洋能的开发前景是多么辉煌。另一种大有前途的能源是氢能,作为和电类似的二次能源,它也初露头角。氢能可以由“取之不尽”的阳光来分解“用之不竭”的海水而获得,这是一种比较理想的代替石油的燃料,没有污染,使用方便,还可以直接利用现有的热机,不需要对现有的技术设备作重大的更改。
由此可见,人类能源的出路,一是节流,二是开源,自然界为我们提供的能源在短时期内是不会枯竭的,就看我们如何开发和利用它们了。
本文为春节专题文章——“年度 科技 发展态势总结与展望”的第四篇能源篇。
世界能源领域2019年发展态势
全球油气供应安全风险大幅增加。 全球尤其是中东能源地缘政治冲突加剧,大大增加了油气供应的安全风险。4月,美国宣布终止对伊朗石油进口的制裁豁免,重启对伊朗原油出口的限制。7月,英国在直布罗陀海域扣押了伊朗油轮。随后,伊朗在霍尔木兹海峡查扣一艘英国油轮以示报复。9月,沙特阿美旗下的两处重要石油设施遭无人机袭击,原油产量一度锐减570万桶/日,引发了全球油价短期跳涨。此外,卡塔尔退出石油输出国组织“欧佩克”、叙利亚局势震荡也在一定程度上影响全球的油气供应安全。
动力电池梯次利用商业化加速。 德国大众集团推出一款新型移动充电站,其内部电能存储单元由二次回收的电动车动力电池组成,已在德国率先投放使用。日本本田 汽车 公司与美国电力公司(American Electric Power,AEP)展开合作,共同开发一个能够将废旧电动 汽车 电池集成至AEP电网中的新商业模式。中国北汽鹏龙、北汽新能源等企业合伙在河北省黄骅市实施了北汽鹏龙动力电池梯次利用及资源化项目。
世界能源领域2020年趋势展望
全球能源转型趋势愈发明显。 德国将逐渐停止以煤炭作为电力来源,并将可再生能源的发电比重从现在的38%提升至2030年的65%。法国能源部表示,到2030年要将可再生能源在法国能源结构中的比重提高到40%左右。韩国产业通商资源部公布《第三次能源基本计划》草案,提出力争到2040年将可再生能源占比提高到30%-35%,大幅降低煤炭发电比重。波兰公布2040能源政策草案,拟大幅增加核电和可再生能源在能源结构中的比例,以不断降低对煤炭的依赖。
可再生能源市场前景巨大。 国际能源署发布《可再生能源市场分析和2024年预期》报告称,从2019年到2024年,全球可再生能源装机将增加50%。美国能源信息署发布的《2019年度能源展望》报告指出,未来30年,可再生能源发电量(风力、太阳能、水力)将从2018年的5000亿千瓦时增加到2050年的1.5万亿千瓦时。欧洲风能协会发布《我们的能源,我们的未来》报告称,欧盟现在的海上风电装机容量是20吉瓦,到2050年欧盟海上风电装机容量要达到230至450吉瓦,比现有容量增长10倍以上。英国发布的《海上风电产业战略规划》提出,在2030年前将英国海上风电装机容量提高到3000万千瓦,将海上风力发电量提高到总发电量的30%。
先进核技术商业化应用加速。 根据麻省理工学院报告,先进、非常规的核反应堆将在2030年颠覆当前的核能行业。美国首座小型反应堆纽斯凯尔小堆将于2020年9月完成核管会的设计认证,并将于2026年下半年投入运行。俄罗斯首座浮动式核电厂“罗蒙诺索夫院士”号将于2020年4月开始全面投运。英国投资两亿英镑建造全球首个商用核聚变发电厂,并拟于2040年实现核聚变能源生产的商业化。加拿大启动核能研究倡议,加速推进小型模块堆的研发应用,并计划于2026年前在乔克河(Chalk River)建成首座小堆。
作者简介
张欢欢,国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究四室 研究助理
研究所简介
国际技术经济研究所(IITE)成立于1985年11月,是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构,主要职能是研究我国经济、 科技 社会 发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题,跟踪和分析世界 科技 、经济发展态势,为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号,致力于向公众传递前沿技术资讯和 科技 创新洞见。
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1、市场需求低。沙特阿拉伯农业的市场的需求量低,限制了农业生产的类型和规模。
2、交通运输差。沙特阿拉伯的交通不便,像园艺业、乳畜业产品容易变质。
20世纪40年代中期,阿美石油公司在拉斯坦努拉建立了本公司的炼油厂。
