能源知識庫

重點摘要

• 美國能源資訊局(EIA)的2017年國際能源展望(IEO2017)，根據經濟合作與發展組織(OECD)成員和非成員組織(Non-OECD)的能源資訊，針對全球16個地區進行中長期能源消費預測；IEO2017參考情境中，推估2015年至2040年(2015 - 2040年)全球能源消費成長28%，其中超過一半的成長是Non-OECD亞洲之中國大陸和印度的貢獻。

• 邊緣情境(side cases)主要依據不同的經濟成長率和全球石油的價格來預測，且假設全球經濟成長對能源消費的影響在不同情境中均能吻合。例如2015 -2040年全球的國內生產總值(GDP)，在低成長、參考情境及高成長條件所假設的年GDP成長率分別為2.7%、3.0%及3.3%。

• 石油價格是預測不確定性的重要關鍵因素；例如低油價情境由於發展中國家對於經濟活動力偏低，因而會降低石油價格來刺激對液體燃料的需求，相對地也減緩了節能和燃料轉換的發展；IEO2017推估在低油價假設條件下，2040年全球石油價格約為43美元/桶，而液體能源占全球能源使用量的32%。參考情境推估2040年石油價格上漲至109美元/桶(實際對比2016年)，液體能源消費總量從2015年的191千兆英熱單位(Quadrillion Btu, QBtu)，增加到2040年的228 QBtu，約占全球能源使用的31%。高油價假設條件是由於Non-OECD組織的經濟體成長加速，對燃料需求增加，導致全球的液體能源供應條件更加嚴緊，推估2040年油價將達到226美元/桶；而石油價格的上漲也減緩了液體燃料的消費，轉而盡可能會節約使用或轉用其他替代能源燃料，推估2040年液體能源消費約占全球能源使用量的28% (圖1)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖1、IEO2017依不同情境推估2040年前石油價格與能源消費[1]

• 2015年全球能源消費量為575千兆英熱單位(Quadrillion Btu, QBtu)，IEO2017參考情境推估2030年增加到663 QBtu、2040年達到736 QBtu(2015 -2040年間全球共成長28%)，如圖2。其中的消費成長主要來自Non-OECD組織的能源消費(2015 -2040年間成長41%)，OECD組織則僅成長9% [1]。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖2、IEO2017依不同情境推估2040年前OECD與Non-OECD組織能源消費[1]

• IEO2017參考情境推估全球能源消費成長的一半以上為中國大陸和印度的貢獻。2015 - 2040年期間，Non-OECD亞洲的能源需求預估增加51% (約增加102 QBtu)；亞非以外地區的Non-OECD組織對能源需求也大幅增加，例如人口快速成長和取得足夠國內資源是非洲和中東地區能源需求的重要因素，預計能源使用量將分別成長51%和45% (圖3)。另外，Non-OECD歐洲和歐亞大陸的能源需求，推估成長幅度僅約2%，主因為預測俄羅斯人口將下降，且會利用更有效率的方式替代舊實物資產的能源使用，促使能效的顯著提高[1]。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖3、IEO2017參考情境推估2040年前Non-OECD組織全球能源使用情形[2]

• 2015 - 2040年參考情境最終用途部門的能源消費，工業部門(包含採礦、製造業、農業和基礎設施建設(construction)的能源消費比例最大，推估消費量占比達50%以上；其能源消費成長18%，到2040年使用量達280 QBtu。依圖4所示，其他行業的能源需求較工業部門少，但是消費成長幅度均大於工業部門，例如2015 - 2040年工業部門的能源使用年均成長0.7% (89%成長集中在Non-OECD組織，平均年成長0.8%；OECD組織年均成長0.2%)，而交通運輸部門年均成長1.0%，建築(building)部門年均成長1.1%。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖4、IEO2017參考情境推估2040年前全球的工業部門能耗占比最大[2]

