2016年經(jīng)濟學(xué)論文《我們能否會停止使用化石燃料？》下半部分從需求側(cè)分析了化石燃料的替代能源，對發(fā)電部門和交通運輸部門兩個主要需求市場的沖擊和影響，研究發(fā)現(xiàn)：
即使在風(fēng)能太陽能成本急劇下降，并考慮化石燃料的社會成本，在發(fā)電領(lǐng)域化石燃料成本優(yōu)勢依然非常明顯。
電動汽車尚存在明顯技術(shù)成本缺陷，所以只要油價不會暴漲，電動汽車規(guī)模普及在理論和實際層面都無法實現(xiàn)。
綜述，在缺乏溫室氣體政策的調(diào)節(jié)和制約下，通過無約束的市場供給和需求調(diào)節(jié)，停止對化石燃料的依賴完全沒有實現(xiàn)的可能。考慮到相關(guān)政策的復(fù)雜性，尤其是在中低收入國家，能源消費作為其國家經(jīng)濟增長的核心推動力，成功減排策略的設(shè)計和實施前景非常不樂觀。
通過論文上半部分對化石燃料供給側(cè)的統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)化石燃料的供給曲線呈現(xiàn)大幅擴張的態(tài)勢和預(yù)期。也就是說，想要通過市場驅(qū)動力大幅削減化石燃料消耗，只能寄希望于需求曲線的收縮。
化石燃料的需求側(cè)分析側(cè)重于，對比無碳能源（如太陽能風(fēng)能等）與化石燃料的技術(shù)特征和相對價格，尤其是未來的相對價格，進而嘗試尋找減少化石燃料需求的路徑。在此基礎(chǔ)上，電力部門和交通運輸部門是論文研究的兩個側(cè)重點，因為電力部門的能源消耗是美國整體煤炭消耗的90%、天然氣的30%；而交運部門占據(jù)美國石油消費的60%。
作為對比的無碳能源，論文側(cè)重分析太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力渦輪機發(fā)電這兩種最有潛力的發(fā)電技術(shù)。論文提出了一個“能源化成本”的概念，即用能源技術(shù)成本的折現(xiàn)價值除以產(chǎn)出能源的折現(xiàn)價值，作為該能源長期平均成本的衡量指標。
***論文并沒有將核電技術(shù)納入分析范圍，因為核電商業(yè)化已經(jīng)超過75年，雖然新核電站建設(shè)仍在加速，成本也不斷下降，但是發(fā)電量明顯放緩，且發(fā)電比例也大幅下降，特別是在1980年代以后。所以核電對比化石燃料，已然不具備明顯競爭力。
需要注意的是，無碳能源的成本結(jié)構(gòu)與化石燃料不同。無碳能源的最大成本在第一年建設(shè)成本，而剩余年份的運營成本很小，且沒有必要的燃料成本，只有維護成本。而化石燃料的成本集中在燃料價格成本，所以價格波動導(dǎo)致成本不穩(wěn)定變化。所以，無碳能源的競爭力核心體現(xiàn)在于它的前期資本成本與預(yù)期化石燃料成本之間的差距。
在此基礎(chǔ)上，論文利用美國能源情報署過去20年的數(shù)據(jù)進行分析，并對未來5-10年的各種能源的能源化成本進行預(yù)測，如下圖所示：
***雖然無碳能源在更長期的成本折現(xiàn)會更高更有價值，但以5-10年為預(yù)期階段原因有二：1.往期研究注意到，未來十年的二氧化碳排放減少對緩解破壞性氣候災(zāi)變可能性的影響最為重要性；2. 過長的時間會導(dǎo)致成本預(yù)測更加不精確。
回到能源化成本預(yù)測圖上來看，最引人矚目的發(fā)現(xiàn)是過去五年太陽能成本的急劇下降。2009年時太陽能發(fā)電短期成本預(yù)期成本為450美元/兆瓦小時,而到了2014年這個數(shù)值就低于了150。2015年美國實際數(shù)據(jù)顯示新光伏項目的成本價格在40-50美元/兆瓦小時之間。但是，在美國，即便太陽能成本急速下降，但仍是天然氣成本的兩倍以上。另一方面，風(fēng)力發(fā)電預(yù)測成本從圖中看來似乎可以與化石燃料競爭，但綜合考慮各種稅收抵免和補貼，其實際成本更為復(fù)雜。
現(xiàn)實情況下，太陽能和風(fēng)能發(fā)電還面臨著三個化石燃料沒有的額外挑戰(zhàn)：
陽光強度和風(fēng)速在不同時間和空間都存在很大變化。
太陽能和風(fēng)能的間歇性在技術(shù)上目前無法避免，所以還必須利用坦然去備用發(fā)電，這是能源化成本之外的成本。而且不同地區(qū)的間歇時間和成本差異會很大。
