Прогноз глобального энергообеспечения: методология, количественные оценки, практические выводы

А.Г. Коржубаев

Основные принципы прогнозирования

Корректный учет устойчивых во времени российских и международных тенденций в сфере производства и использования энергетических ресурсов необходим для формирования эффективной системы государственного регулирования топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и проведения действенной энергетической дипломатии. Анализ используемых в России и за рубежом методических и методологических подходов к прогнозированию энергопотребления позволяет установить некоторые универсальные принципы оценки спроса на энергию.

При кратко- и среднесрочном прогнозе энергопотребления учитываются: 1) конъюнктура на мировых энергетических рынках (прежде всего цены на нефть), определяемая набором экономических и внеэкономических факторов; 2) уровень деловой активности, включая среднесрочные макроэкономические тенденции и состояние экономического цикла в отдельных странах и региональных группах; 3) текущие процессы в сфере энергопотребления; 4) кратко- и среднесрочные энергетические программы отдельных стран и международных организаций; 5) планы крупнейших хозяйственных субъектов по реализации проектов в сфере энергообеспечения.

К основным факторам, определяющим долгосрочные изменения в уровне и структуре энергопотребления относятся: 1) долгосрочная динамика численности населения по регионам; долгосрочные средние темпы экономического роста; 3) научно-технический прогресс в сфере энергопроизводства и энергопотребления, включая энергосбережение; 4) долгосрочные изме-отраслевой структуры экономики; 5) количество и степень доступности ресурсов и запасов энергоносителей; 6) устойчивые изменения стоимости различных видов энергоресурсов в структуре относительных цен; 7) долгосрочные изменения издержек изводства и транспорта энергии и энергоносителей в структуре относительных издержек факторов производства. При прогнозе на 50 лет и более всегда возникает вероятность значительных неточностей, связанная с факторами, не поддающимися прогнозированию, но существенно влияющими на параметры энергообеспечения. Этими факторами являются: 1) принципиальные научные открытия и технологические разработки; 2) крупные техногенные и природные катастрофы; 3) кардинальные политические изменения и крупные военные конфликты; 4) необратимые климатические сдвиги; 5) аномальные медико-биологические и экологические изменения; 6) кардинальные изменения относительных цен. Кроме того, устойчивые в определенный период процессы в долгосрочной перспективе могут несинхронно ускоряться или замедляться, а также менять направления развития. На практике при разработке международных, национальных, региональных и корпоративных программ стратегического развития в области энергетики наиболее актуальны прогнозы на перспективу 20-30 лет. При прогнозировании на перспективу до 30 лет наличие информации о современном состоянии научных исследований и устойчивых региональных процессах в мировой системе энергообеспечения позволяет достаточно точно определять уровень и структуру производства и потребления энергетических ресурсов на основе демографической и экономической динамики.

В целом большинство методических подходов к прогнозированию энергопотребления основано либо на формализации ранее произошедших процессов, либо на качественном обосновании и количественной оценке ожидаемых изменений в системе основных параметров, определяющих скорость и направление средне- и долгосрочных процессов. При определении параметров долгосрочных процессов широко применяются экспертные оценки. Прогнозы Мирового энергетического агентства (International Energy Agency), Мирового Банка (World Bank), Всемирного энергетического совета (World Energy Council), Комитета по энергетике Европейской экономической комиссии, как правило, строятся на основе экстраполяции темпов роста численности населения по странам; ожидаемой с учетом прогноза экономического роста динамики потребления в них энергии на душу населения; прогнозируемых изменений в структуре топливно-энергетического баланса (ТЭБ). Изменения ТЭБ, кроме экстраполяции предшествующего тренда, учитывают прогноз мировых цен на нефть, а также предположения о возможных экологических ограничениях. Наряду с базовым прогнозом, как правило, рассчитываются «повышенный» и «пониженный» варианты, основанные на предположениях об ускорении или замедлении экономического роста.

Часто прогнозы выполняются для обоснования и «лоббирования» крупных политических и экономических решений и содержат элемент волюнтаризма, например, энергетические программы политических партий (в частности, Демократической партии США, добивающейся ограничения потребления энергетических ресурсов, особенно нефти) и различных экологических организаций.

