为什么换电站是中国新能源转型的东风

换电站是新能源和电动车产业链闭环的关键点。

在最近两年,新能源电动车和储能逐渐成为投资的热点话题,繁荣的背后离不开政府的政策和资本的支持。

为何中国正在史无前例地大力发展新能源?中国适合发展什么样的新能源?毫无疑问,减少碳排放的方法是少烧煤炭和石油等旧能源,用其他的新能源来替代。下一个问题在于,新能源应该在哪些生产部门被率先用起来?这就要从能源的供给端和需求端说起。

从供给端来看,中国“多煤少油缺气”,随着改革开放以来我国工业的快速发展,中国已经成为全世界碳排放量最大、能源消耗最多的国家,分别占比30.7%和26.1%;且中国的单位GDP的能源消费量和单位能源消费的CO2排放量都明显高于全球平均水平。(BP, Statistical Review of World Energy 2021)但工业的能源转型肯定没有那么快,即使到了2050年,工业消耗的能源占比也只是从2020年的65%下降到2050年的55%,仅下降10个百分点。(《2050年世界与中国能源展望,中石油研究院》)

从需求端来看,除了①工业和②建筑(家庭用能为主)以外,剩下一个③交通部门的问题很大——不仅消耗了全部能源的15%,且其中50%都被汽车在公路上燃烧了。

由此,解决能源供给的问题恰恰要从消费端入手,即推广新能源电动车,全面替代燃油车。电力从何而来?中国的资源禀赋决定了光伏是最普适的清洁能源。

恰好,需要错峰供电的光伏发电和需要远距离行驶的电动车有一个共同的需求:储能。我们需要把太阳光生产出来的电力像加油站那样储存起来,不管在白天晚上、刮风下雨都可以供电动车充换电使用。

此刻我不禁畅想:电动车和新能源是中国国力飞跃的支点,换电站是中国新能源转型的东风。以下内容摘录自笔者在2020年7月的一场内部分享会,用8000字解释我为什么看好新能源、电动车和储能。

中国为何要能源转型?

从全球来看

从全球来看,2020年联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯向全球宣告,到2050年实现碳中和是当今世界最为紧迫的使命,按照《巴黎协定》的要求:

到2030年,为了将全球升温控制在1.5摄氏度以内,各国必须在2010年水平上至少将排放量减少45%;到2050年,必须完成向“净零排放”的过渡。

这要求人类彻底改变生产、消费和行动方式。能源部门是当今约3/4温室气体的排放来源,是避免气候变化最严重影响的关键。

2020年9月22日,国家主席习近平在联合国大会上宣布:

中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。

作为全球最大的二氧化碳(CO2)排放国,中国这次表明对脱碳的坚定决心,是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。

从中国来看

从中国来看,我们面临着来自西方的能源威胁。中石油研究院在《2050年世界与中国能源展望》中指出:根据现有的探明储量和现在的能源结构发展下去,中国在6年以后就没有石油了,到2050年左右就没有煤炭了。

而且到2030年,石油和天然气的供给主力将在2030年之前从中东地区平移到美洲,变成全球的主要供给的地区,而中国是全世界最大的石油进口国,石油的对外依赖度达到70%。

如果没有能源,整个社会都会停摆,这是现有能源结构维持下去会出现的问题。

为什么会这样?

因为板块运动、历史的气候条件跟地理条件,这些决定了我国是一个多煤、少油、缺气的国家,资源禀赋天生不行。

煤炭和石油的形成大概需要两三亿年左右的时间,那个时候的中国大陆刚从一块大陆里面慢慢地抬升,植被茂盛,这些植物死去之后堆积的纤维形成了现在的煤炭。

石油的形成需要在沿海大陆架大概几十米的地方,然后微生物沉积才形成了石油。而中国的几个盆地跟东北地区,长期处于海床的区域,不构成产生石油的条件。

中国的自然条件就是如此,我们应该怎样逆袭呢?(以下数据来自中石油研究院的《2050年世界与中国能源展望》)

需求端

从中国改革开放开始到加入WTO,整个工业化的进程以及城镇化提速需要消耗大量的能源。

  • 工业部门:消耗了近65%的能源,主要的用电大户是钢铁、化工、有色金属冶炼等等这些行业,主要消耗煤炭、电力;

  • 建筑部门:消耗了近20%的能源,主要用于烧饭的天然气,家电;

  • 交通部门:消耗了近15%的能源,主要用在公路交通、航空运输,主要消耗石油。

交通部门有一个问题很突出,即能源的来源非常单一。在电动汽车出现以前,除了油、天然气可以为汽车提供动力以外,几乎没有其他更经济的解决方案。

这样的需求结构再结合我国“多煤、少油、缺气”的自然条件,就形成了现在的局面。

供给端

我国应该怎样满足各部门的用能需求呢?

