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过去和未来煤炭对于经济增长的重要作用
2016-12-01 10:24:50   来源: 基石杂志

    罗杰·贝兹德克(Roger Bezdek)管理信息服务公司董事长(President, Management Information Services, Inc.)
 
    任教于临近芝加哥的西北大学的罗伯特·戈登(Robert J. Gordon)是一位杰出的宏观经济学家,他最近出版了新书——《美国增长的起落》(The Rise and Fall of American Growth)。此书一经出版即在华盛顿政界引起了轰动[1]。戈登认为1870—1920年由技术创新带动的经济发展期属于历史上的昙花一现,不会再重现。在这段时期,电力、电话、室内管道、空调、汽车、飞机、广播、城市卫生和制冷技术使美国和全世界都发生了翻天覆地的变化。在这一个半世纪中,美国和全球奇迹般的GDP和收入增长都要归功于这些技术革新,尤其是在1945—1970年A的黄金时期。戈登指出,史上其他任何一个时期都无法与之比拟,未来也难以超越。
    罗伯特·戈登的结论颇具争议性。由于美国经济自1970年之后增长大幅放缓,而且未来增速也会继续减慢。因此,美国及其他国家会逐渐适应低于1%的年均增长率和生产力水平,而这与之前将近3%的增长率差异巨大。此外,他认为政府的货币、财政、税务等措施也不足以使这种局面有较大的起色。
    这种十分消极的论点对经济、社会和政治等方面产生了深远影响。戈登的观点争议之处在于,未来世界是否会不可避免地陷入疲弱的经济增长,还是如布伦乔尔森、迈克菲等科技乐观主义者所预测的——机器人、人工智能技术、纳米技术、太空移民、飞行汽车等技术能够创造美好未来[2]。
 
    缺失的关键一环
 
    然而,戈登的书中缺失了一个关键环节,即过去两个世纪里化石能源和煤炭对于经济奇迹的作用。没有丰富可靠的能源供应,他所提到的所有革命性的经济和技术创新都是不可能发生的。煤炭发电尤其重要,因为在19世纪和20世纪,电力供应主要依赖于煤炭。在21世纪,即使煤电在美国和其他发达国家能源结构中的比例会有所下降,但其仍是支撑经济发展的重要组成部分。
结合英美两国的历史数据,戈登预测了两国未来的经济走势,进而得出一个增长曲线。该曲线显示,在20世纪中期之前,经济保持稳定增长。但是到2100年,年均增长率会降至0.2%。此外,他将经济增长相应转换为人均收入水平。由图1可见,2007年美国人均收入为44800美元(按2005年美元计算,下同)。1300年英国的人均收入为1150美元。英国历经五个世纪才使人均收入增长了3倍,至3450美元。之后的一个世纪,英国的人均收入翻了一番,在1906年增长到 6350美元。1906年之后,戈登转而关注美国的数据。尽管1970年之后经济增速下降,但如图1所示,2100年预计人均收入为87000万美元,几乎为2007年水平的2倍[1]。 

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图1 1300—2100年期间人均GDP的实际增长水平[1]


 
    然而,遗憾的是,戈登在其著作中并未提及化石能源,特别是煤炭对于过去两个世纪里经济增长奇迹的重要作用(见图2)。在1850—2010年间,世界人口增长了5.5倍;全球能源消费量增长了约50倍;煤炭消费量增长了700多倍;世界人均能源消费量增长了8倍多。几乎所有能源消费量的增长都来源于化石能源[3]。

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图2 1850—2010年间世界人口和人均能源消费总量,按2010年水平的百分比计算[4]


 
    由图1和图2可知,没有廉价、可靠、稳定的化石能源供应,过去两个世纪的科技进步和经济发展都是不可能实现的。
显而易见,即使戈登悲观地认为,到2100年经济年均增长率会降至0.2%,图1的曲线仍增长迅速。即使未来GDP增长方式更加节能高效,但美国小幅的经济增长仍需要大量的能源供应作支撑,在发展中国家尤为如此。
    在过去的两个世纪中,全球经济发展在很大程度上依赖于煤炭和其他化石能源。这就引出了一个问题:为了能够继续提高人均收入,创造更多财富,发展生产力,改善人们生活水平,并使全球数十亿人摆脱贫困,我们需要哪些能源资源?
 