Прогнозы Администрации энергетической информации США

Для учета взаимосвязей экономики и энергетики в Администрации энергетической информации США (U.S. EIA) применяются постоянно совершенствуемые модели Национальной энергетической системы моделей (NEMS, The National Energy Modeling System). Прогнозы учитывают ожидаемую динамику развития мировой экономики, экономики отдельных стран и региональных групп, структуру спроса на различные виды энер-

гии. С учетом большого числа факторов (экономический рост, экологические требования, рост численности населения, политическая стабильность и др.) для крупных стран и региональных групп задается средний темп роста энергопотребления с детализацией по основным видам энергии и разбивкой на пятилетние временные интервалы. На основе информации о потреблении в базовом году рассчитывается динамика энергопотребления. Периодически этот показатель пересматривается. Экспертные оценки и постоянная корректировка темпов позволяют оперативно учитывать текущие изменения большого числа факторов, а экстраполяция ретроспективных трендов отражает долгосрочные устойчивые тенденции.

В перспективных исследованиях EIA также учитываются планы администрации США в области энергетики, поэтому прогнозы для страны в некотором роде представляют собой целевые ориентиры, намеченные с учетом реальных процессов.

Согласно опубликованному в 2005 г. Администрацией энергетической информации США прогнозу развития мировой энергетики глобальное потребление первичных энергетических ресурсов в базовом сценарии в 2010 г. составит 17 млрд. т у.т.1, в 2025 г. - около 22 млрд. т у.т. (табл. 1). Среднегодовой темп прироста энергопотребления в мире составит за 2006-2025 гг. около 2 %. В региональном плане использование энергии наиболее быстро будет расти в странах АТР - в среднем на 3 % в год (см. табл. 1).

Ожидается, что в глобальной структуре первичного топливно-энергетического баланса по видам энергии в результате опережающего роста использования газа (в среднем на 2,3 % в год) к 2025 г. его доля увеличится до 25,1 % (табл. 2). Абсолютное потребление газа в мире достигнет 5,48 млрд. т у.т, или 4,57 млрд. м3. Сокращение доли атомной энергии до 5,3 % обусловлено политикой развитых стран по повышению безопасности и экологической надежности энергетических систем. Доля других энергоносителей (гидроэнергия, биомасса, ветровая, солнечная и др.) в структуре энергопотребления принципиально не изменится.

Глобальное потребление нефти будет возрастать в основном за счет увеличения ее использования в странах АТР, в среднем на 2,8 % в год, прежде всего в Китае и Индии, а также в странах Северной и Латинской Америки, Ближнего Востока (см. табл. 1).

Таблица 2

В качестве единицы условного топлива (у. т.) принимается 1 кг (для газообразных веществ - 1 м3) топлива с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29,3 МДж/кг); в среднем 1 т сырой нефти равна 1,4 т у. т., 1 тыс м3 природного газа - 1,2 т у. т.

Практически не увеличится потребление нефти в Западной Европе и Японии. Спрос на нефть в странах СНГ будет увеличиваться в среднем на 1,6 % в год, что несколько ниже среднемирового уровня и соответствует показателю Канады. В России предполагается, что увеличение потребления нефти будет происходить в среднем с темпом 1,4 % в год и к 2025 г. достигнет 175 млн. т.

Использование газа в ближайшие десятилетия, так же как и нефти, наиболее быстро будет расти в странах АТР, в среднем на 3,6 % в год, в Центральной и Южной Америке, на Ближнем Востоке, в Африке (см. табл. 1). После 2020 г. ожидается значительное ускорение темпов роста потребления газа в Китае до 9,1 % в год и в 2025 г. достигнет 182 млрд. м3. Предполагается, что спрос на газ в России в 2025 г. составит 580 млрд. м3, а в целом по бывшему СССР - 932 млрд. м3 (1,6 % в год).

Близкие прогнозы динамики региональных энергетических рынков дают эксперты других правительственных, общественных и частных исследовательских центров, финансовых организаций и энергетических компаний: Международного Энергетического Агентства; Мирового Банка; Международного агентства атомной энергии; Европейской комиссии; Японского института экономики энергетики и др.

Обобщение результатов долгосрочных прогнозов

В начале 90-х годов Дж. Эдварде обобщил большое число различных оценок энергопотребления в мире на XXI век, основанных на различных методологических подходах, сформировав прогноз до 2100 г. Согласно этому прогнозу к 2100 г. потребление энергии увеличится почти в 2 раза до 22 млрд. т у.т. (табл. 3).

