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彭宁科:能源如何革命(上)

2021-12-03 12:04:08  来源:中国金融商报     编辑:翟晓燕

彭宁科:毕业于北京大学地球物理专业。长期在国际大型能源和化工企业担任高管,热心国际合作,是全球化和可持续发展的坚定支持者。目前担任SNAM中国公司董事和高级副总裁。该公司是欧洲最大的独立天然气基础设施投资和运营商。

中国在2014年提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略。四个革命是:生产革命、消费革命、技术革命和体制革命;一个合作就是国际合作。能源革命的真正爆发应该说是在2020年,伴随着中国提出双碳目标。

尽管在2020年整个地球遭受了新冠肺炎的突然肆虐和蹂躏,大部分国家经济遭到重创,全世界一次能源消费下降了4.5%;但是中国经济得益于谨慎科学的防疫政策,录得了正增长,一次能源消费也增长了2.1%。全世界天然气消费也下降了2.3%,但是中国增长6.9%;全世界煤炭消费下降了4.2%,中国是0.3%的正增长,大幅下降的主要是OECD国家,下降15.2%,发展中国家是微降1.4%。可再生能源(主要太阳能风能,不包括水电)全球增长9.7%,中国增长15.1%。可以看出,即便是面对横扫全球的新冠疫情,中国经济仍在艰难前行中调整着能源结构。

中国的3060目标,当然和多年来节能减排的战略一致,和中国在2015年巴黎气候公约上的承诺一致,就是向可再生能源全面转型,尽快转型。从上面源于2021年BP能源统计报告的数据也可以看出,中国可再生能源的消费增长已领先全球,考虑到中国在光伏和风机制造上的雄厚实力,中国在整个可再生能源领域的领军地位是确定无疑的。而可再生能源的发展将直接决定氢能的成败与否。

之所以说能源革命在2020年爆发还有几个重大原因:第一就是氢能以目力可及的速度闯入大众的视野之中。如果看看电解槽生产企业的订单,看看氢燃料电池系统集成和关键部件创业企业在一级市场的估值翻番的速度,你会感到,和历史上数次抛头露脸又无一例外的折戟沉沙不同,氢能也许这次要真的修成正果了。第二个是以特斯拉和蔚小理为代表的造车新势力在2020年的异军突起,市场开发全面走俏,特别是赢得了90后年轻消费者的青睐。股票市值也结束了尴尬,大放异彩。第三是和电动车配套的动力电池行业。宁德时代市值突破1万亿人民币,最近还诞生了宁指数,比亚迪作为电池和整车的双料制造企业,肯定不甘落后。而同样亮眼的,还有已经上市的亿华通和准备上市的重塑科技这些聚焦氢燃料电池系统的新锐能源科技企业…这些都是能源生产,消费和技术革命的代表,这是能源技术革命的新时代。

尽管有这个,尽管有那个,地球今天面临的现实是,为了保证地球大气里温室气体的浓度不高于450PPM,避免升温2度以上,按照IPCC的研究结果,也是现在的共识,我们的排放总余额大约在7000亿吨。2020年,全球基于化石能源的二氧化碳排放总量是323亿吨,下降6.3%。中国排放99亿吨,增长0.6%,美国排放45亿吨,下降11.6%。OECD国家总共下降11.5%,发展中国家总共下降3.5%。按照这个排放速度,大概还可以再排20年。地球的未来到底是不堪沉重的洪水滔天还是蓝天白云的绿水青山?取决于人类使用什么能源,如何使用能源。

01

天然气利在当下,功在千秋

人类生活的奢侈追求也许可以降低,总体的舒适追求却是无法降低的。发展中国家人民提高生活水平的努力没有错误,愿望必须得到尊重。那么既要实现稳定快速的减排,又要实现生活舒适的目标,能源消费的增加就不可避免但又要与过去不同。2020年美国人均消费能源265吉焦,中国101吉焦,OECD国家平均159吉焦,发展中国家53吉焦耳。能源消费可以增加,因此而来的排放却必须减少,怎么办呢?

