呂 玉 廣

(河南師范大學 經(jīng)濟與管理學院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

替代能源轉換的成本、技術和時間分析

呂 玉 廣

(河南師范大學 經(jīng)濟與管理學院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

替代能源商業(yè)化演示后期的先進技術向基準技術轉化的根本在于不可再生能源的開采和使用總邊際成本的變化。隨著不可再生能源的開采和使用總邊際成本的升高，替代能源商業(yè)化演示后期的先進技術向基準技術轉化的時間將會提前；反之，將會延遲。

替代能源；成本；技術

人類社會可持續(xù)發(fā)展的希望所在除了解決最主要的環(huán)境問題，就是建立良好的替代資源的利用和發(fā)展機制。真正意義上的可持續(xù)利用的資源是可再生資源，因此，如何盡快使可再生資源成為替代資源，已成為世界各個國家特別是發(fā)達國家非常重視的國家戰(zhàn)略。下面將分幾種情況分別對能源替代機制進行分析。

一、不可再生能源的替代機制分析

(一)邊際開采成本不變的兩種不可再生能源的替代機制分析

假定存在兩種不可再生的資源，邊際開采成本都是常數(shù)，第一種不可再生資源的邊際開采成本較低但總邊際成本增長較快，第二種不可再生資源的邊際開采成本較高但總邊際成本增長速度較低，每種資源的總邊際成本是該種資源的邊際開采成本加上邊際使用成本。 隨著第一種資源的開采利用，其稀缺性表現(xiàn)得越來越明顯，其總邊際成本會增長較快，向著其潛在替代資源即第二種資源的總邊際成本靠近，當這兩種資源的總邊際成本相等時，第二種資源將替代第一種資源被利用。

在競爭的市場經(jīng)濟中，一種資源的價格體現(xiàn)的就是其總邊際成本。當一種資源的價格逐步反映出資源稀缺性和環(huán)境稀缺性的時候，它的價格就是逐步升高的時候，當一種價格升高到其潛在的替代資源的價格時，替代資源將被利用，對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供資源保障。

這樣的過程會一直重復下去，在開采邊際成本不變的情況下，資源將被消耗殆盡，直至一種或多種可再生資源成為替代資源。

(二)邊際開采成本遞增的兩種不可再生能源的替代機制分析

影響資源開采成本的因素主要有兩個：一個是技術進步。這種因素可以降低開采成本，使資源的價格下降。一個是資源稟賦條件。隨著資源的開采利用，資源稟賦諸如資源的儲量、開采條件和質量品位等方面的整體趨勢是逐漸惡化的，從而導致開采成本逐步上升。

如果不可再生資源的開采成本隨著累計開采量的增加而上升，這種情況與其他情況相比，最顯著的差別在于邊際使用者的成本特征上。邊際使用者成本是一種機會成本，在開采成本持續(xù)遞增的情況下，到了替代資源轉換點時資源使用者會選擇替代資源，經(jīng)過幾次這樣的重復過程，直至轉換到可再生資源；另一方面，在開采成本持續(xù)遞增的情況下，這種機會成本反映了當前使用此資源所放棄的未來邊際凈收益，每多開采一單位資源，當代邊際成本就提高一些，后代受到的損失就減少一些，當邊際開采成本變得足夠大時，即使資源被節(jié)約下來，后代得到的凈收益也相對變小。因此，后代必將尋求開采利用總成本小的替代資源來提高效益[1]。

可見，隨著邊際開采成本的逐漸增大，資源不會被完全耗盡，儲量不會耗竭的時候就會到達替代資源的轉換點。從上面分析我們可以看到，隨著科學技術的進步，總會有替代資源出現(xiàn)，替代資源的開采利用成本會相對降低，在資源的替代過程中會反復出現(xiàn)這樣過程，直至一種或多種可再生資源成為替代資源。

二、可再生能源替代的技術和成本分析

我國目前可再生能源發(fā)電成本大致是：小水電發(fā)電成本約是煤電的1.2倍，生物質發(fā)電成本為煤電的1.7倍，風力發(fā)電成本為煤電的1.8倍，光伏發(fā)電成本為煤電的11倍到18倍，氫能產業(yè)化技術還不成熟，核聚變技術還處在試驗階段。成本高抑制了可再生能源的發(fā)展和市場規(guī)模效應建立，市場狹小沒有規(guī)模效應又給可再生能源的成本降低造成障礙。