• IEO2017參考情境推估再生能源與核能是全球成長最快速的能源，化石燃料將持續滿足全球大部分的能源需求。而石油和其他液體仍是最大的能源來源，但在全球市場占比將從2015年的33%下降到2040年的31%；其中的工業和運輸部門的液體能源消費量持續增加，但電力行業則減少。天然氣能源為成長最快速的化石燃料，推估2040年前的年成長為1.4% (液體燃料年成長為0.7%)。另外，全球煤炭使用量推估將維持平穩，其中OECD組織使用量下降，印度和其他Non-OECD亞洲國家的成長則抵消了中國大陸減少的使用量；同時越來越多的煤炭被天然氣、再生能源和核能所取代，促使全球煤炭工業需求減弱，推估整體煤炭消費年成長僅0.1% (圖5)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖5、IEO2017參考情境推估2040年前全球各類別能源消費情形[2]

• 1990年到2015年，Non-OECD與OECD組織實際的GDP年均成長為4.9%及2.1%；2015年以後，Non-OECD組織原來工業部門主要依靠能源密集型產業的生產，會逐漸轉移到更多的服務行業，所以經濟成長將減緩。IEO2017參考情境預估2015 - 2040年兩大組織平均GDP經濟成長率差異將會縮小，推測將分別為3.8%及1.7% (圖6)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖6、IEO2017推估2040年前Non-OECD與OECD組織的GDP成長情形[1]

• IEO2017參考情境推估OECD組織的GDP成長，以澳洲和紐西蘭地區成長最快，2015 - 2040年的年均成長率達2.6%；日本由於人口減少和勞動力老化，推估經濟成長速度最慢(年均0.2%)。Non-OECD組織的GDP成長以印度最快，2015 - 2040年的年均成長5.0% (圖7)；中國大陸GDP預估年均成長4.3% (過去10年中國大陸GDP年均成長9.6%)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖7、IEO2017推估2040年前Non-OECD與OECD組織前幾名GDP成長率[2]

• 人口增減是能源需求的重要動力之一。日本、俄羅斯和Non-OECD歐洲和歐亞大陸部分地區，預計到2040年人口將下降；OECD歐洲、南韓和中國大陸的人口，推估年成長率約為0.2%或更低。而在Non-OECD組織之非洲、中東及中國大陸以外的其他亞洲國家，預估人口成長率最高(圖8)；但是相對不發達的能源基礎設施和大量的農村人口，限制了這些地區的能源消費成長。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖8、IEO2017推估2040年前Non-OECD組織總人口成長率高於OECD兩倍[1]

• 隨著能源效率和燃料經濟性的提高，OECD組織能源密集度(energy intensity；每美元GDP的能源消耗)降低趨勢仍然持續；而在Non-OECD組織，部分經濟體逐漸將能源密集型行業的生產轉移到服務業中，所以許多較大的經濟體的能源密集度下降尤為明顯。另外，中國大陸煤炭使用的轉移，以及全球擴大使用非二氧化碳排放源的能源，如風能和太陽能等再生能源的成長，也使得碳排放量繼續下滑(圖9)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖9、IEO2017推估2040年前Non-OECD與OECD的人口、人均GDP、能源密集度與碳密集度分布[1]

• 收入增加和人口不斷成長，會帶動對能源需求的成長，但由於推估的能源密集度下降，能源消費成長將受到壓制。如參考情境中，中國大陸與印度為人均收入成長最快的地區(均超過4%)，但國家能源密集度卻大幅下降，例如中國大陸的年均能源密集度下降即超過3%。另外，日本是全球推行能源效率最有效的國家之一，雖然人口逐漸呈現老齡化趨勢，但人口下降相對也帶動人均收入的提高；而人口和經濟因素的結合，顯示未來日本的能源密集度降低潛力較小；IEO2017推估全球的能源密集度年均約下降1.9%，而推估日本的能源密集度年平均僅下降0.4%(圖10)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖10、IEO2017推估2040年前全球重要國家能源密集度、人均GDP及人口變化[1]

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評析

• IEO2017推估的數據來源，主要根據OECD和Non-OECD成員國的資訊，利用全球能源投影系統Plus (WEPS +)所開發的綜合模式進行模擬；目的是在獲取區域市場的經濟變化與能源供應，以及能源需求和價格之間的各種互動關係；其預估範疇涵蓋全球中長期的能源消費(包含2050年的預測資訊)，而公布的訊息則集中在2040年以前的模型推估結果。由於能源市場的不確定性頗高，所以不容易預測未來的能源技術發展、人口變化、經濟趨勢和資源可用性等因素，所帶動的能源利用之相關事件。即IEO2017推估的資訊，並不能預測全球將會發生什麼事件；而是在不同情境下給出某些假設，進而模擬可能發生事情的預測。例如推估2015 - 2040年全球能源消費成長了28%，就是依據全球的經濟成長率、石油價格與能源消費所做的預測。

