美国节能减排
21世纪初,美国陆续出台了《21世纪清洁能源的能源效率与可再生能源办公室战略计划》、《国家能源政策》等十多项政策来推动节约能源。2001年5月“美国国家能源政策发展小组”建立表明美国已经高度重视建筑节能问题和交通节能问题。2003年,美国能源部出台了《能源战略计划》,把“提高能源利用率”上升到“能源安全战略”的高度,并提出四大能源安全战略目标。此后,美国还颁布了《2005年国家能源政策法》核心内容是以优惠政策来辅助科研力量,达到节能降耗的目的。美国政府引导节能减排具备三个因素。一是要有强势的环境法规;二是政府要投入相当多的资源来发展和实施节能减排计划;三是整体战略要连接起整个行业。也就是说包括农业、建筑业等其他相关行业在内,需要投入足够的资源来添置设备、提高燃油质量,提高发动机排放水平。
美国的环保法规几乎是世界上最严格的。美国现行节能法规主要体现在2005年8月布什总统签署的《2005年国家能源政策法》中。另外,美国早在1976年就制定了《固体废弃物处置法》。美国是世界上最大的能源消耗和污染物排放大国,美国的法律法规就能源消耗和污染标准进行严格、详细的限制,如果一家企业被判处违反节能、洁能法规,处罚将非常严历,要么倒闭垮台,要么常年承担清理污染责任而负担沉重。2007年4月,美国联邦最高法院作出判决,认为二氧化碳属于污染物质,应当受《清洁空气法》的调整,联邦环保局应当对汽车尾气的排放予以管制。在八国峰会召开前几周,总统布什指示联邦机构,要求其制定措施,将美国的汽油消费量减少20%,并降低美国的汽车尾气排放量。这是布什政府自拒绝签署《京都议定书》以来首次表态要采取措施减排温室气体。
美国还通过财税优惠政策鼓励企业家及家庭、个人更多的使用节能、洁能产品,以达到减排目标。美国政府向全美能源企业提供减税额度,以鼓励石油、天然气、煤气和电力企业采取节能、洁能措施。美国政府在2001年的财政预算中,对新建的节能住宅、高效建筑设备等都实行减免税收政策。对于超出最低能效标准的商业建筑,每平方英尺减免75美分,约占建筑成本的2%。在个人消费方面,政府将提供税收减免优惠,甚至更换室内温度调控器、换窗户,维修室内制冷制热设备的泄漏等,也可获得全部开销10%的税收减免。规定购买太阳能设施30%的费用可用来抵税。
自奥巴马签署以发展新能源为重要内容的经济刺激计划以来,美国政府在短短半年内动作频仍:加大对新能源领域的投入,制定严格汽车尾气排放标准,出台《美国清洁能源安全法案》……外界将此视作奥巴马的“绿色新政”。
旨在打造
1、“岩上之屋”
“ 岩上之屋”一词出自奥巴马今年4月的一次演讲。他引述《圣经》中的比喻说,建在沙上的房子会倒掉,建在岩石上的房子则会屹立不倒。他解释说,美国经济就像着火的房子,要重振经济,除了尽快灭火之外,还需要重建经济基础,从而打造一个“岩上之屋”。也就是说,美国必须进行全面改革,其中一个重要方面就是要建 立新的经济增长点,那就是绿色经济。
目前,美国发展绿色经济有着多重考虑。首先,这有助于增加就业。奥巴马近期曾强调,在当前经济形势下,对新能源的开发可能孕育一个全新的能源产业,为美国创造数百万就业岗位。全新的能源产业有望成为可以引领美国经济发展的新领域。
其次,发展绿色经济有助于确保美国能源安全。石油、煤炭等传统能源不可再生,其中石油大部分产于地缘政治敏感的区域,减少对石油的依赖是美国朝野的一致主张另外,随着全球变暖加剧,各国都认识到减少温室气体排放的紧迫性,这也使得对传统能源的进一步使用受到限制。
世界银行副行长兼首席经济学家林毅夫对新华社记者说,发达国家要摆脱当前的金融危机,应寻找可突破的瓶颈领域进行投资。而它们将刺激经济和当前应对全球气候变化的任务结合起来,推进新能源的开发和利用,会是明智的选择。
2、“绿色新政”是系统工程
奥巴马的“绿色新政”可细分为节能增效、开发新能源、应对气候变化等多个方面。
在节能方面最主要的是汽车节能。按照新标准,到2016年美国境内新生产的客车和轻卡每百公里耗油不超过6.62升。奥巴马指出,美国因此减少的石油消耗量将与美国从沙特等四大石油出口国一年的石油进口量相当。
此外,美国将大力促进绿色建筑等的开发,通过设定建筑能耗标准,对节能产品提供优惠政策,为低收入家庭提供节能补贴,鼓励建筑商发展节能建筑。另外,美国还正在制定全新的智能电网计划,以减少电力运输过程中的浪费。
新能源的开发则是奥巴马“绿色新政”的核心。在被认为是其“新政”标志的7870亿美元刺激经济计划中,与开发新能源相关的投资总额超过400亿美元。
按计划,在未来三年内,美国可再生能源的产量将翻一番在未来十年内,美国在可替代能源上的投入将达到1500亿美元。
还有一个方面是应对气候变暖。这很大程度上是美国“巧实力”的运用,通过一系列节能环保措施大力发展低碳经济,在全球应对气候变暖问题上掌控主导权。
3、“绿色新政”面临挑战
“绿色经济”尽管前景诱人,但也面临诸多挑战。首先是将面对国内利益斗争。能源问题一直是共和党的传统利益范围。奥巴马大刀阔斧推动改革,势必触动一些既得利益者,因此改革不会一帆风顺。
其次,美国人浪费式的生活方式已是根深蒂固。政府“绿色新政”是否会引起社会习惯势力的抵触从而导致改革夭折,还有待观察。
另外,产业调整带来了新危机,特别是粮食安全危机。金融危机爆发前,许多国家就已面临粮食危机,一个重要原因就是一些国家将原本生产粮食的土地用来生产更有利可图的生物燃料。如果这种情况持续下去,许多粮食不能自给的发展中国家可能面临新灾难。
有关“碳关税”的争议也是一大挑战。按照《美国清洁能源安全法案》的条款,美国有权对来自不实施碳减排限额国家的进口产品征收“碳关税”。这种不考虑各国发展阶段和国情的做法其实是一种新的贸易壁垒。
德国、瑞典、印度等许多国家批评这种做法不仅违反了世界贸易组织的基本规则,也违背了《京都议定书》确定的发达国家和发展中国家在气候变化领域“共同而有区别的责任”原则,严重损害了发展中国家利益。
今日读《2018世界能源统计年鉴》和《BP世界能源展望2018版》,整理成阅读笔记以便日后查阅。
2017年, 全球能源需求增长了2.2%, 高于16年的1.2%, 高于十年平均的1.7%。中国能源消费增长3.1%, 连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。
石油
1、全球石油消费增长1.8%, 即170万桶/日, 连续第三年超过十年平均增速 (1.2%) 。 中国 (50万桶/日) 和美国 (19万桶/日) 贡献了最多的增量。
2、过去10年间,中南美洲探明了更多的石油。
天然气
1、天然气消费增长了960亿立方米, 上升3%, 是2010年以来的最快增速。消费增长主要来自中国 (310亿立方米) 、 中东 (280亿立方米) 、 欧洲 (260亿立方米) 。 美国的天然气消费下降了1.2% (110亿立方米) 。
2、中国天然气消费增速超过15%, 约占全球天然气消费增长的1/3。 如此快速的扩张归功于中国政府打出的一套力度空前的组合拳, 通过胡萝卜加大棒的策略鼓励工业和住宅用户进行 “煤改气” 或 “煤改电” , 而多数用户选择了 “煤改气” 。尽管受此政策影响的300万户家庭吸引了更多眼球, 但实际上 工业用户 “煤改气”的量更大。预计中国的天然气需求在今年继续强劲增长, 但在未来几年应该不会出现像去年那样大的增幅。
3、过去10年间,独联体国家及亚太地区探明了更多的天然气。
煤炭
1、煤炭消费增长了2500万吨油当量, 上升1%, 是2013年以来的首次增长。煤炭消费增长主要来自印度 (1800万吨油当量) , 中国的煤炭消费在连续三年(2014-2016年) 下降后出现小幅反弹 (400万吨油当量) 。 经合组织国家煤炭消费连续第四年下降 (-400万吨油当量)。
2、亚洲的煤多,所以许多发展中国家依然依赖煤炭作为主要能源。
可再生能源、 水电和核能