尽管所有的减排努力都值得肯定和探索,但是在当下,电气化有局限,不能解决钢铁水泥建材等等行业的问题,因此既能整体保持经济平稳增长又能提高我们生活水平还能实现减排的办法就是尽可能使得化石能源结构轻化,也就是尽多尽快地用天然气替代煤炭和石油燃料。据测算,在同等热值情况下,煤炭、石油和天然气的排放比大概是1:0.8:0.4,那么用天然气大规模替代煤炭和石油获得10亿吨级别的减排将是显而易见的事实。(煤制气是不能算的,因为它只是改变了排放的地点而已。考虑到一种一次能源转化为另外一种一次能源的损失,总体的排放是增加而不是减少。)这样做,可以说是利在当下,功在千秋。

天然气在中国的市场空间毋庸多言,居民用工业用自不必说,大型燃气轮机发电,以天然气为主的冷热电三联供等等都可以用天然气。那么,大家可能担心天然气供气的安全和价格。

首先看,全球天然气的探明储量在2020年是188万亿立方,近年来一直维持在这个水平。而储采比在2020年是49,2010年大概是5,2000年前后储采比大概是50左右。也就是说,经过这么多年的开采,天然气的储量没有什么明显减少;或者就算从现在开始,勘探活动全部停止,已经探明的天然气,按照现在的年产量,假如可采比按60%计算,也能开采近30年。所以简单说,天然气是用不完的。天然气都用不完,煤炭石油就更不用说了。套用一句话,就是石器时代的结束不是没有石头了,化石能源时代的结束也将如此。

我们再说价格,在全球减排的努力下,作为化石能源的天然气从总量上也将明显而且长期的供大于求,很难再长期维持高价位。何况,天然气也面临水电,核电和可再生能源的竞争。市场肯定有起伏,但是任何担心天然气价格会长期高位的都是杞人忧天。但是不可否认的是,中国国内天然气的目前的高价主要源于低价的国际气源囿于种种原因难以进入市场,而且市场还要消化历史的长协高价气。最近,2021年中,欧洲天然气价格也震荡到高位,但这很难成为长期的趋势和状态。而价格的短期波动,将随着更多天然气基础设施的建设运营,特别是大型地下储气库设施的建设和投入运营,有望得到大幅度缓和。

从2016年开始,美国民粹主义抬头,操起了贸易保护主义的大棒,给自己一手创立的WTO框架下的国际贸易带来了万千难题。被卡脖子成了中国许多行业的梦魇,在芯片上表现的十分突出。但是,具体到天然气,美国在2005年页岩气革命的成功之后,能源不仅自给,而且成了能源净出口国,出口天然气是美国促进经济的重要支柱。事实上,全球天然气从供需平衡上说是买方市场,取决于消费国的意愿。再说,国内还有近2000亿方的产量,还有众多其它气源来平衡市场,被美国卡天然气的脖子,可能性微乎其微。

所以从这个角度来说,让天然气在中国的一次能源结构中尽快扮演更大的角色是没有问题的。在氢能经济到来之前,中国应该大力发展天然气经济。按照林毅夫教授新结构经济学的比较优势原理,在目前中国的资源禀赋结构下,发展天然气经济符合中国国情。投资天然气将激发有效需求,极大地促进经济的发展。

天然气经济,按照产业链说,无非就是上游勘探开发,中游运输,下游使用。上游是老话题,下游刚刚说过,有广阔的空间。新的亮点在于天然气管网和储藏设施。2020年中国天然气消费3306亿方,长距离高压管线7万多公里,地下储气库大概160亿立方。假如到2040年中国消费6000亿或者1万亿方气,那么对于天然气管网的需求也将同步上升,而这是重大的基础设施投资,直接拉动经济。按照国际经验,每公里长输高压管线的投资在1百万到3百万美元之间。假如,中国需要再新建管线10万公里, 按平均每公里1000万元人民币计算,总投资将在1万亿人民币以上,这还不包括低压配气管线和其它相关设施比如加压站等。管线的建成和使用将激发更多的天然气需求,通过消费来促进经济。储气库也是同样的道理。特别是地下储气库,在保证供气的安全性方面将担负重大使命。中国最近几次所谓的冬天气荒,从本质上讲,都是因为储运设施的限制而使得市场短时失衡的表现,并非真的没有气源。

举个欧洲的例子,意大利是高度依赖天然气进口的国家,天然气占一次能源比例约为33%,2020年消费天然气670亿方,其中进口天然气比例高于90%,主要通过长输管线来自利比亚和俄罗斯等国。过去20年中,天然气的供应和基础设施均未发生任何严重问题。2006年俄罗斯与乌克兰冲突紧急情况下导致的供应中断,和2017年奥地利的管道枢纽爆炸而供应中断等等,意大利的天然气供应及天然气价格都是波澜不起,未受影响。应该主要归功于完善的存储系统,妥善的应急计划以及短期管理价格平衡。意大利的地下储气库的工作气量,占约意大利年天然气量需求量的25%,整个国家亦有规划战略储备气。完善的存储及运输基础设施以及完备的应急计划为天然气供应提供了保障。