1948年,发现了迄今为止世界上最大的陆上油田——加瓦尔油田(Ghawar field),并于1951年开始投产,同年发现了海上萨法尼亚油田(Safaniyah field)。1960年,阿美的原油年产量达到6000万吨,比1950年增长了57.7%。这一时期,阿美石油公司的总部已迁至沙特阿拉伯的多哈,为了争夺对石油的控制权,沙特阿拉伯政府与美国公司进行了坚决的斗争。
萨法尼亚油田位于沙特阿拉伯的东北部海域,探明储量33.2亿吨。原油部分通过输油管运往利比亚的的黎波里、西顿,叙利亚的巴尼亚斯港装船。一部分输往拉斯塔努拉外运。油田发现于1951年,它被认为是世界上最大的海上油田。它于1957年开始生产,每天从18口井流出50000桶原油。自1962年开始,25口井每天产油35万桶。在短短4年零9个月,产量增加了6倍。其储备约37亿桶石油和5360亿立方英尺天然气。
1960年,包括沙特阿拉伯在内的石油输出国组织(欧佩克)成立,1962年11月30日,沙特阿拉伯政府成立了完全国有的石油矿业总公司,其目的就是使政府能够参与石油工业领域的经营,包括在阿美石油公司租让地的一切经营活动。整个20世纪60年代,沙特阿拉伯石油矿业总公司的发展历史就是沙特阿拉伯政府努力从阿美石油公司的四家美国合资者手中争夺石油控制权的斗争史。
20世纪70年代的石油危机中,阿美石油公司石油年产量高达3亿吨,并成功地提高了油价,从而提高了沙特阿拉伯政府的地位,使其在与美国公司的斗争中处于更有利的位置。1972年,阿美公司终于同意了沙特阿拉伯政府的参股要求,1973年沙特阿拉伯政府参与阿美石油公司25%的股份,1974年上升至60%,1980年达到了100%,美国公司并负责销售沙特阿拉伯政府自己无力销售的原油。
1973—1974年第一次石油危机的油价飞涨,使沙特阿拉伯政府的收入增加,并进而使石油产量猛增。至1980年,沙特阿拉伯原油年产量由10年前的1.9亿吨猛增至4.95亿吨。1983年成立了勘探和石油工程中心。
从1980年开始沙特阿拉伯为维持油价采取了大量削减原油产量的对策。到1985年,沙特阿拉伯政府开始迅速恢复沙特阿拉伯原油市场份额的计划,产量迅速上升,造成1986年油价下降62%~66%。上述限产保价政策的实施及1986年的油价暴跌,使阿美石油公司收入迅速下降,不得不大量裁员。
1986年公司开始展开全国勘探计划,勘探范围不断扩大,至1995年已经新发现了17处油、气田,在中央阿拉伯发现符合世界最高标准的超轻型低硫原油并开始投入生产。同时,为了保证本公司在20世纪结束以前能够通过王国两岸的输油站为客户提供符合季节需求和等级要求的原油,公司从1989年开始在东方省和中央阿拉伯实施一系列石油和天然气项目。东西原油输送管道系统以及延布原油出口转运站的大规模扩建工程,已将最大持续原油年生产能力恢复至5亿吨。
1982年,沙特阿拉伯石油公司勘探和石油工程中心投入使用。该中心是世界上最大最先进的地球科学设施之一,在中东地区更是首屈一指,与该中心的密切合作以及建立与其相关的实验室和研究开发中心使阿美石油公司在上游(勘探和开采)技术后援方面基本不依靠其他石油公司。该中心可以处理分析二维地震探测的数字数据;1991年引进了水平钻井技术;其计算机中心拥有巨型计算机网络,采用最新技术硬件和应用软件,可以处理和解析所有地震探测钻井数据,使公司得以更为有效地利用其资源。
1987年3月,为保住60年代石油过剩时期沙特阿拉伯占有的原油市场份额,依靠与阿美公司的原股东公司间的关系,沙特阿拉伯与四家美国公司签订了6250万吨/年的长期供油合同,但没多久,沙特阿拉伯就中止了该合同。
1988年根据王室法令,沙特阿拉伯国家石油公司(简称沙特阿拉伯阿美公司)正式成立,接管了原阿美公司的全部资产和经营权,成为沙特阿拉伯境内唯一的一家从事石油勘探和开发业务的公司。同年,该公司与德士古石油公司组建成立了美国第六大石油销售企业——星企业公司。
1991年沙特阿拉伯石油公司收购了韩国双龙石油炼制公司35%的股份。
1993年7月,沙特阿拉伯政府颁布M/1钦令,将沙特阿拉伯王国所有的国有炼油产品经销和行销业务以及政府在三家合资炼油厂中的一半股份统一交给沙特阿拉伯石油公司管理。至此,沙特阿拉伯阿美公司控制了整个王国除润滑油外全部的碳氢化合物产业。到1997年7月,沙特阿拉伯政府决定将Petrolube公司71%的股份和Lubere公司70%的股份转给阿美公司,使该公司正式介入了国家润滑油业。
1994年,该公司完成了恢复最大持续原油年生产能力至5亿吨的五年计划。