1、可再生能源发电增长了17%, 高于十年平均值, 也是有记录以来的最大年增长(6900万吨油当量) 。 可再生能源增量的一半以上来源于风电 , 太阳能虽然在可再生能源中占比仅21%, 却贡献了超过三分之一的增量。
2、中国的可再生能源发电增长了 2500万吨油当量 , 打破了此前的增长记录。如果把2017年所有国家不同一次能源消费的增量进行排序, 中国的天然气和可再生能源将分列第一和第二。
3、水电增长近0.9%, 相比之下十年平均值为2.9%。 中国水力发电的增量为自2011年以来最低, 欧洲则下降了10.5% (-1600万吨当量) 。
4、全球核电增长了1.1%。 中国 (800万吨油当量) 和日本 (300万吨油当量) 的增长一定程度上被韩国 (-300万吨油当量) 和中国台湾 (-200万吨油当量) 所抵消。
5、2017年太阳能发电装机容量增长约100吉瓦, 仅中国就贡献超过50吉瓦。去年 全球太阳能发电量增长超过三分之一 , 增长主要源于政策支持, 也得益于太阳能发电成本持续走低。 太阳能发电成本已经普遍低于5美分/千瓦时。
发电
1、2017年, 全球一次能源消费有40%用于发电, 使电力成为最大的用能行业。去年发电量增长了2.8%, 接近十年平均值。 94%的增长来自新兴经济体, 经合组织国家的发电量自2010年以来基本没有增长。 发电量增长的近一半来自可再生能源 (49%) , 剩下主要来自于煤炭 (44%) 。可再生能源在发电结构中的占比从7.4%提升至8.4%。
2、不同地区的能源结构差异比较大。
3、平均来看,世界发电的主要来源依然是煤炭。
关键材料-钴和锂
1、自2010年以来, 钴产量年均增速仅为0.9%, 而锂产量同期年均增长 6.8%。
2、2017年, 钴的价格几乎翻了一倍, 碳酸锂的价格上升37%。
3、钴产量及储量
3、锂产量及储量
小结
经济背景
1、在渐进转型的情景下,全球GDP预计年均增长3.25%,主要有发展中国家所驱动。超过80%的世界生产增长由新兴经济体驱动,中国和印度占此增长的一半以上。
2、人口增长也是世界经济增长的驱动因素之一,2040年的人口有望达到92亿,新增的17亿人口主要由非洲及除中国外的亚洲国家所贡献,中国进入老年化阶段,人口总量将逐步下降。到2040年,全球城市化的趋势依然会延续,因为新增的人口主要集中在城市的中心地带。 大部分的城市化增长发生在非洲,预计非洲的新增人口占世界的近一半,其中有近6亿新增人口属于城市人口,占全球总增长的三分之一。 可惜的是,由于非洲的生产率低下,人口的爆炸性增长却不能反映在GDP的增长上,其对世界增长的贡献度不足10%,因而难以有效拉动对能源的需求。
3、全球经济日益繁荣驱动能源需求的增长部分被迅速下降的能源强度所抵消,全球能源需求年均增速从过去20年的超过2%,下降至1.3%左右。 到2040年,尽管全球GDP增长超过一倍,但世界能源消费仅增长33%左右,显著低于过去25年的年均增速。
分行业需求-工业
1、总体来看,目前的能源结构中,工业(包括能源的非燃烧使用)占据一半份额,民用和商用建筑占了29%,交通领域占了20%。
2、在工业领域,由于中国的快速工业化接近尾声,未来的工业能源消费增长将明显放缓。中国工业能源需求的增长,在过去15年增长了三倍,未来中国经济将由能源密集型工业行业(如钢铁和水泥)转向较低能源密度的服务业和面向消费者的行业,并因此造成工业能源需求增长的停滞。而且,有一部分工业生产会转向低收入经济体, 包括印度在内的亚洲、非洲的新兴市场国家一起构成工业能源消费增长的约70%。
(注:工业不包括能源的非燃烧使用)
3、工业能源结构中, 天然气和电力满足了全部工业能源的增量需求 ,而伴随着煤改气的普及,尤其在中国,到2040年煤炭所提供的工业能源比例从目前的三分之一下降到不足四分之一。
4、能源的非燃料使用将具有更显著的重要性。非燃料使用是指作为石油化工产品的原料、润滑剂、沥青等用途。在未来,工业行业除非燃烧使用外的消耗增速将放缓至年均1.0%的水平,而非燃烧使用增速却能保持在年均1.9%的水平,使得2040年的能源非燃料使用,在总工业增长需求中的比重上升至近20%。其中,石油占能源非燃料使用增长的三分之二,天然气占所剩的大部分份额。
分行业需求-建筑
1、在建筑领域, 能源消费的增长主要由亚洲贡献,最大的能源种类为电力。
2、建筑能源需求增长的驱动力是 人口增加和经济发达程度增加 ,人们不断追求更加舒适的生活和工作。 亚洲、非洲和中东总计占建筑行业能源使用增长的90% 。
3、建筑行业几乎所有新增能源需求是使用电力给 空间降温和为电器功能 。
分行业需求-交通
1、到2040年,全球对公路、航空和海运的客运及货运服务需求将增加两倍以上,不过由于能源效率提高,对能源的需求仅会增长25%。在道路交通方面,机动车保有量和交通需求上升的影响被效率提升所抵消,但卡车的能源需求增长强劲。 由于卡车的效率提升相对缓慢,导致其在交通行业内消费的能源份额增加。同时,航空客运交通增长也很强劲。
(注:非公路包括航空、海运和铁路;汽车包括两轮和三轮车辆)
2、未来在交通领域,石油依然占主导地位,但可替代能源尤其是天然气和电力的使用逐渐增长。预期到2040年,石油需求占比从目前的94%下降至85%左右,天然气、电力和“其他”类能源各占交通能源需求的5%。
天然气的增长集中于液化天然气在长途货运和海上交通的使用。
电力的增长集中于乘用车和轻型客车的使用。
“其他”种类能源主要是生物燃料,而氢能仅在交通中能源中占很小一部分。 氢能的前景在2040年前后才有看头,能否进一步发展取决于氢能在长途道路货运供能上与液体燃料和电力的竞争力。
3、到2040年,乘用车总量大幅增长(增长至20亿辆),同时电动车数量增加(超过3亿辆),车辆效率显著提升。届时,PHEV和BEV的总量大致持平。展望期间,在监管和政府目标的驱动下,全球汽车总体效率将年均提高2-3%。
4、未来道路交通的能源需求受三大因素的影响: 电动汽车、共享出行和自动驾驶 。
到2040年,乘用车行车公里数有30%是使用电力,显著高于电动车全球汽车总量中的占比15%。更高的比例意味着共享出行中,电动汽车将占据重要地位。此外,届时电动卡车行车公里数的占比将达到15%,主要集中于短途轻型客车。
(注:汽车包括两轮和三轮车辆)
5、液体燃料的需求并不会出现明显的变化。为达到排放标准,汽车制造商的手段包括调整ICE汽车所占销售份额、销售更多的电动汽车;采取减重等方式提升车辆效率。
6、假设在世界范围内,能够实施自2040年起对内燃机汽车销售的禁令,则电动车的销售情况将会更加乐观。到2030年,约三分之一的新售汽车是纯电动车;到2035年,BEV的销售比例会达到三分之二,并在2040年达到100%。另一方面,到2030年,有20%的乘用车行车公里数由电力供能,2040年将达到约三分之二。
分行业需求-电力
1、全球持续电气化,从生产电力的结构上看,可再生能源的重要性持续增加, 在增量当中,可再生能源的比例约占一半 ;天然气与核能的比例保持稳定;煤炭依然是电力的最主要能源来源,到2040年占比依然有近30%。在新增部分中,煤炭的贡献仅为13%,而过去25年中,这一比例是40%。
地区需求
1、可再生能源的普及还看中国和经合组织,而在亚洲其他地区,煤炭发电依然是主流,并占新增发电量的绝大部分。
地区需求-中国
1、中国逐渐向低碳能源转型。至2040年, 可再生能源和核能、水电一起占能源需求增长的80%,可再生能源将接替石油成为中国第二大能源来源 。
地区需求-印度
1、印度将成为全球能源最大的增量市场。不过依然以煤炭作为主要能源,占能源新增需求的45%。为了使全部人口都可以使用电力,将有 超过70%的煤炭消费增量被用于电力行业 。
2、印度的可再生能源增长迅猛,尤其是 太阳能 的增长。
地区需求-美国
1、美国作为全球最大的石油和天然气生产国的地位有所加强。 美国在全球石油(石油和天然气凝析液)生产中的份额从现在的12%上升至2040年的18% ,届时沙特阿拉伯排在第二位,占比13%。 在天然气方面,美国2040年的产量占全球的24% ,届时俄罗斯排在第二位,占比14%。
