2030年能源展望

2030年能源展望

编译：石红艳 王志彬（西南石油大学研究生院） 审校：刘廷元

1 全球性经济和能源

2030年世界到底需要多少能源呢？为了得到答案，我们分析两个影响能源需求的主要因素:人

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口和经济产出。考虑这些因素，我们单独评估发达国家（经济合作与发展组织，简称OECD）和发展中国家(non OECD，简称非OECD)。

随着人口的增加和生活水平的改善，家用、汽车、商用等方面的能源利用在逐渐增加。到2030年，预计世界的人口将达到80亿，即从2000年开始每年以0.9%的速度增长。非OECD国家的平均年增长率大约为95%。

全球性国民生产总值可能每年以2.8%的速度增长(基于市场经济)，经济产量成倍增长。OECD国家产品依然占主导地位，但非OECD国家产品将快速地增长。

全球性人口膨胀，国民生产总值持续增加，我们预期到2030年能源增长需求年增长率为1.6%，达到每天3亿2500万桶油当量（MBDOE），比2000年高出60%。非OECD国家的能源需求将会快速增长，大约占全球性能源增量的80%。到2030年，能源需求会比经济增长缓慢，这也反应了全世界持续节能带来了较大的效益。

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2 全球性国民生产总值和能源需求

随着全球经济飞速增长，也就需要越来越多的能源。随着时间的推移，能源的利用效率也就会越来高。

用经济术语来说，这也就意味着全世界的能源强度会逐渐减少。用现实术语来说，意味着越来越多的家用、汽车、器具、企业，对能源的消耗越来越高。

能源利用效率的持续增加是满足未来解决能源供需矛盾的关键。据估计，能源强度减少意味着2030年将比2005年节省140 MBDOE能源。

另一种说法就是：如果全世界仍保持2005年的能源利用水平，到2030年，消耗的能源将比2005年多40%。显而易见，可持续发展、合理利用能源、科技对未来社会有着举足轻重的作用。

3 全球性燃料能源需求

2030年，大多数国家所急需的能源将仍然是石油、天然气和煤炭。

当今，我们所使用的能源中矿物燃料占了80%，到2030年预期仍然保持在该水平。

随着能源开发效率的提高，对油和其它液体燃料(比如：生物燃料)的需求将以每年1.4%的速度增长，发展最快的主要能源是天然气，大约每年增加1.7%，煤炭大约每年增长1.6%。煤炭需求最多的是非OECD国家，主要集中在亚洲和太平洋地区。

其它一些能源，核能、可再生能源（如：生物燃料、氢）、地热能、风能、太阳能，预计年增长总共1.5%。增长最快的非化石燃料为风能和太阳能，预计年平均增长10.5%，但仅仅占全球能源总需求的1%。

4 不按部门的全球性液体能源需求

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能源科学进展 2007,Vo3., No.3

世界在不断发展，各行各业对液体燃料的需求就显得非常重要。

毫无疑问，随着汽车、卡车、飞机、轮船、火车等运输部门的增加，预计到2030年，液体燃料每年会以1.4%的速度增长。

非OECD国家汽车行业发展迅速，对能源的需求不断增加，据估计，全球运输行业所消耗的液体燃料年增长将会达到1.8%，远超过工用、民用和商用。

2030年，运输行业总的液体需求将会达到每天6500万桶，比今天高出50%左右。

5 轻型汽车发展趋势

随着人们经济收入的不断增加，越来越多的人将会购买私家车。

经济迅速发展的国家购买汽车的能力也会大大增加，当达到饱和点后，购买水平将会下降。举例来说，中国还是在汽车发展的早期阶段，韩国已处于发展中期阶段，美国已接近饱和状态。总的来说，预计到2030年，轻型汽车年增长率将达到2.1%。

这种增长主要是在非OECD国家，其年增长速率大约在5%左右。2000 年，非OECD国家汽车共计达到大约1亿辆。到 2030 年，将会达到5亿辆，大约增长40%。

