地球上萬物生機勃勃是因為表層巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的相互作用，大氣和水的循環(huán)是一切生命的來源。資源大多數(shù)儲藏在

地球上萬物生機勃勃是因為表層巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的相互作用，大氣和水的循環(huán)是一切生命的來源。資源大多數(shù)儲藏在巖石圈和生物圈里，巖石圈中的一次能源資源大多是不能再生的，能有規(guī)律再生的主要是存在于大氣圈和水圈。鹿榕鑫按照能源的綠色屬性和體量貢獻，把一次能源大致分成六大類：煤炭、石油、天然氣、水能、核能、可再生能源（風能、太陽能、生物質(zhì)能等），本篇報告將從六類一次能源的運作體系、儲產(chǎn)情況、自身特點三個角度展開研究分析：

煤炭

煤炭是地球上蘊藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料，構成煤炭有機質(zhì)的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，此外，還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氫、氧是煤炭有機質(zhì)的主體，占95%以上，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低。

煤炭的開采方法可以分為露天開采和地下開采，根據(jù)其使用目的總結為三大主要用途：動力煤、煉焦煤、煤化工用煤，動力煤主要包括：煤炭發(fā)電、工業(yè)鍋爐、建筑用煤、蒸汽機用煤、冶金用煤，煉焦煤的主要方向是焦炭，焦炭的作用在于充當煉鋼的還原劑，煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學品。

根據(jù)圖表一至三，鹿榕鑫總結如下：2020年全球煤炭儲量為1.074萬億噸，主要集中在少數(shù)幾個國家：美國（23%）、俄羅斯（15%）、澳大利亞（14%）和中國（13%）；結合“綠色投資分析報告系列之一”中全球各地煤炭消費圖表，美國和中國基本達到產(chǎn)消平衡，自給自足，俄羅斯和澳大利亞產(chǎn)量明顯大于自身消費，扮演著煤炭供應者的角色，日本這種先天資源不足的國家大部分依靠進口實現(xiàn)煤炭消費量；北美洲、中南美洲、歐洲和獨聯(lián)體國家四個區(qū)域的煤炭儲產(chǎn)比在240-484年之間的高位且大部分呈現(xiàn)上升趨勢，中東、非洲和亞太地區(qū)煤炭儲產(chǎn)比在100以下且目前沒有明顯提升趨勢，主要原因在于前者石油和天然氣的儲量相對可觀。

圖表一：2020年全球各地煤炭探明儲量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Coal煤炭；Total proved reserves at end 2020 2020年底總探明量；Million tonnes百萬噸；Anthracite and bituminous無煙煤和煙煤；Subbituminous and lignite次煙煤和褐煤；Tota總計；Share of Total占總量比例；R/P ratio儲產(chǎn)比；）

（底部英文注釋：*超過500年。 ◆低于0.05%。 備注：煤炭的探明儲量-通常是指：通過地質(zhì)與工程信息以合理的確定性表明，在現(xiàn)有的經(jīng)濟與作業(yè)條件下，將來可從已知儲層采出的煤炭儲量。煤炭儲量數(shù)據(jù)并不一定符合公司層面用來確定探明儲量所使用的 定義、指南或做法：例如美國證券交易委員會（SEC）所發(fā)布的用來確定探明儲量所使用的定義、指南或做法。這些數(shù)據(jù)也并不一定代表BP公司對各國探明儲量的看法。儲量/產(chǎn)量(R/P）比率-用任何一年年底的剩余儲量除以該年度的產(chǎn)量的結果，表明剩余儲量以該年度的生產(chǎn)水平可供開采的年限。儲量/產(chǎn)量（R/P）比率不包括其他儲量與生產(chǎn)中的固體燃料。本表格在計算總儲量份額與儲產(chǎn)比時，使用以百萬噸單位的數(shù)據(jù)）

圖表二：2010-2020年全球各地煤炭生產(chǎn)量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Coal: Production煤炭生產(chǎn)量；Exajoules艾焦耳；Growth rate per annum年均增長率；）

（底部英文注釋：*僅統(tǒng)計商用固態(tài)燃料，即：煙煤和無煙煤（硬煤）、褐煤與次煙煤、其他商用固體燃料。包括煤制油和煤制氣過程中所損耗的煤炭。 ?低于0.005◆低于0.05%。 備注：增長率根據(jù)閏年進行調(diào)整，以百萬噸表示的煤炭產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以在http://bp.com/statisticalreview 網(wǎng)站查詢）

