早在工业革命几千年之前，人类就知道怎么使用不同能源了。这样的例子有很多，比如说燃烧木头冶炼钢铁，用帆来获得风力推动船航行，用水车取得水力来碾谷子。

  然而这些方式都存在缺陷，火力要先获得木材，风力要靠天吃饭，水力则有地域局限一定要靠近河流。

  还有一个更大的问题，当时的人类不知道能源之间如何转换。风力可以推船，水力可以碾谷子，火力可以冶炼钢铁，但是人类根本不知道如何让风力来冶炼钢铁，燃烧木头的热力也完全没有办法推动船只。

  在当时，要想要转换能量，只能通过一种东西：人类或者动物的身体。在代谢过程中，人类和动物通过食物（有机燃料），将能量转换为肌肉运动。因为所有能量只能通过人类和动物自身的身体进行转换，导致所有人类的活动都是靠肌肉的力量。人类用自己的肌肉来建造房子，用肌肉保卫家园。

  如果仅仅只是如此，人类其实也不过是这个地球上比较特殊的动物而已，完全的“泯然众人矣”。然而在1785年一个历史性的设备被发明出来了—蒸汽机。

  生活在今天的人类很难想象，正是这台蒸汽机的发明，开启了人类利用能源的时代，标志着工业革命的开始。

  蒸汽机的种类很多，但是有一个共同的原则：都是燃烧某种燃料（比如煤炭，石油和天然气），然后利用产生的热能将水煮沸，产生蒸汽，然后利用蒸汽推动活塞，让活塞运动，从而导致连接到活塞的任何设备也跟着运动。人类在1785年之前的几百年甚至上千年的年时间里，已经见过无数次水煮沸的现象，但是想到利用煮沸的水散发的蒸汽来推动活塞的人瓦特是第一个。

  如此一来，热能就直接转换成动能了。就不需要人类自己的身体来实现能量转换了。

  这一时期，人类使用的能源主要是煤炭。随后，蒸汽机和煤炭结合的强大力量开始在其他领域接连爆发革命：开始于纺织业,接着进入到钢铁、轮船、铁路,接着是无线传输、电报、电话。

  另一个要单独提出来的重要发明是内燃机。内燃机和石油的结合，是当时能想到的最高效的能源利用方式，这个组合的出现导致了人类的第二次工业革命，从此出现彻底改变整个人类，自此以后石化资源成为主要动力，人、物流、信息能够全球范围内的无间断地流动。这一时期人类使用的主要能源变成了石油。

  从此之后，人类开始痴迷于怎么样去使用机器，如何使用引擎，如何寻找更高效的燃料，如何转换各种能量。随后科学家发现了原子里有能量，出现了核能，发现太阳的核聚变的能量，于是想起了使用太阳能。发现了地球和月球、太阳之间的潮汐现象，出现了潮汐能。

  可以说，目前整个人类的文明都是建立在化石燃料的利用上，这个时代能如此彭博的发展，恰恰是因为化石能源比光合作用转换的能源要很多。石化资源最早也是通过光合作用，但是它是作为有机物残骸储藏在地下，通过化学反应，经过几百万、甚至上亿年的积累浓缩而成，所以石化燃料才有如此强大的单位能量密度。

  就像当初抛弃木材，使用更高效的煤炭和石油一样，人类一直都向往着更安全，更高效，更清洁的能源发展。

  上图是美国从1776年到2012年的能源消耗图（单位是千兆英热单位）。这张图里橘红色的线是石油，橘黄色的是天然气，褐色的是煤炭。

  大概在1940年左右，石油的使用量第一次超过煤炭的使用量，从此成为了整个美国的主流能源。大概在2010年的时候，天然气的开采量第二次超过煤炭，成为美国仅次于石油之后消耗最多的能源，并且有赶超石油的趋势。

  美国的能源信息署，每年年初会给出来一个未来能源格局的报告，报告大概70多页，从近五年的报告来看，美国能源署认为这样的一个问题的答案是：

  从上图，你能清楚的看到，在未来20年，美国能源市场最强大的一股力量实际上就是天然气了。

  图是3美国未来20年，各种能源的产量，你能清楚的看到，增速最快，总量最大的，不是石油，不是煤炭，而是天然气。

  对比图2和图3，你会发现，美国天然气的开采量增速是要远大于消耗量的增速的。根本这份报告，美国2040年，开采出来的天然气大概是4万兆英热单位。美国的天然气消耗量是3.3万兆英热单位。

