能源转型的改革战略：从零碎到全系统的变革

22-13能源转型的改革策略 从零碎到全系统的变化 史蒂文薯条 2022年8月 抽象的 IPCC第六次减缓气候变化评估报告强调了气候变化减缓行动与气候稳定目标之间的巨大差距。但其广泛的政策处方可能会让政策制定者思考要采取哪些具体行动。通过积累有关能源系统转型方面的证据，例如太阳能和风能资源发电以及电池电动汽车，本文制定了比IPCC更有针对性的能源改革战略，以提供必要的全系统变革。它为两种非正统的政策提供了理由。一是政府提供， 除了研发支持外，还为在初始市场中早期部署低碳技术提供市场创造支持。二是在创新和市场创造支持之后对排放定价进行排序，并在关键能源部门之间区分这一定价，而不是强加一个经济范围的价格。与单一价格相比 ，针对脱碳成本较高的行业制定更高的排放定价仍然可以促进具有成本效益的减排，但会限制不利的分配影响 。该文件还考虑了改变的非价格障碍以及协调各国国内改革的方式。 JEL代码：O25、O38、Q48、Q58 关键词：低碳技术、创新政策、市场创造政策、具有成本效益的排放定价、分配公平、效率监管、制度改革 、国际协调。 StevenFries，自2022年3月起担任彼得森国际经济研究所非常驻高级研究员，为高级副研究员在牛津大学新经济思维研究所。他曾担任壳牌和英国能源与气候变化部的首席经济学家。 工作文件 注意：作者感谢JosephGagnon、CullenHendrix、JeanPisani-Ferry、AsherRose、JeffreySchott、SteveWeisman和DavidWilcox对之前的草稿提出的有益意见。 西北马萨诸塞大道1750号|华盛顿特区20036-1903美国|1.202.328.9000|www.piie.com 介绍 政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第六次减缓气候变化评估报告为稳定地球气候和避免气候变化最危险的影响提供了一个短暂而迅速关闭的机会之窗(IPCC2022)。必须扭转二氧化碳(CO2)和其他温室气体排放量仍在上升的趋势，并将其平衡降至零，以稳定气候。此外，如果要实现《巴黎协定》关于限制累积排放和保持相对安全气候的目标，则必须在本世纪中叶左右迅速实现净零排放(NZE)。但该报告承认当前和计划中的政策以及脱碳能源、农业和其他活动的技术进步步伐，揭示了减缓气候变化行动与气候稳定目标之间的巨大差距。 虽然该报告一方面列出了全球经济、能源、土地使用和排放的可能发展，另一方面对地球气候做出了黯淡的预测，但它也强调了在限制二氧化碳排放方面取得的重要进展。其中包括成本急剧下降和越来越多地部署太阳能光伏(PV)和风力涡轮机，以利用可再生资源生产低碳电力，以及为汽车提供电力而不是化石燃料的可充电电池。虽然这些零碎的变化远未达到消除二氧化碳净排放所需的全系统能源转型，但它们提供了重要的机会，可以从能源系统转型方面的经验中学习。但该报告的广泛政策处方缺乏具体细节。 通过积累能源系统转型的证据，本文提供了比IPCC更有针对性的能源改革战略。它为两种非正统的政策提供了理由。一是创造市场的政府支持在其初始市场中早期部署低碳技术，特别是在具有技能、技术能力和兴趣的国家 缩放它们。这是对政府研发(R&D)支持以应对创新带来的知识溢出的补充。第二个是在创新和市场创造支持之后对排放定价进行排序，并根据每个关键能源部门消除净排放的预计长期成本来校准这个价格。这些行业包括从长远来看脱碳成本相对较低的行业——电力、公路运输和建筑——以及可能成本高的行业——航空、航运、材料和燃料生产（例如水泥、化学品、塑料、炼油和钢铁——所谓的重工业）。针对脱碳成本较高的行业制定更高的排放定价，可以促进具有成本效益的减排，同时与单一经济范围的价格相比，限制不利的分配影响。 该文件还研究了改变的非价格障碍以及协调各国国内能源改革的方式。它首先概述了IPCC实现NZE能源系统的政策规定。