圖表三：2020年全球各地區(qū)煤炭儲產(chǎn)比及近二十年趨勢

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Reserves-to-production (R/P) ratios儲產(chǎn)比 (R/P)；2020 by region2020年分區(qū)域；History歷史；North America北美洲；S. & Cent. America中南美洲；Europe 歐洲；CIS獨聯(lián)體國家；Middle East&Africa中東和非洲；Asia Pacific亞太地區(qū)；World世界）

（底部英文注釋：2020年全球煤炭儲量為1.074萬億噸，主要集中在少數(shù)幾個國家：美國（23%）、俄羅斯（15%）、澳大利亞（14%）和中國（13%）。其中大部分儲量為無煙煤和煙煤（70%）。根據(jù)2020年全球儲產(chǎn)比：全球煤炭還可以以現(xiàn)有的生產(chǎn)水平生產(chǎn)139年。其中，北美洲（484年）和獨聯(lián)體國家（367年）為儲產(chǎn)比最高地區(qū)）

在十八世紀以來煤炭逐步成為人類一次能源歷史舞臺上重要角色，雖然十九世紀五十年代以來由于石油和天然氣的出現(xiàn)，煤炭在一次能源的消費比例逐步降低至20%多，但因其儲量大、穩(wěn)定、獲得便捷性等優(yōu)點，全球消費量一直在穩(wěn)步增長。人類在大量消費煤炭的同時也發(fā)現(xiàn)其存在以下缺點：在開采階段，露天開采直接破壞了地表土層和植被，地下開采污染了地下水，也引發(fā)了地面沉陷等各種問題，破壞了整個區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)；煤炭是千百萬年前植物經(jīng)過一系列復雜物理化學反應和地殼運動形成的，時間周期漫長注定了其不可再生資源的屬性；構成煤炭有機質(zhì)的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，燃燒時會形成二氧化硫等有害氣體污染，不充分燃燒會形成一氧化碳，正常燃燒也會形成溫室氣體二氧化碳。

石油

石油是一種粘稠的、深褐色液體，被稱為“工業(yè)的血液”，由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳（83% ~ 87%）、氫（11% ~ 14%），其余為硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分，約占95% ~ 99%，各種烴類按其結構分為：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴。

石油的獲取可以分為開采和煉制兩個階段，開采階段一般要經(jīng)歷油氣層探明、鉆井固井、采油工程、運輸儲存四步，隨著地表淺層石油的陸續(xù)開發(fā)，深層石油對開采技術提出了更加精密和高科技的要求，大型油田的開采率每提高1%，就意味著一個龐大的采油量。石油煉制方法主要包括脫鹽脫水、蒸餾、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等，其中主要方法是蒸餾，即根據(jù)各種烴類的沸點不同的特點，具體分類如下圖表所示。

圖表四：原油中各種烴類的蒸餾分類

數(shù)據(jù)來源：鹿榕鑫整理

根據(jù)圖表五至七，鹿榕鑫總結如下：在全球石油儲量占比上，歐佩克組織擁有70.2%，中東國家擁有48.3%，委內(nèi)瑞拉擁有17.5%（位列所有國家第一位）；雖然委內(nèi)瑞拉石油儲量排名第一，但是其產(chǎn)量僅占全球總量的0.7%，主要原因在于石油蘊藏結構偏深層、國內(nèi)政治經(jīng)濟動蕩、開采技術不成熟；近年來的石油產(chǎn)量增量主要來自于北美洲、中東地區(qū)和獨聯(lián)體國家，其中北美洲在近十年保持年化5.9%的增速，美國的十年年化增速8.8%和全球產(chǎn)量占比17.1%格外突出；相對于煤炭平均139年的儲產(chǎn)比，石油的平均只有50年左右，這和石油的高能量密度、高便捷性的優(yōu)點有一定關系，同時我們也能感受到石油能源的緊缺性。

圖表五：2020年全球各地石油探明儲量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Oil石油；Total proved reserves 總探明量）

（底部英文注釋：數(shù)據(jù)來源——在編輯本表格的估測數(shù)字的過程中，我們綜合采用了石油輸出國組織秘書處、《世界石油雜志》、《石油與天然氣雜志》等第三方數(shù)據(jù)一手的官方資料，，以及根據(jù)公開信息所獨立 估測的俄羅斯和中國儲量數(shù)據(jù)。

