自从内燃机发明、取代蒸汽机之后，作为能源的煤主要用来燃煤发电，其次用在钢铁、建材、化工行业。

　　比如2019年，我国煤炭消费3930Mt（百万吨），其中用于发电2040Mt，用于钢铁行业670Mt、建材行业510Mt、化工行业280Mt。

　　这个在农村生活过比较长时间的应该更有体会，因为以前农村里还是普遍使用蜂窝煤，是不烧柴火之后的主要家庭能源，后来才有了液化气和电的替代。

　　我小时候家里每年都会买那种“散煤”，加上水弄成糊糊状，然后用蜂煤器做成一个个的蜂窝煤，晒干后就可以用。

　　比如2020年，我国消费天然气3200亿m³，发电占比18%、城镇燃气占比38%、工业燃料占比34%，其余化工占比10%。

　　在美国，天然气是发电的主要能源，美国能源信息署（EIA）数据，2020年天然气发电占总发电量39%。

　　从第二次工业革命至今，煤、石油、天然气是全球主要的一次能源，是不可再生的化石能源，煤电和天然气电是全球主要的二次能源（经一次能源加工），以上统称是传统能源。

　　现在我们正在经历第四次工业革命，从2000年开始，全球科技创新进入空前密集期，主要集中在五个领域。

　　一是以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用。

　　二是以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学为代表的生命科学领域发生新的变革。

　　三是融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术正在加速推进制造业向智能化、服务化、绿色化转型。

　　在20世纪80年代，南极臭氧层空洞曾经是个全球性大问题，应对全球气候变暖、减少碳排放，成为国际社会的共识。

　　2021年，《巴黎协定》实施细则通过决议，国际社会开始全面落实协定内容。

　　《协定》主要内容是把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2°C之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C之内。

　　2020年12月在气候雄心峰会上，我国宣布到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、光伏发电（本文简称光伏）总装机容量将达到12亿千瓦以上。

　　2021年10月，我国发布《2030年前碳达峰行动方案》，具体内容下文再说。

　　实际上，减少碳排放不是表面的环保问题，碳排放关系国家经济发展的权利，这里不细说了，有兴趣的去看丁仲礼院士和公知柴静的对线。

　　在十年前，雾霾和PM2.5曾经是我国的大问题，现在的空气质量比过去好太多了。

　　排放到空气中的大量工业废气、燃煤烟尘以及逐渐增加的汽车尾气是大气污染物的主要来源，2015年燃煤对全国PM2.5排放量贡献率达62%，是雾霾的元凶。

　　在20世纪80年代，石油枯竭曾经是个全球性大问题，近年似乎提得不多了，但是可再生仍然是新能源与传统能源的重要差异。

　　煤资源，我国储量和产量位居世界第一，2019年产量达38.5亿吨，算入未统计的部分，实际产量高达42.5亿吨。

　　2018年，矿井平均开采深度已达510米，最深1450米，开采成本高，因此价格高，煤炭出矿价66.1美元/吨，是美国的1.7倍。

　　而且我国的煤炭储量并不是很足，相比美国煤炭储存量高达390年来说，我国仅仅只有37年，40年之后我国就会面临煤炭资源不足的局面，储产比非常低。

　　恰恰煤是我国的主要消费能源，因此也是减碳的主力，最重要的手段就是减少煤电发电量，增加绿电（清洁电力）发电量。

　　石油资源，我国储量和产量都比较小，2021年进口原油5.1亿吨，对外依存度72%。

　　并且，我国石油资源开采条件差、成本高，单井平均日产2吨，中东地区高达685吨。

　　天然气资源，情况和石油资源差不多，2016年我国管道天然气市场价2.04元/m³，是美国的3.5倍。

　　储产比是剩余可采储量和当年产量的比值，数字越大越好，从上表看，我国石油和天然气能源储产比都比较小。

　　综上，从国家能源安全和可持续角度看，新能源作为可再生能源，是取代传统不可再生能源的又一个原因。

　　经过以上分析，不难发现，全球能源变革尤其是我国能源变革的主因是国际政治、环保主义、国家能源安全，和能源产业本身的发展规律关系不大。

　　一是2021年发布的《2030年前碳达峰行动方案》，规定到2025年非化石能源消费比重达到20%左右，到2030年非化石能源消费比重达到25%左右。

　　在该文件中，有一段叫“大力发展新能源”，主要内容是全面推进风电、光伏大规模开发和高质量发展，探索地热能、海洋能开发利用，规定到2030年风电、光伏总装机容量达到12亿千瓦以上。