2、由于美国的能源消耗量也大,因此其净出口在全球贸易份额中的比例不高。同时 美国将失去最大可再生能源生产国的地位 ,其生产比例将从目前的24%下降至2040年的15%。与之相比,届时 中国的可再生能源占比将上升至约30% 。
地区需求-欧盟
1、欧盟继续 引领低碳经济的转型 ,其2040年的碳排放比2016年下降超过35%,单位GDP碳排放是世界均值的一半。到2040年,非化石能源满足欧盟约40%的能源需求,与2016年的25%相比有所提升,远高于世界平均的25%。
能源的供需
1、 2040年的能源结构将呈现前所未有的多元化,届时 石油、天然气、煤炭和非化石能源预计将各提供世界能源的约四分之一 。
(注:非化石能源包括可再生、核能和水电)
能源的供需-石油
1、全球液体燃料(石油、生物燃料和其他液体燃料)的需求增长约1300万桶/日,到2040年达到 1亿9百万桶/日 ,而供应方面主要由美国和石油输出国组织的增产来保障。
2、细分看,交通行业持续主导全球石油需求,占全球需求增长的一半以上。 到2040年,液体燃料的总体增长进入停滞,但非燃烧使用的需求依然会增加。
能源的供需-天然气
1、天然气由于需求广泛(工业化程度和电力需求增加、持续的煤改气),加上低成本供给的增加(美国和中东)和液化天然气供给持续扩张,全球范围内的 可获得性将显著提升 。 在增量当中,美国和中东(卡塔尔和伊朗)占据一半以上的份额。
2、增长的驱动力主要源自 工业和电力行业 。
3、全球贸易进一步繁荣,随着流动性提高,全球价格将更加同步。
能源的供需-煤炭
1、中国和经合组织国家需求下降,印度和亚洲其他国家的需求继续增长,相互抵消后的总体需求平稳。
能源的供需-可再生能源
1、基于风能和太阳能的迅速发展,可再生能源是增长最快的能源来源(年均7.5%),占新增发电量的50%以上。其中,中国是最大的增长来源,新增的可再生能源总量已超过整个经合组织。到2030年,印度将成为第二大增长源。
2、太阳能成本的下降超出预期。在科技的发展与政策的支持下,太阳能的学习曲线以更高的速度下滑。预计累计发电装机每提升一倍,光伏组件成本可下降24%。
能源的供需-核能和水电
1、核能主要靠中国驱动。核能在中国能源需求中的占比从目前的2%将上升至2040年的8%。欧盟和美国的核电站到期且不再进行更换,欧盟年均下降11太瓦时,美国年均下降10太瓦时,导致总体核电增长受阻。
水电靠中国和其他发展中国家驱动。水电年均增长1.3%,合计61太瓦时每年,速度比过去放缓。中国在增长中占比最大,达到16太瓦时每年,其次是南美和中美地区(13太瓦时每年)以及非洲(11太瓦时每年)。
不同报告的观点对比
这两篇报告介绍了各类能源的基本情况,并描绘了世界能源结构变化的可能性。接下来可以在未来的各项增长点中,尝试挖掘一些投资机会。
刺猬偷腥
2018年8月2日
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。
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文/赵学良 中国石化发展计划部,当代石油石化
1美国氢能及燃料电池产业概况
美国能源局从1970年就开始布局燃料电池研发,并一直处于世界领先地位。燃料电池备用电源和燃料电池叉车已具备市场竞争力,处于商业推广阶段;燃料电池乘用车处于政府补贴商业推广阶段;燃料电池巴士、大型货车、商用车处于行车实验验证阶段。2018年美国被评为国际氢能经济和燃料电池伙伴计划IPHE(International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy,为2003年由18个国家和欧盟共同发起成立的国际合作组织)主席国。
美国参议院决议确定2018年10月8日为美国国家氢能与燃料电池第四个纪念日,“参议院第664号决议”给出如下13点理由:
1)氢原子质量为1.008,而且是宇宙中含量最丰富的化学物质;
2)美国是燃料电池和氢能技术开发和部署的世界领先者;
3)氢燃料电池在美国太空计划中发挥了重要作用,帮助美国完成了登陆月球的任务;
4)私营企业、联邦和州政府、国家实验室以及高等教育机构持续提高燃料电池和氢能技术,以解决美国最迫切的能源、环境和经济问题;
5)利用氢和富氢燃料发电的燃料电池是清洁、高效的技术,被用于固定电源和备用电源、以及零排放轻型 汽车 、公共 汽车 、工业车辆和便携式电源;
6)固定式燃料电池正投入到连续和备用电源的使用中,以便在电网停电时为商业和能源消费者提供可靠的电力;
7)与传统发电技术相比,固定式燃料电池有助于减少用水量;
8)燃料电池轻型 汽车 和使用氢气的公共 汽车 可以完全复制内燃机车的经验,包括行驶里程和加油时间;
9)氢燃料电池工业车辆正在美国各地的物流中心和仓库部署,并出口到欧洲和亚洲;
10)氢气是一种无毒气体,可以从各种国内可获得的传统和可再生资源中获取,包括太阳能、
风能、沼气以及美国丰富的天然气;
11)氢和燃料电池可以储存能量以帮助增强
电网,并使可再生能源的部署机会最大化;
12)美国每年生产和使用超过1100万吨的氢气;
13)工程和安全人员及标准专业人员就氢气的交付、处理和使用已经达成共识,并已制定出相关协议。
2美国发展氢能及燃料电池的初衷
美国参议院决议的理由充分说明,从国家层面而言,发展氢能及燃料电池具有降低二氧化碳排放、减少空气污染等清洁环保层面的意义,同时还具有降低燃油消耗、提高可再生能源利用率及电网可靠性等增加能源自给率、保障国家能源安全的优点。2014年美国发布《全面能源战略》,将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点,并明确提出,氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。
2.1减少温室气体排放
由于氢燃料电池具有高效率和温室气体近零排放的特性,燃料电池系统能够在很多应用领域实现温室气体减排。美国能源部研究了燃料电池的温室气体减排潜力。燃料电池应用于热电联产系统时,相比传统热电联产系统可减少35%~50%的排放;燃料电池货车相比燃油货车可减少55%~90%的排放;燃料电池叉车相比柴油叉车或动力电池叉车可减少35%的排放;燃料电池巴士比内燃机巴士效率高40%;燃料电池备用电源相比柴油发电机可减少60%的排放。
美国能源部对比测算了不同能源介质运输工具的油井到车轮(WTW)温室气体排放情况。天然气制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳200克,低于美国现有电网取电-电动 汽车 路线230克和传统燃油车450克的排放标准。配有二氧化碳封存的煤气化制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳95克,生物质气化制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳仅37克。
2.2减少燃油消耗
燃料电池提供了一种几乎不消耗石油的提供动力方式,且可覆盖美国大部分的石油消耗,如 汽车 、巴士、备用发电机和辅助发电机等。美国能源部的研究结果表明,氢燃料电池轻型 汽车 相比汽油内燃机 汽车 可降低95%的燃油消耗,相比混合动力车可降低85%的燃油消耗,相比插电式混合动力车可降低80%的燃油消耗。可以看出,相较大规模使用生物燃料、提高内燃机效率(ICEV包括使用混合动力 汽车 ),燃料电池车大规模应用后可以大幅减少国家的石油消费,到2050年燃油消耗量将降到目前的40%左右。
2.3提高电网可靠性、最大程度部署可再生能源
