格拉布教授：“在化石能源低价时代加速能源转型”
绿色创新发展中心 汪燕辉
2017年7月24日下午，英国伦敦大学学院教授迈克尔·格拉布（Michael Grubb）先生做客绿色创新发展中心好思汇，十余位来自国内外研究机构的小伙伴聆听了教授一堂长达两个小时的“私教课”，每个人都就自己关心的问题与教授做了深度交流。
迈克尔·格拉布先生现任英国伦敦大学学院国际能源与气候变化政策教授，他此行来到中国是受北京航空航天大学邀请教授暑期课程，并出席2014年出版的Planetary Economics 的中文版《星球经济学》的新书发布活动。
回顾这本书的酝酿过程，要追溯到2008年他离开英国碳基金首席经济学家的岗位以后，开始思考如何将多年来对能源、气候变化领域的经济政策的研究成果总结出来，幸运的是他找到了两位欧洲顶尖学者让-查尔斯•乌尔卡德（Jean-Charles Hourcade）教授和卡斯滕•努豪夫（Karsten Neuhoff）教授合作，于是就有了这本500多页的鸿篇巨制Planetary Economics。
2015年该书被原清华大学副校长，国家气候变化专家委员会副主任何建坤教授领衔编辑的“低碳智库译丛”列入系列丛书之一，由东北财经大学出版社引进中国。经过潘家华教授率领的翻译团队精心打磨近三年于日前面世。中文版《星球经济学》超过700余页，涵盖1000多篇文献。这本书是气候变化经济学领域的一部力著，针对分布在三大经济发展领域的能效提高、能源／排放定价和能源技术创新者三大类支柱性政策及其相互作用关系进行了详细分析。
格拉布教授在本次好思汇演讲的主题是：“在化石能源低价时代加速能源转型”，他还为此取了个意味深长的引题：“告别石器时代，并不是因为石头资源枯竭”。
他首先从过去半个多世纪以来能源消耗和二氧化碳的排放关系的演进趋势讲起。分析了美国、欧盟自1960年到2008年人均二氧化碳排放和人均GDP之间的关系，可以观察到经济发展的早期和中期排放明显上升，当财富积累水平达到人均2-2.5万美元时，主要工业化地区的排放仍在继续上升，直到20世纪70年代，从那以后经历了10年的石油危机，美国和欧盟的人均排放保持了30年的稳定状态，而这期间经济仍在持续扩张，直到2008年经济危机才发生重大倒退。
但欧美两个阵营之间的差别是显而易见的：欧洲在接受京都议定书的排放上限后，排放趋于稳定或下降，保持在人均10吨以下；而美国人均排放保持在接近20吨的水平。
（图片引自《星球经济学》第20页）
中国目前碳强度变化趋势与工业化国家相似，由此引发的问题是中国未来的发展路径是走美国的道路还是走欧盟的道路？此外，世界上大多数人口居住的新兴国家和发展中国家，它们未来的排放路径又会是哪种？
能源和气候变化问题的经济政策理论框架
格拉布教授经常会被问到的一个问题是：经济学到底是艺术还是科学？他的答案是“经济学既是艺术又是科学。”
从经济学角度分析个体及系统的决策过程会涉及三个领域，即满足、优化和转换，对应这三个领域都有相应的经济学理论去做分析和阐释，其研究发现被广泛应用于制定相关政策，即行为经济学和组织经济学、新古典主义经济学与福利经济学、演化经济学和制度经济学。
值得注意的是这三个领域对应的经济学理论的应用有着不同的时间尺度和社会范围，比如公司才会去考虑成本收益而个体行为持续的时间通常会很短。
图片引自《星球经济学》P75
上述不同的经济理论在分析和阐释与能源和气候变化相关的问题时，会指导形成三个性质和特点差异很大的政策支柱，即标准和契约、市场和价格以及战略投资。进一步，相应政策的实施传递出不同的信号刺激个体、经济主体和系统发生变化，其框架如下图所示。
图片引自《星球经济学》P92
这一理论框架是如何应用的呢？格拉布教授用部分国家的能源平均价格和平均能源强度的关系图加以说明。这个图左上角这些国家的能源价格维持在比较高的水平，因此会促使所有部门都应用能效水平更高的技术，从长期来看，有着较高能源价格的国家，其能源花费在国民收入中的占比并不会增加反而会减少；而右下角的国家，大多采用补贴的办法使能源价格维持在比较低的水平，最终在能源上的花费反而更高。
图片引自《星球经济学》P289
从动态发展来看，由于这类国家的能源强度普遍偏高，在向市场化转型的过程中能源价格逐渐提高导致国民收入中用于能源花费的比例不断提高，是一个很痛苦的转型过程，但是这也会刺激政府去寻找能够降低能源消费的政策组合。
在能源花费上的常态，即“Bashmakov-Newbery Constant”，是以提出这个概念的两位经济学家的名字命名的。具体表现为能源花费在国民收入中占比持续保持稳定，这种现象持续了超过一个世纪且对大多数国家来说都是这样的，即便能源价格差别很大，因此需要充分的时间进行调整。