OECD国家拥有的轻型汽车占世界所有汽车的80%。由于他们的人口增长速度缓慢，汽车已接近饱和水平，预计到2030年，汽车年均增长仅仅1%左右。

6 美国新型轻型汽车趋势

科技的持续进步使汽车更加节能。例如，在美国，SUV和小卡车占有了一半的市场销售量，非常受大众欢迎，这也使得自1980年以来美国的汽车重量显著增加。

通常，更重的车消耗更多的燃料，自1980年以来，美国的燃料消耗依然保持相对稳定，因为先进的汽车科技弥补了汽车重量增加所消耗的更多燃料。

自1980年以来美国汽车的重量基本保持不变，新型汽车采用了节能技术，平均每年将节能1.3%。

7 高效率技术的渗透

未来几十年，新技术的发展会使汽车更加节能。

当今出现了一种新技术，一种同时使用内燃机、电动马达和电池组的混合汽车，通过调整汽车性能达到高效、节能、减少污染物排放的目的。

同时也涌现出了其它一些技术，譬如预混合压缩点火(HCCI)，显示了巨大的节能优势，HCCI 技术开始由燃料和空气在气缸内混合，关键在于活塞上的混合物一致性。同柴油机发动机一样，通过压缩点火，能够像汽油发动机一样产生非常高的燃烧效率。

Exxon Mobil公司致力于研究汽车HCCI技术和高效发动机技术。

在2030年以前，我们期望这些先进技术能用在大约30%的新车里，并且能用在10%的所有轻型汽车里。HCCI 车中可能混合有多种技术。总的来说，我们期望比常规汽车节能30%。

8 轻型汽车趋势

到2030 年，据估计世界上轻型汽车的数量将达到12亿，几乎是2000年的2倍。但汽车使用燃料效率的增加和先进的技术将帮助缓解持续上升的燃料需求。

到2030年，燃料利用年增长为1.1%，几乎都是非OECD国家。这些国家汽车的增长超过了节能效率的获取。

到2030年，在OECD国家，轻型汽车燃料的需求依然不会改变，通过节能来抵消增长的汽车所带来的能源消耗。

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9 全球性液体燃料供需

随着收入水平的增加，世界上日益增长的人口将继续产生更多的液体燃料需求。全球液体燃料的需求量，现在是85MBDOE，到2030年以前预期能上升到115MBDOE 。

当今最主要的能源是原油和凝析油，供应量接近75MBDOE，会持续到2030年。

今后产油量会继续增加，大约从2MBDOE增加到7MBDOE，天然气液也将会持续稳步增长。 “其它”类包括炼厂处理产出增加的油，气转液 (GTL)，煤转液(CTL)和页岩油。到2030年，这些液体燃料增加较少。

生物燃料主要是乙醇和少量的生物柴油，预计到2030 年会迅速增长，将达到大约2MBDOE，即增加到液体供应总量的2%。

10 大型上游项目

在过去，主要通过科技进步来满足能源需求，科技不仅应用在生产上，同时也用在扩大需求的供应上。世界上许多大的勘探和生产项目都采用了很先进的科学技术。

例如，安哥拉附近沿海的西部非洲，在我们的Kizomba A 项目中，就采用了先进的深水技术，钻井钻到水下4000英尺。我们的萨哈林岛海岛项目在东俄罗斯，在遥远的北极极富挑战性的情况下，先进的钻井技术在距离海岸六英里外勘探到近海资源。原油合成提升技术，帮助利用加拿大的巨大石油资源，使稠油转换为可消费的燃料。

科学技术在克服一些难超越的问题方面发挥了很大作用。我们正在加紧发展新技术来促进新能源的发展以便能满足日趋紧张的能源需求。

11 全球性石油资源

了解技术冲击的其它方式就是看全球性资源在估计时间里的变化。

1984年，美国地质调查局（USGS）评估，只有不到2万亿桶的常规石油可被开采。但他们的评估在稳步地增长，随着新技术在勘探和开采上的应用，估计原油产量已经超过2万亿桶将达到3万亿桶。

