凈能源理論：經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的新方案

文 | 閆洪碩 馮連勇

作者供職于中國(guó)石油大學(xué)（北京）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

能源的應(yīng)用能夠推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，二十世紀(jì)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展得益于走工業(yè)化道路，得益于化石能源的大量使用。而隨著全球能源生產(chǎn)的放緩和氣候環(huán)境的變化，過(guò)去的能源消費(fèi)模式已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，世界各國(guó)都要建立清潔、低碳和高效的能源結(jié)構(gòu)，因此傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟(jì)理論已經(jīng)不再適用于新的時(shí)代。

與此同時(shí)，凈能源理論正在興起，關(guān)于這方面的研究變得越來(lái)越多，已經(jīng)能夠通過(guò)該理論來(lái)分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型問(wèn)題。

傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)理論的解釋乏力

傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)家在研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)問(wèn)題時(shí)一直將資本和勞動(dòng)力作為主要的投入要素，并沒(méi)有考慮能源的影響作用。然而，Reiner Kummel在研究商品經(jīng)濟(jì)在二戰(zhàn)之后的德國(guó)、美國(guó)和日本的運(yùn)行情況后發(fā)現(xiàn)：與資本和勞動(dòng)力相比，能源對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的解釋力度更大。而傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟(jì)學(xué)僅僅側(cè)重于從能源消費(fèi)量和價(jià)格方面進(jìn)行能源與經(jīng)濟(jì)關(guān)系的研究。

在能源消費(fèi)研究中，一個(gè)潛在假設(shè)就是能源的使用是不需要考慮成本和影響的，然而自然資源的總量是有限的，不斷的開(kāi)采和使用終究會(huì)導(dǎo)致能源的產(chǎn)量變少，帶來(lái)成本的上升和環(huán)境惡化等問(wèn)題。盡管有一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家意識(shí)到了這一點(diǎn)，但他們所做的研究也僅僅是通過(guò)歷史的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)能源的產(chǎn)量，無(wú)法為能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供新的研究途徑。

如今化石能源生產(chǎn)放緩，環(huán)境氣候問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，只適用于能源供應(yīng)充足，開(kāi)采成本和環(huán)境治理成本較低情況下的傳統(tǒng)理論不再適用于未來(lái)的研究分析。能源成本的增加和新能源的應(yīng)用等問(wèn)題都在提醒人們要尋找一種新的分析方法應(yīng)用到能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的研究中去，由此產(chǎn)生了凈能源理論。

能源是一種特殊的商品，在能源生產(chǎn)的過(guò)程中就要消耗一定的能源，真正供應(yīng)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源稱之為凈能源。如果把所有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值都通過(guò)能源來(lái)表現(xiàn)，那么能源產(chǎn)量、消費(fèi)量和價(jià)格僅僅反映了使用能源的種類和數(shù)量，并沒(méi)有反映出能源的成本，即獲得一定量的應(yīng)用能源需要多少的能源投入。

隨著能源可采儲(chǔ)量的減少，開(kāi)采難度的加大和技術(shù)發(fā)展速度的放緩，能源成本（投入到能源生產(chǎn)中的能源）將會(huì)增加，流向經(jīng)濟(jì)社會(huì)的凈能源產(chǎn)出將會(huì)減少，從而不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此考慮到能源供給側(cè)的變化，未來(lái)在研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)應(yīng)該著重考慮凈能源的影響。

目前針對(duì)凈能源的研究主要是通過(guò)凈能源產(chǎn)出和能源投入回報(bào)（EROI）來(lái)進(jìn)行的。凈能源產(chǎn)出是從數(shù)量的角度來(lái)研究?jī)裟茉?，表示為能源總產(chǎn)出減去能源投入，其中能源投入包括直接投入（柴油、電力）和間接投入（設(shè)備、勞動(dòng)力）。這一概念以貨幣轉(zhuǎn)化能源為前提，認(rèn)為所有的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)背后都存在著能源的流通，主要表示能夠真正用于人類社會(huì)活動(dòng)的能源量；能源投入回報(bào)（EROI）則用于評(píng)價(jià)某種能源的凈能源生產(chǎn)效率，表示為能源產(chǎn)出與能源投入的比值，即為了獲得1個(gè)單位量的能源產(chǎn)出所必需的能源投入，反映了能源的生產(chǎn)效率問(wèn)題，是凈能源分析的必要環(huán)節(jié)。

