科技猎一场能源革命已在中国爆发，世界格局或将“大洗牌”
一场能源革命已在中国爆发，世界格局或将“大洗牌”
智谷趋势
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人类的元素周期表战争，已经进入了新的周期。
一场能源革命已在中国爆发，世界格局或将“大洗牌”
文丨智谷趋势（ID：zgtrend），作者丨朝阳 黄汉城
01
人类的元素周期表战争，已经进入了新的周期。
中国在这场横跨全球的战役中能做到什么程度，将直接决定未来30年的发展格局。
上周四，宁德时代发布新一代的钠离子电池技术。漆黑的会场，巨幅精美的PPT， 不知道的人还以为又是哪一家“性感”的消费科技公司。
会场上没有精神领袖乔布斯，没有马斯克跳热舞、贾老板为梦想窒息的一幕幕，但全球的目光还是被紧紧牵引。
所有人，都盯着新品发布会上的一举一动。
为什么？
因为放到全人类的能源发展的历史长河里里，这一天都会占有一席之地。
过去，人类的文明史是能源史，本质上是元素的开发史：
在漫长的农业时代，铜、铁元素的冶炼技术，曾主导了不同文明的兴衰。
过去一个世纪的工业文明时代，则是碳和硅大放异彩。
碳随着工业革命和化石能源而兴起，占据了人类经济活动的前端，供应最基础的能源；
硅随着信息革命、电子技术而壮大，处于人类经济活动的后端，通过各类终端产品深刻影响整台社会大机器的方方面面。
可以说，对碳和硅这两种元素的认知时间与利用程度，决定了过去一百年国与国之间的实力格局。
不可否认的是，中国在这一百年中是追赶者，在两方面都有软肋。
中国石油对外依存度
碳氢化合物就不用说了，西方最早大规模地运用煤炭和石油，率先完成了工业革命。中国不仅迟到了，还是现在全球最大的石油进口国和煤炭消费国。几代人的聪明才智和心血都耗在了保卫能源安全上。
硅元素更是如此。
数字时代到来之前，唯有小小的U盘，是二十年来极少属于中国人的原创性发明专利成果。几乎所有底层技术都是欧美日的发明。
虽然二氧化硅是这个世界上最廉价的原料。一粒大米的成本，可以买好几百个晶体管。
但经过科技的加工，却是今天这个星球上最硬的通货。
像华为明明是5G规则的引领者，其发布的P50手机，因为芯片仍然受限，暂时只能主要供货4G版本，被硬生生压制在4G时代。
尽管我们非常努力，上海微电子的28纳米工艺的沉浸式光刻机，马上就能交付了。中芯国际的14纳米芯片良品率已经达到95%……但未来还有远路要走。
两轮元素战争中，中国一直处于比较被动的局面。
现在进入新能源革命、碳中和进程的时代，中国这样的制造大国终于有了突破困局的新赛道。
就像这次宁德时代推出的新一代钠离子电池，让中国少有的站在了全球领先的位置，把元素周期表引到了另一个新的战场。
全球的争夺点都将随之发生改变。
02
在钠离子电池之前，人类为了开发新能源，寻找过各类载体，氢、核能等。后来锁定了最轻的金属元素——锂，由锂离子电池作为全球新能源事业的核心。
与碳、硅一样，锂元素最初的开发也是由西方主导的。
在二战时期，锂被添加在战斗机的润滑油里；在冷战时期，锂作为核武器制造要用到的材料被美苏大量生产。
冷战结束后，锂才由军转民，进入寻常百姓家。1991年，日本索尼公司接棒欧洲人，率先将锂电池技术商业化，并应用到其录像机等电子产品上。
随着锂在工业上的重要性越发显著，有越来越多的人将它称为“白石油”。
2019年的诺贝尔化学奖，颁给了美国科学家约翰·古德纳夫、斯坦利·惠廷厄姆，以及日本科学家吉野彰，认可他们在上世纪70、80年代共同完成了锂离子电池的研发。
诺贝尔奖评选委员会称，正是锂离子电池在手机、电脑、汽车、储能等领域的使用，证明了无化石燃料社会的可能性。
也就是说，锂有可能会是碳时代的终结者。
很多人担心，围绕稀有金属的新元素战争，会不会演变成一次新的“石油战争”？
不会的。
锂取代碳，是清洁能源对化石能源的取代，也是一种更高级的能源利用方式，是对粗放能源利用方式的取代。
因此，锂仍然是今后的时代主题，不可替代。不过，由钠所开辟出的新战场，仍然具有极其重大的意义。未来钠锂技术很可能会共存互补，共同支撑起庞大的电池市场：
锂电池通常会添加钴、镍、锰、铁等其他元素改善性能，比如说三元锂电池，只有加入钴后才能发挥电池的最大效用。
但是作为动力电池中最贵的材料，钴资源极度稀缺，全球已探明的钴资源储量只有约700万吨。
其主要产出国是刚果（金），一国占到约70%的产量。而非洲国家最大的特点，就是政治容易不稳定。
