朱云来：气变转型与西部发展

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西部地区在我国经济社会发展中发挥着重要作用，随着气候变化与经济转型的到来，西部地区将迎来新的发展机遇。

工业革命以来，碳排放量、二氧化碳浓度的上升导致气温升高，极端天气增加，实现碳达峰、碳中和势在必行。从能源转型的视角出发，碳达峰需要停止建设燃煤机组，碳中和需要实现光伏机组对燃煤机组的完全替代。这一想法在新能源供给总量上是可行的，但考虑到新能源供给与需求在时空上的错配，需要建设储能设备进行电力调控。

同时，从成本角度考虑，如果今后电池成本能够持续下降，那么新的电力系统下平均用电成本将有望低于当前燃煤发电条件下的用电成本，“以电代煤”的能源完全转型和替代将有望实现。

为了更好地配合“双碳”目标，可以考虑将高能耗产业如钢铁、化工等向能源充足的西部地区迁移，重新调整我国的工业布局，既有助于降低碳排放，又能够推动西部的产业发展。

——朱云来 中国金融四十人论坛（CF40）常务理事、 中金公司原总裁兼首席执行官、清华大学管理实践访问教授

* 本文为作者在2023年6月10日召开的第三届金融四十人曲江论坛高峰论坛二“区域平衡下的西部投融资新发展”上所做的主题演讲。文章仅代表作者个人观点，不代表CF40及作者所在机构立场。

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气变转型与西部发展

文 | 朱云来

根据统计局标准，我国整体格局可划分为东部、中部、西部和东北四大地区，西部地区十分重要。在当前经济发展面临新挑战的情况下，气候变化以及随之而来的经济转型将成为西部发展的重要影响因素。气变转型与西部发展这一主题与投融资虽然不直接相关，但应对气候变化的光电体系投资总规模有可能超过一百万亿元，这将为金融市场提供一个稳定长期的投资方向。

西部地区概览

当前定义下的西部地区可以分为南北两部分，西安与北方部分的联系更紧密，南方部分则以成都等更相关。在西部，西安有着十分重要的地位，向东连接着整个国家的人口中心和产业中心，向西通过新疆等省和自治区可连接至中亚各国，甚至远通欧洲。同时，西安既是有着三千年历史文化传承的古都，如今也是重要的现代化工业基地。

我国整体格局的划分方式与国家的自然地理和经济特点密切相关。中国地形的典型特点是三级阶梯，从东北平原、华北平原、长江中下游平原到东南丘陵的这一片区域，平均海拔低于500米，是为第三阶梯。中国的主要人口都生活在这一区域，主要的经济活动也发生在这一区域。第二阶梯位于大兴安岭、太行山和大别山一线以西，范围囊括了内蒙古高原、黄土高原和云贵高原，平均海拔位于500至3000米之间。第一阶梯则主要由青藏高原构成，平均海拔处于3000至6000米之间。三大阶梯的人口分布基本符合高度越高、人口数量越少、分布也更加稀疏的规律。西部地区的范围则包括着第一阶梯和第二阶梯，共计12省（市、自治区）。

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从统计数据上看，西部地区人口占全国的比重为27%，产值占全国的比重为21%，相比之下，东部地区则以40%的人口创造了50%的产值。在西部地区内，陕西省的人口占比为10%，产值占比则能达到12%；而西安又以全省近三分之一的人口创造了全省逾三分之一的产值。这些经济特点和基本情况的形成，会受到工业格局和工业再布局的系统性影响。

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气候变化与转型路径

关于气候转型，三个重要的变量分别是碳排放量、二氧化碳浓度和气温。二氧化碳浓度的记录始于1850年，至今已有170余年。1850年时，全球二氧化碳浓度为285 PPM，如今为417 PPM，上涨约50%。碳排放量在1850年时仅为2亿吨，现在则高达362亿吨，增长了近200倍。如果计算累计排放量的话，那么1850年至今的累计二氧化碳排放总量近4万亿吨，反映了第二次工业革命的历史影响。

下图的中间部分反映了新增二氧化碳排放量的最终去向。大气中二氧化碳含量增加以后，海水中二氧化碳的溶解度也会相应上升，二氧化碳在海水中溶解之后变为碳酸，影响海洋酸度，进而影响海洋生态，如珊瑚礁的消失就可能与海洋酸化有关。具体来说，新增二氧化碳中约三分之一被海水吸收（图例：溶），约三分之一被绿色植物吸收（图例：合），剩余约三分之一留在大气中（图例：升），因此空气中二氧化碳浓度也在持续上升。

二氧化碳浓度变化带来的结果是气温升高，2021年诺贝尔物理学奖得主、两位气象学家真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼预测如果二氧化碳浓度增长百分之百，那么大气平均温度可能会提高3℃。从现实来看，随着二氧化碳浓度上升，全球平均气温也确实在上升，与预测相吻合。