    化石燃料和煤炭是未来经济增长的关键
 
    答案是,包括煤炭在内的化石能源仍将是全球极为重要的能源资源。人口和收入的增长是能源需求上升的主要驱动力。到2035年,预计全球人口将增至88亿,全球GDP将翻一番,还有新增的15亿人也需要能源供应[5]。随着全球经济的发展,在接下来的20年中,还需要增加1/3的能源来满足与日俱增的需求。国际能源署(IEA)[5]和美国能源情报署(EIA)认为,在未来20年中,包括煤炭在内的化石能源是满足世界能源需求增长的主要资源。2010年,化石能源在一次能源结构中的比例为81%。据国际能源署的展望报告,到2040年,化石能源仍将是能源的最主要来源,将占能源供应总量的80%。无论是从绝对量还是从百分比来看,未来数十年煤炭用量都会大幅增长,以满足全球经济发展,提高人均收入和生活水平,以及减贫工作等的需要。
    电力行业将是整个能源市场中最具活力的领域之一。数十年来,电力是世界上增长最迅速的最终能源消费形式。发电系统已经从独立的、非竞争性的电网发展成为统一的国家市场甚至是国际市场。发展中国家或非经合组织国家将是未来电力发展最具潜力者。随着生活水平的提高,家用电器、电子设备,以及医院、学校、办公楼和商场等商业服务需求激增,非经合组织国家从2012年到2040年间发电量的年均增长率预计为2.5%。发展中国家将会使用最廉价的电力,通常是煤炭发电。显而易见,煤炭对全球经济发展发挥着举足轻重的作用,而这却被戈登所忽略。
    如图3所示,美国能源情报署预计全球净发电量将从2012年的22万亿kWh提高至2040年的37万亿kWh[5],增长70%。由于全球电气化的长期进程仍在继续,世界能源增长仍离不开电力行业。如图4所示,全球用于发电的能源份额预计将从2015年的28%增长到2035年的45%。发电量增幅的1/3来源于印度等亚非国家,这里大部分人还用不上电。这些国家正在利用煤炭满足电力需求,因此煤炭仍会是发电的关键资源之一。

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图 3 2012—2040年间全球净发电量的能源来源(万亿kWh)[5]


 
    事实上,化石能源的需求量可能比预计的更大。国际能源署称,即使未来经济增长和化石能源的应用迅速发展,然而到2030年仍有约10亿人用不上电,23亿人用不上清洁的烹调设施。

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图4 全球主要能源中发电能源所占份额[6]


    在《美国增长的起落》的结论部分,戈登探讨了未来抑制全球经济发展的各种因素,如人口结构的变化、过高的债务水平以及举步维艰的教育体系。同时,他提出了减少监管等有利于经济发展的政策建议。但是他所提出的革新措施没有一项同能源、能源获取和能源革新有关。例如,他没有提及在美国甚至全球范围内日趋抑制化石能源发展、部署及应用的不良影响。他并没有意识到越来越多不恰当的能源法规将对化石能源生产、能源成本、技术革新以及经济发展等多方面造成的危害。这是他的一大疏忽。
    单靠廉价稳定的能源或许不足以为经济发展创造条件,但这绝对是必要条件[7]。没有能源供应,就无法运营工厂、经营商店、种植庄稼或者向消费者输出商品。无论是现在还是将来,能源就意味着化石燃料。
    在工商业生产和日常生活中,电力不仅是不可或缺的,而且不能轻易地被其他形式的能源所替代,因此获取电力对于人类发展来说极其重要。个人用电情况是一个国家能源贫困状况最真实清晰的指标之一[8]。用电量与人均GDP、消费支出、城市化速度、出生时预期寿命和成人识字率这5个基本的人类发展指标之间存在长期的因果关系[8]。此外,一个国家的收入越高,用电量就越大,发展水平也越高。随着收入的增长,用电量对GDP和消费支出的贡献也随之增加[9]。因此,普及电力日益成为政府首要关注的问题,特别是在最贫困的国家。如图3所示,世界仍然需要包括煤炭在内的化石燃料来生产电力。