02

生物甲烷有奇效

农业生产的各种季节性的有机废弃物比如秸秆,猪牛羊鸡等养殖企业收集的动物粪便,我们日常生活的各种厨余垃圾,都可以通过厌氧发酵的过程,变成沼气。沼气再经过提纯,甲烷含量在97%以上时,基本就和天然气的品质相当,这个就是生物甲烷,就可以输入已有的天然气管网。因为原来的生物质在生长的过程中,光合作用已经吸收了足够的二氧化碳,所以把这些生物质发酵成为甲烷,再燃烧使用,二氧化碳已经是平衡的。当然,如果按全生命周期排放估算,也就是包括原料运输过程,发酵和提纯设备的制造等等,使用当然也会产生一定的排放(太阳能和风能也是如此)。但相比而言,已经是大大降低了排放,基本可以当零排放,可以称之为绿色气体。

那么这个生物甲烷的量有多大呢?还是先以欧洲为例,多家商业机构支持NAVIGANT在2019年做了一个研究,题目叫做Gas for Climate,就是关于绿色的气体如何能够为气候变化做出贡献。这个研究的结论是,到2050年,欧洲生物甲烷可能接近1000亿立方。这1000亿立方,有600亿方是通过上面的厌氧发酵技术,其余是原木热裂解技术,但此技术目前尚不成熟。国务院发展研究中心资源与环境研究所做的一项研究表明,中国的生物质供给量巨大,生物质气的潜力也巨大。到2035年可能实现300亿立方生物甲烷的目标。我认为到2050年实现1000亿方也是有可能的。无论最终能够实现的规模多大,都将为减排做出重要贡献。而且,沼渣经过处理,是优质的有机肥,没有味道,环保远远胜过各种直接还田的农家肥。在中国广袤的乡村能够按照分布式的思路在小范围比如县域集中处理农业和养殖业的有机废弃物,不光能解决很多头疼多年的环保问题,顺带提供能源,并减少排放,基本实现了我们向往已久的循环农业的目标,真是善莫大焉。

03

天然气和氢气的协同效应

我还要特别指出的是,天然气的基础设施将和氢能有重大协同效应,氢能的发展将大大延续天然气管网和储藏设施的商业价值。

尽管尚待更多的实验和可行性论证,意大利国家天然气管网公司已经做了天然气管线掺氢10%的试验,非常成功。15%和更高比例的掺混正在试验之中,地下储气库的掺混也在可行性论证之中。通过天然气储运设施为氢气提供同样的储运服务,将彻底打通氢能中间环节的瓶颈,使得绿氢(就是可再生电力电解水而生产的氢气)能够从可再生能源丰富的地方以很低的成本到达负荷中心,这样,在2050年以后,在天然气逐步退出能源主角的时候,天然气基础设施仍将继续为氢能发挥重大作用。毫无疑问,天然气基础设施的价值,将长远倍增。

上面我们讲到了能源生产和消费的革命,以氢能和电动车的为代表的则是技术革命。我们不要忘了体制革命,可能是最重要的革命。

04

监管新政

体制革命,具体到天然气,就是为市场化改革而建立的一整套针对基础设施的新兴的监管政策。

天然气市场的改革其实是我们当下能源行业里最重要的事情,因为市场是产业长期发展最终能否成功的基础。上中下游分离,基础设施独立运营,并向第三方开放,接受监管,这是提高天然气市场效率最重要的举措。在这个过程中,运输系统运营商 (TSO),托运商(Shipper)等等对于我们的企业来说都是要学习的新角色。在中国特色的市场经济中,大型央企,省属国企,普通国企,民企,外资企业,都需要寻找自己的角色。

