首頁 > 行業(yè)資訊 > 糾結(jié)于成本的氫基能源更需要關(guān)注“外部成本” | 產(chǎn)業(yè)觀察

糾結(jié)于成本的氫基能源更需要關(guān)注“外部成本” | 產(chǎn)業(yè)觀察

時間：2024-04-22 來源：瀏覽：

糾結(jié)于成本的氫基能源更需要關(guān)注“外部成本” | 產(chǎn)業(yè)觀察

3060

3060

微信號 gh_d21885a3f461

功能介紹傳播國家2030年碳達峰/2060年碳中和的政策、知識、技術(shù)與優(yōu)良做法

以下文章來源于產(chǎn)業(yè)觀察者，作者鄭賢玲

產(chǎn)業(yè)觀察者 .

希望您不要錯過《產(chǎn)業(yè)觀察者》的每一篇文章，因為它們?nèi)谌肓颂嘧x者的建議，期待下一篇有您的思想。

“ 3060 ”歡迎 業(yè)務(wù) / 文稿 / 廣告合作

3060

作者：鄭賢玲

編輯：李銘沨

對于氫基能源的發(fā)展，我們總是說“ 前途光明，道路曲折 ”，核心原因是成本太貴。上周黃震院士在香橙會上對電制燃料進行技術(shù)經(jīng)濟分析時提及“內(nèi)部成本”與“外部成本”概念，這讓我深受啟發(fā)?！? 外部成本 ”是一個容易被忽視的經(jīng)濟現(xiàn)象，但具有非常重要的意義。

3060

經(jīng)濟的“外部性” 與“外部成本”

“外部成本 ” 是指未能在價格中得以反映的，對交易雙方之外的第三者所帶來的成本。

經(jīng)濟學(xué)上有一個詞叫“ 外部性 ”，有時也被表述為“溢出效應(yīng) ” 、“外部影響 ” 、“ 外差效應(yīng) ”、“ 外部效應(yīng) ”、“ 外部經(jīng)濟 ”或“外部成本”，指一個人或一群人的行動和決策使另一個人或一群人受損或受益的情況。

經(jīng)濟外部性是經(jīng)濟主體（包括廠商或個人）的經(jīng)濟活動對他人和社會造成的非市場化的影響。即社會成員（包括組織和個人）從事經(jīng)濟活動時其成本與后果不完全由該行為人承擔。外部性有正外部性 (positive externality) 也有負外部性 (negative externality)。

正外部性是某個經(jīng)濟行為個體的活動使他人或社會受益，而受益者無需花費成本。比如我在券商研究軍工產(chǎn)業(yè)時在相關(guān)文獻上看到一個數(shù)據(jù)，在成熟國家平均每投入1美元的軍工研發(fā)，可以帶動12美元的社會效應(yīng)。也就是說，軍工產(chǎn)業(yè)的投入不僅僅是提升國防能力，也是帶動全社會技術(shù)進步的牽引力。又如導(dǎo)航系統(tǒng)本來是投入研發(fā)費用產(chǎn)出廣告收入，但這一技術(shù)的應(yīng)用大大推動了汽車工業(yè)的發(fā)展。

負外部性是某個經(jīng)濟行為個體的活動使他人或社會受損，而造成負外部性的人卻沒有為此承擔代價。典型的案例就是化石能源的應(yīng)用帶來的二氧化碳排放、地緣政治、甚至是地質(zhì)破壞，化工企業(yè)帶來的環(huán)境污染。

3060

可再生能源的“外部效應(yīng) ”：對沖石油價格

保爾森基金會研究（2020年）顯示，到2019年，全國光伏發(fā)電項目累計獲得超過1000億元人民幣的發(fā)電補貼，拖欠部分的補貼累計2000億元人民幣。由于上網(wǎng)電價補貼的執(zhí)行期固定為20年，僅僅是已經(jīng)獲得補貼的光伏發(fā)電項目，在未來20年還將等待領(lǐng)取的補貼大約在1.6萬億元人民幣左右。

