BP技术展望

BP 技术展望 简述 2015年 11月 在未来几十年，能源世界将会面临一些严峻挑战，特别是在满足不断增长的需求并减少环境 影响方面。《BP技术展望》将探讨技术在应对这些挑战中发挥的重要作用，即：扩大能源资 源选择、改造电力行业、提高运输效率，以及技术在2050年之前对解决气候问题的贡献。 本报告旨在帮助决策者在今后的能源政策、投资和资源优化选择方面给予参考。作为完整 报告的摘要，本文将重点介绍一些关键发现以及技术对能源发展的促进方式。 查看完整报告请访问 www.bp.com/technologyoutlook 18世纪以来，能源不断推动着人类和经济 发展，并一直延续至今。这个过程在很大 程度上依赖于煤、石油和天然气等化石燃 料，为工业和消费者提供热、电和迁移的 便利。过去三十年间，在以中国和印度为 首的新兴经济体的需求推动下，这些趋势 愈发明显。但是，消耗所有可用的化石燃 料资源将会产生大量的温室气体，排放量 远高于科学家建议的限量。对于未来，我 们需要的是负担得起、可持续以及安全的 能源。 《 BP技术展望》探讨了哪些技术能帮助我 们获得初级能源资源，以及它会给电力和 运输行业带来怎样的变化，尤其是在降低 碳排放的要求下。它还探讨了自然资源限 制对技术选项的影响，以及未来可能加速 或破坏能源模型的新兴技术。 1. 科技在提高初级能源资源——包括化石能源和非化石能源——的可及性、降低其成本方 面潜力巨大。 预计的全球能源需求在2050年将得到数倍的满足。对于政策制定者和企 业而言，关键问题是：就成本和特性而言，哪种资源是明智的选择？ 2. 在改造能源的生产、供应和最终用途方面，数字技术的潜力超过了其他任何技术领域。 它为提高安全性和可靠性、降低成本提供了真正的机会，有助于实现更高效的运营。 3. 碳价格的引入将能开辟众多的能源发展潜在途径，电力行业会以相对较低的成本提供 最具说服力的脱碳选项。对于交通运输行业，车辆将会更节能，液体燃料可能将继续主 导市场，同时电池也会变得更具成本竞争力。 我们的分析突显了三大主题 1 《 B P 技 术 展 望 》见 解 BP技术展望 www.bp.com/technologyoutlook 能源资源 技术可提供 充足的能源供应 世界拥有丰富的、技术可及的能源资源 亚太地区 1 050亿吨油当量/年* 非洲 1 450亿吨油当量/年* 欧亚大陆 700亿吨油当量/年* 中南美洲 350亿吨油当量/年* 太阳能 生物质 陆上风电 海上风电 地热 海洋 水电 煤炭 石油 105 核能 (铀) 40 天然气 19,020 EJ/yr 北美洲 600亿吨油当量/年* 中东 400亿吨油当量/年* 注意：图中的每年能源资源潜力基于的是可用 的潜在能源资源，并不考虑经济可行性。我们 平均计算了50年间的化石和铀（核能）资源， 来与每年的可再生能源进行比较。 技术进步将能提供充足、廉价的能源。 我们估计到2050年，可获得的理论能源 每年将会达到4550亿吨油当量。这相当 于预期需求量的20倍多。从化石燃料 到太阳能和风能，技术几乎能够提供所 有形式的能源供应。事实上，就理论而 言，只需这些资源中的几种就能满足所 有的初级能源需求。 与评估的资源绝对体积相比，更重要的 是其相对比例。此外，必须考虑的其它 因素还包括供应成本、能量密度、距离 需求中心的偏远程度、供应链约束和间 歇性。总之，到2050年，全部潜在需求 中只有有限的一部分或将被满足。现在 的问题已不是“我们将能获得足够的能 源吗？”，而是“我们想要什么样的能 源？” 资料来源：B P. 2能源资源 www.bp.com/technologyoutlook 2050年 全球能源资源 4550 亿吨油当量/年* *每年油当量吨数 石油和天然气资源 技术可提高石油和天然气 开采率并降低成本 浮式设施 定向钻井 地震成像 非常规石油和 天然气技术 勘探 石油开采率 增加 非常规 天然气技术 2 . 