而这种常态不能用经典的国内消费价格弹性来衡量，还需要考虑能效政策和经济主体对政策的反应，以及在能源供给和能源产品链上的创新。这一常态的挑战在于是否能保持几十年的能效提升和持续的与脱碳相关的创新，同时避免政治性的、难以维持的政策驱动的价格波动。
格拉布教授特别指出，这三个领域的政策是跟更广泛意义的宏观经济增长问题相联系的。经济学方面的研究指出除累积资源以外的两个重要的可以为经济增长作出贡献的领域：经济主体和经济结构效率的提升以及教育、创新、基础设施的投入。
他认为虽然对前述的第一个领域（满足）和第三个领域（转换）的重要性认知已达成共识，但是还缺乏全球的、国家层面的模型，也没有在制订的政策中体现出来。
格拉布教授分析在能源问题上表现尤为明显的原因是：能源产品多样化的特性导致结构上的效率低下（比如自然资源的垄断和缺乏产品差异化）、历史上就不稳定的化石能源市场、缺乏创新（尤其是在电力和建筑领域），以及能源在不计其数的生产环节的普遍投入。
英国在政策方面的实践经验
历史上英国经济的发展有赖于煤炭的大规模使用，有句俗谚称英国是：“一个在石油和天然气的大海上的煤炭小岛。”
明确碳排放管理的法律依据
在全球应对气候变化问题的大背景下，2008年英国议会通过了“气候变化法案”，这是英国政府为其减排行动制订的法律框架，从法律角度明确了英国到本世纪中叶要达到的减排目标——比1990年温室气体排放水平降低80%——这个目标看起来很艰巨。该法案作为英国政府管理碳排放的法律依据在执行。
根据这一法案，政府以五年为周期制定全国碳排放的预算，确定每年的减排目标，以确保能够达到设定的2050年减排目标，比如2014年下降36%，2020年下降43%。
格拉布教授是这个预算委员会17名委员之一，这个委员会的任务就是向政府推荐合理的减排预算目标。他说：到目前为止英国正在按部就班的执行这一计划，按计划达成了第一和第二个五年计划设定的目标，但是第四和第五个周期的目标更为艰巨。
能效领域的政策支柱
受欧盟的推动，英国从1993年就开始执行能效标签和标准制度，简而言之就是把能效分成A到G七个等级，依次降低。由下图可以看出最开始实行这项制度的时候，大多数产品都是G、F、E类的低能效产品，由于技术创新日新月异，现在已经出现了A+，A++ 的能效等级，教授说他家的冰箱就是A+++ 级别的，他开玩笑说，如果早知道这样，我们的分类等级应该从K开始。这一做法在设备和建筑领域推广比较有效，在汽车领域还有更大提升空间。
（图片来源：《星球经济学》P234页）
此外还有“供应商义务”制度，要求企业在使用电和煤气等能源上提高效率以削减碳排放。也要求商业社会做出“碳减排承诺”，企业需要购买配额来进行碳排放。上述政策都收到了很好的效果。
当然，也有失败的政策案例。比如“绿色交易”，目的是提供与建筑能效挂钩的住房贷款，但是收效却不明显。格拉布教授分析这项政策失败的原因是政策制订者假设消费者都是“理性人”，对相应的政策会做出预期的反应，但是由于各种各样的原因，比如太忙了、不是很在乎自己的能源账单有多高、或者不懂什么是节能建筑等，导致预期的反应并不会发生。这是政策制定中值得思考的问题——什么是促进消费者行为改变的真正原因？
关于碳价政策
碳价是属于第二个政策支柱——优化层面的政策。也是经济学家建议采取的主流政策手段，为碳排放建立市场、形成竞争性价格。
众所周知，欧盟碳市场的表现不尽如人意，格拉布教授分析背后的原因：“如果你问一个经济学家，什么决定碳价？很简单的回答是跟其他市场一样啊！供求关系决定价格曲线。但是碳市场的问题在于，在某段时间内碳排放配额是不变的，不管价格发生怎样的变化。这点区别于其他市场——如果价格过低供给就会减少。从需求方来讲，在碳市场上有一个非常陡峭的需求曲线——因为减排目标越有野心，市场上对碳排放的需求就会上升的越迅速，碳价上升的也会越快。因此决定碳市场成功与否至关重要的一个因素就是能否精准的测算碳减排的真实成本，换句话说就是设定的碳排放总额是否能够准确反映排放趋势和减排成本。因为如果供求关系决定的价格没有落到预想的空间，碳价就会发生迅速的下滑。欧盟碳市场的不尽如人意正是因为没有预计到大规模的经济衰退、没有对排放权证书的作用和技术创新使得减排成本下降有充分的考量等原因。”
（图片来源：《星球经济学》P358页）
