氣變轉(zhuǎn)型與西部發(fā)展
時(shí)間：2023-06-12
作者：朱云來
根據(jù)統(tǒng)計(jì)局標(biāo)準(zhǔn)，我國整體格局可劃分為東部、中部、西部和東北四大地區(qū)，西部地區(qū)十分重要。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨新挑戰(zhàn)的情況下，氣候變化以及隨之而來的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型將成為西部發(fā)展的重要影響因素。氣變轉(zhuǎn)型與西部發(fā)展這一主題與投融資雖然不直接相關(guān)，但應(yīng)對(duì)氣候變化的光電體系投資總規(guī)模有可能超過一百萬億元，這將為金融市場(chǎng)提供一個(gè)穩(wěn)定長期的投資方向。
西部地區(qū)概覽
當(dāng)前定義下的西部地區(qū)可以分為南北兩部分，西安與北方部分的聯(lián)系更緊密，南方部分則以成都等更相關(guān)。在西部，西安有著十分重要的地位，向東連接著整個(gè)國家的人口中心和產(chǎn)業(yè)中心，向西通過新疆等省和自治區(qū)可連接至中亞各國，甚至遠(yuǎn)通歐洲。同時(shí)，西安既是有著三千年歷史文化傳承的古都，如今也是重要的現(xiàn)代化工業(yè)基地。
我國整體格局的劃分方式與國家的自然地理和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)密切相關(guān)。中國地形的典型特點(diǎn)是三級(jí)階梯，從東北平原、華北平原、長江中下游平原到東南丘陵的這一片區(qū)域，平均海拔低于500米，是為第三階梯。中國的主要人口都生活在這一區(qū)域，主要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也發(fā)生在這一區(qū)域。第二階梯位于大興安嶺、太行山和大別山一線以西，范圍囊括了內(nèi)蒙古高原、黃土高原和云貴高原，平均海拔位于500至3000米之間。第一階梯則主要由青藏高原構(gòu)成，平均海拔處于3000至6000米之間。三大階梯的人口分布基本符合高度越高、人口數(shù)量越少、分布也更加稀疏的規(guī)律。西部地區(qū)的范圍則包括著第一階梯和第二階梯，共計(jì)12?。ㄊ?、自治區(qū)）。
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從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看，西部地區(qū)人口占全國的比重為27%，產(chǎn)值占全國的比重為21%，相比之下，東部地區(qū)則以40%的人口創(chuàng)造了50%的產(chǎn)值。在西部地區(qū)內(nèi)，陜西省的人口占比為10%，產(chǎn)值占比則能達(dá)到12%；而西安又以全省近三分之一的人口創(chuàng)造了全省逾三分之一的產(chǎn)值。這些經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和基本情況的形成，會(huì)受到工業(yè)格局和工業(yè)再布局的系統(tǒng)性影響。
圖5
氣候變化與轉(zhuǎn)型路徑
關(guān)于氣候轉(zhuǎn)型，三個(gè)重要的變量分別是碳排放量、二氧化碳濃度和氣溫。二氧化碳濃度的記錄始于1850年，至今已有170余年。1850年時(shí)，全球二氧化碳濃度為285 PPM，如今為417 PPM，上漲約50%。碳排放量在1850年時(shí)僅為2億噸，現(xiàn)在則高達(dá)362億噸，增長了近200倍。如果計(jì)算累計(jì)排放量的話，那么1850年至今的累計(jì)二氧化碳排放總量近4萬億噸，反映了第二次工業(yè)革命的歷史影響。
下圖的中間部分反映了新增二氧化碳排放量的最終去向。大氣中二氧化碳含量增加以后，海水中二氧化碳的溶解度也會(huì)相應(yīng)上升，二氧化碳在海水中溶解之后變?yōu)樘妓?，影響海洋酸度，進(jìn)而影響海洋生態(tài)，如珊瑚礁的消失就可能與海洋酸化有關(guān)。具體來說，新增二氧化碳中約三分之一被海水吸收（圖例：溶），約三分之一被綠色植物吸收（圖例：合），剩余約三分之一留在大氣中（圖例：升），因此空氣中二氧化碳濃度也在持續(xù)上升。
二氧化碳濃度變化帶來的結(jié)果是氣溫升高，2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、兩位氣象學(xué)家真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼預(yù)測(cè)如果二氧化碳濃度增長百分之百，那么大氣平均溫度可能會(huì)提高3℃。從現(xiàn)實(shí)來看，隨著二氧化碳濃度上升，全球平均氣溫也確實(shí)在上升，與預(yù)測(cè)相吻合。