1 通过积累能源系统转型的证据，本文提供了比IPCC更有针对性的能源改革战略。它为两种非正统的政策提供了理由。 1见戴维斯等人。（2018年）和Fries（2021年，第72-92页）描述了基于低碳技术的可行NZE能源系统，这些技术已进入商业示范项目阶段或更高阶段。在本文中，术语“低碳技术”是指从长远来看符合NZE能源系统的技术，即使它们目前的部署需要一些排放。例如，在短期内使用电池电动汽车(EV)会导致排放，因为电力没有完全脱碳，但低于内燃机的电力。但在全面和可信的能源改革战略的背景下，由低碳电力驱动的电池电动汽车车队将与NZE系统保持一致。 1.IPCC能源政策评估 尽管全球排放量仍呈上升趋势，IPCC仍评估已采取气候行动的国家和部门的能源政策有效性。它主要考虑政策对排放的影响，相对于没有政策时可能出现的反事实——它们的成本效益受到的重视较少。 IPCC发现许多政策和监管工具已成功部署。表1总结了其在避免建筑、交通和工业能源供应和使用产生排放方面的有效性。该评估涵盖了总体减排以及对能源效率和低碳技术部署的影响——这是减排的两种关键方式。重点政策工具是排放定价、能源效率和排放的直接监管，以及政府对推进低碳技术的各种支持。 表格1 IPCC对避免排放的能源政策有效性的归因 部门 对总体排放的政策影响 政策对能源效率的影响 政策对低碳技术的影响 能源供应 排放定价、排放标准和技术 排放定价和技术支持政策导致 各种基于市场的工具，尤其是 扶持政策导致 提高效率 技术支持政策， 相关的排放量下降 能量转换 导致了高扩散 随着能源的供应 费率和成本降低可再生能源技术 建筑物 监管标准导致新能源排放减少 监管标准、建筑改造资金支持、 技术支持政策和监管标准导致 建筑物 和基于市场的工具 采用低碳供暖 导致了改进 系统和高效率 建筑和建筑系统效率 电器 运输 车辆标准、土地使用规划和碳定价 车辆标准、碳定价和政策支持 技术扶持政策和排放标准 避免了地面排放 电气化已经导致 增加的扩散率和 运输 对汽车效率改进 降低电力成本车辆 行业 排放定价导致效率提高工业设施 注：声明描述了政策对实施政策的国家的影响。所有调查结果都具有很高的可信度。技术支持政策包括政府对创新体系的支持，例如对私人投资和公共研发投资的税收抵免，以及针对低碳技术的市场创造政策，例如对可再生能源的上网电价以及对电动汽车和充电站的补贴。 资料来源：IPCC（2022，第118页），技术摘要。 基于对政策有效性的评估，IPCC得出的结论是，政府现在可以采取行动，转变经济发展路径，加速气候减缓和跨系统的过渡——能源、城市形态、农村土地利用和金融。2许多已成功部署的监管和经济工具可以支持深度减排 如果旨在促进公平并在规模和范围更广的范围内应用，并刺激创新。 IPCC进一步观察到，促进创新和能力建设的全面政策改革比个别政策更能支持向公平低排放未来的转变 。它还发现，当气候治理整合跨政策领域、帮助实现协同效应并最大限度地减少取舍以及连接国家和地方决策层时，气候治理最为有效。当然，如此宽泛的国内政策处方很难反对，但如果让政策制定者考虑采取哪些具体行动，他们可能会被原谅。 同样，IPCC指出，国际合作是实现雄心勃勃的气候变化减缓目标的关键推动力，《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》和《巴黎协定》正在支持不断提高的国家雄心水平，尽管差距仍然存在。它指出，伙伴关系、协议、机构和倡议正在亚全球和部门层面出现，并让多个参与者参与其中，效果参差不齐。这些陈述有效地表明，国际合作的“玻璃杯”是“半满的”而不是“半空的”——也许反映了IPCC的优势。在国际气候融资方面，IPCC更为尖锐。它发现，跟踪的资金流动达不到所有部门和地区实现缓解目标所需的水平，发展中国家的差距最大。如果将IPCC的这些观察转化为政策规定，它们将 各国应在减缓气候变化方面开展更多合作，发达国家应为此目的和气候适应向发展中国家提供更多资金。 