氫能不過是新一輪新能源熱的又一網(wǎng)紅

　　當(dāng)今世界仍處于傳統(tǒng)能源時代，人類社會發(fā)展需要的是高效能源，決定了未來相當(dāng)長時間化石能源仍將是人類社會的主體能源。

　　一段時間以來，氫能似乎大有取代一切能源來源，成為人類社會主體能源之勢。近十多年來，風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?/strong>、潮汐能等各種名目繁多的新能源或可再生能源輪番登場，花樣翻新的新能源汽車也擠身其中，氫能不過是新一輪新能源熱的又一網(wǎng)紅。

　　令人遺憾的是，巨額投資刺激下，當(dāng)今人類社會仍處于傳統(tǒng)能源時代，55年間石油作為第一能源的地位從未被動搖。消除能源貧困，提升幸福指數(shù)，是長期要為之艱苦奮斗的目標(biāo)和任務(wù)，人類社會發(fā)展對高效能源的需求決定，目前熱捧的所有新能源都無法擔(dān)當(dāng)重任，傳統(tǒng)化石能源是未來相當(dāng)長時間人類社會仍然必須依賴的主體能源。

　　當(dāng)今世界處于傳統(tǒng)能源時代，石油是第一大能源來源

　　根據(jù)國際能源署今年3月發(fā)布的2018年版《全球能源與二氧化碳排放現(xiàn)狀報告》，2018年世界一次能源消費中，石油第一，占比31%；第二是煤炭，占比26%；第三是天然氣，占比23%。此外，核能占比5%，水電占比3%。因此，2018年世界一次能源消費中，傳統(tǒng)能源占比88%，其中三大傳統(tǒng)化石能源占比80%，這就是說當(dāng)今世界處于傳統(tǒng)能源、尤其是傳統(tǒng)化石能源時代。

　　縱向?qū)Ρ瓤?，與2000年相比，石油、煤炭和天然氣三大傳統(tǒng)化石能源在世界一次能源消費構(gòu)成中的比重，沒有任何變化，19年間仍保持在80%，其中石油的比重雖然下降了5個百分點，但煤炭的比重上升了3個百分點，天然氣的比重上升了2個百分點，即石油所占比重的下降由煤炭和天然氣的上升所替代。僅核電和水電合計比重，由9%下降到8%，下降了一個百分點。

　　從今年6月英國石油公司發(fā)布的2019年版《世界能源統(tǒng)計評論》看，2018年世界一次能源消費中，石油第一，占比33.63%；煤炭第二，占比27.21%；天然氣第三，占比23.87%。此外，核能占比4.41%，水電占比6.84%。因此，2018年世界一次能源消費中，傳統(tǒng)能源占比95.96%，三大傳統(tǒng)化石能源占比84.71%，這更加說明，當(dāng)今世界的能源消費幾乎全部依賴傳統(tǒng)能源，特別是高度依賴傳統(tǒng)的化石能源。

　　2000年，世界一次能源消費總量為90.96億噸油當(dāng)量，全部由傳統(tǒng)的石油、煤炭、天然氣、核能和水電構(gòu)成。與2000年相比，19年后的2018年三大傳統(tǒng)化石能源的比重，僅下降2.07個百分點，這就是說通過19年的努力，人類社會沒有能夠改變自己的能源消費結(jié)構(gòu)，而且煤炭的比重還增長了2.84個百分點。

　　1965年，世界完成了能源消費結(jié)構(gòu)由煤炭向石油的轉(zhuǎn)變，石油占比39.4%，首次超過了煤炭的39%，成為第一能源來源，人類社會自此進入了石油的時代，55年來石油一直穩(wěn)定地保持著第一的地位。

　　中美印決定了世界能源消費的現(xiàn)狀，新能源進展有限

　　多年來，巨額投資的刺激下，新能源應(yīng)用取得了長足的進步，部分國家電力消費已高比例新能源化，但并不代表當(dāng)今世界能源消費的主流，真正決定當(dāng)今世界能源消費形勢的是中國、美國和印度三國。

　　(一)中美印三國決定了當(dāng)前世界能源消費的結(jié)構(gòu)和形勢

　　當(dāng)今世界計有195個國家，但從能源消費看，僅僅中國、美國和印度三個國家，就決定了當(dāng)前世界能源消費的結(jié)構(gòu)和形勢的變化。

　　依據(jù)《世界能源統(tǒng)計評論》，中國、美國和印度是2018年世界前三大能源消費國，一次能源消費總量合計為63.833億噸標(biāo)準油，占當(dāng)年世界一次能源消費總量的46.04%，幾近半壁江山。

