大衛(wèi)·艾頓
在未來能源的判斷和應用中,持續(xù)而精準的技術評估不僅是企業(yè)決策的依據(jù),也將影響著整個社會的走向。
每隔一段時間,BP公司就會對技術發(fā)展趨勢做出分析,以尋找經濟發(fā)展新機遇和面臨的威脅。這些“長期技術觀(LTTV)”是對技術潛力的深層次、全行業(yè)評估,而非宏觀經濟預測。
我們的首次技術趨勢評估發(fā)生在2005年。當時,石油價格已達每桶55美元,而所有的關注目光都集中在《京都議定書》的執(zhí)行上。
我們的長期技術觀對世界做出了以下預測:
·石油和天然氣的資源基礎可以擴大,從而滿足日益增長的需求,技術重點是提高采收率,擴大非常規(guī)資源。
·油氣資源轉化為產品的靈活性將會增加。
·出于對氣候變化的擔憂和控制措施的實施,低碳能源的需求將會增加。
針對以上判斷,BP公司從一定程度上調整了自己的戰(zhàn)略和技術投資,包括進軍非常規(guī)資源和替代能源領域。
我們在2009年對技術觀進行了更新,將目光轉向了下游領域。調研發(fā)現(xiàn),與電氣化相比,利用混合動力等技術提高發(fā)動機效率以及發(fā)展生物燃料將會成為減少交通運輸業(yè)碳足跡的最佳途徑。
那么自2005年以來都有哪些發(fā)展呢?我們以前的技術觀都得到了印證,但是還有一些領域的發(fā)展超乎我們的預期:
·石油價格上漲超過每桶100美元,能源成本迅速膨脹:例如深水鉆井設備的日租賃費用已翻了三番,超過了50萬美元一天。
·我們及前輩都低估了頁巖氣和致密氣的發(fā)展前景,它們目前已占到BP在美國天然氣產量的40%左右。
·對低碳能源的政策支持并沒有像我們預期的那樣快。雖然很多國家都推出了溫室氣體減排措施,但決策者主要將注意力集中在其他挑戰(zhàn)上,如2008年爆發(fā)的全球金融危機的影響以及國家安全。
·在替代能源領域,我們擴大了生物燃料的業(yè)務,卻退出了氫能和太陽能,因為我們無法看到一種可行性的業(yè)務模式。我們在美國的陸上風電業(yè)務是盈利的,但作為技術主管,我認為我們的技術優(yōu)勢微不足道。
我從這些經驗中還總結出了以下觀點:
·首先,最明顯、最基本的挑戰(zhàn)是能源勘探與生產中的安全問題,這對于維持能源產業(yè)的運轉至關重要。
·其次,技術在整個能源行業(yè)都得到了提升,有些還極大地降低了生產成本。
·第三,對于特定技術的開發(fā)和使用,有些地方或區(qū)域擁有很大的優(yōu)勢。
在過去的研究和經驗基礎上,BP最新的長期技術觀展望了2050年之前的技術對能源系統(tǒng)的潛在影響。下面我就介紹一些關鍵的全球能源發(fā)展動向,并重點講一講BP最熟悉的石油和天然氣領域。
能源資源
我們的分析表明能源資源并不匱乏——目前通過技術可獲得的資源十分豐富,可以滿足2050年之前全球的能源需求,不過供應成本是一個問題。
在石油和天然氣方面,已發(fā)現(xiàn)的原始地層原油和天然氣的油當量已達到45萬億桶,其中大部分都是陸地能源,目前已開采出的有1.7萬億桶油當量。過去10年間,能源領域最重要的發(fā)現(xiàn)是頁巖和致密砂巖,這些儲層擁有較低的滲透性,可開采的石油和天然氣儲備資源由此增長一倍以上。
BP的《世界能源統(tǒng)計年鑒》顯示,利用目前最先進的技術來開采已發(fā)現(xiàn)的石油和天然氣資源,我們的儲備量幾乎可以在2.9萬億桶油當量的基礎上翻一番,達到4.8萬億;2050年前,未來技術和新的發(fā)現(xiàn)能使這個數(shù)量再增加2.7萬億桶油當量,幾乎相當于這段時期所期望的石油和天然氣所增加的需求量。
在這2.7萬億桶油當量中,非常規(guī)天然氣的開發(fā)(由于從滲透率極低的巖石層中提取而來,抽提難度非常大)、原油采收率的提高和新資源的發(fā)現(xiàn)可分別貢獻四分之一左右。中東和俄羅斯等目前傳統(tǒng)的油藏區(qū)采收率擁有極大的提高潛力,甚至能與新的探索發(fā)現(xiàn)相媲美,甚至超過它。地下成像技術和建井工藝將成為開采非常規(guī)石油和天然氣資源的主要工具。
技術進步不僅可以維持能源供應,而且也能改變不同油氣資源和替代資源的投資與開發(fā)優(yōu)先順序,而太陽能光伏發(fā)電成本的調整空間最大,可潛在降低50%以上。
能源價值鏈
我們預計,隨著新型開采、轉化和消費技術的應用和政府政策的推動,不同能源和市場化方式之間的競爭會變得日趨激烈,這場競爭很可能會引發(fā)市場波動,使現(xiàn)在的能源結構重新洗牌。
在目前占到全球主要能源需求38%的電力行業(yè),天然氣發(fā)電和火電的競爭力最強;不過我們預計風能和太陽能裝機容量每增長一倍,它們的成本將會繼續(xù)分別降低14%和24%,這與過往表現(xiàn)相一致。