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气候变化给全球带来了巨大挑战，恶劣天气频发、极端气候事件不断出现。为了保护地球这个有可能是唯一适合人类生存的环境，我们必须采取行动。

中国向全世界作出了2030年碳达峰、2060年碳中和的承诺，但对于普通人而言，碳达峰和碳中和的概念较为抽象，尤其是在俄乌冲突影响、能源供应紧张、能源涨价增产的现实背景下。不过，如果从能源转型的视角出发，碳达峰、碳中和的概念可以变得很具体了。

以电力供应方式为例，下图中“在装”表示我国现有燃煤机组的发电能力，单位为亿千瓦，随着每年新装机数量的增加，现有在装总量已经从3亿千瓦提升至24亿千瓦，反映了燃煤机组逐步增长的历史进程。那么，怎样才能实现碳达峰呢？

就发电领域而言，当我们确定要解决碳排放问题，决定逐渐取消燃煤发电之后，只要明确将来不再新增燃煤发电机组，就实现了电力的碳达峰。因为产生碳排放的机组已经不再增加，碳的消耗也不再增加，煤耗、碳排自然就实现了达峰。对于现有的机组，按照总计二十年报废、每年5%折旧的进度来考虑，如果每年折旧的5%发电能力都能用光伏发电来替代，那么二十年后所有的燃煤机组自然消耗殆尽，我们就可能在不产生投资损失的情况下完成由传统能源结构向百分之百光伏发电结构的转变。

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以往存在的担忧是，新能源固然很好，但其总量恐怕不足以解决我们的能源需求，不过，如今经过科学的测算，应该可以认为总量是足够的。经测算，照射在中国大地上的太阳光所能提供的能源是中国每年能源需求的数十倍甚至上百倍，当然，为了避免出现系统性错误，最好还是希望各行各业相关领域的专家能够一同参与论证，以保障准确性。因此，如果确定了上述以光伏代燃煤的总体转型策略，那么中国有望通过20年的时间实现碳中和。

实现能源转型、搭建新型电力系统，除了发电、输电之外，还需要考虑储电系统的建设。从以煤电为主的电力系统转变为以光伏、风能和水能等新能源为主的新型电力系统，需要解决电力供应与需求不匹配的问题。

就水力发电而言，我国当前实际输送的6824亿度电中，绝大部分为水力发电，我国此前建设的特高压长距离输电网也主要是为了将水电进行西电东送。我国气候类型为典型的季风气候，长江一带90%的降水集中于5个月的夏季风强盛期内，期间长江干流水量达数千亿方，长江口水量超一万亿方。相比之下，三峡水库容量仅为300多亿方，远远不足以留存雨季的全部降水，因此绝大部分降水会通过河道自然流失。而冬季风占主导地位的7个月里，长江干流的水量可能仅为数百亿方，在满足农业、航运需求之余，远远不足以用作电力供应。

与水电需要水库蓄能调节供需错配类似，构建新型能源体系，除既有的发电和输电系统之外，还需新增储电系统。尤其是对于光伏发电而言，如果不存储电力，就完全无法满足夜间用电需求，所以唯一的办法就是储电，且储电的规模很大。初步测算下来，2022年全国用电累计八万亿度，如果每天用电均衡，那么每天需要用电约220亿度，在假定日间和夜间用电接近的条件下，全国每晚都需要110亿度电力供应，这也意味着需要有百亿度级别的储电规模，这是光伏电力系统与煤电系统的区别所在。

正是因为电力需求有其自身规律，工厂运行和人民生活皆有各自的需求，而新能源电力供给在时间和空间上又有一定限制，所以当发出的电无处可用时，只能选择弃电，这也是新闻报道里出现的光电快速发展的同时弃光弃电浪费也不少的原因。如果能够解决储电问题，那么新能源发电的问题也能够迎刃而解，电力需求少时可以先储存起来，有需求时又可以随时用，就像手机上的充电宝一样。这是我们对未来的新能源电力系统的展望。

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从能源总量上看，用光伏发电来完全替代现有的燃煤发电系统是完全可行的，不过还需要仔细计算发电、储电、输电和用电等环节的投资数额。其中，用电环节的投资一般由使用方来解决，可以暂时不放在电力系统投资中。将光电和煤电进行比较，假如分发、储、输三个部分各自进行投资，计算得出传统燃煤发电的用电均价为0.55元/度，如果用新型光电系统提供同样多的电，按照日间发电夜间储电的布局，折算下来的平均电价为0.45元/度，甚至比火电更廉价。如果考虑有连续多日阴天，那么就需要多准备储电设备，加大储能投资，折算下来的平均电价为1.68元/度，可能高于火电。

