能源的未来是什么?

能源的未来是什么?
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早在2007年,麦肯锡就开展了两项开创性研究,至今仍影响着我对能源的思考—— 资源生产率框架 和 温室气体(GHG)成本曲线。 随后,我的同事们屏息以待,依据这项研究作出了预测。我的同事马特·罗杰斯和我觉得,回顾这些预测会很有意思——总体而言它们相当准确,但也有一些明显失准之处——然后再看看未来可能会怎样。

有得有失
2007年的研究考察了若干可能带来颠覆性影响的技术,并评估了它们的发展前景。以下是我们的判断:

太阳能:光伏(PV)太阳能装机的发展速度远超预期。成本大幅下降,推动了普及。从原材料采购、制造,到安装和服务,太阳能系统各个环节的成本都在压缩。我们曾预计,到2030年成本会降至每瓦2.40美元,但当时的判断还不够乐观;事实上,成本有望在2020年降至每瓦1.60美元。

风能:我们预计,2007年94吉瓦的装机容量到2030年将增至800吉瓦。增长再次快于预期,到2014年装机容量已达370吉瓦,增速为22%。关键因素同样是成本下降。此外,制造商改进了维护规程和涡轮机效率。值得注意的是:2013年新增陆上风电装机量下降了20%以上。

电池:2007年我们发布温室气体成本曲线时,电动汽车甚至没有列入其中;我们原以为重大改进会来自内燃机。但消费电子产品(智能手机、平板电脑和笔记本电脑)的创新,正在改变大型电池的发展格局。2007年,大型锂离子储能成本约为每千瓦时900美元;如今约为380美元,并有望在5年内降至200美元以下。

非常规油气:和其他人一样,我们也没预见到这一发展。2008年天然气价格达到峰值时,一股大规模创新浪潮随之涌现。结果是:美国非常规石油产量从2007年的几乎为零,增至2014年的每日370万桶。

能源效率:创新速度快于预期;我们原以为会阻碍发展的因素,例如较高的采用成本和缓慢的创新,最终都能够克服。如今,消费者行为正处于转变的临界点;例如,低价移动通信正使互联家居成为可能。硬件成本也已下降。例如,一只LED灯泡现在约售12美元,较2010年下降了80%。

在所有这些领域,创新与创造力都让成本以远快于预期的速度下降,推动产量扩大;我们对方向的判断正确,但没料到速度如此之快。另一些情况下,意料之外的事件或竞争技术带来的压力则产生了相反影响。具体而言,我们曾看好核能的前景,但成本超支、廉价天然气以及2011年福岛事故打乱了这些预期。生物燃料的发展也停滞了。2007年,我们预测到2030年生物燃料年消费量将达到140亿加仑;但如今距离这一目标仍很遥远。创新不足和低油价损害了需求;此外, 人们对多种生物燃料的疑虑 也在不断加深。最后,我们对碳捕集与封存(CCS)过于乐观了。这项技术旨在大幅减少燃煤造成的污染。高成本和技术困难拖慢了推广步伐。如今,仅有13个CCS项目在运营,其他项目则已取消或推迟——仅2013年就有4个。

总的来说,我们对大多数传统能源过于乐观,而对大多数可再生能源、天然气和能源效率的前景则不够乐观。如果这些趋势延续下去——当然,它们也可能不会——会带来什么影响?

