思考新能源(1):从能源谈起

 

既然是“思考新能源”,首先我们一起来建立一个全面的“能源世界观”。我们一起来搞明白以下几个问题:-现在全球每年消耗多少能源?-这些能源的来源是什么?-这些能源用到哪里去了?...



最近在思考新能源、电动汽车相关的东西,思考的越多,越是觉得没有边际,想一次性写完,确实很难,所以分成若干个小话题来慢慢讨论。

既然是“思考新能源”,首先我们一起来建立一个全面的“能源世界观”。我们一起来搞明白以下几个问题:

- 现在全球每年消耗多少能源?

- 这些能源的来源是什么?

- 这些能源用到哪里去了?

我们一个一个的来探讨……

全球能源消费

根据《BP世界能源统计年鉴》数据,2014年全球能源消费为129.28亿吨石油当量(TOE,Ton of Oil Equivalent)。这里的吨石油当量(TOE)指的是一顿基于全球平均比重的原油,1TOE能产生1千万大卡的热量,相当于7.33桶标准原油,1.4285吨标准煤,3吨褐煤,0.82吨LNG,12000千瓦时电力。对比IEA的数据,2013年全球一次能源供给量为135.41亿吨TOE。至于那个数据更准确,笔者也无法判断,对于全球这么庞大的数据统计,准确性本身也是个问题,我们的目的是勾勒一个大的轮廓,细小的差距暂不考证,需要的话后文在慢慢考证。

按全球72亿的估计人口,全球人均年消费约1.8TOE的一次能源或1.3TOE的最终消费能源,相当于加满250辆家用车,每个月用电1400度。直观感觉上这样的人均消费还是可以的,但实际人均消费差距极大,如按一次能源人均消费,OECD国家是4.2TOE,非洲仅0.67TOE,亚洲平均水平也就0.71TOE,中国是2.21TOE,美国是6.92TOE,卡塔尔更是高达18TOE。记得我在美国时常常被空调冻的没地方躲,出门上课寝室空调也一般都是不关的,可见人均消费差距确实很大。

这些能源来自哪里?

根据IEA的数据,2013年一次能源消费中石油占比31.3%,煤炭占比28.9%,天然气占比21.4%,化石能源占比达81.4%,这一数据在《BP世界能源展望》中是86%,感觉有点偏高,可能有些来自石油企业的自我安慰吧。其他能源形式中,核能和水电的数据,IEA和BP石油的数据口径差别较大,但大概占比在3-5%,其他可再生能源形式3-5%,占比还是非常小的。



下面我们分种类来看下占大头的化石类能源,其他的在后续思考新能源中再详细探讨。

2014年全球消费石油42.11亿TOE,产量为42.2亿TOE,其中中国的消费量和产量分别为5.2亿TOE和2.1亿TOE,是世界最大的石油净进口国。目前全球探明石油储量为1.7万亿桶,储产比为52.5年。但地区性差异极大,中南美洲超过100年,而亚太不足20年,同时亚太也是全球最主要的石油进口地区,资源的严重不均导致全球石油贸易量巨大,2014年全球石油的贸易量为28.88亿TOE,占全球消费量的68%,其中原油为18.76亿TOE,油品为9.11亿TOE。仅计算原油一项,2014年这块的美元结算量就高达1.2万亿美金,加上油品能占全球贸易量10%以上,可见美国在搞石油霸权和强制美元结算时还是很有远见卓识的。

2014年全球消费煤炭38.8亿TOE,产量为39.33亿TOE,其中中国的消费量和产量分别为19.62亿TOE和18.44亿TOE,全球占比近半,可见煤炭消费的中国因素有多大,如果扣除中国因素,过去十年全球的煤炭消费量是在下降的。目前全球煤炭的探明储量足以满足110年的生产需求,但亚太(含中国)的储产比仅50年左右,北美和欧洲储产比则超过200年。

2014年全球消费天然气30.65亿TOE,产量为31.27亿TOE,其中中国的消费量和产量分别为1.66亿TOE和1.21亿TOE,占比较小。天然气作为清洁高效的能源形式,长期处于量价齐升的格局。目前全球天然气探明储量为187万亿立方米,储产比约为54年。



同时IEA按最终消费能源的口径提供了另外一组数据,也值得看一看。2013年最终消费能源为93亿TOE,这里与一次能源消费的差额42亿TOE主要来自电厂发电损耗27.8亿TOE(相对于51.11亿TOE的发电原料消耗,发电的能量损耗率高达54.4%)和其他二次能源转换损失等。分类来看石油占比仍是最高为39.9%,煤炭和天然气由于较多的用于转换为电力,占比分别下降为11.5%和15.1%,电力的占比为18%。这组数据与我们生活中的认识也更为接近。

能源用到哪里去了?

