天然气争取的窗口时间

zhixun

大卫圠祿曼（David Rotman）    2012-08-28 10:22:29


廉价的天然气能否为新能源技术的发明赢得一个机遇期？抑或我们只是依赖上了另一种化石燃料？

今年夏初时分，一张来自美国能源情报署（以下简称EIA）的简单图表让最敏锐的能源政策专家都感到震惊。图表显示，自从EIA建立相关记录以来，煤炭首次跌落优势发电燃料的宝座。在此前的几个月里，用于发电的天然气使用量快速上升，其发电量已经与更容易污染环境的煤炭持平。（而风能与太阳能之类的可再生能源则一如既往地徘徊在图表的底部。）这是美国乃至世界在能源结构转型问题上又一个里程碑式的事件。廉价的天然气资源突然丰富起来，这一现实急剧改变了美国能源生产与消费的方式。几十年来，开发非化石燃料全靠补贴和其他刺激措施，廉价天然气的崛起让这些成果黯然失色。

所谓的“天然气革命”在很大程度上得益于先进的钻井技术（水平钻井和水力压裂技术）。在过去的几年里，上述技术得以广泛采用。很久以前我们就已知道美国页岩沉积层内储存着巨量的天然气，而新技术使得天然气的大量开采成为可能。美国最著名的页岩沉积层是马塞勒斯页岩层，其面积达到数百万英亩，主要分布在宾夕法尼亚州的大部分地区以及纽约州、俄亥俄州、西弗吉尼亚州、马里兰州和肯塔基州部分地区的地下。

专家们对该沉积层内实际蕴藏的天然气可采储量持有不同意见，但根据大部分专家的猜测，满足美国今后几十年的能源需求是根本没有问题的。而且，在中国和世界许多其他地方已经探明了大型页岩气地质储藏区域。

尽管最近四五年里这种资源的重要性已经越来越得到证实，但它如此快速而彻底地改变了美国人的能源消费习惯，这还是很令人吃惊。个中原因可以从EIA另外一项仔细跟踪的统计数据看出来：今年上半年的大部分时间里，天然气价格徘徊在每百万英热单位（BTU）2美元至2.5美元之间，远远低于2008年（马塞勒斯页岩气开采量快速增加之前）13美元的高位。每BTU天然气2.5美元的价格与每桶石油大约15美元的价格相当。

换句话说，现代天然气发电厂的电力生产成本在每千瓦时4美分上下，这个价格比新建燃煤电厂的单位成本要低。如果将风能、太阳能等间歇能源的后备系统成本考虑在内，天然气发电的成本甚至比这些转换效率更高的能源还要低很多（见本文所附图表）。

加州大学圣迭戈分校的能源专家戴维·维克多（David Victor）说：“廉价的天然气正在在非常快速地鲸吞煤炭的领地，而且风能也将难逃此劫。”对于那些希望生产风能、太阳能等可再生能源的投资者和技术专家而言，相对于化石燃料的成本竞争力，实现市电同价的前景突然变得更加严酷了。可以说以现有的技术条件，市电同价是不可能实现的。

经济学家认为，廉价天然气崛起的重要性怎么强调都不为过。麻省理工学院（MIT）汉密尔顿项目（Hamilton Project）主管、经济学家迈克尔·格林斯通（Michael Greenstone）说：“自从50年前核电成为电网的一环以来，天然气的崛起是我们的能源体系中最大的变化了，但我认为我们还未完全理解它的影响力。” 汉密尔顿项目是华盛顿布鲁金斯学会旗下研究经济政策措施的一个课题组。他说，既廉价又丰富的天然气为经济发展送上了一份大礼：为天然气储量丰富的地区创造了工作岗位，并为消费者和制造商提供了更便宜的电能。但他也告诫我们，天然气的大量使用会对气候造成何种影响仍是一个“存在争议的问题”。他说：“目前存在两种观点：第一种认为天然气是一座通往绿色未来的‘桥梁’，第二种观点则认为天然气将面临与核能、可再生能源同样惨淡的结局。我想我们还无法预知结果。”

蓝色的隐忧

天然气的主要成份是甲烷，燃烧天然气产生的二氧化碳要远远少于烧煤。加州大学的维克多举了一个例子，他估计一座现代天然气电厂的碳排放量大约只相当于一座新燃煤电厂排放量的2/5。根据他的计算，美国在近期由煤炭向天然气转型的过程中，每年将会减少大约4亿吨的碳排放，这个数值大约是欧盟按照《京都议定书》所要完成的目标值的两倍。“还没有哪一项活动能像天然气革命这样对碳排放产生如此巨大而持久的影响。”他说。

