能源转型及其宏观经济影响（英）

国际清算银行的论文 135号 能源转型及其宏观经济影响 作者：AlbertoAmerico、JesseJohal和ChristianUpper 货币和经济部门 2023年5月 凝胶的分类:Q30Q40、Q50O30。 关键词：能源转型、转型风险、宏观经济学。 所表达的观点是作者的观点，不一定是国际清算银行的观点。 本出版物可在BIS网站（www.bis.org）上查阅。 ©国际清算银行2023。保留所有权利。简短的摘录可以复制或翻译，前提是注明来源。 ISSN1682-7651(在线) ISBN978-92-9259-660-6(在线) 能源转型及其宏观经济影响1 AlbertoAmerico杰西Johal和基督教上 文摘 能源转型将在全球范围内产生深远而多样的影响。我们评估清洁技术如何发展——主要是风能、太阳能和电动汽车 –以及转型在短期和长期内给化石燃料、金属和矿物生产商带来的挑战和机遇。我们描述了能源转型可能产生的宏观经济后果，并确定了风险最大的国家。少数化石燃料生产国可能受到严重打击。与此同时，集中的矿产生产商群体应该会获得巨大的净收益。燃料进口国——即世界大部分地区— —应该在不同程度上受益。 关键词：能源转型、转型风险、宏观经济学。JEL分类：Q30、Q40、 Q50、O30。 1作者感谢AlexandreTombini，BenoitMojon，JonFrost和RafaelGuerra的评论，以及LoganCasey的出色研究支持。 1.介绍 能源转型正在顺利进行并加速。风能和太阳能是世界上大部分地区最便宜的电力来源，可再生能源几乎占全球电力容量增长的全部，电动汽车（EV）的采用正在迅速增加，汽车制造商正在转向全电动车队（国际能源署（IEA）（2023年）、国际可再生能源协会（IRENA）（2021年））。随着技术的进步，以及美国《降低通胀法案》、欧洲REPowerEU计划以及中国最新的可再生能源发展五年计划等措施的影响开始显现，这些趋势将得到加强。俄罗斯入侵乌克兰后化石能源价格的上涨同样为转型增添了进一步的推动力。 本文旨在通过汇集来自经济学、金融学、能源系统和环境科学等多个学科的研究，对能源转型进行广泛的定性概述，以指导未来转型的发展方向。也就是说，它既旨在补充定量宏观经济情景，例如绿色金融体系网络（NGFS）概述的情景，又提供比此类大规模宏观经济模型中更有针对性的特定行业描述（NGFS（2022））。我们希望这篇论文也可以作为未来研究的起点，更狭隘地关注研究人员，政策制定者和投资者通常关注的能源转型的特定方面（例如量化其对通货膨胀，贸易流动和资金流动的影响）。 在探讨能源转型的宏观经济影响时，我们发现关注三类国家是很方便的：（i）化石燃料出口国，它们的主要出口来源和财政收入将受到严重侵蚀，迫使它们转向新的增长模式;（ii）化石燃料进口商，由于清洁能源资源丰富且地理分散，他们将减少进口燃料的支出;和 （iii）关键金属和矿物的出口商，他们可能受益于对其产品的结构上更高的需求，并可能受益于新的金属和矿物超级周期。当然，这些群体是概念性的，实际国家可能属于这些类别中的不止一个。此外，各国可能有一些区域属于一类，而另一些区域则属于另一类。尽管如此，我们发现这种区别是探索能源转型的宏观经济影响的良好起点。 短期内，过渡可能会遵循多种途径。化石燃料投资受限可能会在较长时间内大幅推高能源价格 ，金属和矿产市场的瓶颈可能会减缓或提高转型成本。但相反的情况同样是可以想象的;清洁技术的快速采用或比预期更快的改进可能会推动能源成本和化石燃料需求比预期更快地下降。金属和矿物生产限制可能会为少数几个储量和炼油能力集中的国家（例如阿根廷、澳大利亚、玻利维亚、智利和秘鲁的储量以及中国的炼油）创造新的商品超级周期。 长期情况可能如下。世界大多数国家，特别是东亚和南亚，应该受益于用更便宜、更清洁、当地采购的能源取代昂贵的、污染严重的进口化石燃料。