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當(dāng)今地球面臨的現(xiàn)實(shí)是,為了保持地球大氣層中溫室氣體的濃度低于450 PPM (PPM)和避免超過2攝氏度的變暖,人類排放的總平衡,根據(jù)發(fā)現(xiàn)的聯(lián)合國(guó)氣候變化委員會(huì)(IPCC),現(xiàn)在的共識(shí)是，大約是7000億噸。
2020年，全球化石燃料二氧化碳排放量總計(jì)323億噸，下降6.3%。中國(guó)排放99億噸，增長(zhǎng)0.6%，而美國(guó)排放45億噸，下降11.6%。經(jīng)合組織國(guó)家的降幅為11.5%，發(fā)展中國(guó)家為3.5%。按照這樣的排放速度，剩余的二氧化碳還可以再排放20年。
地球的未來(lái)是被洪水淹沒還是郁郁蔥蔥，取決于我們使用什么以及如何使用能源。
天然氣現(xiàn)在受益，未來(lái)工作
人們對(duì)奢侈的追求可以減少，但對(duì)整體舒適的追求不能減少，發(fā)展中國(guó)家人民提高生活水平的愿望必須得到尊重。到2020年，美國(guó)人均能源消費(fèi)量為265億焦耳，中國(guó)為101億焦耳，經(jīng)合組織國(guó)家為159億焦耳，發(fā)展中國(guó)家為530億焦耳。能源消耗仍將增加，由此產(chǎn)生的排放必須減少。
雖然所有的減排努力都值得肯定和探索，但要保持整體經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)，提高生活水平，減少排放，唯一的辦法是盡可能使用天然氣，而不是煤炭和石油。
在相同熱值下，煤、油、天然氣的排放比約為1∶0.8∶0.4。如果用天然氣大規(guī)模替代煤炭和石油，減排10億噸將是顯而易見的。但煤制氣不能算作天然氣，因?yàn)樗皇歉淖兞伺欧诺攸c(diǎn)，總體排放增加而不是減少。
中國(guó)天然氣的市場(chǎng)空間無(wú)需多言。在住宅和工業(yè)用途上，天然氣可用于大型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，并可用于基于天然氣的制冷、供暖和供電聯(lián)合。所以你可能會(huì)擔(dān)心天然氣的安全性和價(jià)格。
首先，看看安全性。2020年，全球已探明天然氣儲(chǔ)量為188萬(wàn)億立方米，近年來(lái)一直保持在這一水平。2020年、2010年和2000年左右的儲(chǔ)采比分別為49、50和50。也就是說，經(jīng)過這么多年的鉆探，天然氣儲(chǔ)量并沒有顯著減少;或者，即使從現(xiàn)在開始完全停止勘探，以目前的年產(chǎn)量(假設(shè)可采收率為60%)，已探明的天然氣還可以使用近30年。所以簡(jiǎn)單地說，氣體沒有盡頭。
然后是價(jià)格問題。在全球減排的努力下，天然氣作為化石能源的總量也將明顯且長(zhǎng)期供過于求，難以長(zhǎng)期保持高價(jià)格。此外，天然氣還面臨著來(lái)自水力、核能和可再生能源的競(jìng)爭(zhēng)。市場(chǎng)當(dāng)然會(huì)有起伏，但任何擔(dān)心油價(jià)會(huì)持續(xù)高企的人都言過其實(shí)了。
目前中國(guó)天然氣價(jià)格高，主要是由于各種原因，國(guó)際低價(jià)氣源難以進(jìn)入，市場(chǎng)不得不吸收長(zhǎng)期協(xié)議中簽署的高價(jià)天然氣。
歐洲天然氣價(jià)格也在2021年年中達(dá)到高點(diǎn)，但這很難說是一個(gè)長(zhǎng)期趨勢(shì)。更多天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，特別是大型地下儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，將大大緩解短期價(jià)格波動(dòng)。