  • 59%的能源由煤炭提供,甚至前几年对煤炭的依赖度达到80%;

  • 19%的能源由石油提供,用原油提炼成汽油、柴油和航空煤油给到交通部门;

  • 剩下就是近几年占比不断提升的水电、核电和可再生能源。

按照上面的供需结构,以我国的探明储量计算,煤炭还只够烧30年;不靠进口石油,我们自己开采只够用6年。

中国是全世界最大的石油进口国,而且石油的对外依赖度达到70%。大家知道,石油早就被掌握在欧美国家所控制的波斯湾地区。

如果这些国家扼杀了中国的石油进口,那将会是比扼杀华为更可怕的事情。

这个问题就跟粮食问题一样,如果我们不自力更生的话,那么巨量的经济体所带来的能源需求放到任何一个国家身上,都是很巨大的负担。

所以除了能源转型,我们没有其他的选择。

中国如何能源转型?

可行性分析

下面我来给大家分析几个不同的替代方案。

第一,水电:我国能修的水电站都修得差不多了。水电站高度的落差和巨大的水流量,这些条件基本上只有在中西部可以满足。而且修一个水电站的难点并不在于水电站的主体工程,更在于随之而来的一系列问题,包括配套的道路的基建、动迁移民。想继续发展大规模的水电站,已经不大可能了。

第二,核电:大家都知道,核电的最大问题是安全问题,另外就是核废料如何处理,衰减裂变要很多年时间。

更大的矛盾在于,如果大规模应用核电,全世界以及中国都会面临资源不足的问题——中国现有的铀的探明储量只够用10年,全世界的总量也只够用30年。核电站运转起来以后,是不能随便停下来的,得保证因此得铀的储备足够。

世界各国历时多年,花了很大血本造出来的核电站,更多为的是军事意义,而不仅仅是为了解决民用的电力需求。所以建核电站也很难。

第三,风电:中国适合发展风电的地方实在太少了。图片来自《2019年中国太阳能和风能资源年景公报》,里面指出中国基本上只有西北、东北、华北,和东南沿海一带的岛屿适合发展风电,即图中红色区域,地方实在太少了。

第四,光伏:光伏是所有新能源里面普适性最强的方案。继续看报告中的另一张图,蓝色区域代表光照强度比较弱,基本上集中在云南、四川、贵州这些地方,面积是很少的,除此以外,中国绝大多数地区都非常适合发展光伏,光资源比其他任何资源都更丰富。

经过整个光伏产业链的努力,从上游的硅料到硅片再到电池组,不同环节每年都以百分之二三十的速度在下降成本,连续打折10年以后,现在的成本只有10年前的1/10。

我们比较一下不同清洁能源的发电成本变化。黄色是光伏,蓝色分别是海上风电(onshore wind)和陆上风电(offshore wind),这些年都在急速地降价,而光伏降价的幅度是最大的,而且还有进一步提升的空间,

我国从二十年前就开始大力发展。现在,终于到了最佳的质变点——光伏发电已经不需要补贴就能实现跟火电的平价上网。

光伏的降价空间很大

这也难怪BP(英国石油公司)在《2019年世界能源展望》中惊讶于中国能源结构的迅速调整,并据此下调了世界未来15年的能源展望,下调了世界能源需求4%,下调了煤炭消费预期80%,上调了世界可再生能源预期1/3。

我们再看看中石油对于2050年中国能源需求的预测。报告指出,随着工业化达到尾声,能源的需求将会从工业用能转向生活用能,煤炭的需求将大幅度下降,电力的需求将会大幅度上升。并且这些上升的电力需求将主要由清洁能源来提供。

2050年煤炭需求将大幅下降

所以到2050年,我国清洁能源的发电量占比将接近60%。中国不仅解决了自身的能源问题,也给全世界找到了一个更好的解决方案:借助“看不见的手”的力量和光伏平价的质变,将使得很长一段时间内,光伏发电都是成本最低的发电方式,市场将会自发地以光伏替代用电增量和存量的火电。

新的问题在于:光伏只在白天发电,到了晚上还有电用吗?如何解决夜晚和夏季的用电尖峰时刻?

