计算碳排放——为了大幅减少温室气体排放，必须以长远的视角分析成本（肯尼斯·格雷厄姆）.pdf

6 金 融与发展 2019年12月号科学界已达成明确共识自然灾害的日益频繁和严重与气候变化有关，包括干旱、森林大火、飓风、沿海洪灾等。虽然造成的经济损失无法确定，但有确凿证据表明损失非常惨重。而摆在决策者面前的挑战就是要决定应该投入多少资金在减少温室气体排放的措施上。为此，决策者必须比较可再生能源和电动汽车等各项选择的成本。如今，政策领域面临的挑战日益紧迫。气候科学家认为必须加快减排速度，并加大减排的力度，目标是要在 2050 年之前（甚至更早）实现净零排放目标（ Millar and others 2017）。 这 一 排 放 目 标 已 经 被 很 多 国家接受，而要实现该目标则需要大规模改造推动全球经济发展的能源动力，这意味着要大幅推动当前技术进步的步伐。然而，根据美国能源信息署 2019 年国际能源展望的预测，到 2050 年， 57 的发电量仍将由化石燃料提供。那么，要在当前的基础上突飞猛进，实现 2050年净零排放的远大目标，需要投入多少成本呢要回答这个问题，必须先区分短期成本和长期成本。在短期内，有一些平价的方法来实现减排，但更大幅度的减排将面临成本激增的问题。但是，诱发性创新可以使一些在短期看来成本高昂的行为在经过长期发展后成本下降，尤其是涉及新兴低碳技术的行为。如此看来，减排的长期成本可能比人们的普遍预期要低。计算碳排放为了大幅减少温室气体排放，必须以长远的视角分析成本肯尼斯·格雷厄姆7 金 融与发展 2019年12月号短期技术成本为了计算温室气体减排的短期成本，经济学家首先估算出前期成本，然后除以减少的二氧化碳（或二氧化碳当量）排放量。例如，假设政府花费 2000 万美元来推动风力发电厂发电，从而减少了 100 万吨的二氧化碳排放，那么减排的短期成本就是每吨 20 美元。这种方法可以有效地比较各种减排方法的成本。当然，在解读单项技术或政策结果时，必须格外谨慎。例如，不同政策之间可能会有交错，不同技术所需的成本也可能因地理位置和技术的具体实现方式而存在差异。而且，对此类成本的估算每年都在发生变化。事实上，在过去十年，太阳能和风能发电的成本已经迅速下降，而且下降趋势或将持续。在回顾近期的经济文献和美国能源信息署的 2018 年能源展望的基础上，我和同事詹姆斯 · 斯 托 克（ James Stock）估算了减少温室气体 排 放 的 各 项 技 术 的 无 补 贴 成 本（ 见 图 1）。 图中所示成本是与现有的燃煤发电相比较的结果，以煤作为基准是因为煤是碳排放最高的燃料。目前，许多国家的决策者都面临是否关闭现有燃煤电厂来实现脱碳的抉择。我们得出的估值是美国的平均值，在其他地方使用时应谨慎。我们得出的最惊人的发现是，可再生能源技术竟然是成本最低的技术之一（此项结果可以应用于美国以外的地区，因为多数可再生技术面向的 是 全 球 性 市 场 ）。 其 实 ， 如 果 算 上 各 种 直 接 补 贴或隐性补贴的话，风能和太阳能的成本可能会更低。但是，这些估值并没有考虑可再生能源发电的间歇性 毕竟，太阳不会一直发光，风也不会 一直 吹（ Joskow 2019）。 要 想 大 量 使 用 可 再 生 能源，必须结合相应的储存技术，比如抽水蓄能或电池，或者采用别的发电形式，以便在风能或太阳能供应中断时能迅速填补空档。在美国，替代煤炭的方案之一就是修建一个成本低且碳排量也低的发电厂，这种发电厂同时使用燃气轮机和蒸汽轮机来提高效率。这种方案被称为天然气联合循环发电，它利用了丰富且廉诱发性创新可以使一些在短期看来成本高昂的行为在经过长期发展以后成本下降。资料来源 Kenneth Gillingham and James H. Stock, “The Cost of Reducing Greenhouse Gas Emissions,” Journal of Economic Perspectives 32, no. 4 Fall 2018 53–72.注 估算数据来源于美国能源信息署的2018年能源展望。所预计的成本包含2022年投入使用的设施的成本，不包含联邦可再生能源税收抵免或其他补贴。成本比较图1与现有的燃煤发电相比，可再生能源技术是成本最低的技术之一。（每吨二氧化碳的美元价格，以2017年美元计）0 20 40 60 80 100 120 140太阳能光热离岸风新煤炭与碳捕获和储存煤炭改造与碳捕获和储存先进核能新天然气与碳捕获和储存公用电力规模太阳能光伏天然气联合循环向岸风8 金 融与发展 2019年12月号表1巨大差异经济研究表明，二氧化碳减排的各种短期措施的成本存在巨大差异。政策措施 二氧化碳减排成本估算（每吨，以2017年美元计）行为节能-190玉米燃料乙醇-18-310植树造林1-10可再生能源发电配额制0-190企业平均燃油经济性 （ CAFE）标准-110-310风能补贴2-260清洁能源发电厂11汽油税18-47甲烷燃烧规定20减少联邦煤炭租赁33-68农业碳排放政策50-65国家清洁能源标准51-110土壤管理57牲畜管理政策71聚光太阳能推广100可再生燃料补贴100低碳燃料标准100-2,900太阳能光伏系统补贴140-2,100生物柴油150-420能源效率计划250-300旧车换现金270-420节能改造辅助项目350价的压裂页岩气资源。