文献阅读 | 重新构建气候政策行动的激励机制

题目

Reframing incentives for climate policy action

作者

J.-F. Mercure, P. Salas, P. Vercoulen, G. Semieniuk, A. Lam, H. Pollitt, P. B. Holden, N. Vakilifard, U. Chewpreecha, N. R. Edwards & J. E. Vinuales

期刊

Nature Energy

时间

2021年11月

一作

单位

(1) Global Systems Institute, Department of Geography, University of Exeter, Exeter, UK. (2) Cambridge Centre for Environment, Energy and Natural Resources Governance (C- EENRG), University of Cambridge, Cambridge, UK. (3) Cambridge Econometrics, Cambridge, UK

链接

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00934-2

研究背景

气候政策的一个关键目标是逐步取代可再生能源和能源效率的化石燃料使用。与化石燃料相关的实物和自然资本的迅速贬值和更替，导致了产业价值链、国际贸易和地缘政治的深刻重组。本文据此提出了能源系统转型正在顺利进行的证据，并探讨了新兴能源地理的经济和战略影响。本文特别指出，将气候政策框定为在经济上产生负面影响，是对战略激励(strategic incentives)的不恰当描述。相反，一种新的气候政策激励配置出现了，化石燃料进口国最好脱碳，有竞争力的化石燃料出口商最好让市场过载，而让没有竞争力的化石燃料生产商不能从“搭便车(free-riding)”中受益，因为他们对脱碳技术的投资不足。

在这篇文章中，作者质疑传统的气候政策框架，并探讨新的激励配置的出现。作者发现，减少进口的化石能源进口国可能产生正收益，减少出口的能源出口国可能产生负收益，二者都远远大于应对气候变化的实际成本。

研究方法

目前用于评估气候政策和社会经济情景的大多数综合评估模型都基于全系统或效用优化算法(whole-system or utility optimization algorithms)。然而，这种方法会忽略历史情况，所以不适用于研究系统动力学的发展趋势。本文所采用的非优化综合评估模型E3ME-FTT-GENIE，涵盖了全球宏观经济动态(E3ME)、s型能源技术变化动态(FTT)、化石燃料和可再生能源市场以及碳循环和气候系统(GENIE)，用于预测经济变化、能源需求、能源价格和地区能源生产。

（1）E3ME以15个计量经济学回归为特征，根据1970年至2010年的数据进行校准，并以每年的时间步骤进行模拟，直到2070年。

（2）FTT是对技术改革的趋势进行建模，包括power, transport, heat, steel四部分。

（3）GENIE是一种中等复杂度的地球系统模型，通过模拟全球气候碳循环，给出CO2排放、土地利用变化和非CO2气候强迫因子驱动的未来气候状态。

情景假设：

（1）TDT：除了一个假设的明欧盟排放交易系统区域碳价格和该政策覆盖下的其他碳市场，所有政策都是隐性的；一些地区实施了法规，例如欧洲由于大型燃烧电厂指令，不能增加燃煤发电；水资源相对有限的水力发电在许多地区受到监管。

（2）Net-zero：按照目前具有法律约束力的目标，英国、欧盟、韩国和日本将在2050年实现碳中和，中国将在2060年实现碳中和。

（3）SO and QU scenario variants：是通过将外生生产比率与包括沙特阿拉伯在内的OPEC国家的储备金比率进行变化而产生的。

（4）InvE：不涉及其他假设，只涉及TDT中的政策，并用与IEA’s World Energy Outlook 2019政策方案一致的外部数据替代所有FTT产出。 

研究发现

1. Changes in energy systems

图1 关键部门的技术扩散和能源使用和排放的演变

上图展示了全球发电、客运公路运输、家庭取暖和炼钢技术的演变，使用FTT模型组件进行了建模，涵盖了全球最终能源载体使用的58%和全球二氧化碳排放的66%。还显示了全球所有部门的燃料燃烧和工业排放。观察到，投资预期(InvE)基线显示，煤炭和天然气使用在发电中占主导地位，公路运输中的汽油和柴油使用转化为石油需求的稳定增长，而取暖、炼钢和其他经济领域的技术相对保持不变。不过，InvE情景预测不太可能实现，因为它的特点是远远低于已经观察到的太阳能、风能、电动汽车(ev)和热泵的增长率。

与此形成鲜明对比的是，TDT情景预计一些低碳技术(太阳能、风能、混合动力和电动汽车、热泵和太阳能加热器)将以与数据中观察到的相同的速度相对快速地持续增长。从最近的数据来看，TDT情景下的技术发展轨迹表明，未来30年的一次能源消耗大大低于InvE的建议，因为将主要化石燃料转化为电力的热量转换相对浪费和昂贵。