中国目前7万多公里的长输高压天然气管线,长度应该是不短了,但是基本是一线一个政策,从运营的角度看,网的概念正在国家管网公司和众多省网公司成立的春风中孕育形成。作为调节天然气旺季和淡季需求曲线的地下储气库,大概有160亿方工作气量,刚刚开始进行商业化运作的尝试。如果是盐穴库,地质上的问题相对比较单一好处理,如果是废旧气田或者油田的储层,运行上需要处理很多技术难题。而技术处理的好坏直接关系到商业运营的成败,客户在夏天注入1亿方气,他是希望在冬季提取出同样数量的气,当然是付费。如果冬季提取不够,而且是技术运营上的问题,运营商是需要担负财务损失的。所以,在管网发达的欧洲,储气库也被称作Gas Bank (天然气银行),客户需要的是存取自由的服务。当然,毕竟这是物理银行,无论是供气商客户,还是消费者客户,都要遵循储气和提气的规定。这些规定,有些是最高监管层面的,有些是地区层面的,有些是TSO层面的等等。这个监管的高效成熟运作,在国内正亟待开始。

这些改革的措施已经被证明能极大地促进市场的效率。还是以意大利为例,因为意大利和中国在这点上相似度最高。整个欧洲天然气行业改革历经20余年,从2000年开始意大利逐步将天然气管网分离出来,经过了公司结构和股权改革,2012年意大利国家管网公司SNAM实现了所有权的完全分离,形成了成熟的自主权,国家天然气改革正式完成,实现了“X+1+X”的运营模式。当然这个1不是100%,但是接近。这套为天然气市场改革所制定的基础设施的监管政策带来很多益处。第一是更加活跃的市场,为下游市场的充分竞争奠定基础。天然气市场的改革,也使得天然气管网有了清晰稳定的管理结构,带来了长期可预见性,降低了风险,从而支持了天然气相关基础设施的发展和市场持续健康的增长。从2006年到2017年,意大利的托运商数量增加超过了3倍,一级和二级市场的容量交易增加了15倍,虚拟交易枢纽天然气交易量增加了8倍。改革让市场变得更加活跃,实现了上下游的充分竞争。

第二是天然气价格由充分竞争的市场决定。在意大利,天然气基础设施的成本(包含中游所有环节)占最终天然气成本售价的大约20%,而全国性管网运输及储气成本大约占销售价格的6-7%。在欧洲,天然气价格主要受全球及欧洲市场驱动,而天然气基础设施的独立,完善与开放,也带来了更多的参与者及流动性,使得市场更具有竞争性。

第三是保障国家天然气供应安全。完善的基础设施和监管措施将不光保证市场的充分竞争,而且会最大程度地保证供气的安全。看不见的手和看得见的手各自扮演自己的角色。

在中国,这些监管政策的制定,明确和持续优化当然殊为不易,但却是稳定市场发展市场从而带动整个产业链和经济发展的最为关键的举措,值得迎难而上。可以说,能源体制革命能否成功,关键在此。

05

国际合作

在提出四个革命的同时,中国没有忘记一个合作,就是国际合作,可谓高瞻远瞩。无论是建设人类命运共同体,还是推进一带一路,或是落实巴黎气候协定,国际合作都是必不可少的途径,结果也是必然多赢的。原因在经济学原理上无非还是比较优势的缘故,只有各取所长,才能解决共同的问题。但是不可否认,这个过程从来不是一帆风顺的。奥巴马政府签署巴黎议定书,特朗普政府退出,拜登政府再次重申承诺就是一个难以置信的真实案例。对于中国而言,境外境内的国际合作都同等重要。在境内,主要就是外商投资企业的中国业务。以天然气基础设施为例,在最新版的外商产业投资目录里面天然气基础设施都属于鼓励类,在负面清单里面也没有踪影,这说明在决策层是欢迎外资的。这个决策,再加上中国经济长期增长的潜力和良好的创新动能,吸引了具有长期经营经验,走过相似的改革剥离的道路,并有强大实力的国际公司。吸引国际资本,扩大开放面临新的重大机遇,能够快速提高中国天然气基础设施的投资,运营和管理水平。按照林毅夫的新结构经济学,这又是一个发展中国家利用后发优势,迎头赶上的机遇,中国的管网公司应该把握机遇,实现快速且高质量的发展,大幅度提升中国天然气市场的效率,并获得巨大的资产增值。

所以说大力发展天然气是利在当下,功在千秋。“十四五”和2030远景规划天然气消费量是6000亿方,我认为这个比较谨慎,远景可以看到1万亿方甚至更高。果真如此,减排的利益和通过投资对于经济的促进,以及产业升级的效益将是非常巨大的。一石多鸟的举措将实现能源革命。

(作者根据自己发表在财经年刊2022上的同名文章改编)

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