1978年，苏联支持的安哥拉反抗者夺取了刚果（金）的钴储量重地加丹加省，接下来的战争迟滞了全球的钴工业。
全球的武器制造商和航空业经营者坐立不安，因为钴合金对于喷气式飞机引擎和其他军用器械来说必不可少，但是他们又找不到替代品。
全球制造商为了原料手忙脚乱，陷入了一片慌乱。
这也是为什么，直到今天马斯克就算抢到了钴订单，还是会一手推动特斯拉的“含钴量”下降。就是不想被卡脖子。现在，一辆Model3所需要的钴已经从11kg降到了4.5kg。
而相比起钴等稀有金属，地球上的钠原料实在太丰富了，像我们随处可见的盐，其实就是氯化钠。
所以，宁德时代推出的新一代钠离子电池，其实就是一条全新的技术路线，可以为不同的客户提供多功能、多元化的选择，进而维护产业链的安全。
在新能源革命的大树上，需要多元化赛道的根系，不可能只依赖单一路径，而大树的树干，永远是科技的创新。
03
7月30日的政治局会议，首次明确指出了“支持新能源汽车加快发展”。毫无疑问，如今全球的技术焦点就是新能源汽车。
据乘联会数据，2021年上半年，新能源汽车零售量突破100万辆，同比增长了218.9%。
2020年，中国新能源汽车在销量占比达到了5.8%，这被业内视作走向质变、拐点信号，也是这5-10年新能源技术集中爆发的结果。
不管是国民神车五菱宏光，马斯克和他的特斯拉，蔚来、小鹏、理想，对电池的需求只会越来越大。
2021年1-5月，动力电池的装车量达到88.4GWh（百万千瓦时），同比上升了223.9%。行业前10的龙头中，中国占到5家，韩国3家，日本2家。
这是一个令无数人垂涎三尺的市场，而单一技术路径是不可能支撑起这么庞大的市场规模的，它一定会要求多元化发展，需要不同层次的产品来一起托住。
宁德时代推出的钠离子电池能量密度为160Wh/kg，正在研发的下一代钠电池能量密度为200Wh/kg，而现在的三元锂电池能量密度在200-300Wh/kg，顶尖公司在往350-400这个能级探索。
钠离子稍显落后。
但是这个水平，已经超越了铅酸电池，并且与磷酸铁锂电池180Wh/kg的水准相差无几。因此，钠离子电池的应用前景仍然非常广阔。
像国内最热销的电动车五菱宏光Mini EV，用到的电池能量密度只有110Wh/kg左右，钠离子电池完全能够满足。
换句话说，未来它将全面渗透入低速新能源车、微型电动车、电瓶车领域。
而从这一刻开始，作为锂离子制造研发公司的宁德时代也就不存在了，它变成了一个能提供不同解决方案的新能源创新科技公司。
04
纵观人类每一次的能源革命，最重要的两个环节，就是能源转化与存储。
相比锂元素，钠元素在储能方面有一个非常大的优势——价格便宜。
地壳中含量最丰富的元素，钠可以排到前八位。由于储量丰富，其价格远低于稀有金属，能够满足人类不断膨胀的需求。
这一点，至关重要。
大家想想看，如果电子信息产业的原材料不是最最便宜的沙子，会怎么样？
兴许，现在集成电路还只能投入到卫星、航空母舰等军事领域，以及只有富人阶层才玩得起，普通家庭很少机会消遣。
那么，晶体管就不会像今天这样改变全世界，成为继“车轮之后最重要的发明”了。
宁德时代的钠离子电池在量产之后，理论上价格会更具优势，加之能够实现15分钟快充80%，在零下20°C低温的环境下，仍然有90%以上的放电保持率，未来在很多方面都能大展身手。
比方说，当今最令人头疼的储能领域。
当前，我们建设的储能站运用的都是锂电池，但截至2020年底累计装机规模只有区区的290万KW。
290万KW是什么概念？
广州一年的用电量996.72亿KW。全国的锂电池储能站全部放电，只够广州用十天半，更不用说供应给其他大城市了。
而在光能、风能丰富的偏远地区，比如青海，全年日照时间在2500-3650小时，理论上每年可转化的太阳能发电超30万亿千瓦。但这类“日光城”因为储能、输送、并网等配套的不便，每年都会造成大量电能空耗和资源未开发，十分可惜。
所以，一种性价比更高的储能方式有多重要你知道了吧？
只有把价格降下来，电池储能站才能遍地开花。
广东这样的经济大省，一年用电接近7000亿千瓦时，且存在明显的用电波峰。如果储能可以跟上，就能在关键节点进行充放电调解，维持经济正常运转。
当然，这还只是小试牛刀。
第一，风、水、光伏发电后，会并入国家级电网输送。但过去由于调度的问题，并网不畅，各地弃光限电，阻碍了新能源发电事业。甘肃、新疆、宁夏等地的新能源电站，每天都在拼命发电，但当地根本消耗不掉，急需便宜的储能方式。
