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氢能的果子,眼看就要熟了
来源:锦缎/作者:愚老头/ 日期:2022-08-17

2022年的当下,光伏和新能源汽车已经不再需要补贴,可以自我造血之后,未雨绸缪,政策还是需要找一个未来的经济增长点进行培育。


在此之后,氢能可能成为各项政策支持的重点方向。


因为在新能源的降本过程中,氢能的果子,眼看就要熟了。 



01 为什么是能源? 


开门见山的说,人类文明或者说物质财富最大的约束,是能源。


能源的总量,或者说能源利用水平的高低,决定了经济增长的上限。


当今经济学课堂上讲的经济增长理论,无论加上再多的数学公式,本质上还是围绕着资本、劳动力和技术三个要素打转。


比如上面这个模型,经济增长f,是由K(资本)、L(劳动力)和T(技术进步)三个要素决定的。


在这个简版模型的基础上,现有的经济学家基本把你能想到的因素,比如技术扩散、移民、生育率、教育、储蓄等等,通过中间指标包含了进去。结果是,经济学家真的就是越来越象牙塔了。


我当然不敢说经济增长理论是错的,但考虑到从设立诺贝尔经济学奖的1968年到现在,既没有一个中国经济学家获奖,也没有一个经济学家因为解释中国经济获奖。


中国的人均GDP从2000年的不到世界平均水平的18%,到2019年超过世界平均水平的90%,10多亿人脱离绝对贫困,GDP总量也从2000的世界第六跃升至第二,离美国仅仅一步之遥。


你要说物理奖、化学奖这些,还好理解,没什么可说的,努力的时间还不够。而经济学这么一个解释现实的社会科学,居然对世界经济这么大的变革视而不见。


所以,这些经济学奖评委们,要么得去看看爱尔眼科,要么就是这个学科跟科学真的没关系。 


传统经济增长理论是二维空间里作画,能源才是独立的第三维。


升维思考才能更好理解当前我们所处的变革大时代。


从第一性的角度,核心的能源利用形式决定了一个时代经济增长的上限。


在英国工业革命之前,人类主要利用的能源是生物质能,说白了就是靠上山砍柴。


英国工业革命推动了煤炭的开采使用,人类突破自然桎梏开始进入工业化。


煤炭之后是石油,液态的石油解决了运输的问题,内燃机取代蒸汽机,让技术进步能够更进一步向全球扩散。


每一次核心能源的变革都会带来社会面貌的巨大变化和物质财富的极大增加。 



02 化石能源的局限性 


最近几年,或者说进入21世纪以来,我们观察到下面的一些现象:


2008年全球GDP为63.72万亿美元,2020年为84.68万亿美元,增长了20.96万亿美元。同期中国GDP从4.59万亿美元增长到14.73万亿美元,增加了10.14万亿美元。即2008年以来,中国经济增长占全球GDP增长的48.38%,将近一半。同期美国GDP增长了6.24万亿美元,中美两个国家占到了世界GDP增长的78%,这代表剩下一百九十多个国家,在这12年里,几乎是没有增长的。


如果我们再把时间拉长一点,单看美国的情况。罗伯特·J.巴罗的教材《经济增长》中有这么一组数据:如果以1996年的美元计,美国实际人均国内生产总值(GDP)从1870年的3340美元增加到2000年的33330美元,增长了9倍,对应着就是每年1.8%的增长率。美国算是除中国之外所有国家中表现非常好的,也只能保持每年1.8%的增速。


为什么会出现这种情况呢?


这是由化石能源的局限性所造成的。


煤炭和石油,包括天然气,本质上都是化石能源。既然是化石能源,就有绕不过去的资源约束,化石能源不可再生,利用的边际成本很高,这个边际成本锁死了生产力的上限。美国费了好大劲研发了页岩气,可架不住中东国家们沙漠里直接插根管子石油就向外喷。化石能源本质上还是受制于自然禀赋,地里没有就没有,而开发就需要成本,需要的量越大,边际成本就越高,因为边际成本低的会优先开发,后期的开发条件会越来越恶劣,成本也越来越高。


简单的说,就是能源供给靠挖矿太费劲了,财富增长的速度不够给力。


这也能解释我们常说的康波周期的问题。大家公认新周期也就是第五次康波从1991年开始,到现在为止30多年过去了大家还找不出来这个康波周期的代表性产业,只能说明一点,这次康波周期在技术进步上真的是乏善可陈。

 


化石能源作为一次能源的主力来源极大的约束了整个社会创造财富的能力。哪怕是新能源发展迅速的中国,2021年非化石能源在全部一次能源中也占不到17%。 



03 关于能源的例子 


很多人不理解为什么能源是经济增长最重要的第三维,因为我们绝大部分人都不了解现代工业世界的运行逻辑。


事实就是,我们这个世界的根基,过去是,现在是,未来还是由碳氢两种元素搭起来的,这其中,骨架材料靠碳,燃料则用氢。


化工行业有油头、煤头和气头的划分,就是从碳氢来源的角度,划分化工的工艺和流程。石油、煤炭和天然气,除了作为我们能源的来源之外,还是构成现代社会的合成化工产品的基石。


石油、煤炭和天然气,归根结底都是碳氢化合物。这其中,煤炭是纯碳,所以煤化工需要水(H2O),石油近似一个碳两个氢,天然气则是一个碳四个氢。


能源对工业的影响之深远大家往往体会不到。举个例子,我们知道石油输出国组织OPEC。至于中国,富煤、缺油、少气,是我们常说的能源禀赋,让我们感觉我们国家貌似是一个资源匮乏的国家,实际上呢?


