氢能的果子,眼看就要熟了

发布时间:2022年08月19日 来源: 锦缎 作者:愚老头 浏览量:61

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。

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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。

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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?

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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。

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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。 

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我们总结一下就是,光伏、风电这些新能源负责降本,氢能则负责让世界焕然一新。 

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如果这还不够形象的话,我们可以参考中国氢能联盟研究院的数据。上图是在零碳状态下,终极的能源来源。在化工原料、化工、钢铁、重型交通运输等行业,氢能都是绝对的第一主力。即使在那些电力绝对主导的行业,氢能可能也是其电力的重要来源。

05

氢能发展路线图 

氢能推广的前提是光伏、风电等新能源足够的便宜,而不是倒过来。 

所谓一力降十会,便宜就是最硬的道理。所谓的环保、减碳,都是新能源名义上的副产品,没有里子,长远看面子终将保不住,就像现在的德国,还是要将煤炭捡起来。 

光伏、风电降本的节奏,决定了氢能帝国的疆域。

新能源的度电价格,有两个重要的标志性门槛,分别代表了氢能利用的两个阶梯。 

当前的光伏的度电价格刚刚迈过煤电平价阶段,也就是0.33-0.36元/KWh。

第一个门槛是0.18-0.20元/KWh,这是一个氢能初步解锁燃料技能的门槛。0.18-0.2元每度电,对应着是每公斤氢气20元人民币,这个价格仍然高于成本最低的褐煤制氢,但相对于汽柴油已经形成了平价。此时的氢能已经可以作为燃料广泛的替代现有的汽柴油,这个阶段典型的应用就是氢燃料重卡。

第二个门槛是0.10元/KWh,这是氢能正式登上历史舞台的一刻。这个电力价格,对应的是每公斤氢气10元人民币,这已经实现了与最便宜的煤制氢平价。此时的氢能,在化工和冶金上已经具备了性价比,可以在工业上大量应用,尤其是炼钢,可以替代焦炭和煤粉作为还原剂,实现彻底无碳排放。在储能上,从电变为氢能储存起来,再从氢能变为电,中间的效率大约在30%-40%之间,0.10元/KWh的度电价格,代表加上储能的新能源价格,已经实现与煤电平价,化石能源统治世界的时代将成为历史。

在一个新兴产业的发展方向上,往往存在着无数种可能,但成功的道路最后只有一条,氢能也是一样。

在新能源的走向上,新能源(光伏、风电)+电解水制氢+燃料电池发电是最符合逻辑的主线,其他都只能是一段时间的辅助。这条逻辑主线也是我们穿越当前各种市场概念和噪音的指引。 

首先,关于灰氢、蓝氢和绿氢。这是制氢方法的一种分类标准,纯化石能源制氢被称为灰氢,化石能源制氢+二氧化碳捕捉和封存被称为蓝氢,纯粹的新能源电解水制氢被称作绿氢。市场上有很多的氢能概念股,这其中大部分其实都是化石能源制氢,也就是灰氢。并不是因为化石能源制氢就没有前途,而是化石能源制氢受制于化石能源的供给曲线,边际成本是上升的,降本空间实在有限。氢气最终的制备方法只能是来自于电解水,因为只有电解水才有降本空间。 

其次,氢能作为燃料可能是一种过渡,燃料电池才是终极工具。在很长一段时间内,氢气可能会被用作燃料,由于现有的天然气车用发动机和电站用燃气轮机已经比较成熟,氢气可以部分利用现有的天然气基础设施而减少设备投资,但从中长期看,氢气燃料电池才是终极工具。

燃料燃烧做功温度要到3000度,余热很难利用,按照热力学中的卡诺定律,效率到40%就基本停滞了,而燃料电池的温度只需要到80度左右,理论上的最高效率在80%以上。这种效率上巨大的差别就决定了燃料电池注定将是氢能利用的主线。

再次,氢能在交通上的应用是以重型为主。这是氢能到目前为止所面临的最大的争议。马斯克曾经在推特上表示:“氢是我能想象到的最愚蠢的储能方式。”,早在2020年,他就已经表达了他的观点,那就是氢燃料电池是一种傻瓜式的销售。马斯克在汽车行业最大的粉丝,前大众CEO迪斯也支持了自己偶像的观点:“应该尊重科学,钢铁、化工等领域都需要氢能,不应该把绿氢用在交通运输的领域。”