答案是储能,但是光伏不能解决储能问题。稍后会有详细解释。

烧煤的主要目的是为了发电,如果光伏发电的成本已经跟火电平价上网,我们就没有必要继续发展火电。

已知有50%的石油被公路上的汽车烧掉,因此在消费端,我们必须用新能源电动车去替代燃油车。少烧油,多用电。

事实上,电动车正在蓬勃发展,我们对未来充满信心。而发展新能源电动车面前面临最大的问题正在于电池价格太贵。

但这只是规模的问题,迟早等到电动车普及的时候,就能释放出像光伏一样的规模效应,大幅降低电池成本。如果电池便宜了,那么刚刚提到的光伏储能的问题也就刚好得到解决。

所以,光伏+储能是最佳的解决方案,就是用新能源电动车上面的锂电池。

这两个看起来好像没啥相关性的产业在储能上有了交集,并可以通过发展新能源电动车得到解决。

我们也很欣慰地看到,中国已经在供给端把该做的和能做的都做了,接下来从消费端改变能源供给是大势所趋,刻不容缓。

但是电动车毕竟是一个消费品,由市场决定,而不是政府决定。

我们来看一下市场的反应是怎样的。在过去的2019年,新能源汽车市场的渗透率是5%,即每卖出100辆乘用车,里面有5辆是新能源车。

具体来看,卖得最好的两款是特斯拉和蔚来,它们的“拳头产品”Model 3和ES 6销售很不错。

Model 3一个月可以卖出1.5万辆,和竞争对手宝马、奥迪和奔驰34C已经是同一水平线。

ES 6也卖到了蔚来的产能上限,生产多少就卖多少。蔚来现在只有一条4000辆的生产线,因此现在每月销量也刚好是4000辆,实现了自我造血,成绩是不错的。

根据人类的经验,一个新的事物在渗透率到5%~10%的时候,往往是一个开始爆发式增长的节点。当然,这不是一个必然规律。新能源会不会爆发,我们还要继续思考。

一方面,新能源汽车能够从0到5%的渗透率,一定相对燃油车是有一些优势的。我们需要分析优点到底是什么;

另一方面,渗透率只有5%,说明一定有些痛点没有得到解决,我们也要搞清楚。

研究清楚后我们发现,新能源电动车的优点非常明显,而缺点很有可能被克服。由此我们可以判断,新能源电动车对燃油车的替代确实是不可阻挡的趋势。(下一期来写电动车和燃油车的对比分析)

国际能源署电力展望部门负责人Brent Wanner说:

到2030年,电动车在全球汽车销售中的占比将由目前的5%提高到60%以上;到2035年,停止销售新的内燃机汽车,发达经济体整体实现净零电力;到2040年,一半现有建筑经改造实现净零,全球电力行业实现净零,逐步淘汰无减排措施的煤电和油电项目;到2050年,电力将占到能源消费总量的近50%,近70%发电量来自光伏和风电。

换电是更底层的破局

从能源的角度来讲,从2018年贸易战以后,中国可能比以往任何一个时候都更加担忧石油的安全问题。从消费的角度来讲,我们比以往任何一个时候都觉得电车迈不过去市场的“鸿沟”。

电车卖得比较慢的原因,不是说电车本身的性价比、附加值有什么问题,关键在于大家没法充电,要么充电太慢,要么没有充电桩或排队太慢。

所以这个时候,换电站变成成为一座桥梁,连接了所有破局的点。

我强调一下,大家不要仅仅把换电理解成只为电动车服务,它对于我国的电网以及电力调配系统也是很重要的。我们认为换电站是更加底层的破局,契合储能的逻辑点。

传统的天然气、石油甚至一些固体燃料,它们都是有形的,比较容易储备。比如每个加油站的下面都存了很多油,车子在地面上加油。

同样道理,电力也有有一个容器或者载体来储存它,包括电网和储能的装置。其实特斯拉也是围绕这个战略,但凭的是一己之力,美国及全球政府没有帮忙。但是中国对这件事的态度不同。

大家知道,中国的能源供给偏中西部,而能源消耗偏东部,这就带来很大的问题。比如甘肃、新疆、内蒙古是最典型的三个省份,风电和光电的发电量很大,但是上网之后变成了弃风、弃光。

