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Our Finite World: 对能源未来的预测——为什么传统的解决方案不可行

发布日期:2014-02-08 
 
Our Finite World: 对能源未来的预测——为什么传统的解决方案不可行
作者(Author):Gail Tverberg   编辑(Editor):王建良
为了了解哪些措施对于解决当前的能源困境是有用或者无用的,首先需要理解当前的能源困境究竟是什么。绝大多数的解决措施之所以不可行,原因是很多的分析者对能源问题的假设与其本来面目差距甚远,绝大多数现有分析者把能源问题认为是一个缓慢发展的长期问题,然而,事实上,这一问题并不遥远,而是就在眼前。
很多分析者所忽视的一点就是我们所面临的能源问题与短期的金融问题十分相似。我们将讨论其发生的原因。进一步,近期的金融问题又将导致大量的失业和政府行为的转变。我们的缓解战略必须在这一背景下制定。如果我们将以高价格和高技术设备投入为方法,仅以缓解能源短缺的战略目标的应对措施势算做措施的话,他们的作用也只能是短期的,对根本解决问题并无意。
一、能源困境
1. 快速上升的巨大资本投资,只为维持当前的资源开采量。而投资本身就如同石油、煤炭和金属矿产一样,都是物理“资产”。
一般而言,我们首先会生产那些容易开采的油气煤等资源,随着易采资源的耗竭,开采行为逐渐转向那些难开采、高成本的资源,而这需要巨大的资本投资。根据Mark Lewis在金融时报(Financial Times)上的论述,2012年,油气上游资本支出接近7000亿美元,而在2005年时,这一数字还只是3500亿美元(均按2012年美元指数计算),这意味着,在过去7年,上游资本投资年均增速达到了10%
1:石油开采的成本增长模式
理论上,当我们对资源的开采逐渐逼近其极限时,可以预期的是开采成本也将逐渐升高,从而导致油价的随之上涨。事实上,近些年石油价格的快速增长就是我们预期的表现之一。当这些问题出现在1970s时,我们为了应对高油价和石油供应短缺,可以有较多选择,如加大对石油的开采力度,生产更多的石油,同时在一定程度上替代部分石油产品,并且努力提高能源利用效率。然而,对于当前出现的问题,我们的选择却很少,因为与1970s相比,低成本易采的石油资源已经达到其开采极限了,而开采高成本的资源必须依赖大规模投资,但我们正在逐渐逼近金融限制的临界点。
 

2:历史油价变化(2012年不变价)
不仅化石能源工业对资本投资的需求增加,其他行业对资本投资的要求也在快速增加,这使得问题进一步恶化。以金属矿开采为例,其也遵循相同的模式,首先开采低成本高质量矿石,之后逐渐转向高成本低质量的矿石。而这并不仅仅意味着资本投资的增加,而且意味在开采过程中,必须投入更多的资源(包括化石能源),以清除更多的非预期的废弃品。需要指出的是,这种废弃品量的增加并不是缓慢和线性的,当我们约逼近临界点,其上升更快(图3),这意味着更大的资本和其他资源投资。
3:开采100单位的矿石所含有的废弃品
面对资源开采量的下降,我们必须投入更为巨大的资源投资以减缓或维持开采量。这如同,我们对海洋的过度捕捞已经很严重了,因此,渔民必须好用更多的资源以便能够捕获剩余的更小的鱼。污染(包括CO2排放)已经成为越来越多的问题,因此,我们必须投资更多的资源来捕获风机设备等在生产过程中的排放。同时,我们也需要大量投资用于修建道路、桥梁、电力输送网络、管道等来弥补延迟维护的后果以及老化的基础设施。
一些学者在谈论下降的EROIEROI是事实,但并不是问题的全部。当开采一种能源或资源需要消耗的能源或资源数量继续上升之时,我们的资本投资曲线就变得异常陡峭,因为我们正在逼近极限点。而资本投资的限制早在1972年就被当年发表增长极限(Limits to Growth)的模拟者们发现。
2. 当石油产量进入平台期后,一个冲突便开始出现,那就是我们是否有足够的石油用于:a)为了维持现有平台期产量需要巨大的资本和实物投资,而石油本身就是一种实物投资;b)为了在现有平台期上再推动产量增长而需要的新的资本和实物投资。
