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页岩气革命对能源市场最直接的影响就是增加了天然气的供给、降低了天然气的稀缺性。对美国的电力市场来说,这使得一直被推动的气代煤政策成本更低、政治接受度更高。由于燃气机组的二氧化碳排放是煤电机组的大约二分之一,氮氧化物和二氧化硫排放更是远远低于煤电机组;因此页岩气革命使得美国能够通过气代煤在近期内、以较低成本实现碳减排。
事实上,在过去一两年内,美国的碳排放下降一是因为经济复苏缓慢,二是归功于电力市场天然气对煤电的替代。因此,页岩气革命在短期内对能源市场的减排有较明显的贡献。
然而,页岩气革命冲击的并非只有煤电。页岩气革命可能对储能等清洁能源技术造成冲击、降低资本对这些领域的研发投入热情。电力市场对储能、分布式调度等技术的需求,主要来自于辅助风电和太阳能等不稳定新能源、平滑它们的出力曲线。拥有快速爬坡和调频调峰能力的天然气机组,正是这些技术有力的竞争者。
对中国的启示
由于燃气发电的二氧化硫和氮氧化物排放量非常小,因此在现有的大气污染管制条件下,储能等清洁辅助技术并不具备优势。因此,由于缺乏有执行力的碳排放管制,天然气价格下跌只会让储能等清洁调峰技术吸引投资的能力大为下降、进步速度更加缓慢;这使得从长期角度看,页岩气革命对能源市场的减排作用仍不明朗。
与此同时,天然气价格下降刺激的能源消费上升等反弹效应,也会降低页岩气革命在短期内的减排效果。
美国对页岩气技术强有力的补贴,政治上是因为页岩气属于传统能源,产业拥有强有力的影响力和游说能力,所以页岩气开采技术比储能等更易获得补贴。考虑页岩气补贴的机会成本和能源环境影响,对中国来说,应该跟进对页岩气进行补贴和鼓励么?
中国现在的决策环境和美国开始对页岩气进行补贴时所面对的政策环境有了较大差异。首先,由于页岩气的探测和开采技术已经取得了突破性进展,由于知识的外溢性,作为后发国家,中国相关技术的进步所需要的总财政投入可以比美国小得多。但具体到页岩气开采技术的不同层面,情况却各有不同。
一些建立在理论进展和设备创新的技术,如可控水裂技术和横井钻探技术的研发和进步,因其较易学习和引进,因此可以使后发国家通过较少的财政投入获得较大进步。一些基于开采经验积累实现的技术进步,比如针对实际开采操作中的参数设定,后发国家却无法直接复制,仍需要通过大量的经验积累获得一定的进步。对于这类技术,后发国家要取得相应进展所需要的财政投入很难显著的低于美国。
中国的页岩气储量丰富。同时,发电、供暖结构高度依赖污染影响大的煤电,在日益加剧的环境压力下,电力和供暖行业的气代煤需求迫切。在世界储能等技术尚离突破性进展有一定距离、美国页岩气开采技术已经取得突破性进展的背景下,中国有必要鼓励页岩气开采的本土技术进步。
但需要指出的是,中国不应照搬美国的技术补贴政策。首先,作为后发国家,中国页岩气技术的政策投入应低于美国的总投入。其次,中国的页岩气技术投入应在机制上确保经验积累性技术得到更多投入。与此同时,还应兼顾对其他更清洁的替代技术,如储能等的补贴和鼓励。
(作者系美国斯坦福大学博士,卡尔加里大学石油工程系博士、CMG公司数值模拟研究员魏义对此文亦有贡献)
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