  如果你对英热单位不熟悉，这里帮你转换成立方英尺，美国在2020年时，天然气的产量会达到30万立方英尺，到2040年时，这一个数字将会变成38万立方英尺。

  说回上面的问题，根本这个预测，美国2040年，开采出来的天然气大概是4万兆英热单位。美国的天然气消耗量是3.3万兆英热单位。那么中间的0.7万兆去哪里呢？

  上图是美国天然气未来20年的出口状况，你会发现的是，在2020之前，美国的天然气出口速度是惊人的（上图中墨绿色的区域）。未来3年，美国液态天然气的出口量将会达9亿立方英尺每天，一年的总出口量将会达到3.2万亿立方英尺（对应900亿立方米）。

  俄罗斯2016年的天然气出口量大概是2000亿立方米，按照目前的状况来看，2020年，美国将会成为全世界第三大天然气出口国，仅次于俄罗斯和加拿大。

  这些天然气主要从美国的东部（主要是Marcellus地区）。其次是美国的墨西哥湾口岸。

  如果要挑选股票，我更喜欢从Marcellus地区挑选，因为这附近是页岩气的主要产区。

  除此之外，还有一个问题值得思考，天然气产出之后，配套的管道设施有没有跟上，否则的话，运输会存在问题。

  上图是美国目前的天然气输送管道分布图。其中红色框的地方就是Marcellus，这里是美国天然气主要生产地，黄色框是墨西哥湾附近。这两个区域的天然气管道都已经极其成熟了。

  从地图上来看，只有蓝域，也就是美国的西海岸（West Coast）加州的天然气管道铺设的很少，而加州又是美国GDP第一大州，需求旺盛。过去20年，这里的油价一直以来都是最贵的（也是因没有管道铺设过去），所以目测未来这里的天然气价格是最贵的。

  上图理解2016美国的能源消耗图（Energy consumption flowchart），这个图非常有意思。图的最左边是各种能源种类，有天然气，太阳能，石油，煤炭，风能，核能等。然后这些能源框越粗，代表消耗这类能源越多。从图上来看，消耗最多的能源显然就是最下方墨绿色的石油，其次是天然气和煤炭。

  这幅图的最上方有个橘色的框框，这里指的是有一些能源是通过发电然后被工业，商业建筑，以及居民消耗掉。

  你可以很清晰的看到，天然气已经是可以和煤炭相提并论的发电能源了（下面会有更详细介绍）。

  然后图的右边是这些能源消耗到哪里去了。以石油为例，石油主要消耗在交通耗能（Transportation），也就是汽油、柴油和航空油的消耗上。其次石油主要流向了工业耗能（Industrial）。极少的部分流向了商业建筑耗能（Residential）和居民耗能（Commercial）。

  基本上能源的使用可以被完美的归结在四个地方：居民耗能，商业建筑耗能，交通耗能以及工业耗能。

  居民耗能，可以简单理解成家庭生活耗能，最重要的包含家庭耗电，家庭供暖所消耗的石油或天然气，家庭烹饪时消耗的天然气等。

  商业建筑耗能，指的是民用建筑运行能耗，通常建筑包括：住宅、办公建筑、学校、商场、宾馆、交通枢纽等。这部分的耗能主要为商业建筑使用者提供采暖、空调、照明、炊事、生活热水等，以及其他为实现建筑各项服务功能所使用的能源。

  交通耗能指的是所有交通活动牵扯到的耗能，这里的耗能主要是汽油和柴油为主。

  目前在整个美国的能源消耗里，居民能耗占比15.1%，商业能耗占比12.4%，工业能耗占比33.8%，交通能耗占比38.5%。

  电动车的普及，其实就从另一方面代表着交通耗能从消耗石油转变成消耗成电能的一个过程。

  上图是未来各种能源发电量的走势图。我们目前出在2016年的阶段，也就是在2016年，美国的天然气发电量历史性的首次超过煤炭。

  你可以清晰的看到，过去10年，天然气的发电量正在迅速增加。未来的主要发电能源将会是天然气和可再生能源。

  天然气是较为安全的燃气之一，因为它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。

  另外，天然气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡。公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气（LNG）的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。