?低于：0.05。

◆低于：0.05%。

n/a不詳。

*超過500年。

備注：石油的探明儲量——通常是指通過地質(zhì)與工程信息以合理的確定性表明，在現(xiàn)有的經(jīng)濟與作業(yè)條件下，將來可從已知儲藏采出的石油儲量。石油儲量數(shù)據(jù)不一定符合公司層面用來確定探明儲量所使用的定義、指南或做法：例如美國證券交易委員會（SEC）所發(fā)布的用來確定探明儲量所使用的定義、指南或做法。這些數(shù)據(jù)也并不一定代表BP公司對各國探明儲量的看法。儲量/產(chǎn)量（儲產(chǎn)比）比率——用任何一年年底的剩余儲量除以該年度的產(chǎn)量的結果，表明剩余儲量以該年度的生產(chǎn)水平可供開采的年限。儲量數(shù)據(jù)包括天然氣凝析油、天然氣凝液（NGL）以及原油。官方估計，加拿大油砂“正在積極開發(fā)”。委內(nèi)瑞拉奧里諾科帶儲量基于歐佩克秘書處和政府公告。加拿大的儲量和R/P比包括加拿大油砂。委內(nèi)瑞拉的儲量和R/P比包括奧里諾科帶。沙特阿拉伯的石油儲備包括2017年起的天然氣。儲量包括凝析油和天然氣液體（NGL）以及原油。總份額和R/P比率是使用億桶數(shù)字計算的）

圖表六：2010-2020年全球各地石油生產(chǎn)量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Oil: Production in million tonnes石油：產(chǎn)量（單位：百萬噸）；）

（底部英文注釋：*包括原油、頁巖油、油砂、凝析油（油氣田凝析油和天然氣廠凝析油）與天然氣凝液（從天然氣制品中分離出的乙烷、液化石油氣和石腦油）。

不包括其他來源的液體燃料，例如生物質(zhì)油、其他煤制或天然氣制油，這還不包括液體燃料調(diào)整因素，如煉油廠加工增益。

不包括以固體形式提取的油頁巖/干酪根。

◆低于 0.05%。

n/a不詳。

備注：本表格在計算年度變化值及各組成部分在總量中所占比例時，使用以千桶/日為單位的數(shù)據(jù)。增長率根據(jù)閏年進行調(diào)整。）

圖表七：2020年全球各地區(qū)石油儲產(chǎn)比及近二十年趨勢

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Reserves-to-production (R/P) ratios Years儲產(chǎn)比 (單位：年）；2020 by region2020年分區(qū)域；History歷史）

（底部英文注釋：2020年底全球石油儲量較2017年下降20億桶，總量達1.732萬億桶。根據(jù)2020年的儲產(chǎn)比，全球石油還可以以現(xiàn)有的生產(chǎn)水平生產(chǎn)50年。歐佩克組織擁有70.2%的全球儲量。儲量最高的單一國家是委內(nèi)瑞拉（占全球儲量17.5%），沙特阿拉伯（17.2%）緊隨其后，隨后是加拿大（9.7%）。）

石油被號稱為“工業(yè)血液”，其在第二次工業(yè)革命以及至今體現(xiàn)出超強的能量和魅力，同時它也是90%左右的運輸出行動力的來源。石油之所以能快速占領人類一次能源的消費，主要原因在于其相對高能量密度和運輸使用便捷性，適應了工業(yè)快速發(fā)展的時代。石油作為重要的一次能源，它也存在自身的劣勢：本身蘊藏量有限且開采難度逐年增大，石油的不可逆性和稀缺性越來越受到人們的關注；石油本質(zhì)上是各種有機烴類化合物，提煉和消費時均產(chǎn)生了一定的污染和溫室效應。