美国能源部预估光伏和风电的建设成本将大幅下降,“太阳计划2030”(SUNSHOT2030)设定的目标是2030年光伏电站成本为3美分/千瓦时,2018年美国陆上风电成本已低至2.9美分/千瓦时。光伏和风电将得到迅速普及,预计到2050年风能装机容量将达到404吉瓦,装机容量占总容量的35%;光伏装机容量将达到632吉瓦,发电量占总发电量的19%。
根据国际能源署发布的研究报告《GettingWindandSunontotheGrid》,当电网中间歇性可再生能源(以风电、光伏为主)的比例超过15%时,就必须配置相应的储能设施。另外由于可再生能源的生产水平在不同时间段、不同季节之间存在显著差异,例如欧洲的太阳能发电在冬季比夏季低60%左右,但电力需求却增加40%,也需要配置大规模、长时间的储能设施才能提高可再生能源的利用小时数,减少“弃风”“弃光”。
丰田、通用、奔驰、林德等企业组成的氢能理事会研究表明,氢能是大规模储存电能的一种重要选择:相比超级电容、压缩空气、电池、飞轮储能、抽水蓄能,氢能更适合长期大量储存能量。当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴,估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间,与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当,显著低于其他的能量存储方式。
2.4高能源转化效率
燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能,效率非常高且不需要燃烧。氢燃料电池 汽车 的能量转化效率约60%,大约是汽油内燃机的两倍。
燃料电池用于固定电源,用天然气或丙烷发电效率大致为45%;如果将透平系统与高温燃料电池组合,发电效率可达到70%,结合热电联产系统效率可达80%,相比传统煤电、天然气发电45%~50%的综合效率提高35%~40%。
2.5降低污染物排放
美国能源部的研究课题表明,燃料电池发电系统比燃煤、燃气发电系统少排放75%~90%的氮氧化物、75%~80%的颗粒物(PM)。
2.6 H2@Scale计划
H2@Scale是美国能源部(DOE)的一项倡议,将利益相关者聚集在一起,促进可负担得起的氢气生产、运输、储存和利用,增加多个能源部门的收入。通过政府资助将国家实验室和工业界以项目形式整合在一起共同合作,以加快适用氢技术的早期研究、开发和示范。H2@Scale联盟促进了工业界和学术界合作,利用国家实验室世界级的研发能力,依赖私营部门进行至关重要的示范。
通过示范使尖端技术集成到现有系统中、验证未来部署的商业可行性,并指导未来的研发计划。美国目前生产超过1100万吨氢气,占全球供应量的1/6,主要用于炼油和化肥工业。大型基础设施包括超过1600英里的氢气管道、不断增长的加氢站和数千吨的地下储存洞穴。H2@Scale计划中氢能的地位与日本的氢能战略类似,把氢能作为一种重要的二次能源,氢能与电能之间可以相互转化。通过利用电解槽在发电量超过负荷时生产氢气,可以减少可再生能源的浪费,并有助于电网的稳定。从现有基本负荷(如核能)中产生的氢气也可以储存、分配,并用作多种用途的燃料。这些应用包括运输、固定动力、工艺或建筑用热,以及工业部门,如钢铁制造、氨生产和石油炼制。
3燃料电池商业化推广现状
截至2017年,在世界范围内共有超过70000台、共计650兆瓦燃料电池处于商业运行状态,其中移动领域应用占比接近70%,非移动领域应用占比30%,相关营收超过20亿美元。
截至2018年10月,美国共出售或者租赁超过6200辆燃料电池乘用车,包括丰田Mirai、本田Clarity、现代Tucson;建成39个加氢站;商业应用超过23000辆燃料电池叉车;商业化普及超过240兆瓦燃料电池备用电源,遍及美国40个州;FedEx、UPS在试用燃料电池快递车;多家公司试验运行共33辆燃料电池巴士,其中最长行驶里程已经超过50万公里。
3.1燃料电池备用电源应用现状
截至2017年底,据美国DOE统计数据显示,全美共销售8400套燃料电池备用电源,其中900套获得美国DOE经费支持,其他7500套未获支持。燃料电池将天然气转换成电能供大型超市、数据中心、生产企业及其他工商设施使用,能源转化效率从传统发电的30%~40%提高到60%~65%,加上热能利用可达90%,极大地减少了污染物排放,同时还减排二氧化碳。相较美国某些州的电网供电电费,使用燃料电池供电可节省一部分费用。
BloomEnergy是美国燃料电池发电的领军企业,其燃料电池成本2016年第一季度为5086美元/千瓦时,2018年第一季度降至3855美元/千瓦时;而其安装成本也从同期的1280美元/千瓦时降至526美元/千瓦时。
家得宝2014年在加利福尼亚试用安装第一套200千瓦的燃料电池备用电源。验证了其经济性后,到2016年底为其140家连锁超市都安装了燃料电池系统,并准备将全部170家店都安装上燃料电池备用电源。家得宝的首席财务官CarolTome曾披露:“使用燃料电池发电比从电网取电节省15%~20%的费用,同时减排大量二氧化碳。”
沃尔玛在加利福尼亚、新泽西的60家超市安装了燃料电池备用电源,用电规模按其单店用电量40%~60%确定,保障在电网断电时冷柜、照明系统、收款机可继续工作,不至于致使食物腐败,并在恶劣天气情况下继续为顾客服务,且使用燃料电池供电价格低于从电网取电价格。
Johnson&Johnson于2015年安装了1台500千瓦BloomEnergy燃料电池电源,经其测算20年的运转周期将总共节省1000万美元的费用,每年减排130万磅二氧化碳;Medtronic公司的报告显示,其安装的400千瓦燃料电池电源每年可节省电费230万美元,每年减排100万磅二氧化碳;Ratkovich公司的报告显示,其安装的500千瓦燃料电池电源每年可节省电费20万美元;JuniperNetworks公司的报告显示,其安装的1兆瓦燃料电池电源配合300千瓦太阳能电池每年可节省电费12万美元,每年减排270万磅二氧化碳。
3.2燃料电池叉车推广情况
据美国能源部2016年5月统计显示,2008年美国氢燃料电池叉车数量在500辆左右,到2016年,美国26个州的氢燃料电池叉车数量已经超过11000辆,年复合增速高达56%。而截至2017年底,统计数据显示全美共销售21838台燃料电池叉车,其中713台获得美国DOE经费支持,其他21125台并未获得DOE经费支持。713台燃料电池叉车共获得DOE970万美元经费支持。
目前在美国使用燃料电池叉车的公司包括但不限于亚马逊、宜家、宝马、可口可乐、奔驰、尼桑、联邦快递及一批食品公司,仅沃尔玛在其北美的19个配送中心就配备了3000辆燃料电池叉车。PlugPower、NuveraFuelCells和OorjaProtonics,Hydrogenics及H2Logic提供了绝大多数的燃料电池叉车。
亚马逊在2014年采购了535辆氢燃料电池叉车,在证明其成本效益的合理性后,于2017年4月收购了美国燃料电池制造商PlugPower23%的股权。除此之外,亚马逊为其11个大型仓库配备氢燃料电池叉车。2021年1月,电池巨头SK集团与旗下天然气子公司SKE&S各出资8000亿韩元,共约合13亿美元,收购PlugPower9.9%的股份。短短几年间PlugPower公司市值升值50倍。
相较内燃机叉车,氢燃料电池叉车没有任何污染物排放,因此广受食品工业青睐,更多被用于室内作业。相较电池叉车,氢燃料电池叉车可节省充电的时间和空间,并在整个轮班期间全功率运行,在冷藏仓库环境中运行时不会出现任何电压骤降的情况,从而提高运营效率和节省成本。
美国国家实验室(NREL)对动力电池叉车和燃料电池叉车的总运行成本进行了评估,包括电池和燃料电池系统的购置成本、支持基础设施的成本、维护成本、仓库空间成本和劳动力成本。考虑到所有这些成本,NREL发现燃料电池叉车的总体拥有成本比同类动力电池叉车要低。
