替代能源转换的成本、技术和时间分析

吕 玉 广

(河南师范大学 经济与管理学院，河南 新乡 453007)

替代能源转换的成本、技术和时间分析

吕 玉 广

(河南师范大学 经济与管理学院，河南 新乡 453007)

替代能源商业化演示后期的先进技术向基准技术转化的根本在于不可再生能源的开采和使用总边际成本的变化。随着不可再生能源的开采和使用总边际成本的升高，替代能源商业化演示后期的先进技术向基准技术转化的时间将会提前；反之，将会延迟。

替代能源；成本；技术

人类社会可持续发展的希望所在除了解决最主要的环境问题，就是建立良好的替代资源的利用和发展机制。真正意义上的可持续利用的资源是可再生资源，因此，如何尽快使可再生资源成为替代资源，已成为世界各个国家特别是发达国家非常重视的国家战略。下面将分几种情况分别对能源替代机制进行分析。

一、不可再生能源的替代机制分析

(一)边际开采成本不变的两种不可再生能源的替代机制分析

假定存在两种不可再生的资源，边际开采成本都是常数，第一种不可再生资源的边际开采成本较低但总边际成本增长较快，第二种不可再生资源的边际开采成本较高但总边际成本增长速度较低，每种资源的总边际成本是该种资源的边际开采成本加上边际使用成本。 随着第一种资源的开采利用，其稀缺性表现得越来越明显，其总边际成本会增长较快，向着其潜在替代资源即第二种资源的总边际成本靠近，当这两种资源的总边际成本相等时，第二种资源将替代第一种资源被利用。

在竞争的市场经济中，一种资源的价格体现的就是其总边际成本。当一种资源的价格逐步反映出资源稀缺性和环境稀缺性的时候，它的价格就是逐步升高的时候，当一种价格升高到其潜在的替代资源的价格时，替代资源将被利用，对经济社会可持续发展提供资源保障。

这样的过程会一直重复下去，在开采边际成本不变的情况下，资源将被消耗殆尽，直至一种或多种可再生资源成为替代资源。

(二)边际开采成本递增的两种不可再生能源的替代机制分析

影响资源开采成本的因素主要有两个：一个是技术进步。这种因素可以降低开采成本，使资源的价格下降。一个是资源稟赋条件。随着资源的开采利用，资源稟赋诸如资源的储量、开采条件和质量品位等方面的整体趋势是逐渐恶化的，从而导致开采成本逐步上升。

如果不可再生资源的开采成本随着累计开采量的增加而上升，这种情况与其他情况相比，最显著的差别在于边际使用者的成本特征上。边际使用者成本是一种机会成本，在开采成本持续递增的情况下，到了替代资源转换点时资源使用者会选择替代资源，经过几次这样的重复过程，直至转换到可再生资源；另一方面，在开采成本持续递增的情况下，这种机会成本反映了当前使用此资源所放弃的未来边际净收益，每多开采一单位资源，当代边际成本就提高一些，后代受到的损失就减少一些，当边际开采成本变得足够大时，即使资源被节约下来，后代得到的净收益也相对变小。因此，后代必将寻求开采利用总成本小的替代资源来提高效益[1]。

可见，随着边际开采成本的逐渐增大，资源不会被完全耗尽，储量不会耗竭的时候就会到达替代资源的转换点。从上面分析我们可以看到，随着科学技术的进步，总会有替代资源出现，替代资源的开采利用成本会相对降低，在资源的替代过程中会反复出现这样过程，直至一种或多种可再生资源成为替代资源。

二、可再生能源替代的技术和成本分析

我国目前可再生能源发电成本大致是：小水电发电成本约是煤电的1.2倍，生物质发电成本为煤电的1.7倍，风力发电成本为煤电的1.8倍，光伏发电成本为煤电的11倍到18倍，氢能产业化技术还不成熟，核聚变技术还处在试验阶段。成本高抑制了可再生能源的发展和市场规模效应建立，市场狭小没有规模效应又给可再生能源的成本降低造成障碍。