天然氣

從能量角度出發(fā)的狹義定義，天然氣是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。專業(yè)上把天然氣稱為常規(guī)天然氣，而把煤層氣與頁巖氣稱為非常規(guī)天然氣，其本質(zhì)都是“天然氣”即天然 形成之氣，在石油地質(zhì)學中，通常指油田氣和氣田氣。天然氣的組成以烴類為主，并含有非烴氣體，主要由甲烷（85%）和少量乙烷（9%）、丙烷（3%）、氮（2%）和丁烷（1%）組成。主要用作燃料，也用于制造乙醛、乙炔、氨、碳黑、乙醇、甲醛、烴類燃料、氫化油、甲醇、硝酸、合成氣和氯乙烯等化學物的原料。天然氣按照存生成形式又可分為伴生氣和非伴生氣兩種，前者主要指與原油同時被采出的油田氣，屬于原油的揮發(fā)性部分，后者主要指純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種。天然氣的形成原因多種多樣，主要包括在地殼運動和巖石形成演化過程中，腐泥型有機質(zhì)即生油又生氣，腐植型有機質(zhì)主要生成氣態(tài)烴；在錯綜復雜的無機物活動中，碳元素由一些較輕的元素核聚變形成后的一定時期里，它與原始大氣里的氫元素反應生成甲烷。

天然氣也同原油一樣埋藏在地下封閉的地質(zhì)構造之中，有些和原油儲藏在同一層位，有些單獨存在。對于和原油儲藏在同一層位的天然氣，會伴隨原油一起開采出來。對于只有單相氣存在的，我們稱之為氣藏，其開采方法既與原油的開采方法十分相似，又有其特殊的地方，主要方法包括自噴方式、小油管排水采氣法、泡沫排水采氣方法等。

根據(jù)圖表八至十，鹿榕鑫總結如下：俄羅斯（37 Tcm）、伊朗（32 Tcm）和卡塔爾（25 Tcm）是儲量排名前三的國家（Trillion cublic metre為萬億立方米），中東地區(qū)的天然氣全球儲存占比超過40%；和石油的儲產(chǎn)比類似，美國雖然在蘊藏探明量上并不是名列前茅，但其生產(chǎn)量卻牢牢占據(jù)著首位，這與其世界經(jīng)濟和軍事霸主地位有關；和石油的儲產(chǎn)比類似，全球天然氣2020年的儲量占當前產(chǎn)量的48.8年，中東（110.4年）和獨聯(lián)體（70.5年）是R/P比率最高的地區(qū)，天然氣也屬于稀缺一次能源。

圖表八：2020年全球各地天然氣探明儲量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Natural gas天然氣；Total proved reserves探明總儲量）

（底部英文注釋：數(shù)據(jù)來源——在編纂本表格估測數(shù)字的過程中，我們綜合采用了第一手的官方資料以及來自法國Cedigaz公司、石油輸出國組織秘書處的第三方數(shù)據(jù)。 上述數(shù)據(jù)盡可能地以標準立方米（在溫度為15攝氏度， 壓力為1.013巴的環(huán)境下計量）為單位，并依據(jù)40MJ/m3總熱值(GCV) 標準化

?低于0.05。

◆低于0.05%。

備注：天然氣的探明儲量——通常是指，通過地質(zhì)與工程信息以合理的確定性表明，在現(xiàn)有的經(jīng)濟與作業(yè)條件下，將來可從已知儲層采出的天然氣儲量。天然氣儲量數(shù)據(jù)并不一定符合公司層面用 來確定探明儲量所使用的定義、指南或做法:例如美國證券交易委員會(SEC)所發(fā)布的用來確定探明儲量所使用的定義、指南或做法。這些數(shù)據(jù)也并不一定代表BP公司對各國探明儲量的看法。儲量/產(chǎn)量（儲產(chǎn)比）比率——用任何一年年底的剩余儲量除以該年度的產(chǎn)量的結果，表明剩余儲量以該年度的生產(chǎn)水平可供開采的年限。）

圖表九：2010-2020年全球各地天然氣生產(chǎn)量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Natural gas: Production in billion cubic metres*天然氣：產(chǎn)量（單位：十億立方米*））

（底部英文注釋：*不包括放空燃燒或回收的天然氣。包括用于液體燃料轉(zhuǎn)化所損耗的天然氣。

◆ 低于0.05%。

n/a不詳。

備注：上述數(shù)據(jù)盡可能地以標準立方米（在溫度為15攝氏度， 壓力為1.013巴的環(huán)境下計量）為單位，應用平均轉(zhuǎn)換因子對噸油當量單位進行直接轉(zhuǎn)換，并依據(jù)40 MJ/m3高熱值(GCV) 標準化。本表格在計算年度變化值及各組成部分在總量中所占比例時，使用以十億立方米為單位的數(shù)據(jù)。以十億立方英尺/日為單位的天然氣產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以在http://bp.com/statisticalreview網(wǎng)站查詢）

