文｜彭寧科
地球今天面臨的現實是，為了保證地球大氣里溫室氣體的濃度不高于450PPM，避免升溫2攝氏度以上，按照聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）的研究結果，也是現在的共識，人類的排放總余額大約在7000億噸。
2020年，全球基于化石能源的二氧化碳排放總量是323億噸，下降6.3%。中國排放99億噸，增長0.6%，美國排放45億噸，下降11.6%。OECD國家總共下降11.5%，發(fā)展中國家總共下降3.5%。按照這個排放速度，余額大概還可以再排20年。
地球的未來到底是洪水滔天還是綠水青山，取決于人類使用什么能源，如何使用能源。
天然氣利在當下，功在千秋
人類生活的奢侈追求也許可以降低，總體的舒適追求卻無法降低，發(fā)展中國家人民提高生活水平的愿望也必須得到尊重。2020年美國人均消費能源265吉焦，中國101吉焦，OECD國家平均159吉焦，發(fā)展中國家53吉焦。能源消費仍會增加，因此而來的排放卻必須減少，怎么辦呢？
盡管所有的減排努力都值得肯定和探索，但既能整體保持經濟平穩(wěn)增長、又能提高我們生活水平、還能實現減排的辦法就是盡可能使用天然氣替代煤炭和石油。
在同等熱值下，煤炭、石油和天然氣的排放比大概是1∶0.8∶0.4，若用天然氣大規(guī)模替代煤炭和石油，獲得10億噸級別的減排將是顯而易見的事實。但煤制氣不能算天然氣，因為它只是改變了排放的地點而已，總體的排放是增加而不是減少。
天然氣在中國的市場空間毋庸多言，居民用工業(yè)用自不必說，大型燃氣輪機發(fā)電、以天然氣為主的冷熱電三聯供等等都可以用天然氣。那么，大家可能擔心天然氣供氣的安全和價格。
首先看安全。全球天然氣的探明儲量在2020年是188萬億立方米，近年來一直維持在這個水平。而儲采比在2020年是49，2010年大概是50，2000年前后儲采比大概是50左右。也就是說，經過這么多年的開采，天然氣的儲量沒有什么明顯減少；或者就算從現在開始，勘探活動全部停止，已經探明的天然氣，按照現在的年產量，假如可采比按60%計算，也能開采近30年。所以簡單說，天然氣是用不完的。
再說價格。在全球減排的努力下，作為化石能源的天然氣從總量上也將明顯而且長期供大于求，很難再長期維持高價位。何況，天然氣也面臨水電、核電和可再生能源的競爭。市場肯定有起伏，但是任何擔心天然氣價格會長期高位的都是杞人憂天。
中國天然氣目前的高價，主要是因為低價的國際氣源囿于種種原因難以進入，而且市場還要消化已簽的長協高價氣。
2021年中，歐洲天然氣價格也震蕩到高位，但這很難成為長期趨勢。而價格的短期波動，將隨著更多天然氣基礎設施的建設運營，特別是大型地下儲氣庫的建設運營，得到大幅度緩和。
事實上，全球天然氣市場是買方市場，取決于消費國的意愿。中國國內還有近2000億方的產量，還有眾多其他氣源來平衡市場，天然氣被卡脖子，可能性微乎其微。
所以，在氫能經濟到來之前，中國應該大力發(fā)展天然氣經濟。
天然氣經濟無非就是上游勘探開發(fā)，中游運輸，下游使用。下游有廣闊空間，新亮點在于天然氣管網和儲藏設施。2020年中國天然氣消費3306億方，長距離高壓管線7萬多公里，地下儲氣庫大概160億方。假如到2040年中國消費1萬億方氣，那么對于天然氣管網的需求也將同步上升。按照國際經驗，每公里長輸高壓管線的投資在100萬到300萬美元之間。假如中國需要再新建管線10萬公里，按平均每公里1000萬元計算，總投資將在1萬億元以上，這還不包括低壓配氣管線和其他相關設施比如加壓站等。