现在,该公司已拥有27条油轮,其中包括4条超大型油轮、19条巨型油轮(每条油轮装载能力在29万~30.1万吨)和4条成品油轮。所有油轮均属其分公司维拉国际海运股份有限公司。该公司还定时定点租用一些船只将原油运往美国和欧洲的一些港口。大多数远东地区的客户历来自己负责原油运输,而由沙特阿拉伯阿美公司设在该地区的行销后援服务分公司提供协助。另外,为满足欧美地区的灵活运油需求,公司在加勒比海的圣路西亚和圣尤斯坦希斯及鹿特丹设有长期储存中转设施,其总容量为219.2亿吨。
在石油勘探和开发方面,沙特阿拉伯阿美公司致力于增加储量、提高产量,加强轻质原油的生产,减少重质原油所占比例。1993年完成了扩大海上原油生产能力的大型玛尔詹项目(该项目包括建成两座日产量为25万桶的海上油气分离厂和世界上最大的海上天然气压缩厂之一)和祖鲁夫油田项目,将阿拉伯中质原油日产能力提高了1096万吨。1994年沙特阿拉伯东部公司发现了非伴生无硫天然气以及冷凝深层气田。在王国利雅得以南地区持续不断地进行勘探,已经发现了15个以上的含有阿拉伯超轻原油的油田。1998年这里将生产出2500万吨/年阿拉伯超轻原油。同时沙特阿拉伯阿美公司准备关闭几个生产较重质原油的北部海上油田。1996年沙特阿拉伯阿美公司开始投资一个60亿美元的项目,包括提高加瓦尔油田的产量,在哈拉德(Haradh)建设一个油气分离装置(该分离装置已于1996年投产,日产阿拉伯轻原油33万桶),以及开发谢巴油田。
在国际运营方面,公司于1995年初完成了15条超级油轮的新建计划。这15条巨型油轮每条船总载重吨位在290000~301000吨,至少能够运载200万桶原油。每条船每年能够向公司的欧洲和美国客户提供900多万桶原油。
沙特阿拉伯经济继1996年复苏以来,1997年经济持续增长。经济的复苏带动沙特阿拉伯石油业更加蓬勃发展。沙特阿拉伯投资数十亿美元发展石油业,将在亚太地区建立炼油厂并增加沙特阿拉伯在美国、俄罗斯、欧洲的炼油和销售份额。油价不断飙升,就吸引着很多人去采油,目前海上的钻井使用率已经达到90%。此外阿美公司的钻井数量也增加了30%,而且带来更多的利润,从开始3个增加到30个,这些都是负责海上钻井工作的。目前阿美公司有一个全新的项目是关注沙特阿拉伯湾浅水区,未来把重点放在这个地方,在深水地区从来没有开发过的地方。
现在再来看一下技术发挥的作用,人们一直把油气看做是技术发展非常缓慢的行业,要做的就是怎么样能够通过技术来发展,实际上技术在增加钻井能力以及提高利润方面发挥非常重要的作用。现在钻井技术发展越来越复杂,世界上有80%的油田采用的是平行钻井的方式,简单的垂直钻井方式已经不适用了。还有地质导航通过卫星每天24小时不间断看到不同地区发展情况,中心获得的数据之后就会把数据传给现场工作人员,就会非常地便捷。阿美公司非常典型的有8层的储油层,总的深度达到了40384英尺,使用非常先进的方式来监控油田的开采,还采用完全集成化、一体化的电脑控制油库。如何采油并不是真正的挑战,真正的挑战在于怎么样安全、健康保护环境的采油,所以目前阿美公司要做的就是提供最大的价值,具有最高的竞争性和可靠性。
沙特利用其独特的地理位置和丰富的石油资源,大力发展旅游业和能源产业,迈入世界富国行列
二战后,阿根廷大胆进行了改革,大力实施国有化,将央行、铁路、电信等收归国有,并大力发展农业和畜牧业,也使阿根廷的经济在战后至80年代初的30多年间取得了令人瞩目的成就
沙特政府“鼓励发展种植业”。沙特阿拉伯,全称为沙特阿拉伯王国,简称沙特。位于阿拉伯半岛。东濒波斯湾,西临红海,同约旦、伊拉克、科威特、阿联酋、阿曼、也门等国接壤,并经法赫德国王大桥与巴林相接。
绿洲农业又称绿洲灌溉农业和沃洲农业。指分布于干旱荒漠地区有水源灌溉的地方的农业。有新老之分。老绿洲农业一般分布于干旱荒漠地区河、湖沿岸,山麓地带与冲积扇地下水出露的地方。新绿洲农业是随着社会生产力发展和水利条件的改善,在干旱荒漠地区宜农地资源较丰富、开发利用条件较优越的地方开辟的新垦区。世界绿洲农业主要分布于西亚、美国的中西部地区、苏联的中亚地区、非洲的撒哈拉及北非地区、中国的新疆和甘肃河西走廊等地。各绿洲的大小不一,多呈孤岛状、带状或串珠状分布。主要种植小麦、玉米、棉花和少量水稻等作物,并植树造林和建设农村聚落。它与四周戈壁、沙漠景观截然不同,犹如沙漠中的绿色岛屿,为干旱荒漠地区农牧业生产较发达和人口集中的地方。
沙特沙漠广布,发展绿洲农业只要是依靠沙漠中的一些泉水以及内流河来灌溉。
2、石油属于技术密集型企业、资本密集型企业,对于技术要求很高,对于人员要求较低(延布炼油只有1000多人)!沙特能全球进口石油设备,所以在技术上也毫无问题!资本上沙特也财大气粗!
3、外国援助,延布炼油厂有中国 石化投资建厂,沙特可以坐地分钱。