全球能源转型的已知与未知

文 | 美国落基山研究所 Jules Kortenhorst

我们生活的时代充满了各种不确定性。新冠肺炎疫情给全世界带来不可估量的痛苦和损失，同时也向我们展示了，这个世界能够以多快的速度发生变化。但这并不是我们在21世纪初面对的唯一巨变，事实上，我们面对的最大变化是气候危机带来的影响，而它已经在全球各地造成了诸多颠覆性灾难。

能源形势也在发生变化。此前，美国德克萨斯州的石油价格在历史上首次短暂性地降至负值。我们知道，全球更大范围内正经历从化石燃料向清洁能源解决方案的转型，但这一转型的轮廓和状态仍具有不确定性。

为了解读这些问题，并将已知和未知的问题区分开，我们与世界经济论坛全球未来理事会（World Economic Forum’s Global Future Council）能源组的其他成员合作发表了一篇题为《能源转型A-Z：已知与未知》（The A-Z of the Energy Transition: Knowns andUnknowns）的文章，列出我们对于全球能源转型过程已知的13项关键事项和未知的13项关键问题。

这项工作尤为重要，因为能源转型并非静态，而是不断发展变化的，并且我们的认知也随之变化。今天我们已知的答案在十年，甚至几年前都仍属未知的疑问。

我们知道能源转型正在发生，这是毋庸置疑的，并且在能效、可再生能源及电气化等技术卓越经济性的推动下，转型速度越来越快。LEDs、太阳能光伏、风电机组和电动汽车（EV）等不仅仅是我们应对气候变化的技术，也是比那些已被它们替代的旧能源技术更优秀的解决方案。这也是它们通常能够在允许市场发挥作用的地方获得成功的原因。

另一个近些年逐渐明朗化的问题是：化石燃料需求正在达到峰值。欧洲化石燃料需求的峰值发生在2006年，全球煤炭需求的峰值发生在2013年，而石油需求在发达国家已经达峰。这些峰值的到来对化石能源部门的投资产生了巨大影响，而那些尚未意识到变化的人将会承担变化带来的后果。

然而，我们还有大量的工作要做。即便已经具备有利的经济性，这些更清洁的选项要想在整个经济中替代化石燃料，仍将面对诸多挑战。

这一问题的部分原因在于我们还面对着许多未知的领域，诸多细节问题也不够明朗。我们尚未得知全球化石燃料需求的峰值到来或清洁替代方案完全普及的具体时间。能源转型的许多动态趋势都遵循非线性形态，能源系统的变化也很可能带来诸多非线性和不可预测的结果。

新冠肺炎疫情等危机的爆发更进一步增加了这种不确定性，它已摧毁了化石燃料需求，但也减缓了清洁能源解决方案替代石油和其他化石燃料的进程。

在技术方面也存在一些疑问。虽然目前来看，LEDs、太阳能、风能和锂离子电池（无论是否用于电动汽车）等均已被确定为不可或缺的技术，但能源转型还需要更多的技术，其中的一些技术仍需要进一步开发和规模化推广。我们尚不得知哪些技术会取得成功，哪些技术可以解决能源转型的一些棘手问题，如电力系统最后20%部分的脱碳问题。

当然，我们具备了足够的知识来展开行动。可再生能源的成本已经低于化石燃料，我们再也没有任何实质性的理由去推迟能源转型的加速。全球未来理事会的文章就在呼吁投资者、企业决策者、政策制定者和民间社会采取行动。是时候抓住能源转型带来的巨大机遇，展开全球合作，大胆行动了！

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能源转型A-Z：已知与未知

关于能源转型的已知关键事项

我们需要进行能源转型。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2018年发布的《全球升温1.5℃特别报告》指出，如果一切照常，《巴黎协定》中设定的全球碳预算（carbon budget）将在20～30年内被耗尽，并随之开启“温室地球”（hothouse earth）时代。因此，我们必须从使用会排放温室气体的能源转向可再生能源。

我们清楚自己应该采取哪些行动。能源转型的显著特征包括通过能效的提升以及行为的转变来减少需求，推动电力系统脱碳，提升电气化水平以及推广可再生能源制氢的应用。当然，为了确保能源转型保持合理的节奏，可能还需要使用生物质能和排放物脱除技术。

能源转型会困难重重。化石燃料是现代社会的基石，在全球能源供应中的占比仍然高达80%左右。许多国家和企业严重依赖于化石燃料的产出，英格兰银行曾指出，能源转型会影响到20万亿美元的财富。抵制能源转型的力量依然十分强大，它们试图继续保持现有化石燃料系统的运转。

转型的力量可能占据压倒性优势。与保持现有路径相比，进行转型将让更广泛的群体受益，毕竟世界范围内有80%的人口生活在需要进口化石燃料的国家。从全球来看，化石燃料产业的从业人数只占总劳动力的1%，并且从化石燃料获得的很大一部分收益都流入了少数出口国和出口商手中。与此同时，一些化石燃料产业链上的参与者正在转向可再生能源，减少自己的碳足迹。

