以中國為例,如果到2050年實現碳中和目標,那么從2018年到2050年,煤炭的消費量將下降94%,石油將下降74%,只有天然氣會增加65%,其他的都是光伏和風電的天下。真正難以減排的是工業,比如說鋼鐵、合成氨、苯、乙烯、甲醇,還有水泥等耗能大戶,未來要怎么做到近零排放?核心答案就是用電,確切地說是電解水制氫。對于這些行業
以中國為例,如果到2050年實現碳中和目標,那么從2018年到2050年,煤炭的消費量將下降94%,石油將下降74%,只有天然氣會增加65%,其他的都是光伏和風電的天下。真正難以減排的是工業,比如說鋼鐵、合成氨、苯、乙烯、甲醇,還有水泥等耗能大戶,未來要怎么做到近零排放?
核心答案就是用電,確切地說是電解水制氫。
對于這些行業來說,利用低成本的光伏發電或者水電電解水制氫,得到氫氣作為基礎冶煉還原材料以及化工原料的氫原料生產鋼鐵、化工和石化產品,在歐洲已經有了非常清晰的路線圖,有些技術已經開始落地。
中美歐開啟碳中和競賽
2020年9月22日的第75屆聯合國大會期間,中國提出二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和,也就是整個中國實現二氧化碳“零凈排放”。
在十一假期,歐洲議會投票通過,到2030年溫室氣體排放在1990年基礎上減少60%,在歐委會7月提出的到2030年減排50%~55%目標的基礎上進一步加碼。
美國也很快參與進來。剛剛在極富爭議的選舉中獲勝的拜登曾是簽署了《巴黎氣候協定》的奧巴馬政府的副總統,其在競選推出的《清潔能源革命和環境正義計劃》中,要求確保美國在2035年前實現無碳發電,在2050年之前達到碳凈零排放,實現100%的清潔能源經濟。
隨即,12月12日的聯合國氣候雄心峰會上,中國宣布到2030年,單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右,森林蓄積量將比2005年增加60億立方米,風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。
12月16日至18日,中央經濟工作會議在北京舉行,提出要抓緊制定2030年前碳排放達峰行動方案,支持有條件的地方率先達峰。碳中和開始成為政策加以推進,誰都知道這對一向以執行力強聞名的中國來說意味著什么。
勢易時移,讓這場競賽從碳減排的富國游戲變成了碳達峰乃至于碳中和的“強國游戲”,更是從歐美聯手收割世界的屠場,變成中歐美三雄并立的競技場。
光伏:2026年有望徹底淘汰火電
在過去的10年里,風電綜合成本降低了70%,光伏降低了80%。光伏作為曾經昂貴的清潔能源現在有望變成最廉價的能源,畢竟太陽不會收費。
截至2019上半年,國內陸上風電全生命周期成本(LCOE)約為50美元/兆瓦時,已經低于火電的63美元/兆瓦時,風電在中國正式進入平價上網時代。
據麥肯茲2019的研究報告顯示,預計包含調峰成本在內的光伏度電成本將于2026年低于煤電。
這意味著到2026年后,即使沒有環保政策,新建火電站的全生命周期成本將高于光伏電站,而且光伏的發電效率仍然可以繼續提高,成本繼續下降。
自第二次工業革命開始,燃燒了近200年的火電站很快就會被光伏淘汰,徹底退出歷史舞臺。
打破里程焦慮, 新能源汽車 用智能化淘汰燃油汽車
制約新能源汽車普及的首先是續航里程,但過去5年電池的能量密度取得了突飛猛進的發展。
近兩年,通過三元電池技術的優化,多數新上市的新能源汽車達到了150~200瓦時/公斤的能量密度,上市新車的續航里程普遍達到400公里以上。到2030 年,全固態電池將取得突破。在能量密度上,可從現有150~200瓦時/公斤提升至500瓦時/公斤。在安全性上,固態電池不含電解液,安全性更高。新能源車的電池的體積、重量、成本進一步大幅下降,全方位吊打燃油汽車。
如果說10年前、5年前發展新能源還是看不到收益的戰略投資甚至是純粹的增加成本,那么現在發展新能源產業,已經是可以望見地平線上冉冉升起的金字塔了,率先突破、大規模普及新能源技術的國家,未來不但能掌握比別人更低的能源成本(光伏、風電、電動汽車),還能發展更酷炫的智能生活方式(自動駕駛、Robotaxi/Robotruck等無人駕駛商業模式),并且反過來用環保低碳的名義形成貿易壁壘,重新劃分產業鏈。
完美逆襲的中國新能源產業
光伏:從兩頭在外到掌握核心科技
目前,中國已經實現全產業鏈的國產化,從原料到終端產品,從生產設備到耗材,到處都是中國企業領先的身影。在365光伏發布的全球光伏20強榜單中,其中15強為中國企業。
鋰電池:中日韓三分天下有其一