圖表十：2020年全球各地區(qū)石油儲產(chǎn)比及近二十年趨勢

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注：Reserves-to-production (R/P) ratios years 儲產(chǎn)比 （單位：年））

（底部英文翻譯：2020年，世界探明天然氣儲量減少2.2 Tcm，至188.1 Tcm。阿爾及利亞的調(diào)整（-2.1 Tcm）提供了最大的下降，受到加拿大0.4 Tcm增幅的部分抵消性影響。俄羅斯（37 Tcm）、伊朗（32 Tcm）和卡塔爾（25 Tcm）是儲量最大的國家。目前的全球R/P比率表明，天然氣2020年的儲量占當前產(chǎn)量的48.8年。中東（110.4年）和獨聯(lián)體（70.5年）是R/P比率最高的地區(qū)）

天然氣作為一種相對清潔高效能源，具備以下優(yōu)點：相對中等能量密度，若以質(zhì)量為衡量基礎，天然氣＞石油＞煤炭，若以體積為衡量基礎，石油＞煤炭＞天然氣，但是以壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣技術（LNG）參照物，壓縮天然氣（CNG）體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%；天然氣作為相對清潔的化石能源，在燃燒的時候只產(chǎn)生水和二氧化碳，不產(chǎn)生二氧化硫、其他有害氣體和物質(zhì)、殘留物等，有別于石油氣和煤氣；使用相對便捷靈活，由于主要運輸方式為管道，不存在石油氣和煤氣的搬運和存儲的壓力，工業(yè)燃燒使用時比燃燒煤及其它礦物燃料的設備簡單、操作靈活及方便保養(yǎng)維護；安全性高，天然氣具有無毒、密度低于空氣、易發(fā)散、不宜爆炸的特點。

由于天然氣自身的特點，它將逐漸成為傳統(tǒng)化石能源向可再生能源過渡的長期重要調(diào)節(jié)能源，比如緩解可再生能源間歇性問題，并在碳價格、煤炭價格、石油價格等多個因素作用下動態(tài)前進。

水能

水能是一種能源，是清潔可再生能源，從根源上是太陽的能量帶動了大氣圈和水圈的循環(huán)，產(chǎn)生了水體的動能、勢能和壓力能等能量資源，主要用于水力發(fā)電，將水的勢能和動能轉(zhuǎn)換成電能。水力發(fā)電站，是利用水位差產(chǎn)生的強大水流所具有的動能進行發(fā)電的電站，利用河流的水能推動水輪機帶動發(fā)電機組而發(fā)電，簡稱“水電站”。從大方向而言，水能資源取之不盡，用之不竭，而且近乎于免費，主要的投資在于水電站的建筑工程（約占總投資的50%-60%）、機電設備及金屬結構工程（約占總投資的15-25%）、征地和移民安置工程（約占 5%-15%）、設計及建管費用（約占10%）、其他費用（約占10%）。建筑工程主要是實體混凝土構成，由于其合成不可逆性和維修順利，若施工質(zhì)量可靠且后期維護得當，理論上而言其壽命遠超設計規(guī)劃的50年或100年。由于水電站機械設備均是根據(jù)河流區(qū)域項目定制開發(fā)設計，嚴謹和高要求決定了其全壽命的運作周期。總體而言水電站是一項高投入、長周期、現(xiàn)金流穩(wěn)定且充沛的能源項目。

根據(jù)圖表十一，鹿榕鑫總結如下：整體水電消費量占排名前五的國家分別是：中國（30.8%）、巴西（9.2%）、加拿大（9%）、美國（6.7%）、俄羅斯（4.9%），同時我們知道國土面積排名前五的國家分別是：俄羅斯、加拿大、中國、美國、巴西，所以國家本身的國土資源和自然水流資源是水力發(fā)電的核心要素，中國的先天水流資源條件和水電開發(fā)存量均遙遙領先；中國在2009-2019年年均增長率為6.9%，但2016-2020年年均增長率為2.4%，主要原因在于可供開發(fā)的經(jīng)濟性自然水流資源越來越少。

圖表十一：2010-2020年全球各地水電消費量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注： Hydroelectricity水電；Consumption消費；Exajoules (input-equivalent)艾焦耳（輸入當量））