能源转型是正义的。化石燃料主要被相对少数的富裕群体消费，由此产生的代价却由相对多数的贫困群体承担。与之相反，可再生能源广泛存在，没有应用规模的限制，正在被用于解决最后一公里的难题，为几亿缺电人口供应电力。一旦进入“温室地球”时代，很多地区将不再宜居，最贫困群体的生机也会被摧毁，带来数以千万计的气候难民。国际可再生能源署（IRENA）预计，能源转型有望创造出的新能源就业岗位数将远多于化石燃料产业损失的就业岗位数。全球的宗教和道德领袖们均在呼吁推进能源转型。

能源转型是成本更低的选项。随着过去十年间可再生能源成本的急剧下降以及其他技术的快速进步，能源转型的成本要低于保持现状所付出的代价。据波士顿咨询集团测算，能源转型的成本只占到GDP的1%，维持现状所付出的代价则至少达到GDP的30%。

关键参与者都在积极谋求转型。许多金融机构、大型企业、民间团体代表以及政府均要求做出改变。管理着120万亿美元资产的经理人们已经签署气候相关财务信息披露工作组（TCFD）的行动准则。欧盟宣布了绿色新政（Green New Deal）计划。印度致力于使可再生能源发电装机达到4.5亿千瓦的目标，巴基斯坦则计划让可再生能源在其能源系统中的占比增长4倍。围绕RE100倡议等确立的、与《巴黎协定》相一致的目标，越来越多的企业参与其中。民意调查也显示，公众一直要求为减缓全球变暖采取行动。壳牌、BP等石油公司也公布了自己的能源转型战略。

我们拥有了相应的技术解决方案。现在，有越来越多的技术解决方案可以符合成本效益的方式来推动能源转型。能效回报（efficiency gains）的提升有效减缓全球能源需求的增长速度。彭博新能源财经（BNEF）的数据显示，在全球大约2/3的地区，新建可再生能源发电项目的成本已经低于化石燃料发电项目。同时，并网技术的发展不断打破可再生能源电力应用比例的上限。此外，与以化石燃料为动力的轻型交通系统（light transport）相比，以电力为动力的轻型交通系统将很快在成本上占据优势。

上述技术解决方案的成本正在快速下降。与风能、太阳能、电池和电解槽等相关的关键可再生能源技术正处于成本快速下降阶段，它们的规模每翻番一次，其成本会降低15%～20%。这意味着在越来越多的地区，可再生能源成本正在迅速降至现有化石燃料技术成本之下。政策制定者由此也会获得更大的操作空间。

峰值渐近。由于成本的迅速下降，关键可再生能源技术正沿着指数增长曲线（S曲线）快速发展，这使它们能够满足特定行业和国家日益增长的能源需求。在这种情况下，现有化石燃料技术的应用规模已经渐近峰值。欧洲化石燃料需求量在2006年达峰，2013年，全球煤炭的需求量达到峰值。内燃机（ICE）汽车的使用量或许再也无法超过2017年的水平。世界资源研究所（WRI）指出，到2017年，有49个国家的碳排放量（占全球的36%）已经达到峰值。

在位企业（incumbent company）处于风险之中。峰值需求以及技术竞争使得能源系统的在位企业如果不能及时做出反应，就将面临低价和搁浅资产的风险。我们已经看到过在位化石燃料企业出现数千亿美元的资产减值，以及与煤炭、电力、石油勘探相关的行业股价暴跌。

我们需要更多的政策行动来达成《巴黎协定》中的目标。如果希望确保转型速度符合该协定的要求，政策制定者就必须采取更加坚定的行动。当下，实施重大政策行动的空间依然巨大。据国际能源署（IEA）统计，2018年，全球化石燃料消费补贴高达4280亿美元。经济合作与发展组织（OECD）的数据则显示，同期，各国直接和间接对化石燃料征收的税收额也仅接近5680亿美元。与此同时，使用化石燃料所带来的与身体健康和全球变暖相关的负外部性成本不低于100美元/吨。

政策制定者有必要为改变做足准备。由于系统会被逐步改变，若未能提前做好准备，将是十分危险的。政策制定者应当为重构依赖于化石燃料的状态与系统做好以下工作：重新培训劳动力，确保转型是公正的；针对新的税收来源做出安排；抑制对在转型过程中易于遭到搁浅的资产进行投资。

关于能源转型的未知关键问题

政治经济学将在各国发挥怎样的作用？每个国家都有自己特殊的国情，因此，对于能源转型，并不存在单一的解决方案。此外，在部分国家，化石燃料利益集团能够通过控制政权来试图阻止能源转型。与此同时，越来越多的人将从能源转型带来的投资、增长和就业中受益，因而也会成为能源转型的支持者。即便对于“减碳困难”（hard-to-abate）的重工业（如钢铁、化工）而言，通过转型，也有望在替代燃料（如氢能）产业链上创造出大量就业岗位。

