Почему std::forward возвращает static_cast‹T&&›, а не static_cast‹T›?

Классификация lvalue и rvalue остается прежней, но эффект совершенно другой (и категория значений действительно меняется, хотя и не заметно в вашем примере). Давайте рассмотрим четыре случая:

template<class T>
void f(T&& x)
{
    Y(static_cast<T&&>(x));
}

template<class T>
void g(T&& x)
{
    Y(static_cast<T>(x));
}

Если мы вызовем f с lvalue, T будет выведено как некоторое X&, поэтому ссылка приведения схлопнется X& && ==> X&, так что мы получим то же самое lvalue и ничего не изменится.

Если мы вызовем f со значением r, T будет выведено как некоторое X, поэтому приведение просто преобразует x в ссылку rvalue на x, поэтому оно становится значением r (в частности, значением x).

Если мы вызовем g с lvalue, произойдет то же самое. Нет необходимости в свертывании ссылок, так как мы просто используем T == X&, но приведение по-прежнему не выполняется, и мы по-прежнему получаем одно и то же значение lvalue.

Но если мы вызовем g со значением r, у нас будет static_cast<T>(x), которое будет копировать x. Эта копия является значением r (как подтверждает ваш тест, за исключением того, что теперь это значение prvalue, а не значение x), но в лучшем случае это дополнительная, ненужная копия, и это приведет к ошибке компиляции (если T подвижно, но некопируемый) в худшем случае. С static_cast<T&&>(x) мы приводили к ссылке, которая не вызывает копию.

Вот почему мы делаем T&&.