　　另外，文件中的新能源指风电、光伏、地热能、海洋能，其它清洁能源并没有归入新能源，这一点我们在下文具体讨论。

　　二是2022年发布的《“十四五”现代能源体系规划》，规定到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右，非化石能源发电量比重达到39%左右，电能占终端用能比重达到30%左右。

　　在该文件中，有一段叫“加快发展风电、太阳能发电”，主要内容是全面推进风电和光伏大规模开发和高质量发展，优先就地就近开发利用，加快用电侧分散式风电和光伏建设。

　　有序推进集中式开发，加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设，积极推进黄河上游、新疆、冀北等多能互补清洁能源基地建设。

　　上面这张图是我在西北拍的，我每年都会出去走动走动，美其名曰“放空”，其实就是贪玩。

　　我发现西北最大的变化就是多了很多漫山遍野的“大风车”，像上面这种场面，西北到处都是，太阳能板反而没那么多。

　　受光照和气候影响，风电、光伏的输出电压和发电量不稳定，解决的办法之一是和水电互补，从而向电网输送稳定电压和稳定电量的电力。

　　《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》，规划到2030年，总装机容量达到4.55亿千瓦。

　　《关于2021年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知》，规定自2021年，每年印发当年和次年消纳责任权重，当年权重为约束性考核指标，各省能源主管部门负责。

　　以上两个配套文件极为清楚的说明，我国能源改革是政策推动的，新能源建设的规模是政策规定的，新能源的消纳列入地方政府考核。

　　总结一下，我国能源变革是政策推动的，主要方向是减少煤、石油、天然气化石能源消费，增加非化石能源消费，尤其是增加电力在终端的消费。

　　非化石能源主要是电力和氢能，电力指清洁电力，主要是可再生的风电、光伏、水电和不可再生的核电。

　　地热能、海洋能、生物质能等其它新能源还在探索阶段，而且资源储量小，这里先略过。

　　从资源端看，我国水电技术可开发资源量542GW，其中有经济效益的经济可开发资源量402GW。

　　从开发端看，2021年水电已开发利用量391GW，接近402GW的极值。

　　2021年，风电总装机容量3.3亿千瓦，同比新增47.57GW（100GW=1亿千瓦）。

　　2020年、2021年，风电有肉眼可见的巨大增长，原因在于新能源产业是政策推动的，政策是根本。

　　2019年5月，发改委发布《关于完善风电上网电价政策通知》，主要内容有2块。

　　2018年底之前核准的陆上风电项目，2020年底前仍未完成并网的，国家不再补贴；

　　2019年1月1日至2020年底前核准的陆上风电项目，2021年底前仍未完成并网的，国家不再补贴。

　　自2021年1月1日开始，新核准的陆上风电项目全面实现平价上网，博乐体育国家不再补贴。

　　最重要的内容是上一句，文件规定陆上风电项目自2021年取消国家补贴，因此2020年有一波陆上风电的抢装潮。

　　比如2020年，我国陆上风电新增装机68.6GW，是海上风电新增装机3GW的近23倍。

　　2018年底前已核准的海上风电项目，如在2021年底前全部机组完成并网的，执行核准时的上网电价。

　　文件规定2021年底前并网的海上风电项目有国家补贴，自2022年取消国家补贴，因此2021年有一波海上风电的抢装潮。

　　比如2021年，我国陆上风电新增装机41.4GW，同比大幅减少，海上风电新增装机14.5GW，同比增长近3倍。

　　自2022年开始，新增风电项目不再有国家补贴，增长率不如前两年是必然的，不过仍然是市场最为看好的赛道之一。

　　《“十四五”现代能源体系规划》，规定到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右，非化石能源发电量比重达到39%左右。

　　前一个目标已经实现，国家能源局数据，2021年我国清洁能源消费比重达到25.3%。

　　后一个目标还有差距，中电联数据，2021年我国非化石能源发电量比重达到34.6%，距离目标还有4.4个百分点。

　　在国家补贴退出、新能源消纳责任落在地方政府之后，风电项目的经济效益成为产业发展的关键。

　　上网电价，发改委《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》规定，2021年起，新核准陆上风电项目国家不再补贴，平价上网；