• IEO2017參考情境中，全球液體燃料的消費量將從2015年的9,500萬桶/日，推估增加到2040年的1.13億桶/日(圖11)；其中Non-OECD組織占大部分液體燃料消費成長(年均成長1.3%)，OECD組織消費量則略為下降；而石油輸出國家組織(OPEC)仍維持或增加原油和凝析油(lease condensate)生產的合併市場占比。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖11、IEO2017推估2040年前不同情境之液體燃料產量與消費量[1]

• 高油價情境顯示新興Non-OECD組織的經濟成長加速，有助於提高能源需求；但是消費者會節約液體能源使用，或是採用更有效的技術及轉向其他替代燃料進行消費；到2040年全球液體燃料消費量，推估將比參考情境低290萬桶/日；且來自高成本生產者的原油和凝析油產量較多，低成本常規資源的生產量較少。低油價情境顯示Non-OECD組織經濟成長減緩，導致能源需求下降，但價格較低促使消費者使用更多的液體燃料；推估到2040年全球液體燃料消費量比參考情境高出450萬桶/日[1]；其中低成本生產的原油和凝析油產量較多，而高成本生產的液體燃料產量會減少。

• 由於Non-OECD組織未來的經濟和人口成長強勁，帶動全球液體燃料消費成長，IEO2017推估2015 - 2040年全球液體燃料消費需求成長18% (圖12)。Non-OECD組織由於強勁的經濟發展及人口成長，對液體燃料的需求成長了39%；而消費總量成長以中國大陸和印度的貢獻最大，主要是受到工業成長迅速及交通運輸需求增加的影響。例如中國大陸運輸部門對液態燃料需求，預計2015 - 2040年間成長36%，同時期印度的運輸部門使用量則大幅成長142%。另外，OECD組織對液體燃料需求在2015 - 2040年間成長緩慢或下降，推估整體需求量下降了3%。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖12、IEO2017推估2040年前OECD與Non-OECD組織液體燃料消費[1]

• 各別部門液體燃料消費中，運輸部門的旅遊業和貨運服務使用量快速成長，所以仍是石油和其他液體的最大消費部門(占56%)；工業部門則提供用於設備供電、化學原料及工業熱能等，使用占比為36%；建築部門使用的液體燃料，在天然氣基礎設施難以到達地區，未來將趨向於利用液化石油氣(LPG)提供空間加熱，使用占比較小(只有5%)；發電業因為預估石油價格上漲、增加天然氣發電，以及鼓勵生產者轉向替代能源等多種因素，未來的液體燃料消費占比將逐漸下降到約2% (圖13)。

圖13、IEO2017推估2040年前各部門的液體燃料消費情形[1]

• IEO2017推估2015 - 2040年全球液體燃料產量增加1,610萬桶/日，其中的原油與凝析油增加1,030萬桶/日(包括緻密油(tight oil)與非緻密油，以及OPEC成員國取自油砂的超重原油(extra-heavy crude oils)及加工瀝青(processed bitumen)等，占增加量之64%)。其他液體燃料增加量為420萬桶/日(占25%)，包含天然氣廠液體(Natural gas plant liquids)、天然氣轉液體(gas-to-liquids)、煤轉液體、油頁岩(oil shale)、煉油廠和生質燃料生產；而天然氣廠液體、煉油廠和生質燃料的成長率，在2015 - 2040年期間就占其他液體燃料成長的95% (圖14)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖14、IEO2017推估2040年前全球其他液體之天然氣廠液體、煉油廠和生質燃料生產情形[1]