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不过，工业科技的发展能够系统性地降低成本，规模效益也能够降低成本，如果储电是通过电池来实现，而电池原料价格能够下降，如未来钠电池价格降至现在主流使用的锂电池成本的十分之一，那么光电也会拥有和火电一样的经济效益。过去十年来，光伏面板的成本降低了80%，根据测算，如果电池储电的成本能够降低67%，那么光电成本三倍于火电的问题就能够解决，碳中和更有希望实现。当然，这个估计结果还需各行业专家共同论证指点。

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基于这种对比框架，可以认为，只要有工业改进的可能性，光电转型是有望实现的。事实上，这类例子确实存在，日本的一家厂商就能够将钠电池的价格做到锂离子的十分之一。目前，钠电池的主要问题是，作为锂电池的替代品，它与锂电池的性能差距为20%-30%，相应的能量密度也低了20%-30%，储存相同度电的情况下重量更大，而重量会影响汽车的性能。但如果将钠电池用于工业用电，或作为固定的储能设备，不存在移动的问题，那么重量方面的劣势就不存在了。

作为锂电池原料的碳酸锂价格最高时为60万元/吨，如今相对较为便宜，约20-30万元/吨，而作为钠电池原料的碳酸钠仅需5000元/吨，如果不存在特殊的工艺或生产要求的话，锂电池与钠电池应该存在明显的价格差。目前，现实中锂电池与钠电池的价格相差并不大，假如制造工程中不存在特殊工艺提高成本的问题的话，原因可能是工业定价中“追随定价”的概念，因为如果不考虑大规模储电需求的话，钠电池的竞争力低于锂电池但差距并不悬殊，所以无论成本如何，钠电池的参考定价都会依据锂电池的价格来确定。不过这只是一种猜想，并不是完整的论证。

除发电转型之外，用电方面也需要转型。当前，全国一年的能耗为50余亿吨标煤，其中通过电力消耗的能量仅占50%。比如北方的锅炉取暖目前还需烧煤，如果今后能改用光伏发热的话，能耗直接转变为电耗而非煤耗。电气化时代初期的成果是电灯泡和电动机，今后的方向可能是电热器，不过这种变化也需要有制造业进步配合推动。

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工业布局

我国工业布局中，属于资源分布驱动型的钢铁、有色等工业分布较为集中。就全国整体需求而言，我国每年大约需要10亿吨钢、50亿吨煤和20亿吨水泥，其中相当大部分由东部沿海十省生产。

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今后，工业分布可能需要向新能源富集区域靠拢。下图底色反映了全国各地每年的日照小时数，沿大兴安岭引出的折线西北方向大部分地区的日照时间远高于东南方向，这些区域就是光伏能源集中的区域。过去，钢厂的位置取决于铁矿的位置，但如果今后能把钢厂搬迁至西北，就可以减少输电规模，因为钢厂本身也是耗电大户——特别用电弧炉炼钢每吨耗电338.5度。如果钢厂能够同时利用氢气冶金，且氢气也来源于绿电制氢（如光伏发电），就能减少二氧化碳排放。将产成的10亿吨钢铁运输至其主要消费地，所需运力投资约2000亿元；如果选择输电，西藏昌吉地区至安徽宣城的输电线路全长约3000公里，每天能输2亿度电，造价400亿元，如果每年要输8万亿度电，就需要100根此类电线，乘以造价得出的总投资为4万亿，与28万亿的光伏总投资相比较少。

如果按照这一方案，那么我国西北与东南之间就形成了一个电力大走廊，将西北的电力送往东南，因为东南地区是人口集中地，如红色的三角区内人口为5.4亿，广州、长沙、上海之间的三角区人口约3.5亿，两个三角区人口合计10亿，构成了我国经济的核心区。因此，利用西北地区的光伏资源，辅之以输电和储电的配套设施，就能够解决可再生能源因昼夜变化和季节变化等产生的间歇性问题。只要有足够的储能设施，就能够彻底解决资源时空分布不均的问题。如成渝黔等地区因为处于青藏高原南侧，长期形成阴雨天气，日照时间较短，所以必须借助周边其他地区的力量配合解决电力问题。

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另外，集中式与分布式的问题还需加以考虑。如上海的日照时间相比于兰州和青海少三分之一，倘若采取分布式布局，把太阳能光伏面板放在上海，那么一个面板产生的能量比在青海少；如果要令其产生同等能量，就需要增加50%的面板面积，也就是增加50%的成本。如此一来，就不如把面板放在西北，通过高压线输电至东南，其投资成本或许远低于增加面板面积的成本，宏观上更加经济。

以上是关于以光代煤的讨论，如果能实现电动汽车的以电代油和部分未电气化的产业再电气化，就能将产生二氧化碳排放的化石能源体系彻底替换。同时，如果工业布局进行调整，将高耗能产业向适宜的新能源产地迁移，那么西北地区的经济格局乃至于将来的人口和城市等都会发生变化。另外，围绕光伏产业和冶金等耗能产业的重新布局也将为制造业领域的电气产业等提供诸多新机会。

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