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    现代化的高效低排放燃煤电厂
 
    此外,升级燃煤电厂是实现高效发电、降低排放同时提高灵活性的必由之路,这有坚实的能源、环境和经济基础。碳捕集与封存技术即是实现此目标的一项技术。利用该技术能够捕集燃煤电厂90%的CO2[10]。捕集的CO2将通过管道输送到地质岩层来储存。改善电厂的控制系统是实现上述目标的另一种方法。得益于近期传感器硬件和控制软件的进展,控制系统的升级变得可行[11]。国际能源署洁净煤中心称,先进的过程控制软件可显著提高效率,不仅可以降低20%的氮氧化物排放量,还可以改善负载动态和蒸汽温度,进而加快燃煤电厂投资的回收周期[12]。同样,美国能源部预计,借助于控制系统的改进,美国煤电行业将逐步提高生产效率和稳定性,显著提高年收益,大大降低碳排放[12]。

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    廉价可靠的能源支撑现代化生活
 
结论
 
    罗伯特·戈登有力地证明了经济发展过程和生活水平的提高并非理所当然,想要保持人们已经习以为常的经济增长比我们想象的更加困难。但戈登这本书存在3个严重的缺陷,否则这会是一本值得称道的好书。他没有论证煤炭在经济发展历史中的关键角色;他没有意识到能源在未来经济增长中的重要作用;他提出的制度革新建议中没有涉及未来避免人为制约化石能源发展的必要改革措施。
    没有煤炭和其他化石燃料的支撑,过去两个世纪中奇迹般的经济发展和技术进步将是天方夜谭。此外,在未来数十年中,为保证经济持续发展,使数十亿人口脱贫,还将需要大量的煤炭和化石燃料。煤炭是20世纪重要的能源资源,在21世纪仍将如此。正如发达国家一度十分依赖最廉价可靠的能源一样,发展中国家正在跟随他们过去的步伐。能源体制管理是约束全球技术和经济进步的一个主要威胁,可能会大大限制煤炭的发展和应用,而这会导致数十亿人口继续深陷能源匮乏与经济贫困之中。
 
注释
 
A. 戈登的首要焦点为美国,但他也比较了美国同其他国家的发展模式。
 
参考文献

[1] Gordon, R. (2016). The rise and fall ofAmerican growth: the U.S. standard of living since the Civil War. Princeton,NJ: Princeton University Press.
[2] Brynjolfsson, E. and McAfee, A. (2011).Race against the machine: How the digital revolution is acceleratinginnovation, driving productivity, and irreversibly transforming employment andthe economy. Lexington, MA.: Digital Frontier Press.
[3] Tverberg, G. (2012, March). World energyconsumption since 1820, www.ourfiniteworld.com
[4] Hughes, J. D. (2012, 2 May). The energysustainability dilemma: powering the future in a finite world. Talk presentedat Cornell University, Ithaca, New York. Video available athttp://www.resilience.org/stories/2013-11-04/the-energysustainability-dilemma-powering-the-future-in-a-finite-world
[5] International Energy Agency. (2015,November). World energy outlook 2015. Paris; U.S. Energy InformationAdministration. (2016, 11 May). International energy outlook 2016, www.eia.gov/forecasts/ieo/
[6] BP p.l.c. (2016). BP energy outlook: 2016edition. Outlook to 2035. Available at:www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/energy-outlook-2035.html
[7] Bezdek, R., Hirsch, R., & Wendling,R. (2010). The impending world energy mess. Toronto, Canada: Apogee PrimePress.
[8] Kanagawa, M., & Nakata, T. (2008).Assessment of access to electricity and the socioeconomic impacts in ruralareas of developing countries. Energy Policy, 36, 2016–2029.
[9] United Nations Development Program.(2016). International human development indicators,www.hdr.undp.org/en/statistics
[10] Niu, S., Jia, Y., Wang, W., He, R., Hu,L., & Liu, Y. (2013). Electricity consumption and human development level:a comparative analysis based on panel data for 50 countries. InternationalJournal of Electrical Power & Energy Systems, 53, 338–347.
[11] Folger, P. (2013, November). Carboncapture: A technology assessment. R41325. Congressional Research Service,Washington, D.C.
[12] Lockwood, T. (2015, June). Advancedsensors and smart controls for coalfired power plant. IEA Clean Coal Centre,ISBN 978–92–9029–573-0, www.ieacoal.org.uk/documents/83744/9470/

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