凈能源理論：經(jīng)濟發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的新方案

文 | 閆洪碩 馮連勇

作者供職于中國石油大學(xué)（北京）經(jīng)濟管理學(xué)院

能源的應(yīng)用能夠推動社會進步，二十世紀(jì)以來，世界經(jīng)濟的快速發(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，過去的能源消費模式已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需要，世界各國都要建立清潔、低碳和高效的能源結(jié)構(gòu)，因此傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟理論已經(jīng)不再適用于新的時代。

與此同時，凈能源理論正在興起，關(guān)于這方面的研究變得越來越多，已經(jīng)能夠通過該理論來分析經(jīng)濟發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型問題。

傳統(tǒng)經(jīng)濟理論的解釋乏力

傳統(tǒng)經(jīng)濟學(xué)家在研究經(jīng)濟增長問題時一直將資本和勞動力作為主要的投入要素，并沒有考慮能源的影響作用。然而，Reiner Kummel在研究商品經(jīng)濟在二戰(zhàn)之后的德國、美國和日本的運行情況后發(fā)現(xiàn)：與資本和勞動力相比，能源對于經(jīng)濟增長的解釋力度更大。而傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟學(xué)僅僅側(cè)重于從能源消費量和價格方面進行能源與經(jīng)濟關(guān)系的研究。

在能源消費研究中，一個潛在假設(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，不斷的開采和使用終究會導(dǎo)致能源的產(chǎn)量變少，帶來成本的上升和環(huán)境惡化等問題。盡管有一些經(jīng)濟學(xué)家意識到了這一點，但他們所做的研究也僅僅是通過歷史的數(shù)據(jù)來預(yù)測能源的產(chǎn)量，無法為能源與經(jīng)濟增長提供新的研究途徑。

如今化石能源生產(chǎn)放緩，環(huán)境氣候問題越來越嚴(yán)峻，只適用于能源供應(yīng)充足，開采成本和環(huán)境治理成本較低情況下的傳統(tǒng)理論不再適用于未來的研究分析。能源成本的增加和新能源的應(yīng)用等問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)濟增長的研究中去，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)的過程中就要消耗一定的能源，真正供應(yīng)于社會經(jīng)濟發(fā)展的能源稱之為凈能源。如果把所有的經(jīng)濟價值都通過能源來表現(xiàn)，那么能源產(chǎn)量、消費量和價格僅僅反映了使用能源的種類和數(shù)量，并沒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。

隨著能源可采儲量的減少，開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）將會增加，流向經(jīng)濟社會的凈能源產(chǎn)出將會減少，從而不利于社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此考慮到能源供給側(cè)的變化，未來在研究經(jīng)濟發(fā)展時應(yīng)該著重考慮凈能源的影響。

目前針對凈能源的研究主要是通過凈能源產(chǎn)出和能源投入回報（EROI）來進行的。凈能源產(chǎn)出是從數(shù)量的角度來研究凈能源，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)濟活動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活動的能源量；能源投入回報（EROI）則用于評價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)效率問題，是凈能源分析的必要環(huán)節(jié)。

凈能源理論下的經(jīng)濟發(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）在研究凈能源產(chǎn)出對經(jīng)濟增長的作用時，用能源投入替代了其他要素，認(rèn)為資本投入的背后其實就是能源消耗，而能源的使用又可以代替勞動力，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對經(jīng)濟增長具有重要影響。除了影響經(jīng)濟增長以外，凈能源對于社會進步、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)出來提升人們的生活質(zhì)量和推動社會進步。

如果EROI不高，想要產(chǎn)生足夠的凈能源就需要耗費大量的能源投入。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)濟維度的能源支出。能源支出與經(jīng)濟發(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并且能源存儲量是不斷減小的，在EROI上升的過程中，能源投入與凈能源產(chǎn)出之間存在規(guī)模報酬遞增的關(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的降低和能源儲量的減少，生產(chǎn)的難度加大并且需要的能源投入也越來越多，此時能源投入與凈能源產(chǎn)出之間的關(guān)系逐漸變?yōu)橐?guī)模報酬遞減，隨著能源支出的不斷增加，當(dāng)突破臨界點時就會阻礙經(jīng)濟的發(fā)展。

因此，想要實現(xiàn)經(jīng)濟的發(fā)展，從凈能源的角度來說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)來避免其對經(jīng)濟發(fā)展的阻礙。

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

其次，從凈能源產(chǎn)出的角度來看，隨著能源轉(zhuǎn)型的不斷推進，化石能源的使用量將會減少，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，所以在考慮這兩個問題時需要從化石能源和非化石能源兩個方面綜合分析。一方面，我們可以分析化石能源在過去幾十年間的EROI、能源支出的變化，根據(jù)變化趨勢以及不斷變化的技術(shù)水平、資源條件等因素來預(yù)測未來化石能源的EROI和能源支出變化情況；另一方面，我們要評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預(yù)測非化石能源的EROI變化。在完成這兩項工作以后，在非化石能源的凈能源供應(yīng)潛力足夠的情況下，我們可以通過兩類能源EROI的變化情況來確定使用兩類能源的最佳比例，由此為解決能源轉(zhuǎn)型過程中經(jīng)濟發(fā)展的問題提供解決方法。