原因在于长距离的电力运输,有一个特高压的难题,此外,这些电过来了以后没人用,储存在哪里?其实中国很多发电厂的电,到了晚上是没什么人用的,所以才有了峰谷分时电价调节。

又比如在夏季用电高峰期,电力供应是一个管理难题。既要保证装机总容量够大,又要保证尖峰时刻能有电。

现在国家的思路也很明确:

第一,通过特高压来平衡地区之间差异;

第二,以煤炭为主的火电用来顶住尖峰时刻。

但是长期烧煤是不好的,所以国家现在响应清洁能源,尤其是光伏。

本质上来讲,换电是一个储能的问题,因为没有载体的电不方便使用。

中国及世界能源展望

参考美国的发展,中国家庭的平均保有车辆会不断提高,人人都将过上美国白领一样有品质的生活。可现在你知道了中国的能源结构,如果你想开燃油车,石油安全的问题就无法得到解决。

中国的能源结构是非常有问题的,若想改变结构,不是靠说教,不是靠政策,是要真的有人用这些新能源发出来的电。

我们来看中石油和BP(英国石油公司)的报告《中国2050年能源展望》,国内权威和国际权威的看法是:

人类在接下来的30年里,石油和煤炭的应用量将长期下降,中间靠发展天然气来顶一阵子。

在2050年,全球必须进入到清洁能源的时代,否则对地球和人类生存将是一个巨大的危机问题。

还有一点值得警惕:

到2030年左右,包括俄罗斯在内,全球的几个石油和天然气巨头们的市场占比将会下降。与此同时,美国将从石油的进口国变成巨大的石油出口国,再加上中美洲和南美洲对能源的控制,最后,石油和天然气的供给主力将在2030年之前从中东地区平移到美洲,变成全球的主要供给的地区。

请各位想想这句话的连锁反应。

如果按照中国汽车销量的正常增速,中国对于石油的需求将在2030年达到顶峰,惊人的7亿吨,而且有50%都用在了公路交通。

新型的可再生能源将怎样替代石油?我们来看一下历史:

石油在19世纪20年代,用了45年时间把渗透率从1%提升到10%,天然气花了50年,但可再生能源也许只要15年。

必须先改变能源的消费结构,来源 望岳投资

原因在于,早期石油和天然气的消费主力是工业时代的机器和建筑。人类的摩天大楼都是19世纪20年代开始建造的,这么多能源变成了一栋栋坚固的不怎么更新的大楼;很多机器包括汽车、飞机是消耗燃油的,即使不断推陈出新也还是烧油。因此传统能源结构的变化速度是极慢的。

产业链只剩一个闭环点:储能

现在的突破口在于,如果能够解决储能和需求侧的快速响应,比如把交通部门的燃油需求替代了,能源结构的变化速度就会很快,新型能源的渗透率就会快速提高,不再需要那么长的时间。

我们来看一下以光伏为代表的新能源产业链:

第一,生产硅片。利用沙子提取硅,把硅做成硅料硅棒,然后再到硅片。

整个过程中,原材料非常便宜,关键难在硅片的大规模生产,有两大难题:第一是技术路线在过去20年疯狂的竞争和变换,包括尺寸、技术和规格;第二是生产硅片本身需要巨大的电力。

为什么A股里的光伏企业,比如隆基股份往往都在西部地区?因为那里的水电和风电价格是非常低的。

用更低的电价生产出来的硅片,帮助电价高的地方来降低电价——这不是绕口令,这是一个真实的故事,是商业上必须跑通的正循环。

新能源产业链只剩下一个闭环点:储能,来源 望岳投资

第二,光伏发电。任何技术路线的开局都是计划经济,后期会变成市场经济。比如,西方政府不愿意在开局调动社会资源进行计划经济,进展就会非常慢。想想特斯拉在美国发展了那么多年,还不如2019年在中国上海的一年时间。

为什么国家现在敢于降低对光伏行业的补贴?因为火电平价已经实现。

第三,电网消纳和运输。中国的电网要能够把西边光伏发的电运输到东边需要用电的地区,它需要两个环节的紧密配合:一是特高压线路布局和电网能够远距离、大规模传输电力,二是国网对于充电桩要进行密布的深化布局。

当然,国网已经做得非常牛了。在美国只有加州才能随处可见充电桩,因为那里是特斯拉的大本营。2019年我们去耶鲁基金会的时候,发现纽黑文那里(美国东海岸)的充电桩还是很少的。

只有中国政府会考虑社会价值,不计成本地去建造充电桩。

目前来看,特高压和充电桩的布局都到了,它们分别解决了马上就用电、马上就充电的问题。

但如果电动车不是马上就要充电,怎么办?

