博客
蓬勃发展的清洁能源革命
盧安武 (Amory B. Lovins),落基山研究所共同创始人、首席科学家、荣誉董事长
司沛杰 (Clay Stranger),落基山研究所首席科学家办公室主任;
我们现在正在经历的这场变革意义非凡,可以说是人类文明发展历程中自有农业曙光以来最为伟大的变革。其最大的贡献就是极大地提高了能源利用的转换效率:从低效高耗转为高效低耗、从有焰燃烧演进到无焰燃烧。
我们现在正在经历的这场变革,或许是人类文明发展历程中自有农业曙光以来最为伟大的变革。变革的力量萌生壮大,不断发展,为全球各地的民众、社群和国家带来安全、健康、繁荣和平等的生活。
从更高的视角来看,这场变革的发源滥觞是科学巨潮推动的自然结果——从分子和原子到比特和数据包、从硬件到软件、从层次结构到网络架构、从机械化到智能化——我们改造世界的方式正在不断改变。以能源工业为例,19 世纪延续至今的能源利用体系正在不断发生变化:这种结构脆弱。中枢式的、重在供应、以化石和铀为燃料源的体系正进化成一种分布均衡、重在客户、可再生的、普适耐用的21 世纪体系。
石油和电力行业各自占据了化石燃料碳排放的五分之二。如今二者都受到价格更低、更为便捷、更易扩展的新兴能源行业的威胁。现有行业面临的挑战来自锐意进取的新生力量,后者的创新决定变革的步伐。而投资者,只要嗅到这种味道,就会对旧有产业撤资,转而支持新兴行业的崛起。这种变革的速度令人不安,整个过程极具颠覆性。
在不断加速的能效革命面前,石油和电力行业显得很脆弱。效率的提升不但是持续的,而且是动态变化的。“高效能源”不但不会枯竭,而且规模越来越大,成本越来越低。1975 年,美国政府和工业界都坚称,用来生产每一美元GDP 的能源价格永远不会走下坡路。然而一年以后,本作者之一的盧安武提出了近乎异端邪说的理论,认为50年后能源价格的下降幅度将高达三倍(见图1)。结果呢,前39 年就实际下降了54%。而且如今更为强大的技术和设计方式、更胜一筹的监管、成熟的金融支柱、营销和交付渠道,还能让我们再节约三倍。这是我们在上个世纪八年代所做下降预测的两倍,而实际成本只有三分之一。中国是唯一在四分之一个世纪当中(到2001 年)以每年超过5% 的速度降低其能源消耗强度的国家,如今几乎重拾这一速度。中国既可以控制也可以加快这一持续改进的过程。
石油
这个世界最强大的工业石油业,其商务模式的根基就是出售石油分子。而顾客希冀得到的能源服务——比如提高机动性和洗个热水澡——并非只存在于那些石油分子中。随着技术进步,能源利用越来越高效,我们有能力用更少的石油来换得更多的服务,石油公司售出的石油分子则会随之减少,造成公司收入下降。总之,随着能效开发的步伐越来越快,从渐进式的改良到急速的变革,社会对于石油需求就会停滞甚至转而下降。
全球石油和天然气的哪些市场有面临瓦解的危险?几乎全部。几十年之后,由于气候原因不能燃烧的蕴藏量一定会小于由于竞争原因而无法出售的储量。换言之,石油公司与其说会因为气候管控而面临风险,不如说会因为市场竞争而遭遇风险。等不到“石油价格即使再高也买不到石油的情况”发生,石油市场就会沦落到“即使石油价格这么低廉也没有竞争优势”的境地。