在Exxon Mobil公司，我们目前预测的全世界可开采的常规石油有3.2万亿桶，比美国地质调查局预测的要多。

如果我们加上“其它”一些资源，比如重油、页岩油，则可开采的常规石油有4万亿桶。随着科技的持续进步，这个数目还会上升。

到目前为止，全世界仅仅开采了1万亿桶常规石油，到2030年，还有丰富的石油资源可开采。

12 全球性液体贸易

在未来数十年，全球性液体贸易将会扮演日益重要的角色。

在2000年，全世界每天大约消耗3500万桶液体燃料，这也就意味着一个地区消耗来自其它产地的40%的石油。北美就是一个依靠其它地区输油的地区。

展望2030年，我们期望全球液体贸易增长50%。总的来说，主要的产油地区仍然在中东、俄罗斯地区。

同时，欧洲和亚太地区的产油也会显著增加。日益膨胀的全球液体市场将会鼓励新的开采和供应多样性。

13 全球性生物燃料开发

生物燃料日益引起人们的注意。在讨论生物燃料的潜能时，最重要的是其规模、成本和市场。

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当前，全世界总的生物燃料的生产还低于1MBD，到2030年前，随着政府的宏观调控和市场调节作用，生物燃料会以7%的年增长速度上升到3MBD。

然而，由于生物燃料的热值小于石油，它的热值仅仅接近于2MBDOE，按此计算，到2030年，生物燃料将占整个液体燃料需求的2%。

醇类仍将占生物燃料的大多数，我们期望最大的醇类生产商仍保留在美国和巴西。各国生产醇类的规模、成本和方式都不一样。

14 美国的乙醇

在考虑生物燃料的生产规模和成本时，我们就得看看美国。

在美国，乙醇是从玉米中生产出来的，生产成本大约每加仑2美元，一亩地大约能生产350加仑。当原油60美元一桶时，乙醇的生产成本超过汽油的成本(这意味着当原油价格接近70美元时，乙醇的生产就变得有利可图——校者注)。

我们考虑到生产规模，当前从玉米中生产乙醇已满足2%的燃料需求，这也就意味着生产大约40亿加仑的乙醇就需要全美国13%的玉米。

美国政府下令，2012年乙醇的供应将达到75亿加仑。据此，乙醇燃料就相当于3%的汽油燃料，但却需要全美国21%的玉米。

然而，用玉米生产乙醇可能会增长，这也暗示了乙醇作为生物燃料具有巨大的潜能。

15 巴西从甘蔗中生产乙醇

美国主要用玉米生产乙醇，而巴西主要用含糖较多的甘蔗生产乙醇。

巴西用含糖甘蔗生产乙醇的成本很低，1加仑大约在1美元左右。这也反应了巴西的气候适合种植甘蔗，并且有很低的劳动力，甘蔗生产乙醇的产量也比玉米高。

巴西主要将乙醇用于自己国内的汽车，但是预测表明美国汽油的需求是巴西的20倍。所以，当这两个国家的乙醇产量相当时，巴西的乙醇产量能满足国内40%的汽车需求而美国仅能满足2%的汽车需求。

16 纤维素的乙醇潜能

由于认识到用玉米生产乙醇的缺陷，现在人们对用纤维素生产乙醇颇感兴趣。

大多数植物中含有丰富的纤维素，它可以被分解为糖分，从而可以转换为乙醇，用单位面积的纤维素生产乙醇的成本比用玉米和甘蔗都高。需要更复杂的工艺，此项工艺正在完善中，较困难的是高效率和低成本。

纤维素是一种复杂的聚合物，当将其分解转化为糖分，从而再转换为乙醇时，就更复杂了。完成此项转换需要三个步骤。首先，需要加工的原料（比如各种草、木屑）需要按比例封闭在各种预处理器中。其次，要用专门的发酵菌将各自的成分转换为糖分。最后，收集的糖分需要使用专门的经过修复的酵母片进行发酵，再转化为乙醇。为了更经济可行地生产乙醇，每一步都需要有专门的技术。

科技进展的速度很难预测，但当今用纤维素生产乙醇非常不经济。因此，到2030年，我们也不期望它成为最大的燃料供应源。

17 气体燃料需求

展望未来，天然气将会是发展最迅速的燃料，平均每年将会以1.7% 的速度上升。

利用天然气最多的是用来发电，这主要是因为天然气是一种热值高、污染低的气体。另外，在民用、商业和工业方面也有很广的用途。

当今全球气体需求均匀地被分为在OECD国家和非OECD国家。今后，根据人口和经济的快速增

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长，期望在非OECD国家，天然气以2.5%的速度增长。

18 气体燃料供给和需求

到2030年，在世界的每个领域包括在发电和其他领域将需要更多的天然气。但每个地区需要的能源又不尽相同。

在北美洲，预期降低国内资源供应而从别的国家进口更多的资源。在未来十年，主要进口阿拉斯加和马更些（mackenzie）三角洲的石油。随着本国产量的下降，液化天然气（LNG）进口会逐渐增加。