那么每年消耗的这么多能源,都被用在生活中那些地方了呢?这里有不同的分类口径,我们先看看《BP能源展望2035》的口径来看,电力占比最大45%,其次是工业30%,交通15%和其他10%左右。



IEA提供的数据口径不大一致,但分类更加细致。IEA是按照最终消费能源的口径(即2013年消耗93亿TOE的口径),其中用于工业为27亿TOE(29%),其中钢铁、有色、化工、建材四大耗能行业消耗13.87亿TOE(15%);交通消耗23.7亿TOE(25.5%),其中道路交通18.3亿TOE(20%);其他消耗为32.14亿TOE(34.5%),其中居民自用21.18亿TOE(22.8%),商用7.51亿TOE(8%),农林牧渔1.94亿TOE(2%)。如果将电力能源进行还原,将大大加大工业、居民和商业的能源消耗值(因为电力主要用于这三大方面,而电力的一次能源消耗要翻番)。



我们来看几个有趣的数据:由于石油炼化过程中转换效率很高,折算后全球石油中几乎60%用于交通领域,45%用于路面交通;但是相对而言发电过程中能量损耗超过50%,所以四大能耗行业还原到一次能源时占比大幅增加,几乎与交通行业耗能相当,占比达16%。同理,居民耗能还原到一次能源占一次能源总能耗的19%。

中国的“轮廓”

其实上面的分析里很多地方都提到了中国的数据,我们再一起梳理下中国的数据,以便做个更清晰的对比。

根据IEA数据,中国2013年总能源消费30亿TOE,全球能源消费占比22%左右,国内产量25.65亿TOE,能源自给率85.5%,是全球第一大能源进口国。人均能耗2.21TOE,电力消费5.12万亿千瓦时,人均用电3766千瓦时。



根据BP能源年鉴数据,2014年一次能源消费量29.72亿TOE,其中煤炭19.62亿TOE(66%),石油5.2亿TOE(17.5%),天然气1.66亿TOE(5.6%),水电2.4亿TOE(8%),核电0.28亿TOE(1%),可再生能源0.53亿TOE(1.8%)。与世界能源结构相比较,我国煤炭的使用处于畸高的状态,可再生能源占比也比较低。

IEA的数据中,中国的能源最终消费口径,总能耗为19.44亿TOE,其中:工业9.58亿TOE(49%),其中四大耗能行业6.77亿TOE(35%),交通2.6亿TOE(13.4%),其中路面交通2.08亿TOE(10.7%);其他5.63亿TOE(29%),其中居民部门4亿TOE(20%),商业0.74亿TOE(3.8%),农林牧渔0.4亿TOE(2%)。

该数据和30亿TOE的一次能源总消费的差额,主要在发电损失6.6亿TOE以及煤炭加工1.8亿TOE,如果将这两块进行还原,工业部门和四大耗能行业在一次能源形式中占比约为45%和33%,按绝对值在全球分类的占比也超过三分之一强,可见我国贵为工业大国实不为过。其他方面我们交通能耗占比偏低,主要是我国人均汽车保有量还不高,后续我们有更详细的分析。

小结

我想到这里,我们基本有了一个世界能源消费的大的轮廓。总体而言,能源的消费是伴随着人口的增长和社会生活水平的发展而不断增长的,人口增长和GDP增长驱动了人类对能源的需求,但同时能源效率的提升和生活方式的转变又反过来一定程度上压制能源需求的增长。过去的十年,全球能源的需求复合增长率为2.7%,相当于10年间增长了30%左右。其中中国一国的需求贡献了一半以上的增长,而OECD国家复合增长为负的0.1%,显然随着经济水平提高,能源需求的增速会逐步放缓,甚至是负增长(或者通过贸易的形式转移到发展中国家)。但增长中的庞大人口基数和人类对美好生活的追求注定对能源的需求仍然会增长,当然需求中的经常性需求和周期性需求交错发展会呈现出不稳定的增速。


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