  LNG简介液化天然气密度是标准状态下甲烷的625倍。也就是说，1m⊃3;液化天然气可气化成625m⊃3;天然气，LNG密度：0．42～0．46 g／cm⊃3; ，LNG重量仅为同体积水重量的45%，由此可见贮存和运输的方便性。

  由于天然气热效率高，燃烧后的污染物排放量比煤炭、石油低得多，属于清洁能源。

  释放等量热值，天然气燃烧后排放的二氧化碳比石油排放的少 30％左右，比煤炭少50％左右。与燃油汽车相比，LNG 汽车尾气中一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少 72%，二氧化碳减少90%，苯和铅粉尘等减少 100%，发动机噪音减少 40%，环保优势极为明显，大幅度的降低了由于汽车尾气造成的环境污染。

  燃烧一平方米的天然气，大概会产生8300大卡的热量，同时释放的二氧化碳（CO2）是1.885千克。

  燃烧一千克的标准煤，会产生7000大卡的热量，同时释放的二氧化碳大概是3.6千克。

  燃烧一千克的原油，会产生的热量大概是9200大卡， 同时释放的二氧化碳（CO2）大概是3.1千克。

  更重要的是，燃烧天然气，没有颗粒物排放，基本上没有任何硫化物排放，几乎没有一点氮化物排放。

  美国目前天然气的探明储备是310万亿立方英尺（8.77万亿立方米）。目前全世界天然气储存量最多的国家是俄罗斯（1688万亿立方英尺，47.7万亿立方米），其次是伊朗（1201万亿立方英尺，34万亿立方米），美国的天然气储备量大概位于全世界第5和第六的水平。在上图里，你会发现美国天然气的储备量出现了明显的“U”型，这基本上全是拜页岩气所赐。

  目前美国页岩气的钻井使用的是水力压裂发（hydraulic fracturing）。

  这里只是简单解释下钻井，下图中左边的图片就是传统的钻井，建而言之，就是一个钻机钻到比较浅的天然气储存层里。

  而上图中右边比较奇怪的就是水力压裂法。下面有一张完整的介绍水力压裂法的图。

  在使用水力压裂法时，钻机的形状简单来讲是“L”型的，我们大家可以把“L”里的“I”形的理解成钻机的深度，把下面的“一”理解成侧面宽度（英文单词是Lateral，其实就是水平钻井技术）。

  上面这张钻井结构图，本质上是水力压裂法和水平钻井法结合在一起的一个产物。其中“一”形状的部分就是水平钻井法。

  先来解释下什么是水力压裂法。水力压裂法是指将掺有砂石和化学物质的高压水注入平行井以冲破岩层，以释放出其中蕴含的气（油）资源。

  水力压裂是改善储层裂缝系统，增加渗流通道的最有效方法，且水力压裂对储层伤害小，增产效果。目前常用的水力压裂技术有分段压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等，在页岩气开发过程中，往往需要多种压裂技术综合使用。

  所谓的水平钻井法指的是利用特殊的井底动力工具与随钻测量仪器,钻成井斜角大于86。,并保持这一角度钻进一定长度井段的定向钻井技术，是沿储层水平钻进的复杂工艺技术，犹如水缸的一条吸水管线，可最大限度地扩大储层的泄油面积，提高单井油气产量，降低油气田开发成本。

  水平井施工是在钻完一定井深的直井段后，转弯造斜至水平段的拐点后，再沿水平方向钻至数百米至上千米。

  美国目前平均这样页岩气的钻井，全部组建完成后的成本大概是550万美金，而在2012年时这一个数字还是800万美金左右。成本下降还在于技术改善。

  上图是美国五个主要页岩气生产地区的钻井成本（单位是按照每英寸的深度和宽度来算的）。

  所谓的深度就是上面介绍过“L”型里的“I”部分，侧宽度（Lateral）指的就是“一”的部分。对页岩气的钻井而言，成本大多分布在在侧宽度（就是水平钻井法的部分）的设备，这里平均每英尺的成本大概是400-600美金。深度每英尺的成本大概是130美金左右。