能源利用技術主要有能源轉換技術和能源需求技術。

能源轉換技術分為基準技術和先進技術?；鶞始夹g是已經(jīng)商業(yè)化、產業(yè)化的技術或者已經(jīng)進入商業(yè)化演示后期的技術。先進技術是目前尚未商業(yè)化成熟，甚至離商業(yè)化還很遠的技術[1]。能源轉化中基準技術是進入商業(yè)化的技術，因此它的能源轉換成本已經(jīng)較低，先進技術是能商業(yè)化以前的技術，商業(yè)化成本很高，暫時不適應能源商業(yè)化的發(fā)展，表現(xiàn)的是一種技術儲備。

以煤炭為例，產業(yè)化已久的成熟的基準技術主要有直接燃燒技術、發(fā)電技術、洗選和煉焦技術、熱力技術等，這些技術轉化成本相對很低；另外還有已進入商業(yè)化不久或部分進入商業(yè)化以及進入商業(yè)化演示后期的基準技術，如氣化分解技術、部分煉油技術、部分液化技術等，這些技術轉化成本相對較高；尚未商業(yè)化的甚至離商業(yè)化還很遠的先進技術主要有部分煤炭煉油技術、部分液化技術、碳封存發(fā)電技術、制氫技術等，這些技術的轉化成本目前太高，還不可能進入商業(yè)化應用階段。

目前，可再生能源如水力發(fā)電技術、生物質發(fā)電技術和風力發(fā)電技術都屬于進入商業(yè)化發(fā)展的基準技術；具有巨大生命力的替代能源如核能中的核裂變發(fā)電技術就屬于進入商業(yè)化不久的基準技術，其核聚變發(fā)電技術還是先進技術；具有巨大發(fā)展前景的可再生能源太陽能熱能利用和光伏發(fā)電的部分技術已經(jīng)是基準技術；代表未來能源利用方向的燃料電池和氫能源目前還沒有進入商業(yè)化，正處于大規(guī)模商業(yè)化的前期，屬于先進技術。

三、替代能源技術轉換的成本和時間分析

我們假設，在資源產業(yè)制度[2]沒有依照可持續(xù)發(fā)展要求變遷以前，不可再生能源開采和利用的總邊際成本是一個大體不變的常數(shù)，資源產業(yè)制度變遷以后(資源的價格逐步反映出資源稀缺性和環(huán)境稀缺性)的不可再生能源開采和利用的總邊際成本也是一個大體不變的常數(shù)。 按照可持續(xù)發(fā)展要求，隨著資源產業(yè)制度變遷，會逐步建立起來反映資源稀缺和環(huán)境稀缺、體現(xiàn)社會總福利最大化的資源價格形成機制，隨著此機制的建立，資源產權取得成本逐步升高，導致資源價格也會逐步升高，資源稀缺性程度逐漸升高[2]。隨著資源稀缺性程度的逐漸升高，資源的開采利用邊際成本也隨之升高，資源要素的價格隨著資源開發(fā)利用的邊際成本的升高而升高，這時的潛在替代資源的開發(fā)利用成本相對降低，處于商業(yè)化演示后期的某些先進技術變成基準技術的時間就會提前。這樣的技術轉化會一直演變下去，直至出現(xiàn)可再生能源成為主導能源的局面。

如果由于某種因素，譬如不可再生能源的探明儲量突然巨量增加，造成資源產業(yè)制度變遷以后不可再生能源的稀缺性下降，進而造成不可再生能源的開采和利用的總邊際成本比之前的總邊際成本還要低，那么，將會推遲處于商業(yè)化演示后期的某些先進技術變成基準技術的時間，不可再生能源的利用將會持續(xù)處于主導地位。

四、結論

對邊際開采成本遞增的兩種不可再生能源的替代機制分析表明，隨著邊際開采成本的逐漸增大，資源不會被完全耗盡，儲量不會耗竭的時候就會到達替代資源的轉換點，且總會有替代資源出現(xiàn)，直至一種或多種可再生資源成為替代資源。

從對可再生能源替代的技術和成本分析中得出，阻礙可再生能源商業(yè)化的原因在于，成本高抑制了可再生能源的發(fā)展和市場規(guī)模效應建立，市場狹小沒有規(guī)模效應又給可再生能源的成本降低造成障礙。

對替代能源技術轉換的成本和時間分析表明，隨著不可再生能源的開采和使用總邊際成本的升高，替代能源商業(yè)化演示后期的先進技術向基準技術轉化的時間將會提前；反之，將會延遲。

[1]何建坤,等.自然資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略與機制[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2006.

[2]呂玉廣.資源產業(yè)制度變遷與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展[M].北京：地質出版社，2008.

[責任編輯迪爾]

F061.3

A

1000-2359(2011)01-0132-02

呂玉廣(1965—)，男，河南延津人，博士，河南師范大學經(jīng)濟與管理學院教授，主要從事資源經(jīng)濟研究。

河南省軟科學基金項目(092400420070)；國家哲學社會科學基金項目(10BGL063)

2010-09-29