对于主要的化石燃料生产国，特别是中东和北非的化石燃料生产国来说，清洁能源的经济效益可能会被现有能源的减少所掩盖。 关键金属和矿物（例如铜，锂，稀土）的生产商应该看到放大的好处，但这些出口的价值将大大低于化石燃料。总体而言，经济活动应从化石燃料生产国转向能源进口国和金属/矿物生产商。 下一节将调查清洁技术和化石燃料市场的演变和前景。第3节讨论了转型如何在宏观经济上表现出来（例如增长，通货膨胀，汇率和资本流动）。第4节着眼于不同国家对转型的影响程度。最后 ，我们将讨论能源转型的政策影响。 2.进化和能源市场前景 可再生能源价格低廉和使用正在快速增长 在过去十年中，价格下降以及风能和太阳能的采用远远超出了预期（图1）。2学习率的衡量标准— —容量每增加一倍，技术成本下降的速度——风能约为15%，太阳能约为25%。3因此，可再生能源的优势只会在未来几十年内增长;应用国际能源署（IEA）在其三个主要情景（SPS）、可持续发展情景（SDS）和净零情景）中的电力容量预测，到2030年风能成本可能比2020年进一步下降17-29%，而太阳能成本可能再下降40-60%。 清洁能源的增长和改善速度远远快于。预期图1预计与已实现的风能/太阳能发电预计与已实现的风能和太阳能 成本下降 twh% 2,000 0 1,000 1,500 –5 500 –10 –15 20102015 风能和太阳能发电量：实际值2010年 国际能源机构预测 2015年国际能源机构预测 2020 0 风年度成本降低: 太阳能 国际能源署2015年的预测实际利率,2010-20 –20 资料来源:国际能源机构。 2在每年价格下跌16%的情况下，太阳能成本的下降幅度大大超过了数千个综合评估模型（IAM）预测中的假设（ Way等人（2022年））。平均预测为年下降2.6%，最高预测为6%。 3从2010年到2020年，学习速度要快得多;风能占32%，太阳能占39%（IRENA（2021））。将IEA的情景应用于这些数据意味着，到2030年，风能成本将比2020年下降35%至65%，而太阳能成本将下降59%至79%。 实际价格的下降已经使可再生能源成为世界上大部分地区最便宜的电力来源，因此是新容量的首选（图2，左侧面板）。可再生能源在新增加的产能中所占的份额从2010年的略低于40%增加到近90%（IRENA（2022））。预计到十年中期，这一份额将增加到新投资的95%（IEA（2021a））。这种快速增长使可再生能源在全球发电中的份额从2010年的20%左右推高到2022年的近30%（图2，右侧面板）。 可再生能源的廉价和丰富正在增加它们使用图2 按燃料来源分列的电力成本按燃料来源分列的发电份额 美元/千瓦时发电占全国的百分比 0.4 0.30.2 0.10.0 60 50 403020 10 0 2011201320152017201920211992199720022007201220172022 全球加权平均LCOE1:市场份额由类型的代技术: 太阳能光伏 陆上风力海上风化石燃料可再生能源的核 化石燃料发电成本的范围内力 1除去其他的能源成本。 来源:IRENA;英国石油(BP);灰烬;作者的计算。 然而，缺乏传输能力可能会阻碍风能和太阳能的采用。间歇性-由于缺乏当地风或阳光，其他地方无法抵消阳光明媚或多风的条件-可能成为一个更具约束力的约束。然而，如果这些问题得到解决，可再生能源可以满足许多国家的很大一部分电力需求;风能和太阳能理论上可以提供主要国家72%至91%的电力需求（Tong等人（2021））。4输电和配电也为零售电力成本的低水平创造了一个底线;这些成本分别占美国电力成本的13%和31%左右（美国能源信息署（EIA）（2021））， 除了传输之外，还需要其他技术（例如水力发电，地热，核能，电池，氢气）和策略（例如减少需求和转移）来支持可变能源，以确保全天候的可靠性。