（底部英文翻譯：基于總發(fā)電量，不考慮跨境電力供應。“輸入當量”能量是火力發(fā)電站發(fā)電所需的燃料量而生成報告的電力輸出。有關熱效率假設的詳細信息，請參見附錄和定義頁面以及http://bp.com/statisticalreview。

?小于0.005。

◆低于0.05%。

注：增長率按閏年調(diào)整。可在http://bp.com/statisticalreview上獲取以太瓦時表示的水電數(shù)據(jù)）

在水力發(fā)電領域，水資源條件是核心基礎和上限天花板，對水電資源蘊藏量的定量評估一般分為3種：①理論的，即按水流流量及地勢水位落差計算的；②技術可開發(fā)的，即考慮建設施工的難易程度，在一定時期內(nèi)、一定技術條件下能進行開發(fā)的；③經(jīng)濟可開發(fā)的，即與社會經(jīng)濟、地理位置、需求程度運行適宜的地址和項目。簡單而言，三種類型的水資源范圍逐級包含，開發(fā)難度逐級降低，經(jīng)濟性逐級提升。據(jù)中華人民共和國水力部 2005 年完成的第二次水利資源普查資料：全國水力資源理論蘊藏量 10MW 以上的河流共 3886 條， 水力資源理論蘊藏量 6.9 億 KW；技術可開發(fā)量 5.4 億 KW，經(jīng)濟可開發(fā)量 4 億 KW。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會（CEC）的數(shù)據(jù)，截至 2018 年底，中國的水電裝機容量為 3.5億千瓦，占技術可開發(fā)資源發(fā)電量的 63％，隨著技術水平的提高，有 37％的技術可開發(fā)資源量可用于未來發(fā)展，隨著個別項技術課題被攻破，可解鎖多個技術可開發(fā)的水電站項目。

較以往趨勢相比，全球水電量增長有所放緩是由中國主導的，在過去的20年內(nèi)，中國一直穩(wěn)步建設水電設施，全球約四分之三的水電增長都來自中國。但是，隨著中國最具生產(chǎn)力和優(yōu)勢的地方得到開發(fā)，中國水電量的增長速度有所放緩，由過去20年近10%的年均增速降至1.3-1.7%。

綜上所述，水力發(fā)電的特點是取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源，能源使用過程具有季節(jié)性、存蓄性和長期穩(wěn)定性，通過水電站可以實現(xiàn)控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運等作用。水力發(fā)電的缺點在于可供開發(fā)的水流資源點有限，特別是經(jīng)濟可開發(fā)資源點，制約了其體量的上限。同時大壩項目會擾亂河流生態(tài)系統(tǒng)，破壞動植物的生存環(huán)境，影響魚類和鳥類的回流產(chǎn)卵和遷徙，導致河床淤積和地質(zhì)的破壞。

核能

人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾的裂變；二是輕元素的聚變，如氘、氚、鋰等。重元素的裂變技術，己得到實際性的應用，而輕元素聚變技術，也正在積極研究之中，目前在氫彈中有所應用，但聚變轉(zhuǎn)化電能還不成熟。無論是重元素鈾，還是輕元素氘、氚，在海洋中都有相當巨大的儲藏量。

核能原先主要用途在軍事上，隨著戰(zhàn)爭的平息和能源緊缺，核能發(fā)電成為主流能源方向。核能是利用原子核裂變過程，釋放出有用的熱。采用壓水式反應堆的核電站基本分為“核島” 及“常規(guī)島”兩大部分，由反應堆產(chǎn)生的核能會通過在核島內(nèi)的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，而“核島” 所供應的蒸汽會推動“常規(guī)島”內(nèi)的渦輪發(fā)電機發(fā)電。“核島”內(nèi)的反應堆會進行核裂變，并產(chǎn)生熱力，熱力由一回路內(nèi)的高壓水（或者二氧化碳、液體鈉等等）帶到蒸汽發(fā)生器（即熱交換器），蒸汽發(fā)生器會將二回路給水轉(zhuǎn)化為高壓蒸汽，通過蒸汽管將它輸送到“常規(guī)島”以驅(qū)動汽輪機和發(fā)電機。在“常規(guī)島”中，蒸汽會經(jīng)過多級渦輪機，然后進入冷凝器。冷凝器再將蒸汽冷卻成水。從冷凝器流出的凝結水（即給水）會泵回核島內(nèi)的蒸汽發(fā)生器，然后再次轉(zhuǎn)化為蒸汽。在這過程中，蒸氣會將渦輪發(fā)電機作高速轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生電力及完成整個能源轉(zhuǎn)化過程。