不必深入地缘政治的细枝末节,想想伊朗、沙特阿拉伯或委内瑞拉这类经济高度依赖化石燃料的国家,如果需求萎缩或消失,会发生什么。在美国,页岩革命意味着该国如今已成为 最大的石油和天然气 烃类生产国——就在十年前,这种说法还会显得荒谬。如今,美国向欧洲出口柴油,向拉丁美洲出口汽油,并向越来越多的市场出口天然气。如今几乎没有原油横渡大西洋运往美国;相反,几乎所有原油都流向亚洲。这些变化正在改变全球各地的区域市场格局,并使贸易和定价中心转向亚洲。

在行业层面,低价和不确定性使油气公司提升业绩的压力更加迫切。传统勘探成果令人失望、生产效率下降以及资本密集度上升,都损害了投资者信心。公用事业公司已难以应对新的能源环境;其商业模式无法适应来自现场发电的竞争,许多市场的估值也大幅下跌。

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对消费者而言,最大的变化很可能发生在道路上。电动汽车仍不常见——2014年占美国汽车销量不到1%,全球比例更低——但普及速度正在加快。麦肯锡的 《全球能源展望》  预测,经济合作与发展组织的34个成员国中,到2030年约有10%的汽车将至少部分采用电力驱动。中国设定了雄心勃勃的目标:到2020年,让500万辆电动汽车行驶在道路上。采矿和农业领域的自动驾驶卡车正大幅节省劳动力并减少二氧化碳排放。其他类型的创新也在颠覆这一行业。欧洲和美国的汽车共享服务迅速发展,而优步、Lyft等企业颠覆了出租车行业,并开始改变个人车辆所有权模式和公共交通选择。

更多预测
总的来说,我们2007年的研究经受住了相当程度的检验。那么,让我们再试一次。以下是我们对未来20年若干重要趋势的看法。

天然气将称王:在中国和美国,天然气前景光明,因为需求正在增长——例如,重型道路运输正转向使用天然气。加利福尼亚州、伊利诺伊州、纽约州等地的城市正在为车队配备天然气汽车。在亚洲,由于资源被垄断,天然气的使用并不广泛。在能源需求下降的欧洲,许多市场转而考虑煤炭,而非天然气。

太阳能将迅速增长,但规模仍相对较小: 太阳能价格暴跌 或许是让目前13亿无法获得电力的人们用上电的关键。分布式发电的未来将使各国得以跨越建设可靠电网的成本和复杂性。光伏太阳能注定将在可再生能源中占据远超其他能源的份额。

煤炭增长会放缓,但规模仍然庞大:作为化石燃料之王,煤炭在亚洲仍居首位,并可能继续成为首选燃料。尽管中国正在 雄心勃勃地转向更清洁的能源,但真正脱离煤炭尚未迫在眉睫。然而,在美国和欧洲,煤炭正受到政治压力和低天然气价格的挤压。虽然煤炭目前仍占 美国发电量的39% ,但由于预计不会有新的燃煤发电装机投运,这一比例很可能会下降。欧洲许多地方正在逐步弃用核能,并试验可再生能源和页岩气,煤炭却仍显得难以抗拒。随着时间推移,出于环境方面的担忧,这种吸引力将会减弱。

价值将继续从发电转向服务:分布式发电、可调度需求和数字电网正在重新定义电力系统。颠覆者正绕过传统公用事业公司;新技术(以及新的融资方式)让客户能够摆脱传统能源供应。

最后,让我们稍微大胆地推测一下,谈谈哪些非主流技术也许能够成功。沿着这个思路,核能可能会成为意外赢家。 小型模块化反应堆 (SMR)无需传统核反应堆那样巨额的资本支出,就能提供全天候的基荷电力。没错,核能在许多国家都备受争议,但作为一种零排放的稳定电力来源,也许很难将其排除在外。

还有氢能。没错,过去人们对它的热捧也曾落空,但丰田仍如此乐观,正在与日本政府及其他方面合作建设加氢基础设施,这一点颇值得关注。丰田致力于 让长续航氢燃料汽车 成为清洁交通的标准(本文顶部的照片 展示的是其Mirai原型车)。

以上就是我们的看法。如果我们错了,大约8年后告诉我们。

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作者:斯科特·尼奎斯特(Scott Nyquist)是麦肯锡公司董事。

图片:一名工人在敦煌的一处太阳能设施检查太阳能板。敦煌位于甘肃省兰州西北950公里(590英里)处。路透社/卡洛斯

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