预测未来能源的长期走势

能源走势是否会将颠覆性的创新技术考量在内?新兴国家和发展中国家该如何克服减排挑战?

 |  创瞰巴黎

文|创瞰巴黎

导读

为在2050年前实现碳中和的目标,一个重要手段就是节能减排,增加非化石能源比例来逐步替代高耗能或者高碳的化石能源势必影响未来能源的发展。因此对能源的长期预测显得尤为重要。Zenon智库如何预测未来能源的长期发展?是否会将颠覆性的创新技术考量在内?新兴国家和发展中国家该如何克服减排挑战?

一览:

  • 全球变暖迫使人类预测未来发展,其中能源的走势至关重要。
  • 由于过去十年科学技术日新月异,技术创新在所有情景假设中均扮演着至关重要的角色。
  • 然而,进行预测时也需要考虑不出现颠覆性创新的可能性。
  • 发达国家正在快速推动脱碳进程,而新兴国家和发展中国家可以直接部署相关举措,实现飞跃式脱碳。
  • 各国对资源的竞争也迫使我们在预测中聚焦地缘政治冲突这一因素。

01 Zenon智库专注于预测世界的长期发展。在你们看来,能源这一议题会带来哪些具体挑战?

预测是一种给未来铺路的好方法。它不是单纯地基于现实描绘未来,而是综合考虑一些可能出现的颠覆性创新。话虽如此,能源的发展受到几大因素的制约。首先便是脱碳这一基本框架。

人们之所以视2050年为关键时间节点,主要有两大原因:一、如果能在2050年前部署完一系列举措,便有望实现碳中和的目标,并将全球气温升高控制在1.5℃内;二、研究人员在预测未来时,往往会以25-30年为一个周期来查看中期走势。话虽如此,在合理的范围内,预测世界的长期走势也并非不无可能。

由于强大的惯性效应,我们当前所熟悉的气候模型将会对地球有着极长期的影响。海洋的温度或盐度,主要的洋流,甚至某些大气流的改变,都在以一种不可逆的方式,在中短期内改变着我们的环境。与之类似,我们可以极大地减少年度二氧化碳排放量,但这并不意味着我们在减少大气中的二氧化碳存量,而后者才是决定未来几十年走向的主要因素。人类使用的各种工具也有“存量”一说:2022年,电动汽车占全球所有售出汽车的14%,达1100万辆;但全球共有14亿辆汽车在路面上行驶。

02 这么看来,长期预测的确至关重要。但是,人们是否会觉得,50年后一定会出现一种能够解决所有问题的办法,因此无需过度紧张?

我们在预测未来时,也需要将技术和其他一些颠覆性因素考量在内。减排的速度越慢,履行《巴黎气候协定》承诺的概率也就越低,对潜在技术的依赖度越高。例如,在考虑全球升温超过阈值的可能性时,我们提出了净负排放的概念,即减少大气中温室气体的存量。但当前甲烷的排放量正呈爆炸式增长,与净负排放的理念完全背道而驰。在这种情况下,我们便需借政策之力。减排这一过程极为复杂,涉及到许多反馈回路。以甲烷为例,在净负排放场景下,一氧化碳和氮氧化合物等污染物的排放量也会相应减少,从而助力大气中的甲烷分解。这些系统之间都是彼此耦合的。

在所有潜在的颠覆性创新中,核聚变、地球工程(通过控制太阳辐射为地球降温,但人们对此仍心存诸多疑虑)被频繁提及。电池技术也发生了诸多革新:电池价格在十年内下降了90%,能量密度却几乎翻了一番。与15年前相比,电池技术的演变彻底颠覆了出行方式,价格低廉的储能技术也催生了其他应用的出现。

然而,预测未来也需要思考不出现突破性创新的可能性。尽管核聚变技术已经问世,其部署也要三十年的时间。因此,我们需要先行聚焦短期发展,通过观察趋势的演变发掘扭转趋势的方式。预测未来还需要我们“以终为始”,即根据我们设想的目标来描绘实现目标的方法,从而提出假设,并制定具体的条件。

以脱碳这一全球范围内的系统性假设为例:为了绘制实现路径,首先需要思考究竟哪些行业可以实现电气化?哪些可以使用氢气或者生物燃料?有了这些依据后,便可以思考具体实现方式,并将各地的实际情况考虑在内。例如,并非所有地区都可以进行海上风力发电。不过,这些条件有时会迅速发生变化。在交通和发电等领域,我们已经看到了诸多指数型的变迁。在政策制定者和监管部门的推动以及财务补贴的支持下,新能源车和燃油车的价格差距正在迅速缩小(这是考虑了车辆的总体拥有成本,以及新能源车每千瓦时的发电成本所得出的指标,且这一指标考虑到了产品整个生命周期内的所有生产成本)。今后,补贴在新能源汽车发展中的角色将不断弱化,但氢气等领域的发展仍旧需要补贴。

03 发达国家正在如火如荼地推进上述进程,新兴国家和发展中国家该如何克服减排挑战?它们又面临着哪些可能出现的情景?

关于未来,我们提出了两种情景假设。第一种颇为乐观,即发展中国家将直接采取多种脱碳手段,实现飞跃式发展。以非洲为例,考虑到非洲需要“从无到有”构建脱碳网络,因此不会像发达国家一样,存在对旧有发展路径的依赖问题。但是,资金支持是发展中国家的痛点,毕竟这些地区很难获得稳定的融资。例如,印度是一个自产自销的煤炭大国。在上一届缔约方大会上,印度虽然承诺要加快转型,但也提出,在实现方式上需要得到他国的援助。

这也涉及到了一些政治权衡和选择:新兴国家需要做出承诺,发达国家则需伸出援手(或停止在新兴国家投资化石燃料的生产)。问题是,上述选择往往会相互干扰,例如,欧洲因想要摆脱对俄罗斯天然气的依赖,而在全球层面高价搜寻液化天然气。此举引发蝴蝶效应,导致巴基斯坦因买不到天然气而开始重新使用煤炭。考虑到某些资源的产量有限,一些国家对资源购买量的增加势必会导致其他国家的市场被侵蚀。反之亦然,一些国家对某种资源的摒弃也势必会导致其他国家更易获得这种资源。基于这一现状,我们提出了第二种场景,即发达国家不愿使用的煤炭、石油等资源会更多流向发展中国家。