• IEO2017參考情境推估2015 - 2040年期間全球的天然氣消費增加43%。其中OECD及Non-OECD組織天然氣消費量均成長，如圖15；但Non-OECD組織因為工業部門和電力需求不斷增加，預估年成長率可達1.9%，且在全球的天然氣消費占比，亦從2015年的53%提升到2040年的59%；OECD組織的天然氣消費則年成長0.9% (2040年前全球天然氣消費年成長率為1.4%)。

source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖15、IEO2017參考情境推估2015 - 2040年間OECD及Non-OECD組織天然氣消費情形[1]

• IEO2017推估2015 - 2040年各部門的天然氣消費，對於新發電廠因為資本成本較低、熱效能高，燃料成本相對較低；而天然氣密集型產業，如化學品、精煉和原生金屬等，特別是在Non-OECD組織推動了工業需求；因此，電力和工業部門將占天然氣總消費成長的近75% (圖16)。而國際間制訂的防止船舶污染國際公約（International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, MARPOL）之附件六，亦限制了海洋燃料的硫含量，加上預估未來的石油和天然氣價格差異會日益擴大，亦將導致未來有更多的船舶利用液化天然氣作為能源燃料。

圖16、IEO2017推估2015 - 2040年全球各部門天然氣消費情形[1]

• IEO2017參考情境推估2015 - 2040年全球的天然氣產量成長，主要集中在中東(成長12%)、美國(成長20%)與中國大陸(成長18%)等地區(圖17)；其中美國和中國大陸天然氣產量的成長，主要為來自頁岩資源的開發。另預估俄羅斯將增加接近北極地區和俄羅斯東部地區資源的開發；非洲的莫桑鼻克(Mozambique)和坦桑尼亞(Tanzania)新開發的海上油田，以及埃及的Zohr油田生產量不斷增加，推估也將會擴大非洲地區的液化天然氣出口。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖17、IEO2017推估2015 - 2040年全球各地區天然氣生產成長情形[1]

• 由於水平鑽井和水力壓裂 (hydraulic fracturing)技術的進步，此新技術擴大了天然氣的儲存量預估及實際可開採量，例如2015年美國的頁岩資源開發即占全國天然氣產量的50%，推估到2040年將成長到接近70%。中國大陸利用相同的技術，推估到2040年的頁岩資源開發，將占中國大陸天然氣產量的近50% (預估全球產量第二)，如圖18所示。另加拿大的天然氣生產預計主要來自不列顛哥倫比亞省和艾伯塔省(British Columbia and Alberta)幾個緻密岩層地區，推估頁岩氣在全球產量排序，未來將緊追在中國大陸之後。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖18、IEO2017參考情境推估2015 - 2040年加拿大、中國大陸及美國之頁岩氣和緻密氣資源開採情形[1]

• 2015年中國大陸使用的天然氣(包含進口天然氣)，頁岩氣提供的用量約占消費總量的2%；預估2040年將成長到總提供量的33% (2015 - 2040年天然氣進口量約維持在供應總量的32%)，如圖19所示。而未來從俄羅斯進口的管道天然氣比例將逐漸增加；至於煤層氣(coalbed methane)提供用量，仍維持在較低的比例。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖19、IEO2017參考情境推估中國大陸2040年前的天然氣供應來源[1]

• IEO2017推估2015 - 2040年全球煤炭消費量大致相同(約160 QBtu)，而中國大陸和美國的煤炭消費量下降抵消了印度的成長(印度煤炭消費年均成長2.6%)。儘管如此，中國大陸在2040年以前仍維持為全球最大的煤炭消費國家(圖20)，到2040年的年消費量約下降到73 QBtu [1]，而工業部門及發電業部門減少的煤炭使用量特別明顯，如圖21；且煤炭進口量亦逐年減少到1.28億短頓(1短噸= 907.18474 公斤)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖20、IEO2017參考情境推估2040年前全球煤炭消費[1]

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖21、IEO2017參考情境推估2040年前中國大陸的煤炭消費與進口量[1]

• IEO2017參考情境推估2015 - 2040年，Non-OECD組織的淨發電成長(年均成長1.9%)接近OECD組織(年均成長1.0%)的兩倍。另在電力消費中，工業部門電力消費總量仍是最多；而隨著個人收入的成長，以及Non-OECD組織在城市移民的持續增加，致使住宅和商業建築需求的電力使用增加最速(圖22)。另運輸部門未來有更多的插電式電動汽車(plug-in electric vehicles)加入，而且鐵路用電量亦擴大，所以2015 - 2040年間的運輸用電量推估將增加一倍，但此用電比例仍僅占2040年中國大陸總用電量的4%。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖22、IEO2017參考情境推估2040年前OECD與Non-OECD組織的發電量與各部門用電消費情形[1]