根據(jù)圖表十二，鹿榕鑫總結如下：全球核能消費占比前五的國家分別是：美國（30.8%）、中國（13.6%）、法國（13.1%）、俄羅斯（8%）、韓國（5.9%）；全球核能發(fā)展史可以簡單概括為，在歐洲大陸萌芽，在英國，尤其是美國和法國茁壯成長，在亞洲得到進一步的延續(xù)，美國在1957年建立了第一座核反應堆并開啟了核能發(fā)電的高速發(fā)展，在1990年左右受核泄漏事件影響，核電站建設明顯受限，法國的核電站則是和軍事核工業(yè)一起發(fā)展起來的。中國核電站建設起步于1980年左右，在2005-2020年得到飛速發(fā)展，經(jīng)歷了國外技術引進到自主研發(fā)的過程，美國和法國的核電消費量在近十年維持穩(wěn)定，近十年主要增量來自于中國的16.7%年均增速；

圖表十二：2010-2020年全球各地核電消費量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注： Nuclear energy核電；Consumption消費；Exajoules (input-equivalent)艾焦耳（輸入當量））

（底部英文翻譯：*基于總發(fā)電量，不考慮跨境電力供應。“輸入當量”能量是火力發(fā)電站發(fā)電所需的燃料量形成報告的電力輸出量。有關熱效率假設的詳細信息，請參見附錄和定義頁面以及http://bp.com/statisticalreview。

?小于0.005。

◆低于0.05%。

注：增長率按閏年調(diào)整。以太瓦時表示的核數(shù)據(jù)可訪問http://bp.com/statisticalreview）

核能發(fā)電的優(yōu)點在于：它屬于不可再生的清潔能源，不會排放污染氣體，不會加重溫室效應，放射性殘留物可以封閉處理；核能發(fā)電的核心燃料（主要以鈾為主），具有藏儲量相對豐富和能量密度超大的特點，地球上可供開發(fā)的核燃料資源對應的能量產(chǎn)出是礦石燃料的十多萬倍，核燃料的能量密度比化石燃料高上幾百萬倍，而且體積小，易于運輸；核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定；核電發(fā)電相對于風電、水電、太陽能發(fā)電而言，有效利用小時數(shù)更加穩(wěn)定不易受外部因素影響，且基本保持常年運作。

雖然核能發(fā)電具有上述多種優(yōu)點，但是它有一個致命的缺點是核泄漏對環(huán)境、社會、動植物造成長周期不可逆的災難性危害，造成核泄漏的原因包括：機械設備故障、人為操作不規(guī)范、自然災害間接導致等，德國決定在2022年關閉最后三座核電站，成為西方工業(yè)大國里第一個全面棄核的國家。同樣計劃放棄或縮減核能的還有瑞士、比利時、西班牙和法國。除此之外，核能發(fā)電還存在以下缺點：核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境中，故核能電廠的熱污染較嚴重；核能電廠會產(chǎn)生高低價放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理；由于牽扯到核武器的因素，容易引起政治問題。

綜上所述，鹿榕鑫認為核能發(fā)電將成為各個國家在能源危機和向可再生能源過渡時期的周期性調(diào)節(jié)能源，當可再生清潔能源逐步成熟且產(chǎn)量充足時，核能發(fā)電站的數(shù)量將得到控制或關閉。

可再生能源（太陽能、風能、生物質(zhì)能等）

通常而言，可再生能源是可循環(huán)再生的清潔能源，主要包括風能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能等非化石能源（由于水能在前期開發(fā)難度不高且成本相對合理，目前已經(jīng)得到相對充分的開發(fā)，后期具有依賴自然資源優(yōu)勢的天花板局限性，故我們在上文單列介紹），可再生能源可以通過不同的方式和載體供人類使用，但目前最具前景且普遍的方式是電力，可再生能源發(fā)電介紹如下：