2011年國家能源局一份報告預(yù)計2011-2020年風(fēng)電上網(wǎng)電價補貼累計需要2100億元。

2023年9月，財政部下達國家電網(wǎng)公司可再生能源電價附加補助資金年度預(yù)算500億元，其中，太陽能發(fā)電補貼252.2532億元，風(fēng)電補貼225.1413億元，生物質(zhì)補貼22.6055億元。

也就是說，正常情況下國家給予光伏風(fēng)電的階段性補貼規(guī)模在500億元/年左右，看起來從發(fā)電端和應(yīng)用端的補貼代價都不小。不過，如果將光伏風(fēng)電放到整個能源體系來看，除了正常的投入產(chǎn)出，還有可再生能源帶來的正外部效應(yīng)。

2004年-2014年期間，國際原油價格從40美元/桶以下到最高超過140美元/桶，中間價格波動超過100美元/桶，而這十年期間，美國、歐洲和日本的石油消費量都是下降的，而國際原油供給則是增長的，石油價格上漲的主要驅(qū)動力是中國石油消費的增長。

我們假設(shè)沒有補貼可再生能源和電動汽車的替代，那么石油價格在120美元/桶左右甚至以上運行都是非常正常的事情；而可再生能源的替代對化石能源具有較大的對沖作用，使得石油價格正常在50-100美元/桶的區(qū)間運行，價格中樞在70美元/桶。如果電價和氫氣價格下降，石油價格未來也會受影響。

2023年中國進口石油5.64億噸，以每噸7.3桶計算，進口量為41.17億桶，如果以可再生能源影響石油價格10美元/桶計算，則中國因為可再生能源發(fā)展可降低400億美元（約合人民幣2800億元）/年左右的石油進口成本；如果影響石油價格20美元/桶，則可降低石油進口成本800億美元（約合人民幣5600億元）/年，這些差價足以用來補貼可再生能源。

風(fēng)電和光伏直接影響煤炭和天然氣（發(fā)電）消耗，降低二氧化碳排放，間接影響石油需求的預(yù)期。補貼的成本是階段性的，培育出來的可再生能收益是持續(xù)性的，對沖石油進口成本和提高能源安全保障能力也是持續(xù)性的。顯然，光伏和風(fēng)電行業(yè)的成本不僅僅是計算內(nèi)部成本，還要計算對沖下來的外部成本。

3060

電動汽車的“外部成本”：正負外部性功過相抵

如果從補貼帶來的能源安全效應(yīng)來看，電動汽車與可再生能源具有同樣的意義，只是可再生能源影響的是能源供給端，電動汽車影響的是需求端，而且電動汽車是電力替代石油最好的載體，電動汽車銷量的預(yù)期可以對沖石油需求的預(yù)期。

從2009年中國啟動“十城千輛”計劃，2009年-2022年13年期間，新能源汽車累計補貼超過2000億元，電動汽車階段性補貼規(guī)模大約補貼200億元/年。如果我們用這個階段性補貼來計算整個能源體系的成本顯然也是非常值得的。除能源替代以外，電動汽車另一個意義是中國汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力提升。

不過，我們會觀察到一個現(xiàn)象，光伏和風(fēng)電高速成長對煤炭產(chǎn)業(yè)有一定的影響，但總體上行業(yè)運行平穩(wěn)。主要原因有三個：一個是煤炭能源是消耗品，全社會能源消費總量上升，光伏和風(fēng)電影響的只是煤炭的增量，存量市場的煤炭供應(yīng)依然是平穩(wěn)的；第二個原因是風(fēng)光發(fā)電具有間歇性，對電網(wǎng)沖擊比較大，需要持續(xù)供應(yīng)的煤炭來作為調(diào)節(jié)穩(wěn)定電網(wǎng)的運行，所以，煤炭的需求總量不降反升；三是煤炭能源供應(yīng)鏈比較短，且是資源產(chǎn)業(yè)，所以，替代能源對產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)影響不大。