5 万 亿 桶 油 当 量 4 . 8 万 亿 桶 油 当 量 桶 油 当 量 2 . 0 万 亿 桶 油 当 量 0 .7 万 亿 技术可开采的石油和 天然气 到 2050年的石油和天然气 预计需求 资源来源 运 用 目 前 技 术 的 可 开 采 量 开 采 率 提 升 新 发 现 2050 技术有助于保持石油和天然气资源的充足供应 未来几十年，随着世界向低碳经济过 渡，技术将在开采石油和天然气以满 足能源需求方面发挥重要作用。 我们的预测表明，到2050年，石油 和天然气的累积需求量将会达到约 2.5万亿桶油当量。满足这种需求并 不需要任何重大的技术突破。我们的 分析表明，使用当今最先进的技术开 采石油和天然气资源，能显著将“储 备”从 2.9万亿桶油当量增加至4.8万 亿桶。 过去十年间，最重大的资源机会变化 是页岩和致密岩石的开采——这使得 已发现的石油和天然气潜在可采量增 加了一倍以上。其他关键的技术手段 包括提高石油开采率（这是增加石油 可采量的最大功臣），地下成像，以 及通过采用数字技术——如传感器、 机器人和数据分析超级计算机——实 现作业改进 。 到 2050年，利用未来的技术进步和 新发现，可再增加2.7万亿桶油当量 的技术可开采量。鉴于各国越来越多 地限制碳排放——通过减少能源使用 和转向低碳燃料，因而所有这些资源 不太可能都将被需要。 资料来源：B P. 3石油和天然气资源 www.bp.com/technologyoutlook GHGs 发电 技术可使电能 更便宜、更清洁 现有 联合循环燃气轮机 (CCGT) 38 66 2 0 1 2 2 050 新型 联合循环燃气轮机 (CCGT) 59 84 2 0 1 2 2 050 改进 生物质 7474 2 0 1 2 2 050 核能陆上风电 103 71 2 0 1 2 2 050 公用事业 太阳能光伏 现有 煤电 新型 煤电 碳价：每吨二氧化碳当量 80美元 碳价：每吨二氧化碳当量 40美元 整 合 成 本 ：每 兆 瓦 时 30美元 整 合 成 本 ：每 兆 瓦 时 8美元 完整生命周期的发电成本 44 137 2 0 1 2 2 050 80 145 2 0 1 2 2 050 133 120 2 0 1 2 2 050 75 2 050 210 107 2 0 1 2 2 050 联合循环燃气 轮机和碳捕获与 封存 (CCS) 北美地区到 2050年的电力平准化成本 1 注：2012 年还不存在商业规模的碳捕获与封存（ccs）电厂. 假设：煤80美元/吨，天然气5美元/百万英热单位，生物质颗粒80美元/吨。 1 美元 2012 年 每兆瓦时。 本图显示了北美地区不同燃料原料的 发电成本 ——所有税收和关税均忽略 不计。到2050年，技术进步有望降低 大多数形式的发电成本，而碳价格将 会推高碳期权成本。 本图包括了没有风或阳光时，利用燃 气发电为风能和太阳能提供补充的成 本。这也表明，到2050年，配备了 碳捕获与封存设备，能将碳排放隔离 在地下的燃气电厂将更具竞争力（每 吨碳价为80美元）。 与运输行业相比，电力行业减少碳排 放量的空间更大，同时碳成本相对较 低。目前，它在世界初级能源需求中 占 38％，天然气和燃煤电力通常最 具竞争力，但我们预计风电和太阳能 的装机容量每增加一倍，其成本将分 别下降约14 ％和24％（假设效率与 过去一致）。如果没有碳价格，天然 气和煤炭仍将是最便宜的电力资源来 源。然而，即使按相对温和的碳价计 算 ——每吨二氧化碳40美元，天燃气 发电的优势仍超过了煤炭发电。如果 碳价更高，风能和太阳能发电则将变 得更具竞争力，前提是拥有足够的后 备能力。 