　　更為重要的是，2018年世界一次能源消費總量增長了3.9億噸標(biāo)準油，中國、美國和印度的增量合計為2.717億噸標(biāo)準油，占比高達69.61%。這就是說，2018年世界一次能源消費增量中的超過三分之二，來源于中國、美國和印度三個國家。

　　從分國別能源消費結(jié)構(gòu)看，中國、美國和印度三國是典型的高度依賴傳統(tǒng)化石的國家，正是這一點決定了當(dāng)前世界能源消費的結(jié)構(gòu)。

　　2018年，中國一次能源消費總量為32.735億噸標(biāo)準油，其中，煤炭排名第一，占比58.25%；石油排名第二，占比19.59%；天然氣排名第三，占比7.43%。三者合計，為85.27%。因此，當(dāng)今的中國一次能源消費不僅高度依賴三大傳統(tǒng)化石能源，最傳統(tǒng)的煤炭，是中國最大的能源消費來源。

　　2018年，美國一次能源消費出現(xiàn)了自2010年以來最大的增長速度，總量達到23億噸標(biāo)準油，其中，石油排名第一，為39.98%；天然氣排名第二，為30.54%；煤炭排名第三，為13.78%。三者合計，為84.3%。因此，作為當(dāng)今世界最大的經(jīng)濟體和發(fā)達國家，美國一次能源消費也高度依賴傳統(tǒng)的化石能源。

　　2018年，印度一次能源消費總量為8億噸標(biāo)準油，其中，煤炭占比第一，為55.88%；石油占比第二，為29.55%；天然氣占比第三，6.17%。三者合計，為91.6%。在世界三大能源消費國中，印度一次能源消費對傳統(tǒng)化石能源的依賴最高，而且與中國一樣，最大的能源消費來源于最傳統(tǒng)的煤炭。

　　進一步分析，中國、美國和印度2018年一次能源消費增量，不僅主要來源于傳統(tǒng)化石能源，而且美國石油和天然氣消費的增量還彌補了水電的下降。2018年，中國一次能源消費增量中的61.02%來源于三大傳統(tǒng)化石能源，印度為87.99%，而美國的比例為108.19%。

　　(二)德國和歐洲一次能源消費主要還是依賴傳統(tǒng)化石能源

　　在討論近年來新能源發(fā)展所取得的成就時，人們總是拿幾個高度發(fā)達的工業(yè)化國家來作為例證，其中最有代表性的就是德國。

　　2018年新年第一天，能源轉(zhuǎn)型過程中德國跨越了象征性的里程碑，可再生能源首次短暫覆蓋了全部用電量。1月1日上午6點左右，強風(fēng)和低需求使風(fēng)力發(fā)電提供了大約85%的電力消耗，其余由水電和生物質(zhì)能裝置提供。

　　2018年，可再生能源成為德國最大的發(fā)電來源，占比上升到40%以上，超過了煤炭39%的份額。

　　但是，2018年德國一次能源消費中，不包括水電在內(nèi)的可再生能源僅占比14.6%，石油、天然氣和煤炭三大傳統(tǒng)化石能源合計占比78.88%，并依次排名為德國三大主要能源消費來源。

　　2018年，歐洲一次能源消費總量為20.507億噸油當(dāng)量，其中非水可再生能源為1.722億噸油當(dāng)量，僅占一次能源消費的8.39%。

　　(三)巨額投資刺激下新能源取代傳統(tǒng)能源仍十分有限

　　根據(jù)《全球能源與二氧化碳排放現(xiàn)狀報告》，2018年世界一次能源消費總量中，不包括生特質(zhì)和廢棄物在內(nèi)，由風(fēng)光等構(gòu)成的可再生能源為2.89億噸油當(dāng)量，占一次能源消費總量的2%。2000年同類可再生能源占比為1%，19年間，僅增長一個百分點。

　　2018年，世界總發(fā)電量為26672太瓦時，其中由風(fēng)光等可再生能源的發(fā)電量為1931太瓦時，占比8%。

　　根據(jù)《世界能源統(tǒng)計評論》，2018年世界一次能源消費總量中，可再生能源為5.613億噸油當(dāng)量，占比4.05%。2000年，世界一次能源消費總量為90.956億噸油當(dāng)量，可再生能源沒有單列統(tǒng)計項。