圖6
氣候變化給全球帶來了巨大挑戰(zhàn)，惡劣天氣頻發(fā)、極端氣候事件不斷出現(xiàn)。為了保護(hù)地球這個(gè)有可能是唯一適合人類生存的環(huán)境，我們必須采取行動(dòng)。
中國向全世界作出了2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的承諾，但對(duì)于普通人而言，碳達(dá)峰和碳中和的概念較為抽象，尤其是在俄烏沖突影響、能源供應(yīng)緊張、能源漲價(jià)增產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)背景下。不過，如果從能源轉(zhuǎn)型的視角出發(fā)，碳達(dá)峰、碳中和的概念可以變得很具體了。
以電力供應(yīng)方式為例，下圖中“在裝”表示我國現(xiàn)有燃煤機(jī)組的發(fā)電能力，單位為億千瓦，隨著每年新裝機(jī)數(shù)量的增加，現(xiàn)有在裝總量已經(jīng)從3億千瓦提升至24億千瓦，反映了燃煤機(jī)組逐步增長的歷史進(jìn)程。那么，怎樣才能實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰呢？
就發(fā)電領(lǐng)域而言，當(dāng)我們確定要解決碳排放問題，決定逐漸取消燃煤發(fā)電之后，只要明確將來不再新增燃煤發(fā)電機(jī)組，就實(shí)現(xiàn)了電力的碳達(dá)峰。因?yàn)楫a(chǎn)生碳排放的機(jī)組已經(jīng)不再增加，碳的消耗也不再增加，煤耗、碳排自然就實(shí)現(xiàn)了達(dá)峰。對(duì)于現(xiàn)有的機(jī)組，按照總計(jì)二十年報(bào)廢、每年5%折舊的進(jìn)度來考慮，如果每年折舊的5%發(fā)電能力都能用光伏發(fā)電來替代，那么二十年后所有的燃煤機(jī)組自然消耗殆盡，我們就可能在不產(chǎn)生投資損失的情況下完成由傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)向百分之百光伏發(fā)電結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
圖7
以往存在的擔(dān)憂是，新能源固然很好，但其總量恐怕不足以解決我們的能源需求，不過，如今經(jīng)過科學(xué)的測(cè)算，應(yīng)該可以認(rèn)為總量是足夠的。經(jīng)測(cè)算，照射在中國大地上的太陽光所能提供的能源是中國每年能源需求的數(shù)十倍甚至上百倍，當(dāng)然，為了避免出現(xiàn)系統(tǒng)性錯(cuò)誤，最好還是希望各行各業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的專家能夠一同參與論證，以保障準(zhǔn)確性。因此，如果確定了上述以光伏代燃煤的總體轉(zhuǎn)型策略，那么中國有望通過20年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)碳中和。
實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、搭建新型電力系統(tǒng)，除了發(fā)電、輸電之外，還需要考慮儲(chǔ)電系統(tǒng)的建設(shè)。從以煤電為主的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨夥?、風(fēng)能和水能等新能源為主的新型電力系統(tǒng)，需要解決電力供應(yīng)與需求不匹配的問題。
就水力發(fā)電而言，我國當(dāng)前實(shí)際輸送的6824億度電中，絕大部分為水力發(fā)電，我國此前建設(shè)的特高壓長距離輸電網(wǎng)也主要是為了將水電進(jìn)行西電東送。我國氣候類型為典型的季風(fēng)氣候，長江一帶90%的降水集中于5個(gè)月的夏季風(fēng)強(qiáng)盛期內(nèi)，期間長江干流水量達(dá)數(shù)千億方，長江口水量超一萬億方。相比之下，三峽水庫容量僅為300多億方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以留存雨季的全部降水，因此絕大部分降水會(huì)通過河道自然流失。而冬季風(fēng)占主導(dǎo)地位的7個(gè)月里，長江干流的水量可能僅為數(shù)百億方，在滿足農(nóng)業(yè)、航運(yùn)需求之余，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以用作電力供應(yīng)。