而電動汽車對汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)的沖擊很大，而且可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。如果說光伏/風(fēng)電+電動汽車的發(fā)展可以降低石油進口成本、提高能源安全性、提高貿(mào)易順差的話，那么電動汽車本身的外部性更加復(fù)雜，既有正外部性，也有負外部性。

正外部性：從經(jīng)濟上看，電動汽車提升了中國品牌的競爭力，中國汽車產(chǎn)業(yè)在全球的市場份額提升，甚至帶動了車輛運輸船舶的發(fā)展。據(jù)英國《金融時報》：從2023年起，以出口衡量中國汽車，全球規(guī)模最大。根據(jù)上海咨詢公司謀拓(Automobility)的數(shù)據(jù)，2023年中國汽車產(chǎn)量達到創(chuàng)紀錄的3010萬輛，高于2017年創(chuàng)下的上個峰值，當年是2890萬輛。

近期，中國出口到歐洲的汽車甚至出現(xiàn)了積壓現(xiàn)象，“ 隨著汽車制造商和分銷商疲于應(yīng)對銷售放緩和物流瓶頸，包括卡車司機短缺，進口汽車正堆積在歐洲港口，港口變成了‘停車場 ’ 。 ”

負外部性：（1）對傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的破壞性。中國電動汽車行業(yè)的增長，據(jù) 上海咨詢公司謀拓(Automobility)數(shù)據(jù) ：“目前電動汽車占到國內(nèi)乘用車銷量的30%以上，掩蓋了非電動汽車銷量的驚人下滑。去年中國內(nèi)燃機汽車產(chǎn)量為1770萬輛，較2017年的2830萬輛減少37%。 ” 《金融時報》供稿人白艾德稱，傳統(tǒng)汽車市場經(jīng)過幾十年增長后驟然萎縮，大量在中國經(jīng)營的外資及國有汽車制造商面臨著生存威脅。但根據(jù)汽車行業(yè)分析師、學(xué)界及經(jīng)濟學(xué)家的看法，這個問題在長期內(nèi)將給中國帶來嚴重的經(jīng)濟和社會挑戰(zhàn)。

圖1 上汽集團盈利能力變化

數(shù)據(jù)來源：萬得資訊，上汽集團年度報告。

（2）從投入產(chǎn)出的角度來看，盡管在政策引導(dǎo)下市場讓渡于電動汽車，目前電動汽車的滲透率已經(jīng)達到30%以上，規(guī)模已經(jīng)足夠，但大部分電動汽車在政府補貼的情況下依然處于虧損，目前購置稅、養(yǎng)路費都是燃油車在承擔，如果繼續(xù)補貼，汽車產(chǎn)業(yè)就失去了創(chuàng)利功能。但電動汽車正在擠出內(nèi)燃機，如果電動汽車遭遇資源和環(huán)境瓶頸，中國可能無力回到內(nèi)燃機。

（3）而電動汽車更大的外部性在于電池材料的集中度帶來的地緣政治隱患和電池回收利用過程中大量化學(xué)品的排放，盡管主張電動汽車的人對此避而不談，但積累到一定的程度，電池材料對土地和水資源的污染對人類生存環(huán)境的傷害可能超過油氣排放的污染，盡管電池回收也有標準，但據(jù)相關(guān)材料回收企業(yè)稱，排放達標并不代表環(huán)保。

（4）原本電動化是為了減少化石能源的應(yīng)用，降低排放，而由于可再生能源的不穩(wěn)定以及電動汽車的增加（當然也有俄烏戰(zhàn)爭的影響），2023年全球煤電裝機容量未降反增，僅在過去兩年，中國就批準了218吉瓦的新增煤電容量，截至2023年底其中40%的電廠已開工建設(shè)。

3060

氫基能源的“外部效應(yīng) ”：構(gòu)建新興能源體系

目前，無論是燃料電池汽車的購置成本、使用成本，還是綠色甲醇、綠氨的成本，與傳統(tǒng)燃油汽車或傳統(tǒng)化工比較大家的印象都是一個字：貴！如果只是拿氫能與燃油比較、或綠氫與灰氫比較，氫能產(chǎn)業(yè)肯定沒有經(jīng)濟性。