В ближайшие десятилетия (до 2030 г.) потребление энергоресурсов в мире возрастет до 16,7 млрд. т у.т. в год. При этом потребление нефти увеличится до 7,1 млрд. т у.т. в 2020 г., а в следующие десять лет снизится до 6,9 млрд. т у.т, газа возрастет до 4 млрд. т у.т. в 2030 г., угля - тоже до 4 млрд. т у.т. Баланс энергопотребления по энергоносителям в ближайшие 30 лет принципиально не изменится. Роль нефти в мировом ТЭБ останется определяющей.

Начиная с 40-х годов, будут устойчиво возрастать объемы выработки и использования атомной энергии, энергии биомассы, солнечной, ветровой, геотермальной и других видов ВНИЗ. Нельзя исключать, что реально доля атомной энергии и энергии термоядерного синтеза окажется больше. В структуре энергопотребления во второй половине XXI века по мере исчерпания относительно дешевых ресурсов снизится доля углеводородных энергоносителей и вновь возрастет роль угля, но на базе новых технологических и экологически чистых решений. Потребление угля в конце XXI века достигнет 6,5 млрд. т у.т., что составит около 30 % всей используемой первичной энергии. Потребление и доля гироэнергии в мировом ТЭБ могут возрастать за счет использования потенциала крупных равнинных рек Южной Америки, АТР,

Потребление первичной энергии, млрд. т у.т.

Примечание. ВНИЗ - возобновляемые и неисчерпаемые источники энергии.

Африки, Сибири, а также в результате расширения строительства ГЭС и совершенствования технологических систем на горных и небольших реках во всех регионах мира. При этом роль гидроэнергии останется незначительной.

В целом выполненный прогноз достаточно осторожный и отражает представления конца 80-х-начала 90-х годов (периода самой низкой в XX веке динамики энергопотребления) о процессах, происходящих и ожидаемых в мировой системе энергообеспечения. Фактически, начиная со второй половины 90-х годов, в мире вновь значительно увеличился спрос на энергию и энергоносители, прежде всего, на ископаемое топливо. Это обусловлено быстрым экономическим ростом, ускорением моторизации и электрификации экономики и населения в АТР, прежде всего в Китае и Индии, развитием технологических систем транспорта и использования газа. Анализ современных тенденций в изменении уровня и структуры энергопотребления на глобальном, региональном, национальном и локальном уровнях, энергетических программ различных стран, крупных инвестиционных проектов, состояния научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ указывает на неизбежность в первые десятилетия XXI века следующих процессов:

1) дальнейшего роста абсолютного и удельного уровней энергопотребления;

2) изменения доли различных источников энергии в мировом ТЭБ;

3) изменения доли различных стран и региональных групп в глобальном энергопотреблении.

В долгосрочной перспективе после 2040-2050 гг. ожидается замедление темпов роста энергопотребления, что будет обусловлено технологическими, коммерческими, демографическими и ресурсными факторами. Начиная со второй половины XXI века, в мировой энергетике должна существенно возрасти роль угля, а также возобновляемых существующих и новых источников энергии. Не исключено, что альтернативой традиционным источникам станет энергия термоядерного синтеза.

Прогноз на основе ковариационного подхода

В данной статье приоритетное значение имеет прогноз энергопотребления до 2030 г. - нормального периода стратегического планирования в сфере энергообеспечения. Для определения перспективных уровней энергопотребления использована методика прогнозирования на основе ковариационного анализа. Методика предполагает совмещение «детального» и «агрегированного» прогнозов энергопотребления, выполненных на основе аппроксимации темпов изменения управляющих показателей в предшествующий период (рис. 1, 2).

Параметры изменения управляющих показателей дифференцированы для различных групп стран в зависимости от экономических, ресурсно-сырьевых и природно-климатических условий. Для каждой группы устанавливаются верхняя и нижняя границы, а также количественные параметры изменения классификационного признака во времени. При выходе управляющего показателя за границы одной группы параметры его дальнейшей динамики изменяются в соответствии с принципами новой группы. С целью установления дифференцированных критериев для расчетов страны группируются по трем признакам: ВВП на душу населения, эффективность использования энергии, демографическая динамика. В рамках каждой группы на основе формализации ретроспективных процессов определяются интервальные значения темпов изменения управляющих показателей. При «агрегированном» подходе в качестве управляющих показателей приняты численность населения, душевое потребление энергии, структура ТЭБ, при «детальном» подходе - численность населения и душевое потребление отдельных видов первичной энергии (нефти, газа, угля, атомной энергии, гидроэнергии, ВНИЭ).