第二，现在的大城市动不动就一两千万人口的规模。能源多靠外地供给，一旦某个链条中断就会陷入混乱。像2008年的南方雪灾，2021年的郑州洪水，都反映了独立储能、安全储能的重要性。
第三，在寒冷地区，尤其是边疆地带，有许多涉及国防安全的重地，能源保障至关重要，稳定的储能模式成为支撑长城铁哨的一种刚需。
钠离子电池储能站能够满足上述要求。一旦大规模投入使用，无疑会改变很多地方的生态，甚至影响地缘政治。
强大的应用前景，可能会诱导更多的国内外巨头下场，去进一步开发和挖掘钠元素的应用。
因此，宁德时代实际上已推倒了第一张多米诺骨牌，把元素周期表战争引到了另一个新的战场。
05
之前有人曾议论，电池的化学体系已经很难创新了，只能在物理结构上做些改进。但实际上， “电化学的世界就像能量魔方未知远远大于已知”。
人类历史上，有很多最聪明的大脑都因为“不敢做梦”而做出过于谨慎的判断。
像计算机之父冯诺依曼就曾预测，全世界只要有4台计算机就足够全世界使用。结果，在电子管时代切换成晶体管时代后，全世界每个角落都在发出0和1.
同样的道理，我们也不能过早地断言电池技术的极限。
它对人类社会的颠覆性作用，可能远比我们想象中还要高。就如前文所述，锂、钠元素的终极使命，是对作为能源的碳元素的替代。
过去，煤炭、石油都是远古植物/生物死亡后埋藏在地下，经过千百万年的反应形成，这些化石能源都是不可再生的。我们想要获取，基本上只能通过开采的手段（煤制油只是一种补充，而且也要先采煤）。
如今，随着锂/钠离子电池的大规模商业运用，一幅崭新的画卷展现在中国面前：能源制造开始慢慢取代能源开采。
通过在戈壁滩上铺设太阳能牧场，在近海岸建设潮汐电站，在丘陵山坡铺排大片风机，能源已不再像以前那样靠天吃饭了，而是可以如同流水一般被生产和转化出来。
去年7月，新能源成为国家电网第二大电源，预计到2030年煤炭在能源消费比例会降到44%。这些能源注入电池而不是内燃机，驱动着汽车行驶，工厂运转，电视直播，手机通信……
与石油烧完就没了不同，锂/钠在电池里面仅起到充放电作用，本身不会消失可以重复使用，成为能量转化、储存的关键中介物质。正是锂/钠电池技术的商业化，才让能源制造时代的来临成为可能。
这种切换对于中国而言绝对是福音。
因为在能源开采时代，中国900多万平方公里疆域上，有啥就只能开采啥，其余的依靠进口，相当被动。但是在能源制造方面，我们作为全球产业链最全的制造业大国，就极具优势。
以光伏为例。从上游的硅片、银浆、PET基膜，到中下游的电池片、光伏玻璃、背板，产业链上每一个环节都有无数中国玩家涌入。
上下游的紧密配套，以及规模集群效益，让中国牢牢占据全球光伏产业链龙头地位。早在2019 年，中国硅料、硅片、电池片、组件就分别占全球产量 67%、98%、83%和 77%。生产成本的下滑，让光伏发电经济性愈发凸显。
在今天这个新能源革命即将爆发的时代，对中国这样的制造大国来说，突破资源困局的契机已经走到面前。
06
纵观全球，绝大部分资源型国家都深陷“资源诅咒”。就是因为他们开发元素的技术还停留在“上古时期”。
可见，真正决定一国命运兴衰的，并不是资源矿产的多寡，而是利用元素的效率。
利用资源的能力，比资源本身更重要。
我们绝不能形成路径依赖，否则就很容易在单一赛道上被锁死。多元化赛道的布局比什么都有价值。
人类的未来是军事之争，是财力之战，是科技竞赛，但归根结底是元素周期表的战争。
谁先找到那个支点，谁就能用科技撬动地球。
参考资料：
[1]2020年国内外油气行业发展报告.中国石油经研院
[2]决战元素周期表.David·S·Abraham
[3]2020年全年进出口情况.海关总署
[4]Mineral Commodity Summaries 2021.USGS
[5]Lithium Nationalism Is Taking Root in Region With Most Resources.Bloomberg
[6]每吨35万！宁德时代、特斯拉都在抢这种资源，中国很稀缺.21世纪商业评论
[7]全球化与国家竞争.温铁军
[8]行业专题研究：储能系列深度.天风证券
[9]技术大停滞.资水东流
[10]新能源发电2021 年度策略报告.安信证券
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