燃料电池叉车的样本约60台,每天工作2~3班,每周6~7天。NREL发现,对于用于多班作业的Ⅰ类和Ⅱ类叉车,燃料电池可将总体拥有成本降低10%,从每辆叉车每年19700美元降至每辆叉车每年17800美元。三级叉车的拥有成本可降低5%,从每年12400美元降至每年11700美元。NREL的评估仅限于考虑电池和燃料电池叉车的拥有和运行成本,未评估燃料电池叉车提高生产力的潜在效益。
通过NRTL的敏感性分析,只要燃料电池叉车车队的数量足够大(敏感性分析中燃料电池叉车台数为30~100台)、多班次工作,燃料电池叉车的总操作费用会低于动力电池叉车。PLUGPOWER公司测算,对于拥有超过90辆二级叉车的客户,5年预计节省成本超过40万美元。
PLUGPOWER公司建设的加氢设施主要配合燃料电池叉车使用,建设在配送中心、工厂等厂房内,加注压力350千克,操作温度0~40 ,加注1台叉车耗时1分钟,与美国、日本通常建设的车用加氢设施有所区别。
3.3燃料电池乘用车及加氢站情况普及情况
美国的加氢站主要集中在加州地区和美国东北部地区,东北部地区项目由美国液化空气集团和丰田公司推动和主导,加州地区参与建设加氢站的企业包括空气产品公司、Shell、Linde、丰田、本田等公司。全美目前已投运加氢站39座,计划到2025年建成200座,2030年建成1000座。
截至2018年底,在美共销售Mirai、Clarity、TucsonFuelCellSUV共计6200辆。除丰田、本田、现代已有燃料电池车商业化推广外,奔驰最新推出了GLCF–Cell燃料电池车,宝马、奥迪、通用等企业也有燃料电池合作研发计划。
3.4燃料电池巴士试验运行结果
DOE于2012年制定的2016年燃料电池巴士技术预期指标及终极目标见表1。33辆试验运行的燃料电池巴士中,ACTransit公司的13辆由UTCPOWER公司提供燃料电池系统,Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA公司的12辆由Ballard公司提供燃料电池系统。根据统计,截至2018年2月28日,最好的1辆车运行总时长超过27330小时,超过DOE终极目标;12辆ACTransit运营车辆平均运行时长19000小时,达到了2016年预期目标值。ACTransit公司车辆从2006年开始逐步投入试验,试验结果基本达到预期;Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA等公司从2015年逐步投入车辆试验运行,周期较短,未达到验证燃料电池寿命的时限。
3.5燃料电池货车及商用车测试情况
丰田2017年推出第一代燃料电池卡车Alpha,在长滩和洛杉矶港口进行了近1万英里的测试和拖曳操作;2018年8月推出了第二代燃料电池卡车Beta,续航增加50%。Kenworth、Scania、Asko等传统卡车制造商在DOE、挪威政府科研资助下开展了氢燃料电池卡车的研发。PowerCell是一家低温质子交换膜电堆开发、制造及零售商,开发和生产世界顶级能量密度的固定和移动应用的燃料电堆,开发的100千瓦S3燃料电池供欧洲运输企业制造燃料电池卡车。Nikola为美国电动 汽车 制造商,宣称其制造的燃料电池卡车2020年正式上路测试,2022年正式上市销售,单价40万美元;通过其官方推特宣称已获得80亿美元的预订单,并计划与挪威NelHydrogen公司合作,2018年开始在全美陆续建设364个加氢站,并在2019年末陆续向公众开放,到2028年将累计达到700座。FedEx和UPS都在DOE的资助下开展燃料电池快递车辆运行试验。
4结论
1)美国高度重视氢能及燃料电池产业的发展,视氢能为未来不可或缺的、仅次于电能的重要二次能源,在未来的工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将占有相当的比重。
2)美国在燃料电池领域开展了长期、深入、全面的技术研发以及工业验证实验。美国从20世纪70年代就开展了氢能相关领域的研究工作,在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。在燃料电池发电、燃料电池叉车、燃料电池商用车、燃料电池巴士、燃料电池载重货车等领域进行了长期的工业验证实验。
3)美国商业化推广燃料电池态度是积极的,方式是慎重而稳妥的。在有充分的技术储备后,美国政府仅利用少量的补贴进行了市场引导用于商业初期验证实验,实践证明这部分技术已经具备市场竞争力,有望看到未来美国在燃料电池领域取得更长足的进步,获得更多更广泛的应用。
4)燃料电池技术是保障国家能源安全重要的技术手段。氢能可有效整合多种化石能源和可再生能源,加大可再生能源部署、提高能源自给率、有效降低原油消耗,为 社会 提供一种环保、高效的能源,对保障国家能源安全具有重要意义。
5)氢能是可以安全部署和利用的。几万台氢燃料电池叉车十几年的安全运行经验,十几台氢燃料电池巴士上百万公里的运行试验,证明了氢气是可以被安全、高效利用的。
6)固定地点或固定线路、高运营负荷的的燃料电池应用场景更适用于氢能产业的初步推广。对比美国和日本的实践,美国的模式是1个加氢站服务1个物流中心数十台、数百台燃料电池叉车,制氢售氢企业和燃料电池用户的初始投资不高,而数十台满负荷运行的燃料电池叉车就可以平衡1个35兆帕加氢站的投资收益,制氢售氢企业和燃料电池应用企业的投资回报合理,产品在没有补贴的情况下得到迅速推广;而日本在本州岛大量建设加氢站,由于初期氢燃料电池乘用车售价较高、数量不足,平均每个站1天只服务几台车,制氢售氢企业处于全面亏损状态,同时由于加氢站的密度不够、使用不便,用户没有经济收益,一般用户也不愿意选择氢燃料电池乘用车替代燃油乘用车。燃料电池乘用车的继续推广需要制氢售氢企业坚定战略方向,等待燃料电池成本下降,燃料电池乘用车得到普及。
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来源:董秀成闲说能源
能源转型,并非易事,但难以逆转。能源转型,一场深刻革命,需要高度重视。能源转型,事关气候变化,是全球性博弈。能源转型,需要借助市场力和技术力。
一、全球能源结构现状决定能源转型将十分艰难
众所周知,能源问题事关人类文明,对人类社会发展具有重大意义。
能源可以划分化石能源和非化石能源,能源转型本质上就是化石能源与非化石能源之间的接替或博弈,也就是哪类能源在能源结构中占据主导地位。
另外,能源又可以划分为可再生能源和不可再生能源,而能源转型也是上述两类能源之间的转化或替代,核心是可再生能源逐渐取代不可再生能源,进而成为主导能源。
可再生能源,也就是那些可以再生的能源,范围十分广泛,主要包括太阳能、风能、水能、海洋能、地热能和生物质能等。
而不可再生能源,是指那些不可再生的能源,消耗一点就减少一点,如果无限消耗下去,最终将消耗殆尽,主要包括煤炭、石油、和核燃料等。
目前,从全球能源结构来看,占比最大的是石油,其次是天然气,再次是煤炭,其余依次为水电、可再生能源和核能等。
但是,总体来看,化石能源在能源结构中仍然占据主导地位。
从全球能源结构来看,2020年化石能源的耗用量占比约为83%,而非化石能源占比比约为13%,从占比上看,化石能源仍然为能源主体。
1.煤炭消费情况
从全球范围来看,煤炭整体消费增速从2003年开始下降,2014年达到高峰,随后便逐步回落,2020年全球煤炭总消费量为151.42艾焦耳。
从煤炭消费区域来看,亚太地区是全球煤炭的主要消费地区,2020年煤炭消费占比接近全球煤炭消费的80%。
而在亚太地区中,中国煤炭消费量最大,2020年在能源消费结构中占比为68%。
目前,中国也是世界最大的煤炭消费国,2020年中国煤炭消费占比为全球煤炭消费总量的54%,因此二氧化碳等温室气体减少排放的难度非常大。
2.石油消费情况