石油用量最大的行业是汽车行业,而车辆本身也在不断演绎进化,到头来可能不需要石油或只需很少量的石油。一辆普通汽车三分之二的油耗是用于承载其自身的重量,通过减少重量或摩擦力的每一个单位的能量可以为油箱节约七个单位的能量(即不再流失要向车轮传送一个单位能量而需要消耗的六个单位的能量)。例如,一辆载货5m3 的商用客货两用车如果采用铝材结构,装上一吨货物比普通钢材客货两用车空车的重量还要轻。还有,鉴于更流畅的空气动力学设计,这种客货两用车可采用插入式混合电力动力装置,而只需要正常电池量的一半。这能节约每公里65%~90% 的耗能,而车主为该车花费的总体成本则可节约达20% 以上。使用碳纤维复合材料制造汽车的新方法能让汽车减重50%~70%,而达到更高的安全系数,同时动力装置也得以小型化。这一切都让普通人买得起的电力汽车时代更早到来。如今,相当于每百公里1-2 升油耗的碳纤维电力汽车已现身世界市场,还有那些至少提高了三倍能效的卡车和飞机也有很好的性价比优势。
新的商业/ 金融模式还有突破性的设计方法层出不穷,让竞争充满颠覆性,而融合其中的IT 技术让这一势头发展更为迅猛。这些创新手段深具协同效应,完全颠覆了旧有的用车概念,大家现在不需要怎么开车就能获得更好的交通便利优势。在欧洲和美国,尽管人口和GDP 一直在增长,但每公里油耗和每辆车公里数的降低已促使当地的汽油消耗量自2007 年以来不断走低。
现在年轻人甚至都不买车了,因为这样的生活花费更少,交通也更加便利。伦敦或上海的年轻人,晚上外出时,可以利用各种出行模式,形成最佳出行组合——因为智能手机可以帮助大家随时随地叫到交通服务,完美衔接那些以往令人束手无策的路线空隙。例如,一位旧金山市民如果不再开车,只需利用优步(Uber) 或旅夫特(Lyft)打车软件、公共交通、步行、自行车和“到处转转”(Getaround) 来规划出行,一年就能节省11000美元。Getaround 是一款智能手机应用程序,可以租赁附近居民闲置的车辆。要知道,美国家庭汽车的95% 时间都处于闲置状态。
多样化的出行选择意味着您几乎不需要车,而且当您需要用车时,也不用去购置车辆。在中国某些城市,通过大型自动售货机租用一辆康迪电动汽车(Kandi EV),每小时的租金大约为3 美元。另外,需要时租用共用车辆(目前美国法律允许,中国尚不允许),能够将汽车的使用率增加约10 倍。而如果是半自动或全自动驾驶汽车,使用率还能翻番。电动汽车使用率这样大幅增加后,其每公里的总成本会比燃油汽车低40%,因为其每公里能耗成本减少的90%,不仅抵消了其高买价因素,还有富余。谷歌计划在三年内发布自行设计的自动驾驶汽车,苹果公司也在研发类似的产?贰J导噬希拦延兴母鲋菰市砗戏ㄊ褂米远菔黄盗艘虼耍?IT 技术的聚合意味着将来车辆会大幅减少,汽车制造商面临巨大的打击,还有纯电力驱动汽车的总行驶公里数持续下降,这些都将继续对石油公司造成颠覆性的影响。
2010 年接近半数的世界新车在中国市场销售,当时中国仅5% 的人口拥有汽车,然而一次长达100 公里的创纪录交通拥堵用了12 天才解决掉。城市规划者们终于意识到,更多的道路带来更多的交通流量,于是政府官员们正在着手改变规则。丹麦对新车征税180%,如果重于2 吨还要加95%的税,外加年度能耗税。在东京,拥有停车位才能做车主。上海的汽车牌照比一辆小汽车还贵。在北京,电力汽车可以免费立即登记,但新购的燃油汽车,摇号中签的概率约为1%。哥本哈根和赫尔辛基的市中心区在逐步禁用汽车。新加坡和奥斯陆的经验促使伦敦收取一天25 英镑的市中心区汽车驾驶费,这使得高峰期85% 的通勤人数转向公交体系,拥堵率降低30%。