前文已经谈到,为了维持当前的产量,我们需要更多的资本投入,而这种资本投资的一些就是以石油这一形式的实物资产来表现的。除此之外,为了推动经济的增长,如建新的厂房、种植更多的农作物、运输更多的物品,而这些都需要石油产出的持续增加而非简单的维持在当前水平。理论上,我们可以采用很多措施来替代石油,然而,考虑到时间问题,这种对石油的替代在现实中是非常有限的。以交通为例,绝大多数的交通运输燃料仍然以石油为主,而绝大多数的农耕也需要石油。工业建设和道路设施也需要石油,因为柴油是他们进行的动力之一。
3. 在挤出增长背景下,那些能源供应平均成本最高的国家往往是受损害最大的。
对于石油进口国而言,石油是非常高成本的产品,并将带动其他能源平均产品的升高。统计规律显示,石油在其能源消费中比例越高的国家,其能源的平均成本也最高。
如果我们关注许多的石油进口国,就可以发现,石油在能源消费中比例越高,其经济增长约缓慢。这种现象是可能发生的,原因是高的能源成本将使得最终产品价格对居民购买力的可承受性下降。例如,高的石油成本使得去希腊旅游变得不可承受,这导致了希腊旅游业效益的下降。
石油在能源消费中的比例、能源成本变化、经济增长见的这种关系是非常显著的,如图5-7所示。从中可以看出,石油使用越多(比例),经济增长越缓。在显示的这些国家中,PIIGS(葡萄牙、意大利、爱尔兰、希腊和西班牙)显示在一个组,这组国家都显示出同样的模式,即高的石油消费比例(2004年)。
5:石油占能源消费的比例
EU-PIIGS实质EU27国除了PIIGS五国以外的其他国家)
 

62005-2011年实际GDP平均增速
72004年到2011年石油消费增速
而在这一过程中,全球化无意扮演了使石油消费加速向那些原本用油(比例)较小的国家。而这些国家,其能源消费中,廉价的煤炭往往占有较大比例。
4. 那些经济增长缓慢国家的金融系统将在这一过程中收到显著影响,其政府行为也将发生变化。对债务付息将变得越来越困难,因为经济增长放缓。
在增长放缓的情况下,偿还债务利息就会变得越来越困难。此时,政府也倾向于增加一些基础设施建设等来帮助其民众,因为经济放缓下的就业率会变低。然而,不久政府就会出现税收减少并且滞后,原因是多数民众工资的滞后,这将导致政府赤字(这正是TruchinNefedov在分析完了他们的著作——Secular Cycles中所描述的8个历史上的崩溃滞后指出的崩溃前将出现的问题)。
政府近期正在尝试通过大幅降低利率到非常低的水平和执行量化宽松的货币政策(QE),以此来试图解决他们面临的金融问题和民众面临的问题。而QE可以使得振幅保持长期利率非常低。在QE下,政府可以在缺乏市场购买者的情况下借到钱。QE的使用也倾向于向股市和房地产等行业吹泡泡,使得民众感觉更为富有。
5. 石油进口国国家居民工资倾向于停滞增长或极缓慢增长。
目前的工资问题至少部分与上面提到的放缓的经济增长有关。进一步,这些国家的居民将减少对非必须品的消费,因为油价的上涨使得他们必须品的消费成本增加,如食物(因为生产和运输粮食需要使用石油)。在非必需品消费的减少可能导致该类行业的裁员行为。如果出口的商品的价格也比较高,那么其他国家的购买者也可能降低对这类商品的消费,进一步将导致裁员和工资的低增长。
6. 尽管石油价格已经增长了显著的增长,但石油生产者会发现油价增高幅度仍没有足够高,以完全弥补对高成本资源的勘探、开发、炼化成本,因此他们会减少再投资规模
石油开采成本将在未来变得越来越高,在这一背景下,高的石油需求将变得很难实现。关于这一问题的详细描述见论述“What’s Ahead? Lower Oil Prices, Despite Higher Extraction Costs”。而现在我们已经看到了此类事件的发生。Bloomberg报道称:石油利润正在缩水,因为高的资本投入并没有大幅提高产出(Oil Profits Slump as Higher Spending Fails to Raise Output)。Business Week报道称,壳牌显示,即使油价在100美元/桶,其利润依然非常小(Shell Surprise Shows Profit Squeeze Even at $100 Oil. S)。挪威石油公司Statoil正在考虑撤出格林兰(Greenland),以便控制其生产成本。