但对环境效益所持的乐观态度应当适可而止。一方面，随着需求的增长，天然气会变得愈发昂贵，公用事业也许会重新使用更多的煤炭；另一方面，开采和运输天然气过程本身也会产生温室气体。天然气生产的总碳排放量究竟如何？很多研究报告发布了观点各异、有时还相互矛盾的排放估计值，但开采过程中的碳排放因素是确实存在的，比如开采过程中的能源消耗。此外，在钻井期间甲烷（一种强烈的温室气体）会释放出来，也会在管道运输过程中产生泄漏。对于页岩气开采过程的能源消耗以及甲烷的实际逸散量，目前我们还没有可靠的计量手段。

无论如何，从煤炭切换到天然气并不能达到大幅减少温室气体排放的目标。而大多数科学家都认为只有达到了这一目标，人类社会才能在本世纪中期避开气候变化带来的恶劣影响。根据经济学家亨利·雅各布（Henry Jacoby）及其麻省理工学院的同事估计，在接下来的五至十年里，页岩气用量的增加将会稍稍降低碳排放量，但最多到2050年，这个趋势就会走平。换言之，我们为发明使用新的清洁能源技术争取到了短暂的窗口期。雅各布预测，今后十年天然气价格仍将维持低位，并将缓慢爬升到大约每BTU 5至6美元的水平，但即便这样，可再生能源也许依然无法与其竞争。

雅各布说，“真正的隐忧”是我们没有针对碳排放的惩罚性政策。这样的政策将会刺激清洁能源技术领域的投资。“可再生能源的好处是一目了然的：它们不排放二氧化碳。”

黄金时代

天然气革命仅仅是从不同的角度证明了一个日趋明显的事实：可再生能源，特别是风能和太阳能，经过十年的投资推动依然是生产成本高昂，无法与化石燃料竞争。除非技术取得重大突破，否则它们将会一直维持目前的低迷状态。加州大学伯克利分校哈斯商学院能源研究所副主任、经济学家塞弗林·伯伦斯坦（Severin Borenstein）说：“人们认为可再生能源发展的推动力不仅是气候变化的压力，还在于化石燃料将会变得越来越昂贵。不过后者并不是板上钉钉的事。” 他表示，尽管太阳能等新技术变得越来越便宜，但化石燃料的开采和利用水平也在不断提高，可再生能源是在追赶一个迅速移动的目标。

在很多经济学家看来，最简单的补救措施是通过税收或者所谓的“总量管制与交易制度”（cap-and-trade system）来确定碳排放价格。在美国，为了建立这样一个碳排放价格系统，各种方案纷纷出笼，但没有一项获得政策支持。而且越来越多的经济学家认为，仅凭碳价自身不太可能刺激清洁能源技术的繁荣。


伯伦斯坦就认为，提高碳价从而使可再生能源具备成本竞争力的做法在政治上是行不通的。他建议对清洁能源的研究与实验提供更多的支持，而碳价的高低则既要在政治上可行，也要能让投资者和企业产生追求新技术的动力。

“这并不是我们经济学家在逃避问题，而是确实需要科学家们去想出解决问题的办法。”他说。

对许多现有的能源体系替代方案的倡导者而言，这是一个苦涩的结论，但是现在风能和太阳能技术的竞争力的确实比较差。

“可再生能源的黄金时代还远没有到来。”格林斯通说。他就各种电能的成本做了大量分析工作，根据他的分析结果，天然气电厂是最廉价的电力来源。即使将污染问题和温室气体排放等社会成本考虑在内，可再生能源依然比天然气贵得多。如果确实如此，那么在接下来的一二十年里，我们能在电能领域做哪些工作呢？格林斯通认为，用天然气取代煤是一座通往实现碳排放目标的“跳板”。 “现在的问题是，跳板的另一端是什么？等到了那一天，可再生能源真的能与化石燃料分庭抗礼吗？如果没有一个好的碳排放定价机制，也没有基础研究与开发环节的实质性投入，可再生能源崛起的可能性是微乎其微的。”

那些正在开发替代能源的机构应当认清这样一个现实：在可以预见的未来，天然气储量丰富且价格低廉。而且他们必须认识到，未来人类社会所需要的清洁能源技术，其成本必须远远低于目前水平。好消息是很多此类技术的研究都在进行中，寻找可以替代化石燃料的可再生能源，这将始终是一个非常重要的目标。天然气革命只是再一次向我们证明了，能源技术的突破是多么具有挑战性。

（翻译 王新）