一位來自國家電網(wǎng)的專家說，面對越來越多的可再生能源對電網(wǎng)的沖擊，電化學(xué)儲能不僅不安全，而且電池儲能時間短，儲能規(guī)模有限，解決不了源端電力波動的問題；劉科院士也說，全球五年的電池產(chǎn)能只夠東京三天的電力需求。電化學(xué)儲能對新興能源系統(tǒng)可謂杯水車薪。而氫作為化工原料或能源載體對波動的電網(wǎng)來說是最好的儲能方式。

因此，黃震院士在分析氫基能源經(jīng)濟性的時候說要將氫的成本放到整個能源體系中考量：

（1）“ 電制燃料（指綠電制氫制取的綠氨、醇、醚等）的成本很大程度取決于綠電的價格 ”，隨著綠電成本的變化，制氫的成本也會變化；

（2）“電制燃料的成本，不能僅從內(nèi)部看，還要從外部看；不能僅從靜態(tài)看，更要從動態(tài)看，更要看全球碳約束，如歐盟碳關(guān)稅、碳配額及碳獎懲等的影響 ” 。黃院士說要用發(fā)展的眼光來看綠氫產(chǎn)業(yè)。

（3）“電制燃料的成本，還要考慮綠電的零邊際成本特性。在太陽能和風(fēng)能得到充分利用的未來，人們可以像今天通過互聯(lián)網(wǎng)近乎免費地生產(chǎn)和消費信息一樣，近乎免費地生產(chǎn)和消費新能源。 ” 未來用綠電做燃料，光伏和風(fēng)電取之不盡用之不竭，是零經(jīng)濟成本的概念，我們沒有給太陽或風(fēng)付費，如同互聯(lián)網(wǎng)，能源是免費的甚至負電價。

但一個事實是，如果沒有儲能，綠色電網(wǎng)的安全運行就無法得到保障，而目前主體的調(diào)節(jié)能源是抽水蓄能和煤電，抽水蓄能對環(huán)境條件有要求，無法滿足大規(guī)模儲能的需求；而煤電的應(yīng)用則會讓可再生能源的減碳目標無功而返。

所以，氫能成為大規(guī)模、長時、跨區(qū)域儲能最好的選擇。也就是說，對整個清潔能源體系來說，氫不僅僅是燃料電池汽車或正在投放市場的甲醇船舶以及可持續(xù)航空燃料的需求，而且是整個能源體系建設(shè)的需求，只有解決了可再生能源的消納和電網(wǎng)的波動，才有可能構(gòu)建更加經(jīng)濟的清潔能源體系。

更重要的是，中國在光伏和風(fēng)電領(lǐng)域建立起來的優(yōu)勢，如果沒有更好的解決方案，大量的可再生能源產(chǎn)能將變成“鐵銹”。因此，我們觀察到，大型能源企業(yè)如國電投、中石化等成為氫能產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)，而可再生能源企業(yè)如隆基綠能、陽光電源、金風(fēng)科技、遠景能源、三一重工等對綠氫的發(fā)展具有更高的熱情，顯然， 對可再生能源企業(yè)來說，氫能不僅僅是他們的第二增長曲線，而且是他們主業(yè)可持續(xù)發(fā)展的支撐。

糾結(jié)于氫能的成本可能會讓全社會綠色能源成本更高，所以，我們需要向歐洲學(xué)習(xí)，用更好的機制推動氫能與可再生能源的融合發(fā)展，從而降低全社會綠色能源的成本，如同光伏和風(fēng)電的發(fā)展，相信隨著經(jīng)驗的積累和規(guī)模經(jīng)濟的產(chǎn)生，未來氫基能源的成本將有機會走向平價，甚至低于傳統(tǒng)燃料。

圖2 電制燃料生產(chǎn)成本

數(shù)據(jù)來源：歐盟HELMETH、上海交通大學(xué)、太原理工大學(xué)、凱普索