  上图是整个美国在2014年时，页岩气寻找和开发成本（Finding and development cost，F&D）平均大概是2.6美金。现在两年过去了，我只举一家我关注的公司Antero Resource为例，此公司2014年的F&D成本是仅仅只有0.58$/Mmbtu，全行业成本最低。2年过后，在2016年时，Antero Resource的F&D成本继续下降了12%，变成了0.52$/Mmbtu，只算钻的成本的线$/Mmbtu（mmbtu是欧美的天然气单位，指的是百万英热单位）。

  美国现在的天然气价格是3.1$/Mmbtu。如果还不好易理解，我帮你比喻成石油价格来理解。今天在石油价格是50美金的情况下，美国平均页岩油的开采成本大概是在50-70美金之间。今天在天然气是3.15$/mmbtu的情况下，美国页岩气的开采商平均的开采成本应该在2.2$-2.4$/mmbtu之间。而有一些特别的公司，开采成本仅仅只有0.52$/mmbtu。

  天然气不仅仅开采成本低，而且发电成本也是极低的，这就是为什么未来天然气会是美国主要的发电能源。

  这张图是各种能源提供每千瓦的电力所需要的设备建造成本。在所有新的能源里，天然气提供每千瓦电力所需要的建造成本是第二低的，仅仅只有696美金。

  其中太阳能发电和风能发电的建造成本是2921美金每千瓦和1661美金每千瓦。但是由于风能和太阳能是国家鼓励的可再次生产的能源，存在大量的税收补贴，所以这两块的发电设备建造在美国投入很大。

  也正是天然气发电站的建造成本非常低，才导致了美国天然气发电在过去几年迅速增加。

  2010年页岩气产量1400亿立方米，占美国天然气开采总量的21.7%。

  2012年页岩气产量突破2000亿立方米，占美国天然气开采总量的34.9%。

  2016年页岩气产量突破3900亿立方米，占美国天然气开采总量的49.5%。

  EIA预计，2020年时，美国页岩气产量将会达到4700亿立方米，将会占到美国天然气开采总量的55.9%。

  美国在上世纪80年代时，出现了著名的滞涨阶段。在这一段时期，美国的利率最高飙升到了20%，通货膨胀也到过15%以上，

  导致这场经济衰退，通胀肆虐的根本原因是在1973年发生了中东战争，这场战争导致油价在1年之内从3.99美金飙升到了12美金。这一段时期美国国内消耗的原油有70%都是靠进口的，国际油价飙升直接引发各行各业的制造成本上升。

  于是我就很好奇，美国政府是不是长期鼓励页岩油和页岩气，是不是出台过各种政策？

  页岩革命的爆发是无数小的油气公司的在一套比较公平的竞争环境下，追逐利润的结果。

  因素2：美国有大量的中小型独立的勘探公司和油服公司，这些小公司就是上面的探险者。实际上从我看到的数据分析来看，整个页岩油革命就是由小公司“闯“出来的。大公司大多数都是后半场进场的。

  因素3：美国有世界上最发达的长期资金市场，在一个比较完善的自由市场里，资本会分配到资本利用效率最高的人手里。

  因素4：关键技术实际上1970年时候已经发明了，从1970年到2008年，这40年时间实际上的意思就是减少相关成本，提高效率，降低错误率的过程。在成本降低到大多数小型石油企业能负担的起之后，剩下的就是大规模推广了。而石油和天然气的稀缺性正好极大的帮助了这种技术的推广。

  四种因素结合在一起，形成了一场能源革命，我们现在也仅仅只处于这场革命的上半场时间，离高潮还有一段距离。

  查理芒格发现，在新的行业出现时，有些先行者会获得巨大的优势，如果你是先行者，你会遇到查理芒格所谓的“冲浪模型”—当冲浪者顺利冲上浪尖，并停留在那里时，他能冲很长很长一段时间。但如果他没有冲上去，很快就会被海水吞没。

  天然气，毫无疑问就是这一个大浪潮，在这个大的浪潮之下，有哪些公司能冲到浪潮之巅？