2020年,中國有6個鋰電池企業位居動力電池世界市場占有率前十。寧德時代穩居第一,比亞迪、遠景時代、國軒高科、中航鋰電等紛紛上榜。
新能源車:全球最強產業鏈已成,整車龍頭孕育中
多年的積累讓中國打造了全球最具成本優勢的電動汽車產業鏈,吸引了寶馬和特斯拉等公司將生產基地放在中國,利用中國的產業鏈降低其生產成本。中國2020年上半年在全球生產的66萬輛電動汽車中約占40%,遠高于美國的23%和日本的2%。
功率半導體
以功率半導體中的IGBT為例,2020年斯達半導體和中車時代電氣在國內新能源汽車市場都取得了超過15萬輛的裝車量,加上比亞迪半導體自供的部分,國內去年超過130萬輛新能源車粗估接近40萬輛,也就是說超過20%的比例由國內企業供貨。而隨著未來新發布的車型尤其是B級車等中高端汽車逐步采用國產功率半導體產品,這一比例有望繼續提升,實現中國功率半導體產業的完美逆襲。
自動駕駛與人工智能
在AI領域,華為實現了軟件加硬件,訓練加應用的完整布局。硬件部分,主要芯片產品是海思昇騰系列的AI芯片,包括Ascend 910和Ascend 310。其中Ascend 910針對云端應用,使用7nm工藝在350W的功耗上實現了256 TOPS半精度浮點數算力或512 TOPS 8位整數算力。
Ascend 910芯片結合華為的AI算法訓練軟件系統,就是Atlas人工智能計算平臺,是唯一有望挑戰英偉達DGX訓練系統的人工智能平臺。未來如果華為要打造自己的自動駕駛算法系統,或者向第三方企業開放,算法工程師就可以在Atlas平臺上訓練自己的算法,并在華為的車載MDC智能駕駛計算平臺上裝車使用。
雖然目前華為的芯片生產尚受美國禁令所限,無法落地,但相關技術儲備表明中國的自動駕駛與人工智能已經具備借助這輪汽車革命打造美國之外的第二個生態體系的能力了。
未來世界能源圖景驟變:足以重寫國際經濟格局和地緣政治格局
中美歐等主要能源消費國將通過國內的光伏、風電等電站提供大部分的能源,路上跑的是新能源汽車,僅保留少量火電、石油和天然氣的電站用來調節光、風等能源在夜間、無風等情況下發電不足的部分需求。
而這些少量的煤炭、石油將主要在本國的煤礦和油氣田生產,曾經繁忙的石油管線閑置著,無數郵輪停泊在中東的港口日漸朽爛,只有LNG船和天然氣管道依然繁榮,演奏著化石燃料最后的華章。
整個地球的經濟和地緣格局都將因此而發生改變。
全球能源格局大變:石油成最大輸家
以中國為例,如果到2050年實現碳中和目標,那么從2018年到2050年,煤炭的消費量將下降94%,石油將下降74%,只有天然氣會增加65%,其他的都是光伏和風電的天下。對歐洲來說,如果要在2050年實現碳中和,石油消費需要下降56%,天然氣微升12%,而煤炭要下降94%。
這意味著按照中歐的能源結構規劃,再假設美國和歐洲采取類似的政策,那么到2050年,目前占據全球石油需求53.4%的這三大經濟的石油需求將下降50-70%,如果再考慮其他國家或主動、或被動的碳減排努力,全球石油需求將下降1/3甚至一半。
未來的世界,油價長期低于60美元,也就是說這些石油出口國家的財政將長期處于入不敷出的狀態。一旦這些國家因油價崩盤陷入社會動蕩甚至內戰,他們的油田會因為這種動蕩出現大規模的減產,被動退出國際能源市場。
中國或成最大贏家
2019年,中國原油產量為1.91億噸,石油進口量為5.06億噸,石油對外依賴度高達72%。根據碳中和的要求,到2050年,中國石油需求將下滑74%,這意味著到2050年中國將不再進口石油,石油需求將全部由國內油田滿足。
天然氣仍然需要進口但來源分散化。2018年,中國天然氣進口量預計為1254億立方米,對外依存度達到45.3%,其中59%的進口天然氣由液化天然氣(LNG)通過專門的LNG船通過海運滿足,41%由管道進口天然氣滿足。到2050年,中國的天然氣消費量將增加到超過4500億立方米,假設增加部分全部來自于進口,未來新建的中國中亞管道D線、中俄東西線將把當前中國管道天然氣進口量增加150%,滿足一半的天然氣進口量;其余的進口天然仍將依賴LNG船通過海路從澳大利亞、中東、東南亞等地進口。
根據中國石油的研究,新能源革命將降低中國能源總體對外依存度,從目前的接近20%下降到2050年的7%左右,困擾中國多年的馬六甲困局有望一掃而空。
新能源革命給中國帶來的另一個可能的好處就是國內產業布局的變化。能源產業分為能源生產和消費兩端,生產端比如光伏發電,而消費端前文討論較多的是交通尤其是汽車這個環節,但其實還有工業、建筑等等其他能耗大戶。
真正難以減排的是工業,比如說鋼鐵、合成氨、苯、乙烯、甲醇,還有水泥等耗能大戶,未來要怎么做到近零排放?