第四,储能。储能现在是个很大的问题,是整个产业链唯一剩下没有闭环的点。我们稍后再说。

第五,电动车。现在已经很清晰了。我们先看不走寻常路的两家公司:特斯拉凭借高科技的光环,带领人类走向电车;蔚来凭借对用户的诚意和服务跨越鸿沟。

再加上理想、小鹏、比亚迪等企业,它们走的是传统路线,用和油车一样的逻辑继续卖电动车。

这些企业看似是卖电车,但是逻辑完全不一样。

换电站是中国新能源转型的东风

现在,电动车的发展卡在了储能这个节点上。

从供给端来看,中国能源结构的瓶颈问题只剩下用光来解决,没有别的路可以走了。

从需求端来看,很多人忽略的是,中国大多数的小区没法改造充电桩。中国大多数小区都是改革开放尤其是加入世贸的这19年以来才盖的房子,这些小区的停车位不够,当初电力系统的扩容也没有做好。

那么,现在旧小区的电力扩容谁来做?车位改造谁来做?

所以,卡住中国人购买电动车的问题在于充电不方便,充电不够快。

蔚来率先在行业里推出换电模式,只要把车开到换电站,用不了多久就能换上一块新的电池。

换电很方便,现在的问题在于要排队。只靠蔚来一家车企的力量,太薄弱了。重点是必须由国家牵头,引入社会资本,用高科技和资本的力量改造传统加油站变成换电站,这将是一个彻底解决所有问题的办法。

换电站是中国新能源转型的东风,来源 望岳投资

换电站有多好呢?

  • 解决了没人买电车的问题,进而减少石油消耗;

  • 基于光伏发电和储电装置的规模效应和成本降低,还将有望替代大部分工业用电和居民用电;

  • 最终缓解甚至解决中国能源结构的危机。

其实光伏的故事在20年前就出现了,大多数时间里,这个行业看上去都是泡沫,也确实烧了很多钱。但是,人类历史上每一次科技进步的开头都是泡沫。

总之来讲,光伏在过去20年漫长的泡沫积累,在最后的闭环会将一切成真。

第一,如果换电模式是全面的成功,对于人类来讲都是个巨大的成功。毫不夸张地讲,美国都没有这样换电的模式。

第二,换电站可以帮助电动车跨越鸿沟,彻底地替代油车。

第三,当中国电动车行业发展起来之后,特斯拉挣多少钱不是关键(注:最近要上海二期快要投产了)。换电站是握在中国人手里的资产,而且特斯拉为了降低成本,肯定会大规模采用中国厂商的零部件。

一个月前,大众汽车软件开发部门的总监在离职的时候悲哀地说过一句话:大众所谓的电动汽车里面没有一行代码是大众的工程师自己写的,全是外包的。

中国人骄傲的是在新能源-换电站-电动车整个链条里面,每一个环节里的每一件事情都是我们自己做的。

中国既拥有最好的技术,也有最大的规模效应,如果每个环节最终赢了,将会把以德日为首的汽车工业和把美英为首的石油工业全部弯道超车。这对于中国民族来说将是历史性的一刻。

也许你认为我讲得有点煽情或夸大,但作为一个中国人,我真就是这样认为的。前面的逻辑很简单,每个环节都是必选项,也确实有事实支撑。另外读者可以关注工信部的网站,你会看见一个震撼的事实——工信部正在前所未有的疯狂地推动这件事情。

如果我不开蔚来,不去经常换电,我永远不会体会到这件事的进展有多快。站在岸上是学不会游泳的。我作为分析师,既吃下了自己做的菜,也有了“三现主义”(去现场、用实物、察实情)的机会。

我认为电动车和新能源是中国国力飞跃的支点,是社会价值巨大的浪潮。如果赌输了,中国不会损失什么,产业链都在我们这里;如果赌赢了,历史将被重新改写。

换电站仍显得微不足道,却是下个时代的风口。

未来已来。

*股市有风险,投资需谨慎。以上观点不构成作者及所在公司的投资建议。