2022年5月,世界贸易出现了一个前所未有的现象,那就是全球前10大工业国除了中国,全都出现了贸易逆差。其中德国5月份贸易逆差10.4亿美元,这是德国1991年以来的30多年间,第一次出现月度贸易逆差。顺差方是那些资源出口国,包括中东产油国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西等。


同为工业国的中国5月份贸易却是顺差,并且顺差高达788亿美元。


中国真的是例外么?直接出口能源,跟能源以原材料和燃料形式生产出成品出口,中间的区别大么?


 

秦皇岛的动力煤与澳大利亚的FOB离岸港口价,在过去的很长一段时间内,虽说差值不大,每吨100美元以内,但都是负值,国外煤炭价格相对便宜,这也是中国煤炭进口的动力。


这个差值从2021年7月以后就转正了,海外动力煤价格一路看涨,国内价格在调控下则几乎一条直线。进入2022年之后,这个数值拉大到每吨200美元以上。


这个差价代表什么意义呢?2021年世界煤炭产量80亿吨,中国占一半40亿吨。我们假设2022年5月份中国煤炭消耗了3亿吨,这3亿吨如果出口,按照这个价差,就是600亿美元,基本上相当于6月份全部的顺差。这相当于国家人为压低了能源价格,为中游和下游产业让利。


尽管我们的计算方法过于简单粗暴,但掩盖不了这其中的事实,那就是建立在煤炭这种资源禀赋上的中国,本质上也是一个能源出口大国,这才是我们在最近能源价格大涨时保持巨额贸易顺差的根本原因。



04 为什么是氢能? 


为什么氢能在未来能源规划中有着非常核心的地位?


因为氢能的存在,打破了新能源的不可能三角。为新能源彻底取代化学能源撑起了最重要的那根支柱。 


资本市场上一直讲新能源这个名词,以至于我们都有些模糊和神化了新能源的本来面目。 


无论新能源还是化石能源这些旧能源,本质上都是能源,都要经过市场的检验。 


关于能源,有一个不可能三角理论,这个理论由中国人民大学的郑新业提出。

 



总结下来,就是一种能源,在一定的技术条件下,不可能满足环境友好、便宜和保证供给三个条件。引申到一次能源上,就是不存在既环保又便宜还能保证供给的能源。煤电便宜稳定但是实在不环保,水电便宜还算环保就是不稳定,冬季有枯水期,风电太阳能这些新能源环保但是既不便宜又不稳定。 


本来吧,这个三角问题确实是无解的。但是没想到的是,中国光伏行业实在是太内卷了,新能源的发电成本以令人发指的速度下降,光伏发电做到了与煤电同价,首先甩掉了对政府补贴的依赖,便宜这个条件终于实现了。 


摆在光伏等新能源面前的,还剩下一个条件需要满足,那就是稳定可靠。 


光伏、风电之所以被称为垃圾电,就是因为电力发电侧实在太随心所欲,需求侧表示压力山大。


以风力发电为例,冬季、夜晚风大,发电量也大,但这个时刻都对应着电力需求的低谷期。至于光伏,不提白天夜晚的问题,一朵飘来的云就瞬间就可以让电站功率掉下来60%,这种大保健和ICU之间的无缝对接,电网要是不得心脏病就奇怪了。


摆在光伏风电这些新能源面前的,就是如何做到能源的平滑输出,也就是我们所说的储能。 


我们通常把光伏平价上网称为上半场,这个阶段光伏摆脱了对补贴的依赖。对应的还有一个下半场,那就是解决电网调度的问题,光伏发电价格需要进一步下降,当光伏+储能的成本低于煤电的时候,稳定可靠这个条件就通过增加一道储能,或者讲能源的载体,解决掉了。


换言之,稳定可靠这个条件,可以通过光伏风电等新能源不断的降本来解决。当光伏风电足够的便宜,为储能留出可劲造的空间的时候,我们就突破了能源问题的不可能三角。 


那个时候,我们会迎来历史上增速最快、价格最便宜的能源供给,我们也将跳出化石能源的束缚,迎来历史上最快的经济增长和财富积累,这将惠及世界上现有的所有国家。


这个关键的储能工具,我们可以叫做能源的载体,也有人称作能源路由器,就是氢能。


氢能不是能源,但它是新能源在人间的代言人。 


氢能之所以能够成为这个中间工具,是因为他是一个适用性最广的能量载体。

氢元素的质量占到宇宙的75%,在地球上也不算稀缺。不稀缺,这是作为能量载体的基础要求。从这个意义上讲,锂电池的上限基本就是被锁定了,钠离子电池的空间倒是很大。


氢能最关键的是他的广谱适用性,可以作为燃料、化工原料和单纯的储能装置,就像原油时代的海上超级油轮和遍布世界的加油站,将廉价的新能源之光洒满全世界的每一个角落。