核心答案就是用電,確切地說是電解水制氫。
對于這些行業來說,利用低成本的光伏發電或者水電電解水制氫,得到氫氣作為基礎冶煉還原材料以及化工原料的氫原料生產鋼鐵、化工和石化產品,在歐洲已經有了非常清晰的路線圖,有些技術已經開始落地。
以鋼鐵工業為例,當電價是在4個歐分的時候,電解水制氫,然后用直接還原鐵來煉鋼煉鐵,它的成本可以做到和長流程的高爐煉鋼流程成本相競爭。如果光伏的或者可能能源的電做到2.2個歐分的話,可以和短流程進行競爭。
目前在青海或者世界一些光伏資源非常好的地方,電價已經接近一毛錢一度電。因此未來,青海、甘肅、寧夏這些地方以及川西、云南、京津冀、東北等的光伏資源很好、但目前經濟尤其是制造業發展相對滯后的地方,大量的高耗能的冶金、化工、加工制造等行業將得到大量的產業轉移,從而改變整個中國的產業版圖,實現更加均衡的發展。
高開低走的歐洲誓言打贏碳中和戰爭
歐洲在新能源領域走得很早,風電、光伏都是在歐洲最早產業化的。風電領域,丹麥的維斯塔斯是毫無疑問的行業先驅;光伏領域,德國幾乎以一國之力撐起了2015年之前的全球光伏產業。歐洲很清楚在光伏發電和新能源汽車電池領域難于中國競爭,因此他們從2014年就開始設計路線圖,搞技術研發,規劃在2030年之前把所有和零碳排放相關技術研發完畢,掌控所有的知識產權。
除了推進新能源技術建立產業優勢外,歐洲的另一個目標和中國頗為類似,那就是降低能源進口依賴。在歐盟消耗的能源中,大約三分之二是化石燃料,如煤炭、天然氣和原油。不過,約60%的歐盟能源需求依賴進口,最著名的就是俄羅斯的天然氣。
根據麥肯錫的一項研究,通過推動碳中和革命,到2050年歐洲的對外能源依賴將從目前的73%下降到19%。
只有特斯拉的美國,或將全失能源和地緣優勢
如今的特斯拉似乎風光無限,但如果時鐘往前撥回3年,美國實體經濟最大的驚喜非頁巖油氣革命莫屬。美國頁巖油的產量從2009年的100多萬桶/天增加到2017年的接近600萬桶/天,幫助美國在2018年成為全球最大的產油國,不但實現了石油自給甚至成為新的出口國。
過去全球能源依賴石油,而石油出口國主要集中在中東。美軍駐扎在中東等產油國,其海軍控制了主要油運航道。“頁巖油氣革命”提升了美國油氣的生產能力,使之從世界最大的石油進口國擺脫了對南美和中東的石油進口依賴。這本來可以使美國更加無所顧忌地將石油當成地緣政治敲詐工具。除此之外,美國也曾一度希冀頁巖油實現石油凈出口,以此降低美國制造業的能源成本,帶動制造業回歸美國。
但這一切算盤都將隨著碳中和顛覆石油天然氣而落空。
更要命的是,雖然拜登政府在新能源和碳中和方面很積極,但美國本身油氣資源之豐富是中歐無法比的,更不存在對進口油氣資源的依賴。因此美國國內存在著比中歐都更強大的反對新能源的利益集團,這也是2018年特朗普上臺后撕毀巴黎氣候協議的背后原因。
石油出口國全體委內瑞拉化
前文說過,需求大減將會把油價長期壓制在50~60美元以下,而這個油價無法支撐幾乎石油輸出國的財政。理論上可以實施大刀闊斧的改革,但“荷蘭病”幾乎不能醫治。國內的特權階層、被補貼養懶的人民、地緣斗爭下高額的軍費開支,都使得他們幾乎不可能贏得碳中和的挑戰。
以普京大帝執政的俄羅斯為例。今年大約2500億美元的財政收入中,油氣產業相關收入占比大約28%,如果未來油氣出口需求因為碳中和下降一半,簡單計算可以認為其財政收入將下滑14%。當然目前俄羅斯還有1200億美元左右的福利基金即第二主權財富基金可以補充財政赤字,但坐吃山空也用不了幾年,畢竟其第一主權基金的儲備基金因為2014年俄羅斯合并克里米亞后被西方制裁,只用了3年就被消耗殆盡。
當然,以俄羅斯的地大物博,還有木材、天然氣、氫能、農業等出口潛力可挖,維持目前的局面,避免出現大規模的內亂,但下一個30年,普京大帝想還人民一個強大的俄羅斯基本上是不可能的。
200年前石油的發展和內燃機的發明曾讓使用威爾士無煙煤的皇家海軍感到焦慮,因為她無法在帝國本土找到足夠的油田而不得不依賴中東殖民地遠在萬里之外的石油。
石油在20世紀見證了美國的崛起,扼住了元首的鐵蹄,窒息了殘暴的舊日本軍隊,也目睹了英法殖民帝國的衰落和蘇聯大廈的倒塌。
不同的國家因石油的崛起而興衰,我們也將見證不同的國家因石油的衰落而喜悲。
作者: 來源:龍馬產研
責任編輯:jianping