在欧洲，预计到2030年，本国生产将会极大下降。为了满足日益增长的需求量，通过管道进口会显著增加，主要从俄罗斯/里海地区进口。LNG 进口也将会显著增加。总之，到 2030年，进口可能从大约45%增加到85%。

不同于其它地区，到2030年，亚太地区国内天然气的开采将会显著增加。该地区将需要更多的液化天然气，LNG的需求量将会持续在总需求的三分之一左右。

各个地区的天然气供需不一样，但总的来说其需求量是会逐渐增长的。这些需求将驱使液化天然气在国际气体市场上会逐渐增加。

19 全球性液化天然气贸易

历史上，天然气主要是用管道进行运输，但是，液化天然气是靠船来运输的，这就限制了液化天然气的发展，也就意味着涌现了一个真实的国际天然气市场。

2000年，全球性液化天然气贸易达到了每天150亿立方英尺(BCFD)，相当于5%的总气量。日本和韩国是主要需求液化天然气的国家，其原料主要来自亚太地区国家，少部分从非洲和中东进口。

到2030年以前，全球性液化天然气贸易的总量将会大幅度增加，上升到每天70立方英尺。液化天然气将会占整个市场的15%。为满足北美洲、欧洲和亚太地区的能源需求，中东、非洲和澳洲的气体供应将显著增加。

这项贸易反应了全球市场的膨胀将增加相互的依赖和竞争，以达到供给与需求之间的平衡。

20 煤炭需求

到2030年，全球性煤炭需求每年将平均增加1.6%，与全球能源需求同步增长。

发电是需求煤炭最多的行业，几乎每年增加2%。这也反应了用电量的增长速度，特别是在非OECD国家。

煤炭增长最快的是非OECD国家，大约每年以2.3%的速度增长，这也反应了在这些国家人口和经济的飞速增长。经济增长最快的是中国和印度。这些国家物产丰富，煤炭资源丰富，能满足日益增长的电能和工业的需要。

OECD国家需求相对地较平稳，一部分因为煤炭的排放物污染严重，欧洲贸易组织将限制使用煤炭。但在北美，煤炭的使用还在适度地增长，预计煤炭与天然气的有效竞争会为新的基本负荷提供更多的能源。

煤炭是一种非常丰富的资源，许多国家都将其作为一种非常经济的燃料来使用，但是，使用煤炭确实存在许多不足，其中之一就是CO2的排放会产生温室效应。

21 全球性CO2排放

我们的长期预测包括到2030年CO2的排放问题，同时需要一些费用来缓和这些污染物的排放问题。

到2030年，我们期望全球性CO2的排放速率每年仅增加1.6%，符合整个能源增长和使用石油、

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天然气、和煤炭的CO2排放量。大多数CO2排放量的增加发生在非OECD国家，这些国家使用的能源主要是煤炭，其CO2排放率以每年2.6%的速率增长。

日益增加的CO2排放对社会产生了较大的危害。由于这种特性，减轻风险和危害就不能单独寄托在个别发达国家和发展中国家。为了更有效减排，我们必须辨认最潜在的危害，减少CO2排放，同时减少相对成本。

22 CO2减排科技

有许多方法可以减少CO2的排放。核能是一种较好的选择，但它有巨大的放射性，同时废料也很难处理。清洁的煤炭技术就是把燃烧煤炭排放的CO2采集并隔离或存储在地下，虽然该项技术成本很高，但这的确是一个有效的减排方法。这种做法在用煤炭发电方面非常重要，因为用煤发电会排放很多的CO2。

其他一些行业包括运输业，减排也很重要。我们期望有更好的汽车技术，包括HCCI技术、多功能汽车和清洁燃料。

当然，在其他各行各业都需要有技术突破。Exxon Mobil公司一直关注最新的研究成果，我们曾经期望建立有史以来最大的全球气候和能源研究工程（GCEP），对此我们给斯坦福大学提供了1亿美元的科研经费。GCEP主要长期研究设计加速商业发展和降低温室气体排放技术。