需要提醒注意的是，这里得出的每吨 27 美元的估算成本，其前提是没有井道、管道或存储设施的甲烷泄漏发生。甲烷是一种主要的温室气体， 2015 年加州阿利索峡谷的大规模甲烷泄漏事故表明，天然气发电可能会增加温室气体排放，从而提高温室气体减排总量的单位成本。社会成本为了理解减排投资的合理性，我们可以将其与碳的社会成本估值进行比较。碳的社会成本就是把向大气中排放一吨二氧化碳和其他温室气体造成的累积损害加以量化而得到的值。累积损害包括全球变暖对农业带来的损失（或北部地区气候条件下农业的增收）、海平面上升引发的洪水、热带气旋加剧和森林大火频发造成的破坏等因素。据美国奥巴马政府的估算， 2019 年每吨二氧化碳的碳的社会成本为 50 美元。运用上述碳的社会成本估值进行比较（这相对简单），我们发现，有些减排技术的成本低于碳的社会成本，而有些则更高，如太阳能光热和离岸风。除了每吨 50 美元这一标准以外，我们也可以使用其他基准。例如， IMF 最近发布的一份报告显示，在全球范围内征收每吨 75 美元的碳税有望实现巴黎协定的目标，将全球气温的上升控制在工业化之前的 2 摄氏度以内。如果用每吨 75 美元代替 50 美元进行估算，先进的核能则是另一项比碳的社会成本更便宜的技术。短期政策成本截至目前，我们已经研究了许多无补贴技术当下的成本，这有助于理解市场近期的走向。显然，随着老发电厂的淘汰和新发电厂的建立，无论政策如何，我们都将向可再生能源技术转变。但是，这种转变的速度可能远远慢于许多政府设定的宏伟目标所规定的速度。因此，我们也要了气候经济学指定动力电池电动汽车的补贴350-640资料来源 Kenneth Gillingham and James H. Stock, “The Cost of Reducing Greenhouse Gas Emissions,” Journal of Economic Perspectives 32, no. 4 Fall 2018 53–72.注 表中的政策源于世界各地，但主要来自美国。二氧化碳以外的其他温室气体的成本根据该气体的全球变暖潜力转换为二氧化碳当量。估算结果来源于单项研究结果或多项研究的估9 金 融与发展 2019年12月号解各国政府可能采取的不同政策措施所造成的减排成本，这一点也十分重要。回顾一下经济学文献中的研究就会发现，许多推行并评估过的政策，其成本存在巨大差异（见表 1）。位于低成本之列的是能效干预措施，这类措施确实可以省钱。行为经济学通常将其称为“助推”，因为它们只负责提供或重组信息，以影响或助推能源消费相关的决策，使这些决策更为环保。其中一个著名案例就是在电费账单中附上本户与邻居的用电量对比报告。这种干预措施成本低廉，但可以减少约 2 的用电量，产生净节约。虽然这些措施可以获得回报，但带来的减排成果往往有限，对大幅脱碳的贡献也相对有限。位于高成本之列的是那些短期静态成本较高的政策。最显著的例子是鼓励增加可再生能源发电和助力交通出行脱碳的政策。其中，成本最高的是补贴电动汽车。这是因为在许多地区，电动汽车仍依赖化石燃料发电来充电，这使得潜在的减排量减少。然而，这些技术最终可能比表中所列的短期估计更便宜。这是因为很多技术都可能会带来额外的好处，如减少空气污染，因此即便会带来高昂的碳减排成本，但这些技术也具有吸引力。此外，从长远来看，由于技术变革所产生的溢出效应，最终的减排成果和单位减排成本也可能大不相同。长期动态成本为什么创新溢出效应会产生影响气候变化是一个会影响几代人的长期问题，大气中的二氧化碳会持续存在数百数千年。因此，在研发化石燃料替代品来减缓气候变化的长期工作中，技术变革和创新是核心。虽然现在已有技术能够实现大幅减排，但能源系统存在巨大的惯性，技术成本下调还有很大空间。这些因素为我们提供了一个长期、动态的视角，说明为何当前在新技术方面的投资将降低未来的减排成本。关于为什么要从这种长期动态视角来进行考虑，原因有如下几个方面。经济学家都知道，研发会产生溢出效应，因为企业通常只能从研发带来的收益中获取部分收益。例如，一旦某项专利到期，任何公司都可以利用专利相关的创新。在某些情况下，在研发新技术的过程中会带来设计和管理方面的完善，进而降低该技术的成本（一般 称 之 为“ 边 做 边 学 ”）， 而 成 本 的 降 低 则 可 能 外溢到其他公司。例如，有证据表明，随着各代半导体产量的增加，半导体行业企业的生产成本下降，而且这种效应还外溢到其他公司（ Irwin and Klenow 1994）。此外，技术研发同样可以带来积极的网络效应，采用统一标准有助于造福社会，比如使用一种插头就可以为所有电动汽车充电。这三种类型的溢出效应都有利于其他公司降低成本，改善社会福利，并为精心设计政策以促成这种溢出效应提供了经济动力。除了溢出效应以外，近期清洁能源创新经济学的研究进一步指出，从长远来看，最优政策可能与当前的设想大不相同，毕竟当前的支出要经过很长时间才能看到效果。在短期看来成本高昂的减排方法可能会激发创新，进而降低长期成本，最终比现在的方法更便宜。比如，补贴电动汽车就带来了电池等技术的突飞猛进。