7. 全球化和世界人口的增长,都将推动化石能源需求的长期上涨。
19972001年间,全球化大约增加了40亿的消费者。这些人之前都按照传统的方式生活。而如果他们关注到那些富裕国家人们的生活方式和生活质量,他们也自然想加入进去,买摩托车、私家轿车、电视、电话和其他物品。他们也向往经常能吃到鲜美的肉食。这些国家人口的增长加剧了全球商品的需求量。而这些商品的生产都需要消耗化石燃料,或者需要使用化石燃料研发的技术(如今天说使用水电、核能、风能和太阳能)。
8. 所有上述问题的综合将导致在经济体内,一个接一个在近期到未来若干年,出现衰退。而一些国家已经踏上了这一道路,如埃及、叙利亚、希腊等。
我们所面临的两个问题:一是金融问题(很多国家正在试图掩盖),另一个是对资源需求的增长(而这些资源的开采接近其极限点)。
对于金融问题,很多国家正在努力处理,通过QE和超低利率,尽管可能产生严重的收支不匹配。如果国家放松或退出QE,利率很可能上升,因为债务是广泛存在的,任何从石油开采到购买新房产或新车等的成本也都将上升。偿还政府自身债务的成本也将上升,这将进一步恶化政府的财政状况。
一个大的担忧是这些问题将侵入债券市场。上升的利率将呆滞坏账的广泛产生。进而导致包括石油钻探等的债权可用性下降。而即使仍有此类债权,石油公司也已经被巨大的投资支出所冻结,开始考虑缩减钻探支出。
同时,我们知道,在许多行业,投资成本将在未来同时持续增长,因为我们正在临近一个有限世界的极限点。尽管有可能仍然有很多资源可用,但他们却是非常昂贵的。这是,不匹配发生了,因为我们的工资收入并没有快速上涨。
9. 对未来的一个预期是,这种状况很可能导致所有能源产品供应的快速下降和部分国家经济下滑。政府同时也将显著减少其服务。
面对下降的石油产量,政府承诺的许多服务将可能远远超过其可以支付的购买能力,因为政府发现化石能源经济的盈余在减少,即化石能源的开采成本与其对社会贡献的价值之间的差。当成本提高时,盈余自然就减少了。
8:石油开采成本与其对社会贡献的价值
随着盈余的缩减,政府将不得不显著地缩减其服务量。在此情况下,政府失灵也就出现了。同时,国际金融和贸易也将面临巨大的挑战。尝试重新开始也将使非常困难的,因为许多新国家的新一代几乎没有与他们先辈相似的信用记录或更小。即使那些确实有有关债务违约和失信的信用记录,这也不会增加贷款人贷款给他们的信心。
油产量的下降是明显的,在市场混乱和缺乏金融市场的情况下,天然气和煤炭的产量下降也是可以预期的。而其他任何商品的很多零部件的获取也将变得困难,因为这些商品的获取需要国际贸易,而国家贸易也依赖于化石能源。高科技产品,如计算机和手机等尤为难购买。所有的这些转变都将导致化石能源经济的损失,而那些以来化石能源的高科技可再生能源也无法避免。
二、对全球未来能源供应和他们影响的预测
一个有关能源供应的粗略估计如图9所示
9:对未来能源产量的估计
相对于“石油峰值”,用“增长的极限”来描述这一现象更为贴切。能源使用的下降将导致大量失业。政府将发现他们财政压力将变大异常巨大。债务违约将是一个巨大的问题。国际贸易也将显著下降,特别是对那些财政状况不好的国家而言。
一个大的事情就是需要对政府进行改组,使其按照一种新的,更低廉的方式运行的组织。在一些情况下,一些国家将分裂成更小的国家,正如同前苏联在1991年出现的解体一样。在一些情况下,可能返回到当地部落自治,由部落首领领导。下一个挑战可能是政府角色的变化,政府有可能需要扮演或寻求一种协调的方式来工作。
我们也需要制造业的本地化,因为当债权金融系统不再运作时,政府也不再承担诸如修建和维护道路等角色。我们将不得不使用新的不借助诸如计算机这种高科技产品的新方法。届时,电网也将不再运行。那么,最后的问题就是:在区域生产和区域材料方面,我们可以做什么,以使得经济再次增长?