能源转型会带来怎样的非线性影响？改变能源系统，可能会带来很多非线性的、难以预料的结果。比如，随着对全球变暖、气候行动主义（climate activism）以及其他社会变迁的关注，消费者的行为可能会发生显著变化。当然，反馈循环（feedback loops）的存在有望加速改变的过程。由于无法对此加以预测，因此，我们必须对试图基于过多细节建立模型的做法保持谨慎。

化石燃料的需求峰值何时到来？由于影响因素众多，因此，很难准确测算化石燃料需求会在何时达到峰值。按照目前的新能源技术以及全球能效回报增长速度来估算，这一峰值有望在21世纪20年代到来。但如果新能源供应突然停止增长，全球能源需求却迅速增加，达到峰值的时间将被推迟至21世纪40年代。

哪些新技术正在到来？我们需要对已经在应用规模和成本上得到验证的技术（如太阳能和风能）、正处于清晰学习曲线上的技术（如电池与绿色氢能）、仍在探索降本以及大规模应用路径的技术（如碳捕获与封存）加以辨别。在位企业预测能源未来走势时，往往倾向于对接下来的创新采取十分保守的看法。然而，过去十年间可再生能源成本急剧下降的经验、行动的紧迫性以及更多的资源被投入到寻找解决方案中，似乎都表明了学习曲线将继续发挥作用，更多的新技术也会陆续出现。

“天然气桥”（gas bridge）会有多长？天然气生产企业常常将天然气标榜为通向可再生能源时代的一座桥梁，但它面临着双重威胁：高度的无组织排放（fugitive emission）、可再生替代能源成本的快速下降。现在不确定的是，整个天然气系统是否会成为一座桥梁。

如何推进能源转型的最后一程？用可再生能源满足全球能源供应的最后20%部分，无疑是非常困难的。然而，考虑到目前非化石能源在全球能源供应中仅占20%左右，能源转型目前并不会遇到太大阻力。如同其他任何转型，能源转型也是分阶段的：新能源应用的起步期，化石燃料的需求达峰阶段，新能源应用规模持续扩大的时期，化石燃料被完全替代的收官阶段。随着技术进步，即便是面对能源转型“深水区”的棘手问题，解决起来也相对更容易。未来10年的挑战在于，促使化石燃料需求峰值的到来。

如何解决“减碳困难”行业的大规模转型问题？全球能源转型委员会（ETC）已经针对货车运输业、石油化工业、航空业、水泥业等“减碳困难”行业的转型提出了一揽子解决方案。最近，彭博新能源财经则描绘了如何在欧洲的运输业、工业以及建筑业推进电气化。至于如何在大范围内实现这种转变，仍有待观察。

新兴市场将实现超越，还是保持模仿？多数现有的能源生产商认为，新兴市场将采用成熟市场走过的能源发展路径。然而，这似乎不会发生在那些存在严重污染问题、能源对外依存度高并且具有良好治理水平的国家。随着更低成本的可再生能源解决方案变得易得，这些国家更有可能对此加以使用。中国与印度已经领先一步，其他国家也有望奋力追赶。当然，那些拥有丰富化石燃料资源的少数国家则不太可能做出这种转变。

新兴经济体能否获得更低成本的资金？政策承诺只是驱动大规模能源转型的关键力量之一。印度能源、环境与水资源中心（CEEW）指出，融资成本在目前印度可再生能源总成本中所占的比重最大，在那些风险溢价（risk premium）更大的发展中国家，这一比例会更高。新兴市场何时能够突破可持续金融方面的可利用以及可负担限制，不仅有赖于其国内政策环境的改善，也取决于全球金融体系风险评估机制、保费定价机制以及国家间的风险防范机制的改革。

哪些是促成改变的最佳政策工具？它们是否会被更广泛地采用？一系列政策正在被用于推动改变，其中的一些显得更加有效，包括可再生能源拍卖、效率监管和目标设定。

何时能够实现净零排放？这还需要数十年的时间，期间存在大量变数和不确定性。现如今，我们应当聚焦更加关键的问题，比如尖峰需求、推动有效转型的政策等。

在位企业应当为转型做好哪些工作？在能源转型的浪潮中，每家企业都会遭遇自己的挑战和机遇，重要的是勿将各个企业遇到的特定问题与能源转型的通解混为一谈。通常而言，如同其他技术变革，转变的过程往往是由创新者和外来者推动的，但一些在位企业也可能会发挥重要作用。

新冠肺炎疫情的影响几何？政策层面会对此做出何种反应？新冠肺炎疫情的爆发，进一步增加所有预测的不确定性。由此也引发了争议，有观点称，这场危机会抑制全社会寻找应对气候变化解决方案的热情，化石燃料则因成本相对较低而出现需求反弹。另一方认为，周期性减速将加速化石燃料需求峰值的到来，也会为能源进口国的政策制定者创造出操作空间，从而取消化石燃料的补贴，并对其负外部性征税，最终推动能源转型进程。