事實(shí)上，全球天然氣市場(chǎng)是一個(gè)買方市場(chǎng)，取決于消費(fèi)者的意愿。由于國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量接近2000億立方米，還有許多其他天然氣來(lái)源來(lái)平衡市場(chǎng)，天然氣被卡住的可能性很小。
因此，在氫經(jīng)濟(jì)到來(lái)之前，中國(guó)應(yīng)大力發(fā)展天然氣經(jīng)濟(jì)。
天然氣的經(jīng)濟(jì)效益不過是上游勘探和開發(fā)、中游運(yùn)輸和下游使用。下游有廣闊的空間，新的亮點(diǎn)是天然氣管道和儲(chǔ)存設(shè)施。到2020年，中國(guó)將消耗3306億立方米天然氣，擁有7萬(wàn)公里長(zhǎng)的高壓長(zhǎng)輸管道和約160億立方米的地下儲(chǔ)氣庫(kù)。如果到2040年中國(guó)的天然氣消費(fèi)量達(dá)到1萬(wàn)億立方米，對(duì)天然氣管道的需求也會(huì)增加。根據(jù)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，高壓管道每公里投資在100萬(wàn)至300萬(wàn)美元之間。如果中國(guó)需要再建設(shè)10萬(wàn)公里的管道，如果按每公里1000萬(wàn)元的平均計(jì)算，總投資將超過1萬(wàn)億元，不包括低壓輸配管線和壓力站等相關(guān)設(shè)施。
這條管道的建成和使用將刺激更多的天然氣需求，通過消費(fèi)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。氣體存儲(chǔ)也是如此。特別是地下儲(chǔ)氣庫(kù)在確保供氣安全方面肩負(fù)著重大使命。我國(guó)近期所謂的冬季天氣短缺，本質(zhì)上是由于儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的市場(chǎng)表現(xiàn)暫時(shí)失衡，并非真的缺氣。
特別是，我想指出的是，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和氫氣之間將存在顯著的協(xié)同效應(yīng)，這將極大地?cái)U(kuò)展天然氣管道和儲(chǔ)存設(shè)施的商業(yè)價(jià)值。
盡管還需要進(jìn)行更多的測(cè)試和可行性測(cè)試，意大利國(guó)家天然氣網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功地試驗(yàn)了混合10%氫氣的天然氣管道。15%及以上摻混比例正在進(jìn)行試驗(yàn)，地下儲(chǔ)氣庫(kù)摻混也在進(jìn)行可行性論證。
通過天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施為氫氣提供相同的儲(chǔ)運(yùn)服務(wù)，將徹底打破氫氣中間過程的瓶頸，允許可再生能源豐富的地區(qū)以低成本將綠色氫(可再生電力電解水產(chǎn)生的氫)輸送到負(fù)荷中心。
通過這種方式，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施將在2050年以后繼續(xù)在氫能源中發(fā)揮重要作用，屆時(shí)天然氣將逐步退出主要能源角色。
因此，開發(fā)天然氣是為了現(xiàn)在，將來(lái)的工作。在“十四五”規(guī)劃和2030年遠(yuǎn)景規(guī)劃中，天然氣消費(fèi)量為6000億立方米。我認(rèn)為這是更謹(jǐn)慎的做法，未來(lái)我們可以看到1萬(wàn)億立方米甚至更高。
氫+綠色電，人類終極能源
畢竟，天然氣是化石能源，而甲烷中仍然有一個(gè)碳原子。排放是不可避免的，最終將被更清潔的能源，即太陽(yáng)能和風(fēng)能所取代。但由于太陽(yáng)能和風(fēng)能的間歇性，綠色儲(chǔ)能是不可缺少的，而氫具有規(guī)模、效率和便利性，可以承擔(dān)電力以外的主要能源責(zé)任。
綠色氫是一種基于綠色電力(太陽(yáng)能和風(fēng)能)的二次能源，幾乎零排放。所以說到人類的終極能源，綠色電力和氫能將是兩種主要形式。