三、没有措施或部分应对措施
针对当前的问题,社会上提出了很多的解决方案。然而,绝大多数的方案都难以运行很好,因为问题的本质与多数人期望的并不一致。
1)替代
很多人提到替代,然而,我们并没有如此多的时间,因为替代是缓慢的。更进一步,无论什么替代品,如果我们希望这种替代品能够长期运作,其生产都需要耗用廉价的当地材料。他们也不能过度使用木材等这种资源,因为木材的供应也存在限制。
可用的电力资源也肯能如石油一样快速下降,因为没有足够的能力来维护电网,此外,其他的一些影响也会使得电力资源的下降,如政府失灵、缺乏石油来润滑电力设备、缺乏相应的零配件、相关电力企业的破产等。因此,这并不是一个长期的解决之道。
2)效率
再一次,我们并没有太多时间。高效能的汽车通常是比较贵的,这无疑用一个问题来解决另一个问题,并不能从根本上解决所面临的问题。此外,一个大的问题是在未来缺乏对道路的维护。理论上的效率或许并不能在现实中担当重要的角色。进一步,政府服务的减少和经常出现的政府失灵都将导致新项目融资难度的加大,而这些项目理论上可以提高效率。
在某种程度下,简单的设备或许能提高更高的效率。例如,太阳能可以成为加热水的一个很好的选择,但是,这些设备必须是持续运行的。
3)风电
当前工业型风力发电机组将难以维持,因此其并不是可持续运行的。一是风电机组的资本投入与其他行业的资本投入面临竞争关系,二是无论有无风电机组设备,来自化石能源的CO2排放都将显著下降,这就降低了风电发展的紧迫性和驱动力。
4)太阳能电板
未来,那些承诺的激励计划以帮助使用者支付太阳能电板费用可能落空。逆变器和电池的需要更换,但即使这样,也不能保证期能长期使用。此外,由于太阳能电板的生产也需要耗用化石燃料。而随着化石燃料临近其极限点,不大有可能有很长的时间可以制造太阳能电板。
5)页岩油
页岩油是一种具有极高投资成本,但回报却高度不确定的产品。那些努力开采页岩油的大公司显示页岩油的回报并不大。小公司在其财务报表上自称有一定的利润,但是是基于对未来产量的预期以及非常低的利率。
而对于美国以外的页岩油开采,其成本比美国还要高。其原因是美国有鼓励生产的法律(如土地所有者可以获取收益提成)和其他有益的环境,如已经拥有了完善的管道,大量的水资源供应和压裂区小的人口密度。如果有国家想开发页岩油时,其必须首先投入如此大规模的前期投资,而并不是所有国家都能承受如此大的负现金流。更进一步,即使获得开发,也很难说这种页岩油开采能够拯救世界。
6)税收
税收必须经过非常仔细的设计,以便使其具有减碳的净效益。如果对传统燃料汽车征收的税收能够进入政府并且使其在实践上鼓励开发更高效的汽车,那将是很好的。然而,如果对企业征收碳税,那么这种税收就倾向于鼓励企业将他们的生产活动转移到成本更低的国家。而这种转移将导致在全球范围内消耗更多的能源资源。理论上,碳税政策下,应该对用煤炭的高碳能源生产的进口商品征收高税,但是至今仍未被实施。而如果没有这一措施,碳税的征收反而会导致全球CO2排放的增加。
7)稳态经济
Herman Daly1973年曾出版一本名为通向稳态经济的书,在书中,其提议全球应该进入一种稳态经济(即0增长经济)而非持续的增长经济。而回顾1973,那时的全球资源还是相当丰富的,如果当时真的那样做的话,那么很有可能能使得增长的极限到来时间向后推迟很长一段时间,特别是如果将人口的0增长考虑在内的话。
然而,今天来说,实现稳态经济已经太晚了。我们已经处在了一个资源耗竭的环境当中。我们甚至很困难去维持现有的产量水平,因为如果我们要这么做,那需要我们投入极大的能源投入,而这一点已经在前文讨论过是很困难的。崩溃将很可能是无法避免的,我们甚至已经不能希望能够达到稳态经济的状态了。
8)基于EROI计算的新一代电力投资选择
在我看来,依据EROI来计算新能源投资是否可行的做法是相当不确定的。EROI的计算仅仅从理论上测量了整个系统的一小部分,即“energy at the well-head”。因此,这一结算没有考虑整个系统中重要的部分,其不仅对EROI的计算产生影响,也将对成本产生影响。同时,这一计算也忽略了时间,因此即使对进行投资的来说有一个巨大金融陷阱时,其计算结果可能仍然显示该项投资是可行的。EROI计算也没有考虑可修复能力问题,这种修复能力会缩短现实世界的生命周期。
不管EROI计算结果显示什么,在投资时一个重要的组成部分是必须考虑可能的财务结果。如果产品能够在世界市场具有较强竞争力,那么电力必须是廉价的,而无论EROI计算结果怎么显示。我们现实存在的问题是缺乏足够的资本投资。因此,在当前,我们必须对当前的投资非常明智。
9)缩减需求
现在确实是到了我们采取措施摆脱化石燃料的时候了。不管我们是否有其他选择,化石燃料都将离我们而去,在此情景下,鼓励大家拥有更小的家庭可能是一个好的选择。