圖表十三：可再生能源分類介紹

數(shù)據(jù)來源：鹿榕鑫整理

根據(jù)圖表十四至十六，鹿榕鑫總結如下：全球可再生能源消費方向可以分為發(fā)電和非發(fā)電（比如生物質(zhì)能的直接使用和制作成生物燃料等），根據(jù)換算公式，我們得知2020年全球可再生能源消費量在31.71EJ（艾焦耳），全球可再生能源發(fā)電消費量在11.32EJ（艾焦耳）；全球可再生能源消費和發(fā)電消費量2009-2019年的增長率分別為13.4%和15.9%，遠高于其他一次能源的增長率，美國和歐洲的增長率低于平均線，亞洲的增長率顯著高于平均線并起到主要增量貢獻；全球可再生能源消費和發(fā)電消費量占比上，美國、歐洲、中國形成三分天下的格局，在國家層面中國目前占比排第一，且中國總量大有超越歐洲之勢；可再生能源分類發(fā)電數(shù)據(jù)上，全球呈現(xiàn)出風能占比50.6%、太陽能占比27.2%、其他可再生能源占比22.2%的格局，但2009-2019年太陽能發(fā)電的年化平均增長率為20.5%，遠高于風能的11.9%、其他可再生能源的5.3%，主要原因在于太陽能技術成本下降趨勢顯著、居民分布式模式更加符合資源整合、政府政策導向等。

圖表十四：2010-2020年全球可再生能源歷年消費量

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注： Renewable energy可再生能源；Renewables consumption可再生能源消費量；Exajoules (input-equivalent)艾焦耳（輸入當量））

（底部英文翻譯：*包括可再生能源（水力發(fā)電除外，另行報告）和生物燃料。可再生能源的消耗基于總發(fā)電量，不考慮跨境電力供應。“輸入當量”能量是火力發(fā)電站發(fā)電所需的燃料量形成報告的電力輸出量。有關熱效率假設的詳細信息，請參見附錄和定義頁面以及http://bp.com/statisticalreview。

?小于0.005。

◆低于0.05%。

注：年度變化和占總量的份額使用埃焦耳數(shù)字計算，并結合熱效率假設變化的調(diào)整。增長率根據(jù)閏年進行調(diào)整。其他以太瓦時表示的可再生能源數(shù)據(jù)可訪問http://bp.com/statisticalreview）

圖表十五：2010-2020年全球可再生能源發(fā)電分類

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注： Renewables: Renewable power generation可再生能源：可再生能源發(fā)電分類Terawatt-hours 太瓦時）

（底部英文翻譯：*以總產(chǎn)量為基礎。?小于0.05。◆低于0.05%。注：年度變化和占總量的份額使用太瓦時計算。增長率根據(jù)閏年進行調(diào)整。）

圖表十六：2019-2020年全球可再生能源發(fā)電來源分類數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源：BP Statistical Review of World Energy 2021

（備注： Renewable energy: Generation by source可再生能源：發(fā)電來源分類Terawatt-hours 太瓦時）

（底部英文翻譯：*以總產(chǎn)量為基礎。

?包括地熱、生物質(zhì)和其他可再生能源（尚未詳細列出）產(chǎn)生的電力。

?小于0.05。

◆低于0.05%。

可在http://bp.com/statisticalreview上獲得更廣泛的可再生能源來源時間序列。注：增長率按閏年調(diào)整）

在未來三十年，可再生清潔能源必將是一次能源中最具發(fā)展前景的版塊，同時各種類型的可再生能源在外部環(huán)境、內(nèi)在核心技術、重點環(huán)節(jié)的博弈中相互競爭，相互促進，下一篇系列報告，我們將對可再生能源展開分析討論。

鹿榕鑫總結

綜合上述，從宏觀格局觀察，地球上的一次能源按照最終來源可以分為地球主體和外部太陽系，前者主要包括煤炭、石油、天然氣、核能（若采用其他星球的核燃料則屬于后者），后者主要包括水能、可再生能源（風能、太陽能、生物質(zhì)能），同時我們發(fā)現(xiàn)地球主體來源的能源都是相對不可再生的，大部分是非清潔能源，外部太陽系的能源都是相對可再生且清潔能源。從某種意義而言，人類正在逐步從地球主體轉(zhuǎn)向從外部太陽系獲取一次能源消費的模式，從而實現(xiàn)可持續(xù)可再生清潔的目標，但根據(jù)能量守恒定律，地球主體本身從外部太陽系吸收的總能量并沒有增多，只是太能系的能量在地球上的轉(zhuǎn)化形式和流通路徑發(fā)生了變化，形成新的動態(tài)平衡模式。

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