　　2018年，世界總發(fā)電量為26614.79太瓦時，其中可再生能源的發(fā)電量為2480.38太瓦時，僅占9.32%。

　　2004年以來，不包括大型水電的全球可再生能源投資累計超過3.2萬億美元，不僅大幅超過傳統(tǒng)能源的投資，且連續(xù)九年保持在2000億美元以上，其中2017、2018年分別為3263億和2889億美元。

　　消除能源貧困提升幸福指數(shù)，只能由傳統(tǒng)化石能源承擔(dān)重任

　　消除能源貧困，提升幸福指數(shù)，是人類社會長期要為之奮斗的目標(biāo)。雖然可再生能源成本不斷下降，競爭力逐漸增加，但能源轉(zhuǎn)換的歷史說明，人類社會進步需要的是高效能源，當(dāng)前各種熱捧的新能源，都無法承擔(dān)未來人類社會主體能源的重任。

　　(一)高效能源推動了人類社會的進步，人類社會進步需要的是高效能源

　　人類社會能源使用經(jīng)歷了三個時期，分別為薪柴時期、煤炭時期、石油時期，與之相對應(yīng)的社會發(fā)展階段分別為農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會和現(xiàn)代社會。正是能源使用的革命，使得工業(yè)革命200多年來，人類社會的面貌發(fā)生了前所未有的變化，超過了過去所有時代的總和。

　　高效率能源替代低效率能源，是人類社會能源轉(zhuǎn)換的內(nèi)在規(guī)律，具體表現(xiàn)在單位質(zhì)量的不同燃料完全燃燒后所釋放熱量的差異，同樣質(zhì)量的煤炭熱值比薪柴高，石油比煤炭高；能源的使用方式上，水車、風(fēng)車被蒸汽機、內(nèi)燃機、燃氣輪機和電動機所取代，并由此高生產(chǎn)力替代低生產(chǎn)力。

　　高效能源的出現(xiàn)，提供了支撐高水平生產(chǎn)方式所必需的能源規(guī)模和質(zhì)量，高水平的生產(chǎn)方式客觀要求與高效能源相匹配。正是由于人類社會發(fā)展與能源消費之間存在如此的內(nèi)在關(guān)系，決定了今天石油、煤炭和天然氣等化石能源，成為人類社會的主體能源，今后也只有更高效的能源才能成為人類社會的主體能源。

　　人類社會主體能源的轉(zhuǎn)型，是一個漫長的過程。煤炭代替生物質(zhì)的第一次能源轉(zhuǎn)型耗時約70年，油氣超過煤炭的第二次能源轉(zhuǎn)型耗時約50年。19世紀末20世紀初，石油用了45年時間從1%的占比增長到世界能源的10%；20世紀初，天然氣用了超過50年才達到10%。能源轉(zhuǎn)型緩慢變化主要原因，是由于能源系統(tǒng)需要大量的資本投入，而全球能源消費由長壽命周期的機器和建筑所主導(dǎo)，其中汽車保有時間一般為10年以上，發(fā)電廠可以運行超過30年。

　　(二)兩個80%，決定了消除能源貧困的普通人解決方案

　　世界銀行統(tǒng)計，2018年，全球GDP總量為85.79萬億美元，年中人口數(shù)量為75.94億人，人均GDP為11297美元。其中，84.06%人均GDP在平均水平之下，49.1%人口處于中下收入和低收入狀態(tài)。

　　2018年，世界人均一次能源消費為76吉焦。分地區(qū)看，由美、加和墨西哥組成的北美地區(qū)最高，為人均239.8吉焦；俄羅斯和中亞地區(qū)次之，為人均160.9吉焦；中東第三，為人均148.5吉焦；非洲排名最后，僅為人均15吉焦，只有世界平均水平的19.74%；包括我國在內(nèi)的亞太地區(qū)，人均60.2吉焦，為平均水平的80.27%，其中我國人均一次能源消費為96.9吉焦耳，高于世界平均水平。

　　人類發(fā)展和能源消費之間有很強的關(guān)聯(lián)性。聯(lián)合國人類發(fā)展指數(shù)標(biāo)明，在100吉焦水平以上，人均能源消費與人類發(fā)展和幸福有很強的相關(guān)性，而超過這一水平后相關(guān)性逐漸減小。以這一指標(biāo)來衡量，目前全人類都沒有達到人均100吉焦的水平，其中大約80%的人口生活在人均能源消費低于100吉焦的國家和地區(qū)。