管線的建成和使用將激發(fā)更多的天然氣需求，通過消費來促進經濟。儲氣庫也是同樣的道理。特別是地下儲氣庫，在保證供氣的安全性方面將擔負重大使命。中國最近幾次所謂的冬天氣荒，從本質上講，都是因為儲運設施的限制而使得市場短時失衡的表現，并非真的沒有氣源。
我還要特別指出的是，天然氣的基礎設施將和氫能有重大協同效應，氫能的發(fā)展將大大延續(xù)天然氣管網和儲藏設施的商業(yè)價值。
盡管尚待更多的實驗和可行性論證，意大利國家天然氣管網公司已經做了天然氣管線摻氫10%的試驗，非常成功。15%和更高比例的摻混正在試驗之中，地下儲氣庫的摻混也在可行性論證之中。
通過天然氣儲運設施為氫氣提供同樣的儲運服務，將徹底打通氫能中間環(huán)節(jié)的瓶頸，使得綠氫（就是可再生電力電解水而生產的氫氣）能夠從可再生能源豐富的地方以很低的成本到達負荷中心。
這樣，2050年以后，在天然氣逐步退出能源主角的時候，天然氣基礎設施仍將繼續(xù)為氫能發(fā)揮重大作用。
所以說大力發(fā)展天然氣是利在當下，功在千秋。“十四五”和2030遠景規(guī)劃天然氣消費量是6000億方，我認為這個比較謹慎，遠景可以看到1萬億方甚至更高。
氫能+綠電，人類的終極能源
天然氣終究是化石能源，甲烷分子當中還是有一個碳原子，排放是必然的，它終究要被更清潔的能源、也就是太陽能和風能所替代。但是，由于太陽能風能的間歇性，綠色能源的存儲就變得不可或缺，而氫能具有規(guī)模、效率、便利性特點，將承擔電力以外主要的能源責任。
綠色氫能，是基于綠色電力（太陽能風能）的二次能源，近乎零排放。因此說到人類的終極能源，綠色電力和氫能將是兩個主要形態(tài)。
鋰電池也是很好的一種形態(tài)。氫能燃料電池和鋰電池最終能夠解決所有交通領域的燃料問題包括重卡、物流車、乘用車、各種工具車、船舶甚至航空器航天器等等。但是從規(guī)模生產的角度來看，儲存同樣的能量，鋰電池成本遠遠高于氫能成本。氫的高能量密度將大大降低儲存成本，氫的衍生物氨和甲醇也會擴大氫能的適用范圍。最重要的是，氫能將基本解決高耗能行業(yè)的轉型問題，鋼鐵、水泥、化工、陶瓷等行業(yè)的燃料基本都可以用氫來替代。
在可以預見的將來，能源的主體將是電力和綠色氣體。我們暫且把天然氣（包括生物甲烷）和氫氣都稱作綠色氣體能源。電力基礎設施除了發(fā)電設施之外，就是電力輸送網絡。而天然氣網絡，主要就是天然氣運輸管網和儲氣庫網?；跉W洲和美國目前的特點，供氣網絡具有幾個顯著特點：
第一，輸氣網更大。在歐洲美國，天然氣網絡非常發(fā)達，在寒冷的意大利北部，輸氣網提供的能量是電網的4倍-5倍。
第二，輸氣網更加靈活。電網必須實時平衡供需，并始終保持頻率穩(wěn)定。而輸氣網的注入和提取可以分離。
第三，輸氣網就能保存大量的能量，基本零損耗，而且成本便宜。而長距離輸電資本開支和損失都很驚人。
基于歐洲已經成功的試驗，可以在天然氣管道摻氫，從而可以實現氫的運輸。這使得目前最大的兩塊能源基礎設施得以連接。氫可以使電網和氣網成為一個真正的能源互聯網，再加上儲能電池、氫能燃料電池、地下和地面儲氣庫的支持，一個能充分滿足各種能源需求的網絡將展現在我們面前。