В рамках «агрегированного» подхода с учетом прогноза экономической динамики задается темп роста душевого потребления энергии и изменения доли каждого вида энергии в структуре ТЭБ, при «детальном» подходе оцениваются темпы роста душевого потребления каждого вида энергии.

На основе уравнений регрессии рассчитывается погодовой тренд темпов прироста душевого ВВП для групп стран, отдельных стран, мира в целом. Затем с учетом демографического прогноза определяются абсолютные значения ВВП и после этого рассчитывается совокупный уровень энергопотребления.

С методологической точки зрения ковариационный подход имеет некоторые преимущества по отношению к прогнозам, выполненным на основе других методик, при формализованном учете критериев трансформации энергообеспечения в будущем с дифференциацией по странам в зависимости от условий экономического развития и природных факторов. Во-первых, ковариационный подход позволяет априори учитывать изменения параметров экономического развития одних групп стран в перспективе и соответственно их влияние на параметры энергообеспечения на основе формализации ретроспективных процессов развития других групп стран, чьи технологические системы либо технологические подходы были заимствованы. Во-вторых, предложенная методика дает возможность с учетом объективных природно-географических различий между странами оценивать перспективную динамику параметров энергопотребления, которая будет происходить под влиянием экономических, структурных, организационных и других факторов и соответственно воздействовать на связь уровня экономического развития и энерго-потребления. В-третьих, использование относительных показателей позволяет сгладить краткосрочные отклонения от устойчивых тенденций в изменении прогнозируемых показателей. Согласно нашему прогнозу в ближайшие десятилетия наиболее быстрый рост потребления энергетических ресурсов будет в 2006-2010 гг., в среднем 1,9 % в год, после начнется его замедление (табл. 4, 5, рис. 3). Совокупное потребление энергии возрастет к 2010 г. до почти 16 млрд. т у.т., к 2030 г. до 20,3 млрд. т у.т. В структуре ТЭБ возрастет доля газа при уменьшении доли угля и атомной энергии (табл. 6, рис. 4). Доля нефти в энергообеспечении будет максимальной в 2010-2025 гг., после (при дальнейшем росте абсолютных значений нефтепотребления) она снизится в ТЭБ до современного уровня. До 2010 г. продолжится начавшийся в 2002-2005 гг. опережающий рост потребления нефти прежде всего в результате быстрой моторизации в некоторых крупных странах АТР (Китае, Индии и др.). Среднегодовой темп прироста использования нефти в мире, составивший в 2003-2005 гг. 2,4 %, увеличится в 2006-2010 гг. до 3,4 %. По мере технологического удовлетворения спроса в АТР замедлится, а после 2030 г. стабилизируется глобальное потребление нефти. Темп прироста потребления газа будет последовательно возрастать в течение всего рассматриваемого периода до 3,3-3,4 % в год в 2021-2030 гг. Это обусловлено снижением стоимости и совершенствованием технологических систем его транспорта (включая транспорт сжиженного природного газа) и использования, в том числе в качестве моторного топлива. Увеличению предложения газа будет способствовать реализация ряда крупнейших проектов по его добыче, в России (на п-ове Ямал, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, шельфе Карского моря), Иране, Катаре (Северное - Южный Парс и др.), Саудовской Аравии, ОАЭ, Кувейте, Алжире, Ливии, Азербайджане, Казахстане, Туркменистане (шельф Каспийского моря) и др. Исходя из состояния научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области энергетики, в ближайшие десятилетия маловероятна экономически оправданная замена в значительных объемах традиционного газа его альтернативными источниками (гидратным метаном, водно-растворенным метаном и др.).