IPCC广泛的政策规定的一个显着方面是他们对排放定价的处理。它只是几个突出的政策工具中的一个，而不是与政府研发支持创新的主要工具，这在经济学上是减缓气候变化的正统政策处方。这种广泛的方法反映了对政策有效性的一个重要观察：迄今为止，排放定价的主要影响是适度的，并且仅限于能源效率，而不是低碳发展 技术（表1）。政府显然难以实施排放定价的水平和部门覆盖范围，以充分反映气候变化带来的预计社会损失和深度减排成本 IPCC广泛的政策规定的一个显着方面是他们对排放定价的处理。它 只是几个突出的政策工具之一，而不是与政府研发支持创新的主要工具。 2这些是IPCC评估为“有效且充满信心”的政策处方。参见IPCC(2022,pp.57–63)，决策者摘要。 （经合组织，2018年）。3因此，了解为什么排放定价在推进低碳技术方面没有发挥重要作用以及它如何发挥作用至关重要。 2.迄今为止发生的事件和细微的变化 迄今为止，关于能源系统转型的证据讲述了一个偶然和零星变化的故事。事件是自1970年代以来的三次油价冲击。前两个与第四次阿以战争（1973年10月）和伊朗革命（1978-79年）相关的石油供应中断有关 ，第三个与自2000年代初以来中国经济异常发展时期引起的能源需求增长有关。这些油价冲击刺激了对替代车辆动力传动系统、能源效率和发电技术（如太阳能光伏、风力涡轮机）以及——直到三英里岛和切尔诺贝利事故——核反应堆的创新投资浪潮。它们还导致了新的石油和天然气开采技术，例如含资源页岩的水力压裂。图1显示了实际油价变化与低碳创新之间的相关性，以它们在新的国际引用专利中的份额来衡量。4 这些零碎的变化是支持在初始市场中早期部署太阳能光伏、风力涡轮机和电池电动汽车(EV)的市场创造政策——这些低碳技术实际上已经受到油价冲击的影响。这些政策包括欧洲和中国的可再生能源上网电价（固定电力补贴价格），以及美国的可再生能源发电组合标准和相关税收抵免。在2008年金融危机之后，随着这些技术性能的提高，它们在过去十年之交实现了实质性规模，并通过了一些默契的政策协调。5与此同时，主要汽车生产国为电动汽车提供了购置补贴，尤其是 在过去十年中，它们的性能得到了提高，同时也支持了充电基础设施的早期部署。 迄今为止关于能源系统转型的证据表明 一个偶然和零星变化的故事。 3另请参阅世界银行碳定价仪表板，了解排放定价的最新评估。由于长期以来对石油进口依赖的能源安全担忧，排放定价水平最高和行业覆盖面最广的国家往往在现有水电和核技术的低碳发电中占有相当大的份额，并且燃料税高昂（Fries2021 ，pp.144–45)。这一观察结果表明，因果关系至少部分来自于成本效益、低碳技术的更多可用性和围绕化石燃料的能源安全问题，以及更适当的排放定价。 4有关能源价格冲击引发的创新证据的调查，请参见Fries(2021,pp.100–03)和Grubb等人。（2021年）。能源效率创新响应部分是由针对能源价格冲击的政策和监管响应（例如，更严格的电器、建筑和汽车能效标准）来调节的，以解决能源的非价格壁垒 效率投资（Popp2019）。这些实证研究结果与定向技术进步理论相一致，该理论预测创新通过相对价格、市场需求和增加预期盈利能力的政策的变化而指向特定的技术领域（参见，例如，Acemoglu等人，2012年和Aghion等人，2016年）。 5当时需要宏观经济政策来支持总需求和投资与增加对可再生能源的投资之间的一致性加强了这些能源倡议。 图1 1970-2018年低碳技术专利在全球专利总数（右轴）和油价（左轴）中的份额趋势 石油价格（2018美元/桶）占全球专利总量的份额（百分比） 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 1405 120 4 100 3 80 60 2 40 1 20 00 油价清洁专利 注：专利数据适用于定义为在多个司法管辖区提交的高价值专利。清洁技术包括与建筑物相关的脱碳技术，包括住房和电器；