　　2021年起，新核准海上风电项目上网电价由地方政府制定，在燃煤发电基准价内的部分由电网企业结算。

　　简而言之，风电上网电价与煤电基准价挂钩，一般不会超过煤电市场价，大约在0.35-0.45元之间。

　　度电成本，具体计算方法这里不展开了，请关注公众号，我们会在之后分析上市公司的文章里详细说明。

　　现在，我们只需要知道，陆上风电度电成本基本控制在0.2-0.3元，海上风电度电成本基本控制在0.4-0.5元之间。

　　也就是说，陆上风电项目已经实现了正收益，海上风电项目还需要地方政府财政补贴，不过已经非常接近正收益门槛。

　　在总装机容量和新增装机容量方面，陆上风电比海上风电多得多，经济性是主要原因。

　　未来，随着风电度电成本进一步下降（几乎是必然事件），风电项目的经济效益进一步提升，产业前景很好。

　　以上是风电产业大的层面，其实还有很多内容没有讲到，比如集中式和分布式的比较，比如陆上风电和海上风电的比较，比如全产业链，比如技术发展趋势，比如全球市场……

　　本文没有展开的内容，有可能的话会在之后的分析文章里尽量讲到，请保持关注。

　　2021年，国际可再生能源署（IRENA）数据，全球光伏总装机容量846GW，同比增长19%，新增133GW。

　　2021年，国家能源局数据，我国光伏总装机容量3.06亿千瓦，同比新增54.9GW。

　　2021年，全球新增装机容量133GW，我国新增装机容量54.9GW，占比41.3%。

　　2021年，全球总装机容量846GW，我国总装机容量306GW，占比36.2%。

　　无论是累计装机规模，还是新增装机规模，我国都是绝对主力，至少有两点原因。

　　比如2021年，我国出口光伏组件88.8GW，国外新增装机容量才78.1GW，部分出口组件会在下一年装机。

　　这里也有统计口径的问题，比如infolink数据，2021年全球新增装机容量172.6GW，非中国市场新增124.6GW，比国际可再生能源数据高出不少。

　　即便是以infolink数据计算，我国组件出口规模也占国外市场的70%以上。

　　比如美国，年初重新加入《巴黎协定》，承诺2035年电力行业零排放、2050年温室气体零排放。

　　不过就在今年6月，美国最高法院裁决，限制环境保护署利用《清洁空气法案》监管发电厂温室气体排放的权力，咳咳这个各位自行脑补。

　　比如欧盟，2021年通过《欧洲气候法案》，承诺2030年温室气体排放比1990年减少55%、2050年前温室气体零排放。

　　不过就在前几天，欧盟老大之一德国拟立法推迟2035年电力行业零排放的目标，可能重启燃煤发电厂。

　　一、2021年起，对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目（以下简称“新建项目”），中央财政不再补贴，实行平价上网。

　　光伏和陆上风电同一年取消国家补贴，平价上网，因此光伏项目的经济效益成为产业发展的关键。

　　国外尤其是欧美地区，2021年底至今油气大幅上涨，大概率会推动新能源快速增长，利好我国光伏企业。

　　集中式光伏项目初始成本，主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备、二次设备等关键设备成本以及土地费用、电网接入、建安、管理费用等部分构成。

　　LCOE（Levelized Cost of Energy），平准化度电成本，计算方法是项目全生命周期成本折现除以全发电量，折现率一般是5%。

　　工商业分布式光伏系统的初始投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、建安费用、电网接入、屋顶租赁、屋顶加固以及一次设备、二次设备等部分构成。