Таблица 4

Таблица 5

Относительно других энергоносителей отметим следующее. После нескольких лет быстрого роста добычи и использования угля в основном в результате увеличения спроса на энергоносители в Китае и США с 2006 г. ожидаются стабилизация и последующий умеренный рост потребления угля. На протяжении всего периода до 2030 г. темп прироста использования атомной энергии будет снижаться с 3,4 % в год в 2003-2005 гг. до 0,1 % в 2021-2030 гг. Последовательное сокращение АЭС в Европе (кроме Франции) будет замещаться их вводом в АТР (Китае, Индии, Пакистане, Южной Корее и др.), а также в России, Иране, Бразилии. Потребление атомной энергии в Северной Америке, Японии и Франции в ближайшие годы несколько возрастет, затем стабилизируется. Потребление ВНИЭ будет увеличиваться с ежегодным темпом прироста от 0,8 % в начале периода до 2,7 % в 2025-2030 гг. Будет возрастать производство гидро- и ветровой энергии, а также энергии на основе биомассы, после 2010 г. ожидается рост коммерческого производства и потребления солнечной, электрической и тепловой энергии.

Таблица 6

В мире возрастет конкуренция за доступ к энергетическим ресурсам, прежде всего нефти и газу. Увеличившаяся в первые годы XXI века стоимость энергоносителей в структуре относительных цен обусловливает повышение экономической эффективности крупных энергетических проектов, включая освоение новых нефтегазовых регионов, стимулирование развития энергосберегающих технологий и новых источников энергии.

Основным центром роста энергопотребления и нетто-импор-та энергии и энергоносителей в первые десятилетия XXI века будет АТР, в котором энергетический спрос увеличится под влиянием ресурсных (ограниченность собственных источников), демографических (дальнейший рост населения) и экономических (продолжение быстрого, преимущественно экстенсивного, роста) факторов. Структура энергопотребления АТР также значительно изменится в сторону усиления роли газа, нефти и атомной энергии. Развитие экономики большинства стран АТР происходит в основном по индустриальной модели Европы и Северной Америки с лагом 20-50 лет. Отмечается массовое внедрение существующих промышленных, энергетических, транспортных технологий с эксплуатационным ресурсом не менее 25-30 лет. Вследствие высокой инерционности технологических систем в ближайшие десятилетия в них не произойдет значительного снижения единичного расхода энергии. С учетом численности населения и масштабов экономики АТР региональные процессы приведут к изменениям в мировой экономике в области спроса на энергию и энергоносители. Открытие в последние годы в Китае (Ордосский бассейн, Таримский бассейн, Бохайваньский залив и др.), Австралии (Тиморское море) и других странах АТР крупных месторождений углеводородов будет способствовать развитию в регионе инфраструктуры по транспорту, переработке и использованию нефти и газа. Однако удовлетворить рост энергетических потребностей АТР ни сейчас, ни в будущем эти открытия не смогут.

Основная часть ресурсов углеводородов России сосредоточена в азиатской части страны: в Сибири, на Дальнем Востоке, шельфах арктических и дальневосточных морей. Их эффективное освоение позволяет удовлетворять потребности экономики и населения страны в нефти, нефтепродуктах и газе и экспортировать значительные объемы энергоносителей и продуктов их глубокой переработки в Европу и на новые перспективные рынки: в АТР и Северную Америку. С учетом устойчивых международных тенденций в сфере энергообеспечения энергетическая политика России должна быть направлена на решение следующих задач: 1) увеличение добычи (производства) энергетических ресурсов для обеспечения экономики и населения страны, а также для расширения поставок на международные рынки; 2) повышение эффективности использования энергетических ресурсов за счет их глубокой переработки, рационализации энергопотребления, включая энергосбережение, изменения отраслевой структуры экономики; 3) рост энергонасыщенности экономики и бытовой сферы для обеспечения технологического развития и повышения уровня жизни населения; 4) диверсификация структуры ТЭБ и обеспечение региональной сбалансированности энергообеспечения за счет формирования новых региональных центров нефтегазовых компаний, газификации северо-запада и востока страны; 5) расширенное воспроизводство минерально-сырьевой базы энергоносителей для обеспечения устойчивого развития ТЭК страны; 6) диверсификация экспорта энергоносителей по направлениям, способам и маршрутам поставок, в первую очередь развитие восточного (Азиатско-Тихоокеанского) направления экспорта нефти, газа, угля, продуктов их переработки; 7) расширение доступа российских компаний к инфраструктуре транспорта, переработки и сбыта энергоносителей за рубежом.

Список литературы

Журнал «Нефтяное хозяйство» № 5, 2006