从欧盟碳市场的现实来看，因为碳价下降过快，导致市场参与者失去信心，基本处于停滞的状态，这个状态可能还会维持相当长的一段时间。目前欧盟碳市场计划延长到2020年，允许市场参与主体将排放配额存储起来，以期达到平缓需求曲线的目的。格拉布教授认为重新设定排放额总量是不太好操作的政治问题，可行的办法是设定碳价的上下限。欧盟碳市场正在做这样的尝试，但因为前期市场设计的错误，这种措施收效甚微，需要整合的政策措施来稳定碳价。相对来讲，美国加州的碳市场表现会更好。
基于碳市场碰到的各种问题，有人建议实行碳税来解决碳市场解决不了的问题，格拉布教授认为这个想法过于天真。实际上欧洲从1990年代就尝试过这一做法，但不是很成功，因为碳税需要将大量资金集中到政府手上，这显然不是受欢迎的做法。从操作的角度征收碳税的麻烦也不少，因为不同的能源产品税率应该不同；对于欧盟还有一个更大的障碍——没有人希望以欧盟的名义来征税。
总而言之，需要把各种政策手段整合在一起，比如碳市场、碳税，确定合理的碳价区间。即便是这样，所有的碳价政策措施都会有很强的局限性，除非能够针对能源密集型行业找到新的解决方式。
英国电力行业变化的案例
从下图可以看到英国过去25年电力供给的能源来源的变迁。从1990年开始的电力市场自由化到新的电力交易制度导致的能源结构调整，再到由投资者关注引领的电力市场改革，导致煤电占比的下降，可再生能源发电的增加，竞争性的市场的形成以及电力市场化改革。
（图片来源：格拉布教授讲座PPT）
对于英国颇具野心的减排目标来讲，电力行业还要做出更多努力。电力行业碳排放从2006年到2050年需要有将近90%的下降，与此同时还需要通过提高能效保证电力需求持续增长。
英国电力市场改革有四项政策元素。依次是差异化合同制度、确保供给安全的产量机制、确保不再新增用煤的排放表现标准机制、以及避免受欧盟碳价影响设定的针对英国的碳价下限。
具体而言，差异化合同制度是为可再生能源和核电能源供应商提供一个为期15年的固定的执行价格合同，也就是说市场上批发电价会根据供求关系实时变化，如果电价低于合同约定的执行价格，政府补齐到约定的执行价格，如果电价高于合同约定的执行价格，供应商需要将盈余部分退还給政府。
总之这是一个精心设计的市场机制，这样就能确保大手笔的能源投资者——比如投资修建风电场——清楚的知道未来15年的售电收入，这将大大减少投资风险。在设计中特别引入公开市场的拍卖机制，对任一标的会选择报价最少的投资者，这样也会使投资成本减到最少。举个例子，比如政府说需要一定数量的风电供应，供应商都来对这个数量进行报价，成本最低的供应商胜出，它的报价就是这个执行价格，不同的能源品种的执行价格是不一样的。
当然这在英国业界也有广泛的讨论，比如是不是应该对不同的技术给予不同的价格，等等。这一制度和德国的上网电价补贴制度有些类似。
再来看过去五年英国碳价下限对煤电的影响。可以看到2013年引入碳价导致煤电占比出现了大幅度下降，在2015年为了加速脱碳，碳价翻倍到18英镑／吨二氧化碳，刺激了可再生能源的使用和能效的提高，使得煤电占比再次大幅下降，直到2017年4月21日英国在工业革命以后首次实现了没有煤电的工作日。
目前煤电厂由于附加碳价成本，比天然气电厂的成本要高，加之大量可再生能源电厂入市，使得英国关闭了大量的煤矿，基本上做到夏季不用煤电。可以说碳价下限在帮助英国脱碳和能源结构转型中作用是十分明显的。
下图展示了到2050年英国碳价预期的走势，红色是根据欧盟碳价趋势的预期，灰色是英国加入碳价支持政策后的碳价预期，当然政府是期望通过各种政策手段促进能效提升、可再生能源的应用以实现期望的目标稳定碳价，这也是英国政府目前制订各种政策规划的碳价情景。
（图片来源：格拉布教授讲座PPT）
创新方面的激励政策对低碳发展的影响
这张图显示了从2010年至今太阳能发电成本下降了将近80%，在2010年经济学家还在惊呼：“太阳能发电是成本最贵的减排手段，政府应该从各种渠道减排而不只是集中于某种手段。” 同样的锂电池的成本在五年间经历了断崖式的下滑。在电力相关行业就有很多这样的创新技术在发生，使得在不断提升服务水平的基础上以低成本进行全球能源转型和低碳发展成为可能。
（图片来源：格拉布教授讲座PPT）
如下图所示，能源转型和低碳发展是在全方位发生的。格拉布教授引用了华北电力大学对智能电力系统的描述图景，无论是工业、商业、家庭还是运营商、电力批发商、分销商、电力市场在分布式电力服务上都能发挥作用，加上在大规模发电领域的发展，比如英国在北海风电场的实践，这样的实践是可以在全球其他地区复制的。
（图片来源：格拉布教授讲座PPT）
但是仅仅是电力系统的改革还是不够的，要想达到减排和脱碳的目标，在其他行业也必须深度脱碳，并且也需要一个更加整合的系统。从整体的减排趋势可以看出，除了电力系统持续减排，工业、建筑、交通、农业、废弃物和含氟气体都需要大幅减排。