　　此外，光伏全产业链、光伏技术迭代、光伏电池、光伏建筑一体化等等内容这里也先不做展开，我会尽可能在之后的分析文章里谈到。

　　核电一直是比较神秘的，大家看到的基本上都是表面的东西，我由于某些特殊的原因，了解得比较多，所以直接说结论：

　　突然想起前几天被“乾坤圈”刷屏了，大家应该都看到了吧，世界第一大圈非常高调的从世界人民眼前飘过，就是用在核电上的。

　　其实之前我国只有《中核》和《中广核》两家具备核电站的建设和运营资格，近几年才放开新进入了不少公司。

　　《“十四五”现代能源体系规划》到2025年，核电运行装机容量达到7000万千瓦。

　　中国核能行业协会《中国核能发展报告（2021）》预计，到2025年在运核电装机达到7000万千瓦，在建核电装机达到3000万千瓦；

　　到2030年，在运核电装机容量将达到1.2亿千瓦，发电量占全国发电量8%。

　　这些年全世界都有点谈核色变的感觉，当然法国除外，法国是世界第二大核电国，核电占比高达7成，而且法国人民对核安全这个问题，好像并没那么在乎。

　　不像德国，极端到要关闭所有核电站，估计等俄乌战争结束真可能会放弃所有核电站。

　　美国是全球第一，虽然发电占比20%，看起来好像不是特别高，但是核电站非常多，

　　第二代核反应堆是1960年代在实验原型堆基础上设计的压水堆、沸水堆、重水堆。

　　第三代核反应堆具有非能动安全系统，发生严重事故的概率下降1-2个数量级。

　　其实历史上发生的三次大的核电事故，1979年美国的三里岛事故、1986年苏联的切尔诺贝利事故、2011年日本的福岛事故，都是人为因素占主因。

　　不过核事故的影响实在太大太广了，仅仅三次事故，就对全世界的核电行业都产生了非常深远的影响。

　　任何事物我们都应当辩证的去看待，风险和问题只能说明难度，并不能说明就应该放弃，有问题解决问题就好了嘛。

　　2020年，我国自主第三代核电技术、抗震等级达9级、抗大飞机撞击的“华龙一号”首台核电机组投入运行。

　　“华龙一号”机组发电功率增加5-10%，采用世界最高安全要求和最新技术标准。

　　1台“华龙一号”机组一年发电量达100亿度，能够满足100万城市人口一年的生产生活用电需求。

　　2021年，我国自主第四代核电技术的示范工程也成功并网发电，设备国产率90%以上。

　　2021年，核电发电量4000亿度左右，同比增加11.2%，上网电量3800亿度左右，同比增加11.4%。

　　以上市公司业绩为例，2021年中广核营收807亿，同比增加14.3%，扣非净利润97亿，同比增加3.4%。

　　我个人看好核电产业，核电作为唯一稳定的非化石能源电力，有望替代煤电成为电力系统的基础负荷电源。

　　目前核电发电量占全国发电量5%以上，中国核能协会预计到2030年发电量占比8%左右，长期来看上升空间很大。

　　短期来看，博乐体育核电初始投资大、回收周期长、技术门槛高，不如风电、光伏产业容易上规模。

　　目前所有新能源的死穴都是储能问题，储能技术一直未能突破，而不管是太阳能还是风能，发电的稳定性都不高，没有储能环节来缓冲的话，效率就始终无法很好的提升。

　　水电稍微好一丢丢，发出来的电用不完的时候，比如晚上发的电，不用就浪费了，这个时候就把这些要浪费的电来抽水，把水重新抽上去，白天用电高峰的时候，又把水放下来加大发电力度。

　　说起氢能，不得不想起日本，在新能源汽车的方向选择上，日本没有选择电动汽车，而是选择了氢能汽车。

　　所以目前日本在电动汽车行业完全失去了先机和竞争力，但是氢能汽车日本是绝对的世界第一。

　　煤制氢、天然气制氢、石油制氢，化石能源制氢合计占比64%，制氢过程会排放大量温室气体，称之为灰氢。

　　工业副产品提纯制氢占比32%，主要从焦炉煤气、氯碱尾气之类工业副产品中提纯氢气，称之为蓝氢。

　　利用风电、光伏清洁电力制氢是未来的大方向，全程不排放温室气体，符合双碳政策，称之为绿氢。

　　这个时候，电解水制氢就是目前最有可行性的储能手段之一，因为储能技术瓶颈主要在物理结构和化学特性，电解水制氢等于是绕开了这个瓶颈。

　　从需求侧看，我国氢气需求主要是原油炼化和合成氨化肥，2019年合计占比90%。

　　高压气态储氢是目前主流的储氢方式，低温（-240℃以下）液态储氢成本太高，主要用在航天领域。

　　上述储氢方式，低温液态储氢密度最大，但是技术难度最高、成本最高，液态有机物和固态储氢是未来的主流。

　　高压气态运氢是目前主流的运氢方式，一般短途运输采用储氢罐拖车或者纯氢管道，中长距离运输采用天然气管道混氢。

　　目前全球纯氢管道长度也就不到4500公里，我国纯氢管道长度仅有100公里。

　　《“十四五”现代能源体系规划》提出，攻克可再生能源制氢和氢能储运、应用及燃料电池等核心技术，力争氢能全产业链关键技术取得突破，推动氢能技术发展和示范应用。

　　国家能源局《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》提出，到2025年，基本掌握核心技术和制造工艺，初步建立较为完整的供应链和产业体系。