鋰電池也是一種很好的形式。氫燃料電池和鋰電池最終可以解決所有運(yùn)輸領(lǐng)域的燃料問題，包括重型卡車、物流車輛、乘用車、各種工具車輛、船舶甚至飛機(jī)和航天器。但就規(guī)模生產(chǎn)而言，鋰離子電池存儲(chǔ)同等能量的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氫電池。氫的高能量密度將大大降低存儲(chǔ)成本，其衍生物氨和甲醇將擴(kuò)大氫能的應(yīng)用范圍。最重要的是，氫能將基本解決高耗能行業(yè)的轉(zhuǎn)型問題，鋼鐵、水泥、化工、陶瓷等行業(yè)基本可以用氫能燃料替代。
在可預(yù)見的未來(lái)，大部分能源將是電力和綠色氣體。我們把天然氣(包括生物甲烷)和氫氣都稱為綠色氣體能源。除了發(fā)電設(shè)施，電力基礎(chǔ)設(shè)施就是輸電網(wǎng)。天然氣網(wǎng)絡(luò)主要有天然氣輸送網(wǎng)絡(luò)和天然氣儲(chǔ)存網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)歐美目前的特點(diǎn)，天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn):
首先，天然氣網(wǎng)絡(luò)更大。在歐洲和美國(guó)，天然氣網(wǎng)絡(luò)很發(fā)達(dá)，在寒冷的意大利北部，它們提供的能源是電網(wǎng)的4到5倍。
二是燃?xì)廨斔途W(wǎng)絡(luò)更加靈活。電網(wǎng)必須實(shí)時(shí)平衡供應(yīng)和需求，并在任何時(shí)候保持恒定的頻率。輸氣管網(wǎng)的注采可分離。
第三，傳輸網(wǎng)絡(luò)可以存儲(chǔ)大量的能量，幾乎沒有損耗，而且價(jià)格便宜。長(zhǎng)距離傳輸?shù)馁Y本成本和損失是驚人的。
根據(jù)在歐洲的成功實(shí)驗(yàn)，氫氣可以被添加到天然氣管道中，以便運(yùn)輸。這使得兩個(gè)最大的能源基礎(chǔ)設(shè)施連接起來(lái)。氫氣使電網(wǎng)和燃?xì)饩W(wǎng)成為真正的能源互聯(lián)網(wǎng)，通過儲(chǔ)能電池、氫燃料電池、地下和地面儲(chǔ)氣網(wǎng)，我們擁有了一個(gè)完全滿足我們能源需求的網(wǎng)絡(luò)。
事實(shí)上，在這個(gè)能源互聯(lián)的大框架之上，微型或地方性的能源互聯(lián)網(wǎng)將獲得更多的生命力。智能微電網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)、熱力管網(wǎng)、分布式能源終端等仍然是相互隔離的，但可以逐步耦合互連。互聯(lián)電動(dòng)汽車或自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車將促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。許多新技術(shù)，如即插即用的分布式電力系統(tǒng)，以及節(jié)能和獨(dú)立的能源系統(tǒng)，如地?zé)幔瑢⒃诨ヂ?lián)的能源電網(wǎng)中找到它們的位置。
國(guó)際碳價(jià)格將成為全球化的新標(biāo)志
全球化是古典經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果。亞當(dāng)·斯密的勞動(dòng)分工理論是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)的開端。從具有千年歷史的農(nóng)業(yè)和手工業(yè)經(jīng)濟(jì)向現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)的過渡，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中，勞動(dòng)分工和效率的提高是核心。勞動(dòng)分工不僅體現(xiàn)在不同產(chǎn)業(yè)之間的互補(bǔ)性和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的細(xì)分，還體現(xiàn)在不同國(guó)家由于資源稟賦結(jié)構(gòu)的不同而形成的不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。從全球的角度看，全球化是經(jīng)濟(jì)最有效的安排，貿(mào)易是全球化的最好體現(xiàn)。