若忽略掉間歇成本,風能在21世紀20年代、太陽能在2050年以前就可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)發(fā)電成本相當。然而,間歇管理成本非常復雜,它要取決于供需模式、電力供應基地的安裝規(guī)模(及備用容量)和系統(tǒng)負載轉換的靈活性。普及率能達到20%時,間歇管理成本就相對較低,每千瓦時不到10美元;而普及率在高水平時這種成本就會增加數(shù)倍。這意味著化石燃料、水電和核能將會繼續(xù)承擔提供基本負載的責任。
在電力以外的行業(yè)中更難找到化石燃料的替代品,如分別占到世界最終能源33%、27%和29%的建筑、交通和工業(yè)(特別是石油化工業(yè))。燃氣鍋爐的使用效率顯著提升,而天然氣的價格逐漸降低,這就奠定了天然氣在供熱方面的霸主地位。產生同樣的熱當量,若使用天然氣其成本就會比石油低,因此天然氣在運輸行業(yè)也具有競爭優(yōu)勢。液體燃料擁有較高的“能量密度”,因此會成為2035年以前及以后全球運輸業(yè)的主要能源。
把天然氣、煤和生物質轉化為產品的方式也會變得更加多樣,包括燃料、潤滑油的基礎油和化工品,而這些產品的一般來源是原油。
生物燃料有可能進一步攻占運輸燃料市場。巴西的甘蔗乙醇在同樣體積上能與化石燃料一爭高低,但乙醇在其他許多領域的發(fā)展卻受到了限制,原因包括可持續(xù)性問題、政策不一致以及發(fā)動機和燃料加注基礎設施方面的約束。從長期來看,木質纖維素乙醇(由能源草、木材或農業(yè)殘留物的解聚和發(fā)酵產生)擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?
為控制二氧化碳大氣濃度而實施的碳定價若能有效實施,就會首先鼓勵發(fā)電行業(yè)從碳向天然氣轉型,這樣單位電能所產生的碳足跡就會減少一半;其次會促進更高效內燃機的研制,滿足運輸發(fā)展;另外還會加速可再生能源的普及。然而,碳減排成本相對較高,已超過100美元/噸的一些技術如碳捕獲與儲存技術,發(fā)展電氣化運輸或核能都需要深入發(fā)展,使之可行。
能源消耗
無論是家庭取暖還是使用空調、照明或交通工具,大部分能源的使用率都比較低。這些用戶若在購買中重點考慮節(jié)能性能,這也是一些政府試圖通過法規(guī)和產品標準所推動的改進之一。
從全球來看,2005至2011年間,尾氣排放標準的實施每年可促使輕型車輛發(fā)動機的工作效率提高1.8%,2005年每行駛100公里的8升耗油量已降低到了2011年的7.2升。隨著混合動力技術和其他汽車生產新技術的不斷發(fā)展,這一趨勢將會持續(xù)下去。
跨領域主題
我們的長期技術觀突出了一系列的跨領域主題。
首先,大規(guī)模實驗可加快小型模塊化技術的研究,例如頁巖井或風力渦輪機。隨著時間的流逝,這些變化的綜合效應將會更加顯著。但這種方式并不適用于其他大型能源技術,如核能或碳捕獲與儲存,這是因為它們的資本成本高,施工工期長。
其次,傳感、數(shù)據(jù)分析和自動化等數(shù)字技術的應用會從根本上改變能源系統(tǒng),使其變得更安全、更可靠、更高效。劍橋大學在2005年通過研究發(fā)現(xiàn),只有不到15%的初級能源最終轉化成了有用的動能、光能和熱能。雖然并不是所有損耗都可避免,但提高效率已成為最大的單獨一種有效節(jié)能途徑。智能能源系統(tǒng)在這其中任重而道遠。
第三,消費者對能源的可持續(xù)性越來越重視,這也有助于他們行為習慣的改變。面對民眾對氣候問題和其他環(huán)境影響因素的擔憂,許多國家都采取了日益嚴格的監(jiān)管措施。
最后,雖然我們也明白任何預測都有可能出現(xiàn)失誤,技術預測更是如此。我們預計可能取得突破性進展的領域應包括太陽能轉換、電池和新一代的核能技術。
區(qū)域因素
在現(xiàn)實中,每個國家和民族都各不相同,因此應對能源挑戰(zhàn)的首選方案也不同——這其中有很多原因。
第一個原因與“能源密度”有關。一種燃料的能源密度越大,其儲存和運輸?shù)某杀揪蜁降?,從而能提高自身的價值。因此一些能源載體的市場特點是國際化,如鈾、煤炭和液態(tài)碳氫化合物;而其他的更具區(qū)域性——如天然氣,而電力通常是實時定價,每秒都在變化,它的區(qū)域性就特別強。
另一個顯而易見的原因是各國的自然資源多少不同——如巴西、冰島和法國所能獲得的能源及其影響就存在著千差萬別。
第三個是“地面以上”的原因,即政策、基礎設施和供應鏈。它們在能源資源的優(yōu)先順序中非常重要,地區(qū)間差異也很明顯。與此相關的還有一個國家的經濟發(fā)展水平,如收入水平、經濟結構等因素都會對能源選擇產生影響,中國就是一個明顯的例子。
最后一個原因是公眾態(tài)度。所有的能源技術都有風險,公眾對能源發(fā)展的反響可能會非常本土化。在一個地區(qū)甚至全世界,公眾對某種能源的支持或反對都會截然不同。例如,美國每個州對擴大開采頁巖氣資源的反應就大不相同,甚至出現(xiàn)了強烈支持和強烈反對兩種極端態(tài)度。