无论如何，由于风能和太阳能还远未达到近期的饱和点，它们的快速增长应该会越来越多地蚕食电力部门的化石燃料需求。 4应该指出的是，由于这些数字并不反映选址限制，也不一定反映成本最低的零排放电网，因此实际使用量可能较低 。然而，这些问题突出表明，特定国家缺乏太阳或风并不是采用风能和太阳能面临的主要限制因素。 化石燃料发电正面临可再生能源的巨大挑战 虽然煤炭和天然气在发电中的使用——仍然是全球最大的两个电力供应来源——在2021年和2022年都创下了历史新高，但可再生能源的快速发展应该在未来十年及以后给它们带来巨大压力。化石燃料发电的增长正在放缓，而可再生能源发电继续快速增长（图3，左侧面板）。对化石燃料生产和发电能力的投资同样在稳步下降（图3，右图），这意味着现有的化石燃料资产存量将绝大多数被更清洁的来源所取代。围绕化石燃料使用的政策收紧、对清洁技术的强有力的政策支持以及可再生能源相对于现有产能的成本优势意味着电力部门化石燃料需求的巨大下行风险不容忽视（IRENA（2021））。 尽管大流行后出现反弹，但化石燃料电力的前景是可怜的图3电力消费增长的燃料类型1煤炭和天然气供应和代投资2 TWh美元bn% 600 450 300 150 0 320 25 280 20 240 15 200 10 160 5 120 0 2015202019202020212022 20 20 18 17 16 199720022007201220172022 电力需求:可再生能源化石燃料煤炭和天然气投资 (lh): AEs新兴市场经济体 煤炭和天然气占能源总投资（rhs）的份额 ： AEs新兴市场经济体 12022年的数据基于过去12个月。化石燃料数据是五年移动平均线。2AEs=经合组织区域集团和保加利亚、克罗地亚、塞浦路斯、马耳他和罗马尼亚;EMEs=所有未被纳入发达经济体区域集团的其他国家，包括中国。 资料来源：国际能源署;英国石油公司;余烬;全球能源监测;作者的计算。 可再生能源对煤炭的威胁比对天然气的威胁更为直接。事实上，电力占全球煤炭需求的三分之二左右，需求挑战已经很明显。经过几十年的稳定增长，全球煤炭消费量自2014年以来一直持平。煤炭在全球电力生产中的份额已从2011年的峰值41%下降到2022年的36%，如果不是因为大流行后能源需求出乎意料的强劲反弹以及乌克兰战争对能源价格的影响，煤炭的份额可能会更低（Ember（2023））。全球煤炭产能增加也呈稳步下降趋势（全球能源监测（2022））。煤炭融资成本急剧上升，表明污名化日益严重，增长前景不佳（Zhouetal（2021））。 天然气的用途更加多样化，这应该有助于在较长时间内维持需求。例如，发电仅占天然气需求的40%，而煤炭则占65%。此外，天然气污染较少，其资本存量较新，启动时间更快。后一个因素 使其适合满足电力需求高峰。它也是世界上最大的供暖来源（国际能源署（2022））。同时，可行的替代品（例如热泵）才刚刚大规模推出，或者距离具有商业竞争力（例如氢气）还有几年的时间 。天然气仍然是一些难以减排的工业过程（例如玻璃，化肥和其他石化产品的生产）的主要投入。然而，高企的天然气价格以及欧洲国家摆脱俄罗斯供应的积极举措可能会加速转型。 的电气化运输正在加速 电动汽车市场虽然不如可再生能源市场先进，但也在快速增长（图4，左图）。电动汽车在新销售中的份额从2015年的约1%增长到2022年的13%以上，因为行驶里程和投入成本等广泛采用的主要障碍已经下降（图4，中间和右侧面板）。这种快速采用不仅限于传统客运市场;两轮/三轮车、公共汽车、厢式货车和半卡车市场也出现了急剧增长。5随着新制造商的扩张和传统汽车制造商转向大规模生产电动汽车，这些趋势应该会继续下去，这反过来最终应该会消除内燃机（ICE）汽车的前期成本竞争力。6 电动汽车的选择和质量正在迅速提高，更广泛的采用是