與水電需要水庫蓄能調(diào)節(jié)供需錯(cuò)配類似，構(gòu)建新型能源體系，除既有的發(fā)電和輸電系統(tǒng)之外，還需新增儲(chǔ)電系統(tǒng)。尤其是對(duì)于光伏發(fā)電而言，如果不存儲(chǔ)電力，就完全無法滿足夜間用電需求，所以唯一的辦法就是儲(chǔ)電，且儲(chǔ)電的規(guī)模很大。初步測(cè)算下來，2022年全國用電累計(jì)八萬億度，如果每天用電均衡，那么每天需要用電約220億度，在假定日間和夜間用電接近的條件下，全國每晚都需要110億度電力供應(yīng)，這也意味著需要有百億度級(jí)別的儲(chǔ)電規(guī)模，這是光伏電力系統(tǒng)與煤電系統(tǒng)的區(qū)別所在。
正是因?yàn)殡娏π枨笥衅渥陨硪?guī)律，工廠運(yùn)行和人民生活皆有各自的需求，而新能源電力供給在時(shí)間和空間上又有一定限制，所以當(dāng)發(fā)出的電無處可用時(shí)，只能選擇棄電，這也是新聞報(bào)道里出現(xiàn)的光電快速發(fā)展的同時(shí)棄光棄電浪費(fèi)也不少的原因。如果能夠解決儲(chǔ)電問題，那么新能源發(fā)電的問題也能夠迎刃而解，電力需求少時(shí)可以先儲(chǔ)存起來，有需求時(shí)又可以隨時(shí)用，就像手機(jī)上的充電寶一樣。這是我們對(duì)未來的新能源電力系統(tǒng)的展望。
圖8
從能源總量上看，用光伏發(fā)電來完全替代現(xiàn)有的燃煤發(fā)電系統(tǒng)是完全可行的，不過還需要仔細(xì)計(jì)算發(fā)電、儲(chǔ)電、輸電和用電等環(huán)節(jié)的投資數(shù)額。其中，用電環(huán)節(jié)的投資一般由使用方來解決，可以暫時(shí)不放在電力系統(tǒng)投資中。將光電和煤電進(jìn)行比較，假如分發(fā)、儲(chǔ)、輸三個(gè)部分各自進(jìn)行投資，計(jì)算得出傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的用電均價(jià)為0.55元/度，如果用新型光電系統(tǒng)提供同樣多的電，按照日間發(fā)電夜間儲(chǔ)電的布局，折算下來的平均電價(jià)為0.45元/度，甚至比火電更廉價(jià)。如果考慮有連續(xù)多日陰天，那么就需要多準(zhǔn)備儲(chǔ)電設(shè)備，加大儲(chǔ)能投資，折算下來的平均電價(jià)為1.68元/度，可能高于火電。
圖9
不過，工業(yè)科技的發(fā)展能夠系統(tǒng)性地降低成本，規(guī)模效益也能夠降低成本，如果儲(chǔ)電是通過電池來實(shí)現(xiàn)，而電池原料價(jià)格能夠下降，如未來鈉電池價(jià)格降至現(xiàn)在主流使用的鋰電池成本的十分之一，那么光電也會(huì)擁有和火電一樣的經(jīng)濟(jì)效益。過去十年來，光伏面板的成本降低了80%，根據(jù)測(cè)算，如果電池儲(chǔ)電的成本能夠降低67%，那么光電成本三倍于火電的問題就能夠解決，碳中和更有希望實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這個(gè)估計(jì)結(jié)果還需各行業(yè)專家共同論證指點(diǎn)。
圖10
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基于這種對(duì)比框架，可以認(rèn)為，只要有工業(yè)改進(jìn)的可能性，光電轉(zhuǎn)型是有望實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，這類例子確實(shí)存在，日本的一家廠商就能夠?qū)⑩c電池的價(jià)格做到鋰離子的十分之一。目前，鈉電池的主要問題是，作為鋰電池的替代品，它與鋰電池的性能差距為20%-30%，相應(yīng)的能量密度也低了20%-30%，儲(chǔ)存相同度電的情況下重量更大，而重量會(huì)影響汽車的性能。但如果將鈉電池用于工業(yè)用電，或作為固定的儲(chǔ)能設(shè)備，不存在移動(dòng)的問題，那么重量方面的劣勢(shì)就不存在了。
作為鋰電池原料的碳酸鋰價(jià)格最高時(shí)為60萬元/噸，如今相對(duì)較為便宜，約20-30萬元/噸，而作為鈉電池原料的碳酸鈉僅需5000元/噸，如果不存在特殊的工藝或生產(chǎn)要求的話，鋰電池與鈉電池應(yīng)該存在明顯的價(jià)格差。目前，現(xiàn)實(shí)中鋰電池與鈉電池的價(jià)格相差并不大，假如制造工程中不存在特殊工藝提高成本的問題的話，原因可能是工業(yè)定價(jià)中“追隨定價(jià)”的概念，因?yàn)槿绻豢紤]大規(guī)模儲(chǔ)電需求的話，鈉電池的競(jìng)爭力低于鋰電池但差距并不懸殊，所以無論成本如何，鈉電池的參考定價(jià)都會(huì)依據(jù)鋰電池的價(jià)格來確定。不過這只是一種猜想，并不是完整的論證。