　　12億人口的非洲要擺脫能源消費的極貧狀態(tài)，全球人均能源消費要逐步達到100吉焦，能源供應(yīng)不僅要充足，更要廉價，即提升人類社會幸福指數(shù)，需要的是能源發(fā)展的“普遍人解決方案”。

　　(三)低密度和間隙性的本質(zhì)，決定新能源承擔(dān)不了主體能源

　　一般意義上的新能源或可再生能源，指的是可以在自然界循環(huán)再生、取之不盡、用之不竭的能源資源，主要包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地?zé)崮艿取?/p>

　　太陽能和風(fēng)能是新能源的典型代表，取代傳統(tǒng)能源的途徑主要有四個：發(fā)電、供熱/供冷、交通燃料以及偏遠鄉(xiāng)村的能源供應(yīng)，其中發(fā)電是最主要、規(guī)模最大的用途。理論上，太陽能可提供全球所需全部能源，可利用的風(fēng)能比地球上可開發(fā)利用的水能總量要大10倍。但是，可再生能源基本上都是低密度、低效的，存在間歇性等天然不足，被稱為波動性可再生能源，只能對其因地制宜進行開發(fā)和利用。

　　目前，風(fēng)光等新能源占世界一次能源消費總量低于5%，占發(fā)電總量低于10%。雖然成本會持續(xù)下降，但研究界基本一致的結(jié)論是，風(fēng)光等波動性可再生能源發(fā)電量超過20%以后，系統(tǒng)性成本將會明顯上升；而達到50%，僅備用電源一項的成本就會大幅攀升。

　　氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。海水中的氫全部提取，總熱量比地球上所有化石燃料釋放的熱量還大9000倍。氫能是目前已知最干凈的能源，理論上可以稱之為終極能源。

　　不過，氫能是二次能源，需要使用其他能源來制備。當(dāng)前，主要有化石燃料熱化學(xué)制氫和電解水制氫兩種主流技術(shù)。目前，西歐地區(qū)94%的氫產(chǎn)量來自化石燃料，其中，54%是天然氣制氫，31%是石油制氫，9%是煤制氫，無論是化石燃料制氫還是電解水制氫，生產(chǎn)過程中都會排放大量二氧化碳。有機構(gòu)正在嘗試，直接利用非化石燃料生產(chǎn)的電(水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、核電等)進行電解水制氫。

　　簡單的常識告訴我們，不論采用什么樣的技術(shù)路線，只要氫能的成本或增加值大于或小于生產(chǎn)用能源，就沒有經(jīng)濟性，也沒有大規(guī)模使用或推廣的可能，這同樣適用于全部其他新能源或可再生能源。

　　2018年，全球煤炭占發(fā)電用能源的37.95%，天然氣占23.23%，石油占3.02%，合計為64.2%；從我國看，煤炭占發(fā)電用能源的66.54%，天然氣占3.14%，石油占0.15%，合計為69.83%。無論是世界或我國，三大化石能源是發(fā)電的絕對主力，其中煤炭位居第一。因此，即使不考慮新能源汽車及電池生產(chǎn)和后續(xù)處理過程中產(chǎn)生的污染，發(fā)展并推廣充電式新能源汽車，沒有任何的積極意義。

　　從能源終端使用看，目前工業(yè)行業(yè)(包括非燃燒使用)消費了全球能源的約一半，其次是建筑消費了29%，第三是交通消費的21%，其中用于發(fā)電的能源占一次能源消費的43%。石油提供了交通能源需求的94%，是交通的絕對主導(dǎo)能源。

　　截止目前，世界主要機構(gòu)發(fā)布的13份能源展望報告基本一致的結(jié)論是：雖然所有預(yù)測均顯示可再生能源的份額將出現(xiàn)增長，且增長主要來源于對發(fā)電的貢獻，但2040年一次能源消費中化石能源占比，高的為74%-79%，低的為60%-62%，仍是未來人類社會的主體能源。其中，原油仍然是能源結(jié)構(gòu)中最大的單一燃料來源，天然氣將成為第二大來源，全球煤炭需求仍將持續(xù)增長，僅西方的煤炭消費量繼續(xù)下降，但東方的煤炭消費會繼續(xù)增長，并仍將承擔(dān)基荷電源的責(zé)任。

　　這一看法雖然有點殘酷，但應(yīng)該是基于對能源發(fā)展規(guī)律認識的較為客觀的預(yù)測，雖然還帶有一定的情懷成份，不過很大的可能，它將是人類社會未來相當(dāng)長時間，必須面對的殘酷的能源消費的現(xiàn)實！