大規(guī)模集中發(fā)電會降低平均發(fā)電能力
綜合以上三點分析，隨著更多的太陽能和風(fēng)能進入發(fā)電市場，白天和高風(fēng)速時段的電價會明顯下降，這令相關(guān)投資貶值；此外，間歇期和用電高峰時，太陽能和風(fēng)能無法滿足市場需求；再加上，缺乏經(jīng)濟的電力儲存技術(shù)——風(fēng)能太陽能目前還不適用于煤炭天然氣覆蓋的基載發(fā)電地區(qū)。
另一方面，如果考慮化石燃料的外部性污染和社會成本付出，再進行成本比較會產(chǎn)生不同結(jié)果嗎？美國測算的2015年每噸二氧化碳的社會成本為43美元，而天然氣發(fā)電的污染外部性是20美元/兆瓦小時，煤電廠是40美元/兆瓦小時。在此基礎(chǔ)上，美國能源情報署預(yù)測，太陽能比天然氣在短期平均成本預(yù)期依然高出50美元/兆瓦小時。
在電力部分可以尋找到很多化石燃料的替代能源，除了風(fēng)能太陽能，還有包括潮汐能地熱能等等。但是在交通運輸部門，唯一有可能實現(xiàn)代替石油的只有電池。
目前的電動汽車在技術(shù)上急需針對3個方面的突破：
即使油價達到每桶100美元，電池驅(qū)動力的能源價格還是油價的三倍。
電池充電時間必須縮短。
為電池提供電力的燃料來源必須是低碳無碳能源，至少比石油碳排放低才有實際意義。
然而，實際油價低于100美元；充電時間沒有實質(zhì)縮短；而且，美國2014數(shù)據(jù)顯示88%的電動汽車電力提供源有效碳排放高于汽油動力。所以，目前為止，三個突破一個都沒發(fā)生，所以大規(guī)模普及電動汽車完全不具備經(jīng)濟和技術(shù)條件。
在此基礎(chǔ)上，論文利用大量數(shù)據(jù)進行內(nèi)燃機和電動機的折現(xiàn)運行成本進行對比，平均下來，內(nèi)燃機運行成本其實更低。很多人爭議電動機的未來成本應(yīng)該低于內(nèi)燃機的當前成本，但是競爭就在當下，未來成本預(yù)期對于當下競爭并不敏感。另外還有人會爭議，電動汽車技術(shù)未來發(fā)展空間和潛力巨大，但是現(xiàn)實情況是內(nèi)燃機的燃燒經(jīng)濟效率技術(shù)發(fā)展一點也不慢。經(jīng)過測試，只要到2020年油價沒有上升到115美元每桶，電動汽車根本沒有競爭力。
更為有趣的是，在市場均衡理論框架下，假設(shè)電動車大量普及，那么作為替代品的石油的需求就會下降，進而導(dǎo)致油價下降，最后還是會導(dǎo)致汽油車成本下降而競爭力上升。
與電力部門分析相同，在考慮二氧化碳的社會成本和外部性后，而且電動車電力來源無碳前提下，石油價格達到90美元每桶，兩者成本競爭力才剛剛持平。
現(xiàn)階段，在缺乏溫室氣體政策的調(diào)節(jié)和制約下，通過無約束的市場供給和需求調(diào)節(jié)，停止對化石燃料的依賴完全沒有實現(xiàn)的可能。而且，目前已經(jīng)在實施的市場-政策常規(guī)組合也并未能減少溫室氣體的排放。考慮到相關(guān)政策的復(fù)雜性，尤其是在中低收入國家，能源消費作為其國家經(jīng)濟增長的核心推動力，成功策略的設(shè)計和實施非常不樂觀。
然而，繼續(xù)依賴化石燃料會有什么后果呢？依據(jù)現(xiàn)在的碳排放量計算，2012-2100年間二氧化碳排放6180億噸，全球平均氣溫將上升10°F - 15°F，如果使用油頁巖和甲烷水合物等新化石燃料，氣溫將進一步上升1.5°F-6.2°F，即攝氏度6-12度（這一預(yù)測與另一篇論文《氣候變暖對經(jīng)濟生態(tài)的“積極”影響》預(yù)計的溫度變化基本吻合），這樣的圖景預(yù)示著地球上將發(fā)生難以想象的變化和并潛藏下巨大的威脅。
《我們能否會停止使用化石燃料？》這篇論文至此上下兩部分已經(jīng)分享完了，想要了解論文上半部分關(guān)于供給側(cè)的儲量變化和勘探成功率以及潛力資源的三個角度的研究分析，請點擊鏈接《我們能擺脫對化石燃料的依賴嗎？——供給側(cè)分析》
參考文獻
Covert, T., Greenstone, M., & Knittel, C. R. (2016). Will we ever stop using fossil fuels? The Journal of Economic Perspectives, 30(1).
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