能源利用技术主要有能源转换技术和能源需求技术。

能源转换技术分为基准技术和先进技术。基准技术是已经商业化、产业化的技术或者已经进入商业化演示后期的技术。先进技术是目前尚未商业化成熟，甚至离商业化还很远的技术[1]。能源转化中基准技术是进入商业化的技术，因此它的能源转换成本已经较低，先进技术是能商业化以前的技术，商业化成本很高，暂时不适应能源商业化的发展，表现的是一种技术储备。

以煤炭为例，产业化已久的成熟的基准技术主要有直接燃烧技术、发电技术、洗选和炼焦技术、热力技术等，这些技术转化成本相对很低；另外还有已进入商业化不久或部分进入商业化以及进入商业化演示后期的基准技术，如气化分解技术、部分炼油技术、部分液化技术等，这些技术转化成本相对较高；尚未商业化的甚至离商业化还很远的先进技术主要有部分煤炭炼油技术、部分液化技术、碳封存发电技术、制氢技术等，这些技术的转化成本目前太高，还不可能进入商业化应用阶段。

目前，可再生能源如水力发电技术、生物质发电技术和风力发电技术都属于进入商业化发展的基准技术；具有巨大生命力的替代能源如核能中的核裂变发电技术就属于进入商业化不久的基准技术，其核聚变发电技术还是先进技术；具有巨大发展前景的可再生能源太阳能热能利用和光伏发电的部分技术已经是基准技术；代表未来能源利用方向的燃料电池和氢能源目前还没有进入商业化，正处于大规模商业化的前期，属于先进技术。

三、替代能源技术转换的成本和时间分析

我们假设，在资源产业制度[2]没有依照可持续发展要求变迁以前，不可再生能源开采和利用的总边际成本是一个大体不变的常数，资源产业制度变迁以后(资源的价格逐步反映出资源稀缺性和环境稀缺性)的不可再生能源开采和利用的总边际成本也是一个大体不变的常数。 按照可持续发展要求，随着资源产业制度变迁，会逐步建立起来反映资源稀缺和环境稀缺、体现社会总福利最大化的资源价格形成机制，随着此机制的建立，资源产权取得成本逐步升高，导致资源价格也会逐步升高，资源稀缺性程度逐渐升高[2]。随着资源稀缺性程度的逐渐升高，资源的开采利用边际成本也随之升高，资源要素的价格随着资源开发利用的边际成本的升高而升高，这时的潜在替代资源的开发利用成本相对降低，处于商业化演示后期的某些先进技术变成基准技术的时间就会提前。这样的技术转化会一直演变下去，直至出现可再生能源成为主导能源的局面。

如果由于某种因素，譬如不可再生能源的探明储量突然巨量增加，造成资源产业制度变迁以后不可再生能源的稀缺性下降，进而造成不可再生能源的开采和利用的总边际成本比之前的总边际成本还要低，那么，将会推迟处于商业化演示后期的某些先进技术变成基准技术的时间，不可再生能源的利用将会持续处于主导地位。

四、结论

对边际开采成本递增的两种不可再生能源的替代机制分析表明，随着边际开采成本的逐渐增大，资源不会被完全耗尽，储量不会耗竭的时候就会到达替代资源的转换点，且总会有替代资源出现，直至一种或多种可再生资源成为替代资源。

从对可再生能源替代的技术和成本分析中得出，阻碍可再生能源商业化的原因在于，成本高抑制了可再生能源的发展和市场规模效应建立，市场狭小没有规模效应又给可再生能源的成本降低造成障碍。

对替代能源技术转换的成本和时间分析表明，随着不可再生能源的开采和使用总边际成本的升高，替代能源商业化演示后期的先进技术向基准技术转化的时间将会提前；反之，将会延迟。

[1]何建坤,等.自然资源可持续利用战略与机制[M].北京：中国环境科学出版社，2006.

[2]吕玉广.资源产业制度变迁与经济可持续发展[M].北京：地质出版社，2008.

[责任编辑迪尔]

F061.3

A

1000-2359(2011)01-0132-02

吕玉广(1965—)，男，河南延津人，博士，河南师范大学经济与管理学院教授，主要从事资源经济研究。

河南省软科学基金项目(092400420070)；国家哲学社会科学基金项目(10BGL063)

2010-09-29