• IEO2017參考情境推估2015 - 2040年全球的發電量成長57%；其中由於技術的進步，以及許多國家政策支持及獎勵增加再生能源(包括水電)使用，2040年再生能源發電量占全球總發電比例約31%(圖23)，平均年發電量成長2.8%；另化石能源之天然氣發電量平均年成長2.1%，核能發電量年成長1.5%。而由於全球的減碳訴求已達共識，並認同減少燃煤發電量來減少碳排；因此，全球的燃煤發電量占比從2015年的40%，推估將下降到2040年的31%。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖23、IEO2017參考情境推估2040年前全球各類別能源發電量與發電占比[1]

• OECD組織的水資源可用性條件及環境問題，限制了未來新建中、大型水力發電計畫的數量；所以再生能源發電中的水力發電占比，將從2015年的71%下降到2040年的53% (圖24)。另非水電的再生能源發電量在2015 - 2040年期間蓬勃發展(年均成長4.9%)；其中以風電和太陽能發電成長最多，年發電量分別達到2.5兆度和1.4兆度(trillion kilowatthours)。這些再生能源發電技術隨著時間的推移，未來將具有更高的成本競爭力。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖24、IEO2017參考情境推估2040年前各類別再生能源淨發電量與占比[1]

• 中國大陸十三五計畫，已經確定到2020年煤炭發電裝置容量產能上限頂多為1,100GW；而煤炭發電比例亦從2015年的72%，推估2040年將下降到47% (圖25)。其中並透過再生能源發展、核能和燃氣發電來替代燃煤發電，預計在2030年前達到最大的二氧化碳排放目標。另外，由於風力發電量增加六倍以上，太陽能發電亦增加近3倍，推估再生能源發電占比，將從2015年的22%上升到2040年的34%；同時也預估核能發電比例，由2015年的3%提升到2040年的11%，而同時期的燃氣發電占比也從2%提升到7%。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖25、IEO2017參考情境推估2040年前中國大陸各類別能源發電情形[1]

• 強勁的工業成長和增加農村電力供應的政策，印度在2015 - 2040年期間的淨發電量，推估年均成長3.2%。由於印度政府推行了促進非二氧化碳排放源的政策，印度的燃煤發電占比從2015年的77%，推估到2040年將降至62% (圖26)。另印度的非化石燃料發電裝置容量占比將提升到46%，其中的太陽能、風能和核能發電裝置容量，分別增加了131 GW、47 GW和35 GW；而核能發電裝置容量從2015年的5 GW，推估2025年增加到17 GW，2040年成長到41 GW。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖26、IEO2017參考情境推估2040年前印度各類別能源發電情形[1]

• 2011年發生福島第一核電廠核子事故，導致日本境內的核能發電受到強烈壓抑；目前日本的電力行業已規劃逐漸恢復核能電廠的發電運轉，並預計到2030年發電量能達到總發電量11%。另日本於2015年底法國巴黎舉行的第21屆締約國大會(COP21)後提出的國家自定貢獻(NDCs)，亦承諾2030年的溫室氣體排放量較2005年減少25% (沒有實質核能發電) [3]。由於日本未來的用電量需求推估不再增加，以及核能發電可能部分恢復運轉的情況下，2025年以後的再生能源發電成長將受到考驗；而預估到2040年日本各類別能源的發電占比，化石燃料發電占70%、核能11%，其餘為再生能源發電的貢獻(圖27)。

Source:  EIA, International Energy Outlook 2017

圖27、IEO2017參考情境推估2040年前日本各類別能源發電情形[1]

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參考文獻

[1].  International Energy Outlook 2017, EIA, September 14, 2017.

[2].  International Energy Outlook 2017, Center for Strategic and International Studies, September 14, 2017 | Washington, DC

[3].  Framework Convention on Climate Change, COP21, 2015.