如果当前的清洁技术政策能在未来大幅降低成本，那么现在采用成本更高的办法或许是有意义的（ Acemoglu and others 2016; Vogt-Schilb and others 2018）。 从原则上来看，即便只有一家公司采用了低碳创新（那么就不存在创新溢出效应），这一结论仍然成立，然而，在实践中几乎百分之百都会产生溢出效应，降低长期成本。我们必须认识到，在选择应对气候变化的最佳策略时，长期最优决策可能不同于短期的短视决策。当然，技术的发展很难预测，任何决策都包含着不确定性。但我们知道，比起10 金 融与发展 2019年12月号气候经济学新兴技术，成熟的技术不太可能出现重大飞跃。因此，这种长远的视角只适用于确实有望在未来降低成本的新兴低碳技术。破局的关键让我们回到最初的问题。大幅脱碳，实现2050年 温 室 气 体 净 零 排 放 的 远 大 目 标 ，有 可 能 吗 答案是肯定的，即便是在今天，这也是可行的 因为我们有技术。然而，要在短期内实现如此大规模的能源体系转型，代价十分高昂，难度也非常大，尤其是考虑到依赖化石燃料的发展中国家，它们在转型过程中需要承担巨大的短期成本。当然，我们现在也可以采用一些低成本措施，如节能、提高效率、用可再生能源替代化石燃料发电。根据对碳的社会成本的估算，这些措施的成本已经低于气候变化所造成的损失，而这些措施可以避免气候变化。然而，许多其他方法在短期内成本还是很高的，尤其是在推动研发新的低碳技术方面。如果政策能够有力地刺激创新的话，从长远来看，将会大幅降低总成本。在考虑应对气候变化的方法时，从重视创新的长远视角进行考虑至关重要。小型模块化核反应堆和碳捕获技术等的创新可能会成为破局的关键，以低成本实现温室气体净零排放目标。当然，正如丹麦物理学家尼尔斯 · 玻 尔（ Niels Bohr）所言，“预测很难，预测未来更难。”未来技术的走向充满未知，所以我们最多只能推测出实现净零排放的最终成本。然而，我们完全可以为低成本温室气体减排和低碳创新（如经济体范围内的碳定价）提供激励措施，同时理智投资新技术，共谋美好未来。 肯尼斯·格雷厄姆（ KENNETH GILLINGHAM）是耶鲁大学环境与能源经济学副教授。本文改编自 格雷厄姆与詹姆斯·H.斯托克于2018年合著的文章“The Cost of Reducing Greenhouse Gas Emissions”（2018），发表于经济展望杂志（ Journal of Economic Perspectives）。参考文献Acemoglu, Daron, Ufuk Akcigit, Douglas Hanley, and William Kerr. 2016. “Transition to Clean Technology.” Journal of Political Economy 124, no. 1 52–104. https//www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/684511 Irwin, Douglas, and Peter Klenow. 1994. “Learning-by-Doing Spillovers in the Semiconductor Industry.” Journal of Political Economy 102, no. 6 1200–27. https//doi.org/10.1086/261968Joskow, Paul L. 2019. “Challenges for Wholesale Electricity Markets with Intermittent Renewable Generation at Scale The US Experience.” Oxford Review of Economic Policy 35, no. 2 291–331. https//doi.org/10.1093/oxrep/grz001 Millar, Richard J., Jan S. Fuglestvedt, Pierre Friedlingstein, and others. 2017. “Emission Budgets and Pathways Consistent with Limiting Warming to 1.5°C.” Nature Geoscience 10 741–47. https// Adrian, Guy Meunier, and Stephane Hallegatte. 2018. “When Starting With the Most Expensive Option Makes Sense Optimal Timing, Cost and Sectoral Allocation of Abatement Investment.” Journal of Environmental Economics and Management 88 210–33. https//doi.org/10.1016/j.jeem.2017.12.001 在研发化石燃料替代品来减缓气候变化的长期工作中，技术变革和创新是核心。11 金 融与发展 2019年12月号