除發(fā)電轉(zhuǎn)型之外，用電方面也需要轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，全國一年的能耗為50余億噸標(biāo)煤，其中通過電力消耗的能量僅占50%。比如北方的鍋爐取暖目前還需燒煤，如果今后能改用光伏發(fā)熱的話，能耗直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾亩敲汉?。電氣化時(shí)代初期的成果是電燈泡和電動(dòng)機(jī)，今后的方向可能是電熱器，不過這種變化也需要有制造業(yè)進(jìn)步配合推動(dòng)。
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工業(yè)布局
我國工業(yè)布局中，屬于資源分布驅(qū)動(dòng)型的鋼鐵、有色等工業(yè)分布較為集中。就全國整體需求而言，我國每年大約需要10億噸鋼、50億噸煤和20億噸水泥，其中相當(dāng)大部分由東部沿海十省生產(chǎn)。
圖15
今后，工業(yè)分布可能需要向新能源富集區(qū)域靠攏。下圖底色反映了全國各地每年的日照小時(shí)數(shù)，沿大興安嶺引出的折線西北方向大部分地區(qū)的日照時(shí)間遠(yuǎn)高于東南方向，這些區(qū)域就是光伏能源集中的區(qū)域。過去，鋼廠的位置取決于鐵礦的位置，但如果今后能把鋼廠搬遷至西北，就可以減少輸電規(guī)模，因?yàn)殇搹S本身也是耗電大戶——特別用電弧爐煉鋼每噸耗電338.5度。如果鋼廠能夠同時(shí)利用氫氣冶金，且氫氣也來源于綠電制氫（如光伏發(fā)電），就能減少二氧化碳排放。將產(chǎn)成的10億噸鋼鐵運(yùn)輸至其主要消費(fèi)地，所需運(yùn)力投資約2000億元；如果選擇輸電，西藏昌吉地區(qū)至安徽宣城的輸電線路全長約3000公里，每天能輸2億度電，造價(jià)400億元，如果每年要輸8萬億度電，就需要100根此類電線，乘以造價(jià)得出的總投資為4萬億，與28萬億的光伏總投資相比較少。
如果按照這一方案，那么我國西北與東南之間就形成了一個(gè)電力大走廊，將西北的電力送往東南，因?yàn)闁|南地區(qū)是人口集中地，如紅色的三角區(qū)內(nèi)人口為5.4億，廣州、長沙、上海之間的三角區(qū)人口約3.5億，兩個(gè)三角區(qū)人口合計(jì)10億，構(gòu)成了我國經(jīng)濟(jì)的核心區(qū)。因此，利用西北地區(qū)的光伏資源，輔之以輸電和儲(chǔ)電的配套設(shè)施，就能夠解決可再生能源因晝夜變化和季節(jié)變化等產(chǎn)生的間歇性問題。只要有足夠的儲(chǔ)能設(shè)施，就能夠徹底解決資源時(shí)空分布不均的問題。如成渝黔等地區(qū)因?yàn)樘幱谇嗖馗咴蟼?cè)，長期形成陰雨天氣，日照時(shí)間較短，所以必須借助周邊其他地區(qū)的力量配合解決電力問題。
圖16
另外，集中式與分布式的問題還需加以考慮。如上海的日照時(shí)間相比于蘭州和青海少三分之一，倘若采取分布式布局，把太陽能光伏面板放在上海，那么一個(gè)面板產(chǎn)生的能量比在青海少；如果要令其產(chǎn)生同等能量，就需要增加50%的面板面積，也就是增加50%的成本。如此一來，就不如把面板放在西北，通過高壓線輸電至東南，其投資成本或許遠(yuǎn)低于增加面板面積的成本，宏觀上更加經(jīng)濟(jì)。
以上是關(guān)于以光代煤的討論，如果能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的以電代油和部分未電氣化的產(chǎn)業(yè)再電氣化，就能將產(chǎn)生二氧化碳排放的化石能源體系徹底替換。同時(shí)，如果工業(yè)布局進(jìn)行調(diào)整，將高耗能產(chǎn)業(yè)向適宜的新能源產(chǎn)地遷移，那么西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)格局乃至于將來的人口和城市等都會(huì)發(fā)生變化。另外，圍繞光伏產(chǎn)業(yè)和冶金等耗能產(chǎn)業(yè)的重新布局也將為制造業(yè)領(lǐng)域的電氣產(chǎn)業(yè)等提供諸多新機(jī)會(huì)。
作者朱云來系CF40常務(wù)理事、 中金公司原總裁兼首席執(zhí)行官、清華大學(xué)管理實(shí)踐訪問教授，本文為作者在第三屆金融四十人曲江論壇高峰論壇二“區(qū)域平衡下的西部投融資新發(fā)展”上所做的主題演講。文章僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表CF40及作者所在機(jī)構(gòu)立場(chǎng)，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。 
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