氫能是全球化的新機(jī)遇，是全球化的新催化劑，也是全球化的新載體。由于氣候變化是人類面臨的最大挑戰(zhàn)，它不再是一個(gè)或幾個(gè)國(guó)家的問題，而是全人類的問題。
氫將為世界經(jīng)濟(jì)的再平衡提供新的機(jī)會(huì)，也將為中國(guó)等可再生能源生產(chǎn)大國(guó)在價(jià)值分配中占據(jù)更大份額提供新的機(jī)會(huì)。
與歷史上所有的技術(shù)和工業(yè)革命一樣，氫能的大規(guī)模應(yīng)用將在很大程度上取決于其經(jīng)濟(jì)效益，尤其是制造綠色氫的成本至關(guān)重要。綠色氫成本主要由綠色電成本和電解槽成本兩部分組成。
綠色電力的成本已經(jīng)具有競(jìng)爭(zhēng)力。挑戰(zhàn)在于電解器。電解槽的成本與其規(guī)模直接相關(guān)。另一個(gè)是氫氣基礎(chǔ)設(shè)施，如加氫站，這將決定綠色氫氣能否真正進(jìn)入市場(chǎng)。雖然存在技術(shù)因素，但規(guī)模是主要因素，CNG和LNG加氣站的經(jīng)驗(yàn)可以證明這一點(diǎn)。因此，對(duì)于氫補(bǔ)貼而言，電解槽的尺寸是一個(gè)關(guān)鍵問題。
即使綠色氫氣的成本穩(wěn)步下降，將其大規(guī)模推向市場(chǎng)還有另一個(gè)關(guān)鍵因素:碳的價(jià)格。如果沒有這種壓力，所有關(guān)于氫的設(shè)想可能仍將是那樣。就像今年到目前為止所發(fā)生的那樣，全球能源價(jià)格正在飆升。原因很簡(jiǎn)單，盡管困難重重，回歸我們熟悉的化石燃料是如此簡(jiǎn)單，任何國(guó)家、任何人類都無(wú)法拒絕。
但這只是對(duì)化石燃料的回歸，綠色能源制造成本的下降和碳價(jià)格的上漲將是不可逆轉(zhuǎn)的。一個(gè)氫的世界即將到來(lái)。
我們需要做的是盡早給碳定價(jià)，并讓這個(gè)價(jià)格在人們的腦海中根深蒂固。
雖然世界上已有120多個(gè)國(guó)家承諾到2050年和2060年實(shí)現(xiàn)碳平衡，但它們的計(jì)算方法和計(jì)劃大相徑庭。首先，國(guó)家的努力是自愿的，沒有足夠的約束力
給碳定價(jià)會(huì)更容易，也更公平。你消費(fèi)的是會(huì)排放碳的東西，你為它買單，并且你避免了向?qū)Ψ秸鞫悺Ｏ嗷フ魇仗级悓?duì)國(guó)際貿(mào)易造成巨大的新障礙，并繼續(xù)在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家之間開辟一條鴻溝。
為了最大限度地發(fā)揮各國(guó)努力的協(xié)同效應(yīng)，將一國(guó)的成果提供給其他國(guó)家，國(guó)際碳價(jià)格將是一個(gè)非常重要的參考，而碳匯或碳信用將是新的金融流動(dòng)性的重要載體。
在《京都議定書》(Kyoto Protocol)的清潔發(fā)展機(jī)制(Clean Development Mechanism)下，跨境碳匯交易早在幾年前就已開展，但那只是小規(guī)模試點(diǎn)。如果我們能將全球300億噸碳排放全部投放市場(chǎng)，那將是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。如何使這個(gè)市場(chǎng)公平、符合市場(chǎng)規(guī)則，將考驗(yàn)政府的良心和能力。
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