像杭州那样的快速公交换乘,可用地铁造价5% 的成本,达到同等地铁线路密度的乘客运输量。这种非私家车模式正在重塑中国未来15 年计划新建的城市,这些新兴城市相当于美国城市总量。该模式与新型城市规划相结合,把市民的生活、工作、购物、娱乐地点整合分布,大家不用再长途跋涉,也不需要费时开车了。
电力
能源效率的激烈变革也对电力业运营方式产生深刻的影响。要知道,大多数电能如今都被浪费掉了,而非得到了有效利用。与石油公司相仿,电力公司的生财之道也相当脆弱,要保证其收入与盈利的增长,就需要销售出更多的电量。
回到19 世纪80 年代,发明家托马斯· 爱迪生( omas Edison) 最初并没有打算卖电,他卖的是照明。一盏灯点一个小时收费一分钱。但随着电力马达的普及和电表的出现,纽约爱迪生公司打算转向电力销售。爱迪生知道灯的效能会提高很多,因此他希望继续出售照明服务,不卖电,这样可从低廉的运营成本中获利。1892 年他的意见被驳回。供电公司从此就一直在犯相同的错误:当客户能效得到提升时,公司的收入却在减少,这并没有带来成本下降的效益。电力公司如今卖的是商品,而不是基础设施或者客户需要的服务。从今往后,企业发展的方向是探索和创建节约电能的新兴行业,采取全新的方式供电,?⒅鸾ト〈切┭有倌甑拇诚勰J健?
如果可再生发电源与便捷灵活型荷载装置以及某些分布式存储(包括电力汽车)方式进行稳定有效的整合,那么就会带来与大型火电厂截然不同的供电方式。运营成本下降为零,同时现代可再生能源的供应越充分,价格就会更低廉。自2012 年开始,成套太阳能光伏组件和锂离子电池组分别降价约31% 和40%。如今新太阳能电价常常比煤基或核基电能还要低,甚至来自美国的低价天然气也无法维持其价格优势了。
《彭博新能源财经》(Bloomberg New Energy Finance)预计,到2030 年,全球化石燃料与核能的增长会减半(更大的设备退役问题尚未考虑在内),而非水利可再生能源则会增长三倍。市场情况也印证了这一点:过去四年中每年现代可再生能源(不算大型水电设施)都会增加80GW 以上(这比化石燃料和核电站的增加量总和还高),每年拿到超过2500 亿美元的投资。这个数字远远高于全世界煤炭行业的市值。
中国计划在2030 年前增加的可再生能源总量,相当于美国的总量,到2050 年或许还会再翻一番。没人相信这会成真,不过中国目前有七种再生能源领先世界,过去三年中每年风力发电量都超过核电,而2013 年一年增加的光伏容量就超过美国自1954 年光伏发明以来的总装机容量。
现在,欧洲有四个水电资源匮乏的国家通过可再生能源可稳定获得一半的电力。客户也都认识到可以更加高效地利用电力,自行提高发电量,甚至可以开展电力交易。抢先一步卖给客户所需的产品的确不失为明智之举。
全球优先事务排序的变动,会加速改变我们社会所依赖的能源供应体系。大规模停电事故(到目前为止最大的一次发生在印度,影响了9% 的世界人口)要求普适耐用、分布均衡的可再生能源发挥更大的作用。如果能源供应不稳定、经常出故障,就会阻碍数十亿人的发展进步。高效、清洁的解决方案会让各经济体更具竞争力,有更普遍和更长期的就业机会,气候更趋稳定,选择更透明,公民更具进取精神,人们更为富裕安康。如今中国领衔的清洁能源革命不仅是一场能源领域的革命,还为创建一个更健康、更富足、更公平、更安全的大同世界打下坚实基础。
-文章已于2015年12月发表于《博鳌观察》期刊,详见http://www.boaoreview.org/plus/view.php?aid=3906