这属于误解,乘用车本来就不是氢能的主战场,商用车尤其是重卡才是氢能的主场。氢气属于易燃易爆品,爆炸极限是4.0%~75.6%(体积浓度),而天然气的极限范围显然小的多,只有5%-15%,氢气瓶的压力也比一般的储气瓶压力要大,让一辆氢能乘用车进入地下车库显然会让整栋楼都比较有压力。

乘用车将来就是纯电的天下,因为从效率上讲,锂电池储能放电的效率要高于氢燃料电池系统,并且乘用车对空间以及操控和乘坐舒适性的要求更高。

商用车尤其是重卡倾向于采用氢燃料电池系统,因为商用车更加重视性价比,如果采用纯电模式其电池系统的成本就会昂贵到失去经济价值,并且工作场所在室外,安全性问题也相对弱化。从这个角度上说,日本选择氢能车作为方向并没有问题,只是重点应该在商用车上。

道理是这么一个道理,可问题是商用车天生没有消费属性,割不了韭菜啊。TO B的市场并不比TO C的市场难做,但TO B的市场长期看显然智商税要少很多。马斯克的机器人概念最近在A股市场非常火爆,没有人知道他的名字叫做“擎天柱”(Optimus)的人形机器人的应用场景是什么。但我还是敢下结论,如果这个机器人针对的是工业方面的应用,那结果一定是非常惨烈的。

兵法上一直在强调一句话,那就是“求之于势,不责于人”,简单理解就是跟对市场大势,而不是苛求人这样那样。

氢能首先是附着在光伏、风电这些新能源行业能够绝对降本的基础上的,皮之不存,毛将焉附,氢能是新能源发展到一定阶段的产物,这句话反过来的意思就是,新能源如果不能把成本降到一定门槛,氢能就没戏。 

在氢能产业这条路上,核心的研发和投资方向就是电解水制氢和燃料电池,因为这是承担新能源与实际应用的桥梁,也是最主要的降本方向。 

06

事件催化剂和关于投资的思考 

按照各个政府部门年初做出的决定,新能源汽车购置补贴将在2022年12月31日正式取消。

政府也可以像各类PE、VC一样,人为的扶持几个行业,培育未来的经济增长点。实际上或多或少的,各个国家都是这么做的。

中国对新能源汽车的促进政策始于2009年的“十城千辆”工程,耗资千亿,目前新能源汽车已经能够甩开补贴自我发展了。光伏也是如此,中国光伏电站市场的开端始于2009年的“金太阳”工程,多年的扶持,2020年中国光伏行业正式进入了平价上网阶段。彼时的2009年,对于新能源汽车和光伏,哪怕是资深的从业人员,也并不认为这两个行业会在有一天成为支柱产业。 

新能源汽车和光伏行业的历史表明,政府在新兴行业前期的补贴和投入,虽然有可能造成巨大的浪费,但却是一个新兴行业能够发展起来所必经的阶段。

在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。

2022年的此刻之后,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。 

氢能的确定性,至少要远远高于2009年的光伏和新能源汽车。

我们这些老韭菜,一茬又一茬,股市里被收割过好多年,碰到过无数的宏大叙事。到最后,哪怕是专业的机构投资者,自己也很难对这些宏大叙事免疫。真正免疫的只有部分游资,无论基本面、技术面、宏大叙事,都是他们主题投资的一部分。

最近有人从宏观的角度,给大家提出了21世纪的几大战略性机会,这些大的方向包括人工智能、元宇宙、互联网。

我当然认可这些方向的机会。只是对于机会的量级和影响程度,有不同的观点。

互联网、元宇宙和人工智能,对于提高整个社会财富的上限,影响不大,但是对于提高个人社会财富的上限,贡献非常大。因为这些行业本质上都是互联网的变种,市场最后会剩下2-3家,全球通吃。投资这些行业,确实可以赚大钱。

所谓的信息技术,所谓的互联互通、万物互联,这几十年的技术进步,你其实总结起来,进步最大的可能就是娱乐行业,真正的硬科技并不多。

真正的硬科技是在能源创造方式上的改进,哪怕这种改进是龟速的。

光伏、风电、氢能,这些都是真正的硬科技。互联网、人工智能、元宇宙这些都是软科技,软科技是建立在硬科技所创造的物质财富的基础上的,而不是反过来。

最后要说的是,光伏、风电、氢能这些行业,具有正的外部性,但资本并不一定赚钱。如果要我去投资,我可能也会选互联网、人工智能、元宇宙这些。

但新能源还远远没到散场的时候,尤其是氢能。 

当政策催化剂下来的时候,当然是先干为敬。

这才是对未来最好的态度。(作者:愚老头)

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