从全球范围来看,石油消费在2000-2019年期间保持稳定增长,年均增长率在1.15%。
从石油消费区域来看,亚太地区目前是全球石油消费的主要地区。
以2020年为例,亚太地区石油消费量占全球石油消费总量的40%,北美地区石油消费占全球石油消费总量的24%,欧洲地区石油消费占全球石油消费总量的16%。
从国家层面看,2020年石油消费最大的国家是美国,其次是中国,再次是欧盟。
3.天然气消费情况
最近十几年,全球天然气产业快速发展,2020年全球天然气消费量较2000年增加了60%,其中增长幅度最大的地区是中东地区。
目前,全球天然气消费量最大的地区为北美地区,其次为亚太带去,其他为欧洲地区、中东地区和前苏联地区等。
2020年,全球天然气消费量最大的国家为美国,其次为俄罗斯,然后是中国,其占亚太地区消费总量三分之一。
在进一步推进降低量的政策大环境下,预计全球天然气消费量保持上升趋势。
4.核能消费情况
进入21世纪以来,全球核能消费逐年下降。
2020年,核能为全球消费量最小的一次能源。
核能对于技术要求较高,主要分布在北美地区、欧洲地区以及亚太地区,在以发展中国家为主的中南美洲及非洲等地区消耗量极少。
由于核能安全事故曾经多次发生,而且导致后果十分严重,因此欧洲部分国家纷纷制定了政策,逐步关停了核电站,并向其他替代能源转移。
2020年,核能消费量最大的两个国家是美国与法国,美国核能消费量达到7.38艾焦耳,占全球比例为30%,而法国核能消费量为3.14艾焦耳,占全球比例为14%。
5.水能消费情况
2020年,全球水电消费量占一次能源的7%。
亚太地区水电消费量增加最为明显,主要增加在中国,其余地区大体保持平稳。
2020年,中国水电消费量最大,共消费11.74艾焦耳,占全球比例为30.77%。
北美地区、南美地区和欧洲地区水电消费量最高的国家分别为加拿大、巴西和挪威,加拿大和巴西水电消费量占其一次能源消费比例超过25%,挪威水电占比接近65%。
6.其他可再生能源情况
最近几十年来,全球可再生能源发展迅速。
2020年,全球可再生能源的消费量为2000年的12倍。
目前,可再生能源消费量最大的地区是亚太地区,最大消费国是中国,其次为美国。
从历史上看,人类任何一次颠覆性的革命都将带来经济和社会的变革,有时候可能带来强烈的不适应性,当然也需要付出时间和成本的巨大代价。
能源转型意味着改变能源格局,而格局改变必然冲击传统能源的既得利益者。
对于既得利益者来说,往往存在惯性思维,惰性而不求变或许早已固化,这其实很正常,也容易让人理解,有谁愿意揭竿而起而革自己的命呢?
对于能源转型,既得利益者当然是传统化石能源产业,劳动力就业将面临前所未有的巨大压力,已经形成的庞大能源利益集团(尤其是油气利益集团)将受到巨大冲击,进而对能源和金融资本产生强烈冲击。
历史经验告诉我们,能源转型很难在短时间内完成,绝对不可能一蹴而就。
煤炭取代木柴是人类的第一次重大能源转型,时间跨越了两个世纪。
1709年1月,一位名叫亚伯拉罕·达尔比的金属工匠发现了如何利用煤炭“提高炼铁效率”的技术,这可以说是第一次能源转型的开始,然而经过漫长的200年之后,煤炭才取代木柴和废弃物成为世界第一大燃料。
1859年,美国宾夕法尼亚西部开始大规模商业开采石油,预示着第二次能源转型的开始,然而直到20世纪60年代,石油才取代煤炭成为世界头号能源来源。
能源转型过程,需要重构供应链,需要技术创新,而目前第三次能源转型需要的供应链和相关产业确实还没有真正建立起来,这当然需要给人类一定的时间。
当然,人类必须清醒意识到,人类任何新生事物都将面临矛盾和困难,同样能源转型的困难也是显而易见的,人类也切不可以盲目乐观。
客观现实是,全球85%的一次能源仍然来源于化石能源,这些能源构成了一个规模庞大且极其复杂的能源体系,支撑着体量庞大的全球经济。
如果人类改变这个客观现实,那么就肯定遇到诸多问题。
首先,能源转型需要大量的资金,而资金便是一个巨大问题。
目前,各国政府为了应对一次次危机而已经负债累累,是否还有足够的资金来支撑前所未有的能源转型,这本身就是一个大大的问号?
根据权威数据,由于新冠疫情蔓延和肆虐,2020年世界GDP大幅度缩水,主要经济体中除了中国以外,全面出现负增长。
2022年世界经济难以恢复到2019年的水平,而如果新冠疫情控制无力,叠加地缘政治因素,那么世界经济复苏可能会更加缓慢。
新冠疫情带来的全球经济创伤非常惨痛,其对人类的影响及其深远,尤其是大规模的失业潮和大批小微企业的经营困境,构成了一幅伤痕累累的痛苦画卷。
谈到目前全球经济,我有感而发,草写一首词,取名《沁园春-大势》。
股市添霜,
房产失光,
百业萎荒。
见投资渐慢,
消费乏暖;
外需落下,
暮色苍苍。
趋缓能源,
煤油气电,
价飚飘飘盛往芳。
期来岁,
望龙飞凤舞,
四海逍遥。
东西南北红妆,
有华夏精英尽弛张。
睹金砖各国,
尽失牵力;
西欧日美,
经历沧桑。
回望华邦,
朗朗担当,
牵动东西力气刚。
看如今,
有东西逐鹿,
还靠中方。
其次,能源转型需要建立低碳所需的全球供应链。
为了实现2050年“净零排放”的目标,人类需要以前所未有甚至难以想象的速度和规模部署新兴产业或新兴技术,这对于全球供应链构建来说就是巨大的挑战,因为目前支撑能源转型所需供应链的规模严重不足,有些甚至尚未建立起来。
能源转型之难,难于上青天。
人类要实现2050年的目标,全球需要共计1.4万吉瓦的风力和太阳能发电能力,这是现有各类发电站装机容量总和的两倍之多,其困难程度便可想而知。
在实现能源转型过程中,必然带来全球能源产业链的重构。
从原材料的获取和运输,再到使用寿命到期后的弃置处理或回收利用,这些新型供应链的构建必然需要接受政府和投资者的科学评估,分析其可持续发展能力和对社会和环境可能带来的深远影响。
二、能源转型是人类历史上又一次深刻革命
最近几年,我经常参与各种会议,也经常到国外考察和交流。
我无论走到哪里,见到什么样的人,大家讨论的重点似乎已经不再是国际油价,也不是伊朗核问题或朝鲜半岛无核化问题,更不是地缘政治的复杂性和多变性,以往过热的中东地缘政治演变似乎也是持续弱化的话题。
相反,人们关注的话题过多的其实是全球性的能源转型,无论在美国和西欧等西方国家还是在日益崛起的中国,我们看到的惊人一幕都是电动汽车在街道上迅速增加,人们可能难以相信,怎么到处都是。
1.全球能源转型意味着权力转移
权力争夺和权力转移,与能源转型密切关联。
回顾过往,有谁预料到俄乌冲突、亚洲金融危机、全球金融危机、美国页岩革命、电动汽车的迅速发展、太阳能和风能成本的急剧下降、新冠病毒的全球蔓延、美国特朗普总统的任性妄为,如此等等,都十分惊奇地改变了我们所处的这个小小地球。
无容置疑,能源转型确实将给全球政治经济格局带来了巨大的影响,甚至还会影响到世界各国的军事、外交和文化等领域,或许还有可能会加剧国际冲突和地缘政治博弈,进而影响到世界主要经济体的冲突和实力演变。
尤其是中美关系的未来也必然体现到能源转型这个具有全球性、普遍性、博弈性的方面,结果必然会归结到制度冲突,将能源转型逐渐演变到体制、机制、文化、技术、智能网络、金融和商务等诸多方面。
能源转型意味着能源权力的转移,导致全球能源博弈的重点发生重大改变,能源资源国和消费国之间的战略博弈格局将发生根本性的改变。
全球权力转移过程从来都不可能是完全渐进的,演变轨迹更不是线性的,有时也具有不可预见性,因为一件颠覆性事件发生就很有可能影响时代走向,因此才有百年未有之大变局之说,这或许目前的最难以预料的趋势。
2.能源转型当然需要创新,包括技术创新和管理创新
突如其来的事件,影响可能更加深远。
一场突如其来的新冠疫情大爆发,没有人事先预料其发生,但是发生了,而且对人类产生了一场巨大灾难,对全球经济的打击更是难以估量。
人类的正常生活秩序被打烂,众多的人间悲剧造成了,大量的人被迫失业,政府救助的财政压力庞大,众多中小企业生死存亡,有些人因疫而贫,有些国家因疫而陷入困境,多少人希望破灭,多少国家债台高筑,如此灾难,有谁预知呢?