　　到2030年，形成较为完备的创新体系、供应体系，可再生能源制氢广泛应用。

　　到2035年，形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等氢能应用生态，可再生能源制氢在终端消费中比重明显提升。

　　站在初级阶段看问题，氢能问题不少，比如制氢不环保、不经济，比如氢脆，比如氢气单位体积能量密度低。

　　最让人怀疑的是氢气爆炸范围大、威力大。氢气泄露在空气中，体积浓度在4-75.6%之间时遇火就爆炸，威力惊人。

　　比如使用可再生能源电解水制氢，合理利用弃水、弃风、弃光电量，既制氢，又储能，而且还环保。

　　比如使用常压常温的液态有机物储氢和固态金属合金储氢，既解决氢脆问题，又解决高压气态距离短、低温液态成本高的问题。

　　比如氢气体积能量密度低，氢气是气体，自然比不上成品油的单位体积能量密度，可是氢气单位质量能量密度高，是除核燃料外热值最高的燃料。

　　比如制氢环节，可再生能源电解水制氢（绿氢）必须发展到电价足够便宜，制氢有经济效益才行。

　　比如储运环节，高压气态、低温液态储运的缺陷都比较大，液态有机物、固态合金储氢必须发展到技术成熟、成本低廉才行。

　　2019年，世界第一个液态有机物储氢的全球氢供应链正式运营，从文莱到日本。

　　关于用氢，氢燃料电池是当前资本市场关注的重点，投资人希望它成为第二个锂电池，甚至替代锂电池，从而获取巨大收益。

　　它的工作原理是，氢气在催化剂作用下分解成氢质子和电力，在质子交换膜作用下，氢质子和电子分离，氢质子在催化剂作用下和氧气（空气）生成水，电子进入电路生成电力。

　　分析工作原理，不难发现，氢燃料电池有2个关键的零部件：质子交换膜和催化剂。

　　质子交换膜占电池总成本16%左右，催化剂（贵金属铂催化剂）占电池总成本36%左右，合计50%以上，主要依赖进口。

　　锂电池汽车的弊端显而易见，全球锂资源储量有限，自从电动汽车大卖，锂价格一路走高。尤其是三元锂电池，钴、镍价格也大幅上涨。

　　氢燃料电池汽车的优点在于，总有一天，可再生能源电解水制氢会具有经济效益，这是一件大概率事件。

　　美国地质调查局数据，2018年全球铂族金属储量6.9万吨，南非6.3万吨，俄罗斯0.39万吨，津巴布韦0.12万吨，美国900吨，加拿大310吨。

　　氢气一旦泄漏，如果是开放空间，氢气会快速扩散，危害不算太大；如果是封闭空间，比如地下车库、隧道，危害太大。

　　因此，我个人认为，短期内氢燃料电池汽车应以公共交通为主，比如停放在开放空间的公交车、中重型卡车、工程机械。

　　在国家能源局《氢能产业发展中长期规划》中，有一段叫“有序推进交通领域示范应用”。

　　主要内容是重点推进氢燃料电池中重型车辆应用，有序拓展客货汽车市场应用，探索船舶、航空器等领域应用。

　　不算土地成本，一座日加氢500kg的加氢站总投资超过1500万元，导致新开加氢站数量增长缓慢，从而不利于氢燃料电池汽车销售。

　　氢能产业没有展开的内容很多，比如产业发展趋势、全产业链、电解水制氢技术与成本、氢燃料电池汽车全产业链……

　　新能源产业还有两个非常重要的部分没有讲到，一是风电、光伏输出电压和发电量不稳定，而且需要储能；

　　二是集中式风电、光伏项目主要在“三北”地区，离用电侧很远，需要西电东送。

　　储能和高压输电都是万亿级别的市场，产业链很长，值得说的内容很多，估计再有个2万字差不多。限于篇幅，不能在本文尽述，请持续关注。

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