资料来源：B P. 4发电 www.bp.com/technologyoutlook 运输 技术可使 运输更节能 2012年和 2050年的客运车辆运行成本 2 19.8 11.611.7 11.4 13.2 11.7 16.8 12.6 13.9 14.3 26.2 42.9 12.0 11.4 2 0 10 2 05 0 2 0 12 20 5 0 汽油 2 0 12 20 5 0 汽油 混合动力 2 0 12 20 5 0 柴油 2 0 12 20 5 0 柴油 混合动力 2 0 12 20 5 0 压缩天然气 混合动力 2 0 12 20 5 0 电池 电能 2 0 12 20 5 0 燃料电池 D D CNG 碳价：每吨二氧化碳当量 80美元 碳价：每吨二氧化碳当量 40美元 行车费用 燃料成本 19.8 11.611.7 11.4 13.2 11.7 16.8 12.6 13.9 14.3 26.2 42.9 12.0 11.4 2 0 10 2 05 0 2 0 12 20 5 0 汽油 2 0 12 20 5 0 汽油 混合动力 2 0 12 20 5 0 柴油 2 0 12 20 5 0 柴油 混合动力 2 0 12 20 5 0 压缩天然气 混合动力 2 0 12 20 5 0 电池 电能 2 0 12 20 5 0 燃料电池 D D CNG 碳价：每吨二氧化碳当量 80美元 碳价：每吨二氧化碳当量 40美元 行车费用 燃料成本 假设：每公里行车费用是根据北美车辆生命周期内行驶约194,000公里的平均距离进行计算。 燃料成本是假设名义石油和天然气价格分别为80美元/桶和5美元/百万英热单位进行计算。 成本不包含税和其他关税。 2 美分 2012 年 每公里，中型车辆 本图显示了在北美地区，客运车辆使用 不同类型发动机的运行总成本。到2050 年，车辆每公里的运行总成本预计大致 持平，燃油效率的成本和好处将基本相 互抵消。 车辆的燃油经济性快速提高，其驱动力 主要是政府制定的排放标准。展望2035 年，随着动力系统的混合和改良，以及 燃料和润滑油变得更加先进，我们期待 新的轻型车辆的平均效率每年将能提高 2-3％。因此，到2035年及以后，以液 体燃料为动力的车辆将很可能继续主导 全球运输。到2050年，随着电池技术 的进步，电动车将更具竞争力，而燃料 电池车辆若要降低成本，还有很长的路 要走。然而，零排放车辆还具有其他优 点 ——特别是在城市环境中，这一趋势 将能从法规的引入和加强中得以体现。 有助于减少排放的其他技术方案包括天 然气和生物质：生物燃料的供给成本预 计将下降，特别是使用草、废物和其它 非食用性农业材料制成的第二代生物燃 料。 资料来源：B P. 5运输 www.bp.com/technologyoutlook 新兴技术 不断涌现的新兴技术 可改变能源格局 从技术商业化到产生显著影响的时间范围 时间线 重大能源技术进步虽然已不多见，但它 们一旦发生，就能推动转型、打乱市场 和商业模式。最近发生在石油和天然气 领域的最明显的例子是生产页岩气和页 岩油的定向钻井和水力压裂技术。随着 企业、大学、政府、专业研究中心和咨 询机构的深入合作，创新步伐和这种潜 在突破正在不断加速。 诸如数字系统、生物科学和纳米科学领 域的某些技术赋予了它们极大的颠覆潜 力。在短期内，数字技术——如通过超 级计算机进行的数据分析和自动化—— 具有极大潜力来驱动深远变化，能提供 更多的机会使能源供应和消费变得更安 全、更可靠和更具成本效益。也许我们 很难想象它们的长期潜力，比如将来一 些机器将会超越人类的智能。 先进材料的发展将能显著提高电池的性 能，推进太阳能转换和氢燃料的使用。然 而，由于所需资金巨大，这些技术可能还 需几十年才能在全球范围内得到应用。 