疫情直接导致人们的出行方式,发生了难以想象的很大改变,避免人群聚集,影响出行和社交活动,对教育方式和公司经营模式产生重大冲击。
数字经济在疫情期间得到前所未有的发展机遇,工作方式发生了巨大变化,虚拟世界取代了现实世界,集中办公可以转换为远程办公,面对面教育被网络教学替代,学术论坛、商务会议改在线上举办,交通市场和旅行市场被急剧压缩。
我们有理由预计,在新冠疫情结束之后,上述这种影响还将长期存在,人工智能、机器学习和自动化技术领域的发展将持续改变人类的工作和生活方式,进而改变能源在人类社会中的地位和角色,加快能源转型的步伐。
可以这样说,什么可以让人直接感受到能源转型在路上,电动车开始快速在街道上增加,而且迅速进入大众视野便是最明显的例证。
资本是趋利怪物,资本家往往只看未来,而淡漠当今。
市场任何经济现象均会反应到资本市场上,资本家的眼镜力充满金钱,而资本以获利为本性,可以说,资本市场的反应代表着未来。
目前,全球汽车产业正在经受大调整、大洗礼和大阵痛,其中电动汽车的异军突起就是一个鲜活的现实,虽然电动汽车从目前汽车保有量上显然还没有占据优势,但是市场的渗透率却正在以惊人的速度提高。
在资本市场上,股市一直就是经济、市场或产业发展的晴雨表,股票价格或许可以说明一切问题,可以预示着资本家对未来的预判。
以 2019年为例,销量为36.8万辆,与丰田、通用、福特、等共计4200万辆的销量相比,还似乎没有形成大的气候,然而特斯拉的市值却比这几家传统汽车企业市值的总和还要大,那么问题来了,或许让人充满疑惑。
难道资本家都疯了吗?
资本市场的上述变现,到底说明了什么?
是否意味着能源转型已经成为现实?
化石能源是不是走到头了呢?
大型能源公司路在何方,传统化石能源企业是不是应该静候如何发展?
世界许多国家陆续出台了“燃油车”退市时间表,中国海南省也出台了在2030年禁售燃油车的政策,意味着未来世界各地将禁止燃油车进入销售市场,能源是不是确实在发生根本性的革命,市场是不是在革化石能源的命?
……。
如此等等,伴随着能源转型,问题多如牛毛,疑惑无穷无尽!
我们若不服从自然,我们就不能支配自然。
当然,时代往往会造就奇迹,能源转型过程也不可能是历史的简单重演,尤其在推进过程中不可能复制以往的历史。
从人类进步的视野来看,当今时代的政府政策、金融能力、社会意识和技术创新能力等等要素与几个世纪前相比,早已今非昔比,人类的智慧和能力与以往相比已经无法比拟,能源转型不可能遥遥无期。
尽管能源转型困难重重,但是大趋势已经无法逆转,气候变化和政治压力肯定会推动世界由高碳经济转向低碳经济,这是不以人的意志为转移的必然趋向。
三、能源转型已经超出气候变化范畴
目前,“能源转型”成为全球气候变化的核心议题。
在全球范围内,围绕能源转型和碳排放等议题,国际社会、国内党争、行业之争、企业之争,已经是客观现实,尤其对于国际社会,可谓矛盾多多,明争暗斗,此起彼伏,一场针对能源转型议题的国际博弈正在全面开打。
客观上讲,直到目前,国际气候变化的谈判依然面临困难,任重道远,预计还会面对挑战,因为在全球范围内尚未完全取得一致意见。
联合国气候大会年年召开,但年年吵闹,收获其实还很有限。
在全球气候大会之外,往往是暗流涌动,在科技、资金和贸易等领域竞争激烈,博弈趋势日益加剧,大有“山雨欲来风满楼”的气氛。
在全球气候谈判中,发展中国家也难免卷入到全球碳排放的博弈之中,不得不在国家产出函数中强行增加碳排放的约束条件,而且还需要应对发达国家通过一系列国际规则和国际公权力所强加的额外约束条件。
面临日益严峻的全球气候博弈,发展中国家如何坚守底线,维系自身的经济和社会发展,这就是他们目前面临的严峻考验。
围绕能源转型和碳排放,世界各国将持续博弈,应对全球气候变化任重道远。
在气候博弈中,很显然,目前欧洲走在前沿,日本也比较积极主动。
在能源转型和碳排放博弈中,欧洲作为气候变化的全球引领者,表现显得更加突出,比如燃煤电站在碳排放交易机制下,市场竞争性已经逐步丧失,不得不相继实施关停措施,个别国家还宣布要弃核,今后要逐渐关闭核电厂,不再建设新的核电厂。
但是,对于欧洲大陆来说,围绕着气候变化、温室气体排放和能源转型等诸多问题上,欧洲各国客观上也存在较大的争议或分歧。
以德国、法国和英国为首的西欧国家(老欧洲),似乎站在人类道德伦理的制高点上,试图主导“全球气候治理”格局,而以波兰为代表的的大部分东欧国家(新欧洲)却对气候变化问题采取比较淡漠的态度。
如果仅仅依靠欧洲,无论采取何种激进措施,都无法真正起到关键作用,而不见硝烟的碳排放国际“大战”有可能愈演愈烈。
有些国家,似乎认同气候主义理念,与欧洲有共识,但是左顾右盼,态度不清晰,口号多而务实少,采取比较消极被动的应对措施。
还有某些国家,可能并不太认同气候主义,而是志在本国经济发展,不甘于受二氧化碳减排的制约而牺牲自身的经济发展,而对能源转型和温室气体排放采取措施。
比如,作为二氧化碳排放前四个大国,中国、美国、印度和俄罗斯目前尚未确定一致目标,彼此之间存在冲突或矛盾,博弈将继续持续加剧。
在上述四大国中,目前有明确碳中和的目标的国家只有中国和美国。
作为世界第二大经济体,同时也是世界最大的能源消费大国和二氧化碳排放大国,中国在全球应对气候变化中的角色至关重大,不过中国政府已经制定了应对气候变化的全方位政策体系,坚定了温室气体减排的信心。
中国为世界大国,需要大国担当和全球使命,也提出了2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”,因此火电机组年发电小时数逐年下降,而且在碳交易政策、控制煤炭和价格等制约下,火电企业面临巨大的挑战,未来发展空间正在逐步缩小。
作为世界上二氧化碳第二大排放国,美国在这个问题上表现却出现了反复和矛盾,针对能源转型和碳排放这个议题,共和和民主两党之争加剧。
由于在美国政坛,共和党和民主党竞选剧烈,而且往往轮流坐庄,因此美国政府反复加入或退出相关国际气候协定,确实备受全球关注。
观察美国政治,能源转型和碳排放已经成为美国两党政治博弈的核心议题,你进我退,你来我往,一方积极推动,而另一方却是不屑一顾。
美国是一个世界强国,无论在政治、军事还是经济、文化上都对全球格局演变具有无与伦比的影响力,因此美国政策决定着人类应对气候变化的前途。
在应对气候变化乃至引发的能源转型和碳排放等议题上,预计美国党派之争还将持续下去,目前拜登政府采取积极主动的应对气候变化政策,而一旦共和党再度执政,那么很有可能再度出现政策反复。
对于印度和俄罗斯来说,目前这两个大国尚未提出应对气候变化和碳排放的具体目标,俄罗斯可能是事不关己,高高挂起,而印度似乎是犹豫不决,瞻前顾后,这为全球应对气候变化带来了很大的变数。
四、政治因素不是推动能源转型的决定性力量
从历史发展实践看,能源转型的最主要推动力是市场因素和技术因素。
从能源发展历史经验看,一种能源之所以能够替代另一种能源,其根本力量是市场经济因素和技术进步共同作用的结果,绝对不是由政治因素所决定。
人类社会之所以用煤炭来替代柴薪、用石油来替代煤炭,其关键因素是替代能源与被替代能源相比,在技术和经济上具有可行性和优势。
1.政治力量成为能源转型的推动力
能源转型,政治或许不可能缺位。
从目前来看,人类社会正在处于或者提倡“新能源革命”,试图用新能源来替代传统化石能源,但这种“能源转型热”在很大程度上主要为政治因素所驱动。
政治力,有时候更具有驱动力。
现实上,对于能源转型来说,世界的政治力超越了市场力和技术力,而从“幕后”直接走向“前台”,政府政策扶持成为新能源和可再生能源发展的主要推动力。
能源问题看似是经济问题,但其实也是政治问题。
政治力量往往渲染能源安全和气候变化议题,这本身其实并没有问题,从人类社会“道德、伦理”角度来看,确实值得肯定。
那么,对于全球能源转型,政治力是否应该介入呢?