凈能源理論下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型

Willem P.Nel（約翰內(nèi)斯堡大學(xué)能源研究所）在研究?jī)裟茉串a(chǎn)出對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用時(shí)，用能源投入替代了其他要素，認(rèn)為資本投入的背后其實(shí)就是能源消耗，而能源的使用又可以代替勞動(dòng)力，因此可以將其他變量分解為凈能源要素，直觀地表明了凈能源產(chǎn)出和EROI對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重要影響。除了影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以外，凈能源對(duì)于社會(huì)進(jìn)步、人民生活質(zhì)量的提升都有著有重要的影響。與馬斯洛需求理論相似，生產(chǎn)的凈能源首先滿足人類生存的生理需求，接著才會(huì)滿足醫(yī)療、教育、藝術(shù)等精神需求，因此只有保持較高的EROI水平，才能擁有足夠的凈能源產(chǎn)出來(lái)提升人們的生活質(zhì)量和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。

如果EROI不高，想要產(chǎn)生足夠的凈能源就需要耗費(fèi)大量的能源投入。能源投入包括直接能源投入和間接能源投入，可以換算為屬于經(jīng)濟(jì)維度的能源支出。能源支出與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，和稅收理論的拉弗曲線相似，原因是在目前以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)中，EROI呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)并且能源存儲(chǔ)量是不斷減小的，在EROI上升的過(guò)程中，能源投入與凈能源產(chǎn)出之間存在規(guī)模報(bào)酬遞增的關(guān)系，由于凈能源的生產(chǎn)效率提高并且能源儲(chǔ)量豐富，所投入的能源獲得的產(chǎn)出增加比例是大于能源投入增加的；而隨著EROI的降低和能源儲(chǔ)量的減少，生產(chǎn)的難度加大并且需要的能源投入也越來(lái)越多，此時(shí)能源投入與凈能源產(chǎn)出之間的關(guān)系逐漸變?yōu)橐?guī)模報(bào)酬遞減，隨著能源支出的不斷增加，當(dāng)突破臨界點(diǎn)時(shí)就會(huì)阻礙經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

因此，想要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從凈能源的角度來(lái)說(shuō)要保證有足夠的凈能源產(chǎn)出和較高的EROI，能夠?qū)⒛茉粗С鱿拗圃谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)來(lái)避免其對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙。

首先，從凈能源生產(chǎn)效率（EROI）的角度來(lái)看，可再生能源EROI是否能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也就是說(shuō)，提高可再生能源在總能源中的比例，是否會(huì)增加能源支出從而阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展？

其次，從凈能源產(chǎn)出的角度來(lái)看，隨著能源轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，化石能源的使用量將會(huì)減少，可再生能源能否具有足夠的凈能源供應(yīng)潛力？

由于目前的能源結(jié)構(gòu)依舊以化石能源為主，所以在考慮這兩個(gè)問(wèn)題時(shí)需要從化石能源和非化石能源兩個(gè)方面綜合分析。一方面，我們可以分析化石能源在過(guò)去幾十年間的EROI、能源支出的變化，根據(jù)變化趨勢(shì)以及不斷變化的技術(shù)水平、資源條件等因素來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)化石能源的EROI和能源支出變化情況；另一方面，我們要評(píng)估非化石能源的凈能源供應(yīng)潛力，根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平和資源量等因素來(lái)預(yù)測(cè)非化石能源的EROI變化。在完成這兩項(xiàng)工作以后，在非化石能源的凈能源供應(yīng)潛力足夠的情況下，我們可以通過(guò)兩類能源EROI的變化情況來(lái)確定使用兩類能源的最佳比例，由此為解決能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中經(jīng)濟(jì)發(fā)展的問(wèn)題提供解決方法。