图2 能源需求和供应的地理演变

巴西和亚太地区是GLOB中碳交易许可的买家，而在PERCAP中，它们是碳交易许可的卖家，因为它们的人均排放量低于全球平均水到2030年，化石燃料和核能的使用将达到峰值，除InvE情景外，所有可再生能源都将同时崛起(图2a,b)。光伏占据了大部分市场，其次是作为负排放管道的生物质和风能，风能也逐渐被光伏所取代；水力发电的发展受到可筑坝的河流数量的限制，而其他可再生能源的潜力较低或缺乏竞争力(地热和海洋相关系统)。

2. Distributional impacts and geopolitics

在当前的地缘政治秩序中，国际化石燃料贸易关系是经济力量的重要来源。因此，如果经济和政治权力不发生重大变化，化石燃料市场的就不太可能走向消亡。

图3 全球油气资源的成本分布

在TDT情景下，我们的模型预测到2050年全球累计石油和天然气消费量分别为890和630 Gbbl(净零情景下分别为480和370 Gbbl)，沙特阿拉伯和其他石油输出国组织(OPEC)共同拥有超过650和202 Gbbl的石油和天然气资源。在未来石油和天然气需求有限的预期下，OPEC国家有一个强大的动机，共同或独立地，通过维持或增加他们的产量，从而在化石燃料市场上排挤其他参与者，以获取大部分未来的石油和天然气需求。

图4 关键能源和宏观经济变量的演变

在不同的情景下，有两种相反的OPEC行动路线。一种极端情况的假设是，低价出售石油和天然气资产，OPEC将其生产储备金率提高到足够高的水平，在其达到峰值和下降时逐渐获得全球需求的很大一部分，从而有效地将原本会产生的生产损失转移到海外。另一种极端是在严格配额的情况下，OPEC限制生产，以保持全球需求峰值和下降的固定份额，这维持了其稳定市场的传统角色。

图4a显示了所有方案的价格变化，图4b、c显示了EU-EA Net-zero方案的数量变化，这源于当前的技术轨迹和现有的净零承诺。我们观察到，在EU-EA Net-zero情景,产量损失更均匀分布。图4d-f显示了EU-EA Net-zero情景和InvE情景中政府特许权使用费、GDP和总就业的百分比变化。这些转变源于化石和能源生产部门、其依赖的供应链以及其他不相关部门(包括政府特许权使用费)支出收入的接受者的变化。

图5 按国家累积的宏观经济得失

相对于InvE情景，EU-EA Net-zero情景下的经济变化如图5所示。可以发现，如果战略气候和能源政策的决策仅仅基于GDP或就业结果，并且可以被决策者预知，那么EU-EA Net-zero SO将是一个稳定的纳什均衡。同时，进口商决定脱碳是一种主导战略，OPEC产油国则决定涌入市场。高成本的生产商需要决定是否脱碳，因为低碳投资的经济效益不一定能弥补高碳产业产出的巨大损失。

研究结论

随着新的能源地缘政治而出现，一种超越了气候政策框架的新的激励配置，是必要的，也是昂贵的。化石能源市场以多快的速度见顶和下跌，主要取决于主要的能源进口国(中国、印度、日本和欧盟)。高价值石油和天然气市场重组的规模很大程度上取决于OPEC国家对能源产出的选择，这是其他产油国所不具备的。与此同时，高成本生产国缺乏承诺或退出气候政策，并不能维持足够的国内需求来过度弥补出口损失，力量平衡仍掌握在主要进口国手中。技术数据表明，随着英国、欧盟、中国和其他国家正在进行低碳转型，高成本出口商的出口损失可能是永久性的。IEA预计，到2050年，OPEC的石油市场份额将从37升至52%(本文分析为66%)。本文的研究结果广泛支持了最近地缘政治文献中提出的定性情景、区域政治动态和驱动力，并提供了一个关键的定量维度。

新能源地缘政治的社会经济影响也超越了气候政策的标准框架。首先，正在进行的低碳转型的创造性破坏效应(creative destruction effect)可能会在美国、俄罗斯、加拿大、巴西和其他产油国产生后工业化衰退的地方性问题。这表明，可能需要全面的区域再开发计划，以及新技术部门的经济多样化，其中包括低碳技术出口。其次，如果这些国家不能迅速实现经济多元化，减少对化石燃料的投资，低碳转型可能会导致一段时期的全球金融和政治不稳定。 

编辑&排版：张馨月

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