资料来源：B P. 6 燃料电池 模块化的发电方法 通过机器人 实现自动化 使运营更安 全可靠 数据分析 利用浩瀚的数 据集创造价值 更好的汽车电池 推动汽车电气化发展， 减少排放 超硅计算 采用新一代的材料和方法实 现超快速、高效率的计算 氢能基础 设施和存储 氢能消费 广泛普及 3D 打印 以定制式组件实现 高价值应用 太阳能转换 打破 30％的效率屏 障，利用低成本的制造方 法 ，以 生 物 技 术 驱 动 农 业 发展 2015 2050 新兴技术 www.bp.com/technologyoutlook 2050 2030 2020 2015 2040 能源技术时代 目前全球已探明石油 储量是 1980年的两倍 以上。 过去 30年的能源消耗 已增加一倍。 水平钻井和水力压裂等技术开辟了页岩油 和页岩气的新时代。 2014-15年 油 价 下 跌 ，将 推 动 石油生产效率的进一步提高。 1800年以来，全球人口已从 10 亿增长至 70亿。 二十世纪生活水平的提高将预期寿命 翻番到了 60年，这种变化主要归功于 煤炭、石油和天然气。 2020 2000 化石燃料消耗所产生 的二氧化碳仍将是一 个主要问题。 1900 工 业 化 寿 命 预 期 提 高 新 兴 经 济 1800 x2 技 术 进 步 生 活 水 平 提 高 在 未 来 ，转 型 变革将可能来自一 项技术或多项不同 技术的结合。 未 来 技 术 2050 能源之旅 《 BP技术展望》表明，初级能源资源 非常丰富，人们对石油和天然气将在 2050年之前用完的恐惧已经消失。能源 方面主要的关注点是使用化石燃料所引 起的温室气体排放，以及化石燃料的生 产 ——对它的关注度更低。尽管能源消 耗总量在持续上升，政策制定者正想方 设法限制并最终减少所有资源的排放。 技术将能解决这一难题，因此正变得越 来越重要。 我们的分析证实，对全球设置有效和有 意义的碳价，将能促进技术发展、实 现向低碳能源的决定性转变。政府决 策、企业创新以及学术合作相结合，将 能释放科技的力量，在未来实现经济实 惠、可持续和安全的能源供应、转化和 利用。 资料来源：B P. 7能源技术时代 www.bp.com/technologyoutlook 《BP 2035能源展望》 预测全球能源市场，审视全球经济、人口、政策和技术的潜在发展。 每年发布。bp.com/energyoutlook 《BP世界能源统计年鉴》 客观审视重要的全球能源趋势。每年发布。 bp.com/statisticalreview 《能源可持续发展挑战》 BP资助的多学科研究计划，涉及15 所世界著名大学，旨在研究自然资源 和能源的供应与利用之间的关系。主要研究结果已发表在一系列主题为 生物质、水和材料的读本中， 请查阅 bp.com/energysustainabilitychallenge 有关BP的技术信息可访问 bp.com/technology 免责声明 本文件包含了前瞻性陈述，特别是关于技术发展、全球经济增长、人口 增长、能源消耗、可再生能源政策支持和能源供应来源。前瞻性陈述会 涉及到风险和不确定性，因为它们主要基于未来将会或可能发生的事件 和情况。实际结果可能有所不同，这取决于多种因素：产品的供应、需 求和价格；政治稳定性；一般经济条件；法律和法规发展；新技术的可 用性；自然灾害和恶劣天气条件；战争、恐怖活动或蓄意破坏行为；以 及本文件提到的其他因素。 更多信息 纸张 本出版物使用Mohawk PC 100印刷。Mohawk PC 100由 100％ FSC ® 认证的回收纤维制作，这些纤维均来自脱墨 消费后废料。打印机和生产厂均拥有ISO14001环境管理 体系认证和FSC ® 认证。 设计 thebigwindow.co.uk 010509 BP p.l.c. 1 St James’s Square London SW1Y 4PD bp.com © BP p.l.c. 2015