23 减排CO2的方法选择

考虑选择减排二氧化碳的方法时，必须要考虑减排量和减排成本。

从减排量来看，发电所排放的CO2是最多的，每年仅发电所排放的CO2就达到100亿吨，到2030年，CO2的排放可能将超过150亿吨，是其它CO2排放的40%。轻型汽车的CO2排放量也相当大，但远远小于发电所排放的CO2。

在考虑减排量的同时，我们需要考虑减排费用。在考虑减排发电成本时，需要同燃煤相比较。成本最低的是使用天然气发电，成本最高的是风能，其次是太阳能。较合适的是核能和清洁煤炭CO2采集和分离技术。

在运输部门，可以通过使用乙醇和多功能汽车来减少CO2的排放量。以相对较标准的汽油车为基准来比较这些减排费用，很明显它们都比减排时使用煤炭发电产生的CO2费用昂贵。

目前有各种各样的CO2减排方式，但斟酌选择有效的方式就需要了解减排规模、费用和进行权衡。

24 满足世界能源需求

在Exxon Mobil，我们的焦点是在确保能源能满足人们的需要。

提供这些能源并不容易，能源不仅是全球性巨大任务，而且竞争还涉及到经济发展、能源安全和环境问题。

幸运地是人类能勇敢地面对这些挑战，也提出了许多方法：

z 支持自由和开放的市场来刺激持续的创新，使消费者能满足他们的需要； z 合理利用能源，节约能源，减少温室气体的排放； z 加快技术创新，高效使用能源； z 从国际市场寻求能源贸易，保证可靠、合理地来满足日益增长的能源需求 。

保证获取能源能满足人们的需求。这样的话，满足人类日益增长的能源需求就不再成问题。然而，通过有效地应对摆在我们面前的能源危机，我们将会为世界上数以万计的人民解决能源问题。

25 2030年能源展望

总结前面对未来能源的预测，Exxon Mobil公司得出以下几个关键结论:

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2030年，能源需求将比2000增加大约60%。非OECD国家能源需求将占全球的绝大部分，全世界范围内节能将显得非常重要。 z 在近25年内，全球性能源结构还是非常接近的，石油、煤炭、天然气仍将占主导地

位。 z 全球资源是非常丰富的，然而，利用这些资源，实时性的投资是保证能源可靠利用的

关键。全球贸易，特别是石油、天然气的贸易将会持续增加。

总的来说，无论是在缓和能源需求的增长，扩展供应或是在保护环境方面，科学技术将仍然是十分关键的因素。

z

注[1] ：30个OECD国家为:澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大，捷克，丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、日本、韩国、卢森堡、墨西哥、荷兰、新西兰、挪威、波兰、葡萄牙，斯洛伐克语共和国，西班牙、瑞典、瑞士、土耳其、英国和美国。

（来源：ExxonMobil，2006）

（上接第74页）方程（1.27）说明了力矩H在沿这弧线S的方向是如何变化的。其中有三项

&&是由于旋转动力现象产生的导致扭矩变化的变量。t⋅m是由于摩擦等外部条件所产生的扭矩。Iθ扭矩。Mnk是分析的主要对象。该项表示的是当存在与弯曲平面正交的力矩时，弯曲管柱（当k不为零时）中扭矩的变化。管柱的弯曲是由井眼的弯曲或管柱的屈曲造成的。当弯曲管柱旋转时，

由残余弯曲产生的力矩会导致正交于井眼弯曲平面的力矩出现，而井眼弯曲平面是随着管柱转动方向发生着变化的。

附录参考文献

A1.Nordgren, Ronald P, “On Computation of Motion of Elastic Rods”, Journal of Applied Mechanics, September 1974, pp.777780

A2.Garrett, David L, “Dynamic Analysis of Slender Rods”, Journal of Energy Resources Technology, volume 104, December 1982, pp.302306

A3.Murphey, Carey E,” Torsion-bending Coupling for Initially Curved Rods, private correspondence to Kenneth R.Newman, August 2006

A4.Palsy, Paul R. “Advanced Torque-Drag Analysis”, private correspondence to Kenneth R.Newman, July 2006

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