事實上，在這個大的能源互聯的骨架之上，微型或者局域能源互聯網將更能獲得生機。目前尚處在相互隔離狀態(tài)的智能微電網、燃氣管網、熱力管網、分布式用能終端等等都可以一步步耦合互通；網聯電動車，或者自動駕駛電動車都將促進能源互聯網的發(fā)展。許多新的技術比如即插即用的分布式電力系統，各種節(jié)能和獨立能源系統比如地熱等，都將在互聯互通的能源網中找到自己角色。
國際碳價將是全球化的新標志
全球化其實是古典經濟學發(fā)展的自然結果。亞當·斯密關于分工的理論，是現代經濟學的開端。從延續(xù)幾千年的農業(yè)和手工業(yè)經濟向現代工業(yè)經濟轉型，分工舉足輕重，提高效率，這是現代經濟的核心所在。而分工不僅體現在不同行業(yè)之間的互相補充，體現在一個行業(yè)內部的細分，更體現在不同國家因為資源稟賦結構不同而發(fā)展的不同的產業(yè)結構。從全球的角度看，全球化是經濟最有效率的安排，而貿易就是全球化的最佳體現。
現在，氫能就是全球化的新機會，既是新的催化劑，也是新的載體。因為氣候變化是人類面臨的最大挑戰(zhàn)，它不再是一個或者幾個國家的問題，而是整個人類面臨的問題。
氫能將為世界經濟的再平衡提供新的機會，也會為中國這樣幅員遼闊但是發(fā)展不平衡的國家提供新機遇，因為可再生能源的產地，將在價值分配上占有更大份額。
和歷史上所有的技術和產業(yè)革命一樣，氫能的大規(guī)模實施將主要取決于其經濟性，制造成本特別是綠氫的成本是最為關鍵的。而綠氫成本主要有兩部分組成，綠電成本和電解槽成本。
綠電成本已經很具競爭力，挑戰(zhàn)是電解槽。電解槽成本又和其規(guī)模直接相關。另外就是氫能基礎設施比如加氫站的建設，這關系到綠氫是否能夠真正走向市場。這里雖然也有技術因素，但主要還是規(guī)模，這從CNG加氣站、LNG加氣站的經驗都可以得到證明。因此，對于氫能補貼，電解槽的規(guī)模是一個重點。
即便綠氫的成本能夠穩(wěn)步下降，大規(guī)模走向市場還有另外一個至關重要的因素，那就是碳的價格。如果沒有這個壓力，一切對氫的展望可能永遠只是一個憧憬。就像今年以來發(fā)生的事情，能源價格在世界各地都是高漲之勢。原因很簡單，碰到一點困難，回到熟悉的化石能源是如此的簡單，以至于沒有任何國家任何人能夠拒絕。
但這只是化石能源的回光返照而已，綠色能源制造成本的下降和碳價格的上升將是不可逆轉的。氫的世界，正在不遠處向我們招手。
我們要做的是，盡早給碳一個價格，讓這個價格深入人心。
盡管全世界現在已經有120多個國家承諾在2050年到2060年前后實現碳平衡，但是各個國家的具體算盤和計劃是千差萬別的。首先，各國的努力都是自愿性質，約束力不夠。
比較好操作、也算比較公平的辦法是給碳一個價格。你消費的東西有碳排放，你為它付出代價，這樣可以避免國家間為此互相征稅?；フ魈级悓閲H貿易制造新的巨大障礙，在發(fā)達國家和發(fā)展中國家之間繼續(xù)挖掘鴻溝。
為使各國的努力能產生最大協同效應，使一國的成就能為他國所用，國際化的碳價將是一個非常重要的參照物，而碳匯或者碳指標（carbon credit），將是新的金融流動性的重要載體。
其實，早年在《京都議定書》的清潔發(fā)展機制下，跨國碳匯交易已有實踐，但是那只是一個小試點。如果能把全球每年300億噸碳排放都納入市場交易，會是個天量市場。如何使這個市場能夠公平公正且符合市場規(guī)則，將檢驗各國政府的良知和能力。
（作者資深能源從業(yè)者，在多家跨國能源化工企業(yè)擔任高管；編輯：馬克）