我个人认为,政治力量肯定要介入到能源转型,但是政治力的介入只不过是为人类社会的能源转型提供了一种压力和紧迫性而已。
或者说,政治力的介入有利于强化人类社会和国际社会应该加快发展新能源的良好意愿和共识,进而形成一种强大的舆论氛围。
政治一旦介入,便存在政治正确问题。
在当今世界,在某些西方国家,政府尤其是某些政府领导人已经陷入到能源革命或能源转型的“神话”或“宗教”陷阱之中。
在欧洲,作为一个政治人物,呢是否提出能源转型或者是否主张发展低碳经济已经成为一个政治问题,能源问题已经演变成为敏感的政治议题或是否“政治正确”的问题。
从个人观点上,我非常反对将政治力与能源问题过度结合在一起。
世界各国的政治力量之所以如此热衷于发展新能源,我们当然可以找出诸多的理由,如确保国家能源安全需要、化石能源排放太多而导致地球气候变化、国家可持续发展需要新能源、化石能源已经逐渐枯竭、石油峰值即将来临等等。
但是,上述这些考虑或观点在很大程度上还缺乏理性的思维,往往都带有较为强烈的“主观”色彩,甚至还是一种非理性的“臆断”而已。
在我看来,美国政府提出“能源独立”战略,日本政府提出“摆脱石油”目标,欧洲提出“放弃化石能源”政策,这些政策宣示在很大程度上可以理解为是“政治口号”而不是经济和社会发展目标。
能源转型和低碳经济能否如期实现,归根结底不是政治问题,而还是技术问题和经济问题,尤其是市场和技术力量能否真正推动这些目标的实现。
人类社会确实需要摆脱对化石能源的依赖,以应对全球气候变化给人类带来的各种挑战,这是我们必须高度重视的大方向。
从政治、安全和道德层面来看,上述逻辑思维绝对值得称颂和肯定,为了应对全球气候变化,人类需要摆脱化石能源,需要实现温室气体“净零”排放的美好目标。
但是,理想和美好的目标,未必就是现实可行的目标,尤其不能依靠政治力量来实现目标,政治家的“纸上谈兵”其实没有实际意义。
2.市场力和技术力是能源转型的真正驱动力
政治力固然不容忽视,但是市场力和技术力才是真正驱动力。
政治力量只有在一种能源快要替代另一种能源之时,提供一种帮助和支持作用,本质上还是要依靠市场和技术创新力量的“借势推力”而已。
我们可以大胆想象,未来能源转型的推动力依然是市场力量和技术力量,而绝对不应该是政治力量,政治主张难以成为真正意义上的推动力。
在本人看来,新能源体系是否能够建立,绝对不会由政府或学者如何鼓吹化石能源枯竭、全球能源安全、气候变化或人类可持续发展等等所决定。
新能源体系的建立,取决于是否出现一种或几种在资源潜力、技术创新、供应能力、使用效能和价格水平等综合指标上能够超越传统化石能源的新能源,取决于新能源体系是否具有市场价值和技术经济的可行性。
本人认为,化石能源是否真正到了发展的“晚期”,目前仍然还是一个未知数。
俄罗斯与乌克兰之间的冲突导致整个欧洲爆发了能源危机,迫使部分欧洲国家重新启用煤炭或核电等措施,足以让我们清醒,化石能源不可能很快寿终尽寝。
目前,在欧洲和美国,化石能源价格暴涨,有人由开始重新审视化石能源,认为化石能源或将持续保持主导能源地位,能源转型将被迫推迟或延缓,甚至可能失败。
当然,上述论调不可能成为主流,我也不赞同这种论调。
暂时发生的现象,并不代表长期的趋势。
我们应该充分认识到,化石能源价格持续上涨或持续下降,并非意味着化石能源的寿命多长或多短,而且价格涨跌其实均具有十分明显的“双重”作用。
一方面,化石能源价格涨或跌,可以促进或抑制新能源开发和能源节约。
另一方面,化石能源价格涨或跌,也可以促进或削弱化石能源自身的勘探与开发的投资动力,而投资有利于延长或缩短化石能源的生命周期。
Facebook 、苹果、亚马逊、Google 这些科技互联网公司的业务重心都有所不同,但近几年都都不约而同在一个领域不断加大投入,那就是可再生能源。那么为什么互联网都盯上了可再生能源?
1、带动地区经济发展。早在 2014 年,亚马逊的第一个风力发电厂就已经在印第安纳州的本顿县启用,而新的三个风力发电厂,其中一个位于加利福尼亚南部特哈查比山脉,在这座山脉进行风力发电的科技公司不仅仅是亚马逊这一家。这些风力发电项目多建在边远的农村地区,同时也带动了这些地区的经济增长。根据美国劳工统计局的预测,从 2018 年到 2028 年,风力涡轮发电机技术人员的岗位将增加 57%。
2、最主要的原因之一就是为自家的数据中心供电。除了风力发电,太阳能也是互联网巨头青睐的可再生能源,美国新墨西哥州正在建设的建设两个 50 兆瓦的太阳能项目,在不久的将来将会为 Facebook 数据中心供电,以帮助 Facebook 实现在 2020 年 100% 使用可在生能源的目标。作为全球最大的几家科技互联网公司,Facebook、Google 、苹果、亚马逊的数据中心存放着支持几十亿用户数据量的服务器,耗电量十分惊人。
据统计,全球数据中心的电力消耗总量已经占据了全球电力使用量的3%,按现在的电力价格估算,到 2025 年全球数据中心的电费将会超过百亿美元。
互联网巨头纷纷要提高可再生能源的使用比例,既可以大大降低成本,而在边远农村投资的新能源项目,往往还能获得当地政府的补贴,此外还能通过环保提升自己的企业形象,一举多得,也难怪大公司都盯上可再生能源了。