气候变化背景下能源基础ど枋┑髡的政府干预

朱寿鹏　周斌　智协飞

摘要：能源设施是关系着国计民生的关键基础设施之一。在当前气候变化的背景下，减缓政策已经难以起到有效的遏制作用，适应政策的重要性不断显现，能源供应过程中的不足与隐患日益凸显。能源生产与能源传输的脆弱性较为明显，最容易受到气候变化的影响。适应措施降低能效损失，符合能源生产企业增加收益的需求；但是对于能源传输企业（如电网运营商）而言，采取适应措施不会获得外部经济援助，相关企业没有动力进行有针对性的持续性投资。因此，政府干预（如鼓励投资、提供补贴、传播信息等）能够使能源基础设施更好地适应气候变化。中国政府可研究欧盟的发展经验，制定相应的法律法规，采取经济调控等手段提高能源产业适应气候变化的能力，维护气候变化与社会发展的平衡。

关键词：能源基础设施；气候变化；适应政策；政府干预

中图分类号：P467；X24文献标识码：A文章分类号：16747089（2017）05003708

基金项目：国家重大科学研究计划“东亚季风区年际—年代际气候变率机理与预测研究”（2012CB955200）；国家留学基金“国家建设高水平大学公派研究生项目”（201608320193）

作者简介：朱寿鹏，南京信息工程大学大气科学学院博士研究生，德国气候服务中心、马克斯·普朗克气象研究所访问学者；周斌，南京信息工程大学党校助理研究员；智协飞，博士，南京信息工程大学大气科学学院教授、博士生导师。

一、引言

近年来，日益加剧的气候变化及其负面影响引起了国际社会的广泛关注。一般来说，应对气候变化的政策主要包括两方面：其一，采取降低温室气体排放的政策（简称减缓政策），以减缓气候变化；其二，采取适应气候变化的政策（简称适应政策），即接受气候变化的既有事实，预估其影响，调整社会产业结构，以适应气候变化。

根据德国气候服务中心（Climate Service Center Germany，GERICS）的相关研究，在当前的减缓政策下，全球气候依然持续增暖，已给众多领域带来不容小觑的负面影响，适应政策的必要性日益显现。Cortekar J， Groth M， Der Deutsche Energiesektor und Seine Mgliche Betroffenheit durch den Klimawandel： Synthese der Bisherigen Aktivitten und Erkenntnisse， GERICS Report， 2013， No. 14.当前，经济飞速发展，社会日新月异，减缓政策的成本较高，难以满足经济、社会发展的需求。因此，诸多政治经济体，如欧盟（European Union，EU）和经合组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）等更倾向于采取适应政策来应对气候变化。European Union，Adaptation to Climate Change， https：//ec.europa.eu. Agrawala S， Bosello F， Carraro C， et al， Plan or React？ Analysis of Adaptation Costs and Benefits Using Integrated Assessment Models， OECD Environment Working Papers， 2010， No. 23. 德国政府于2008年制定了《气候变化适应战略》（Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel），文件明確指出，该战略的主要目标是“减少气候变化的影响，尽可能维持并增强气候变化状态下自然、社会与经济各方面的协调性”。 Bundesregierung，Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel，http：//www.bmub.bund.de.

能源是国家发展的关键领域之一，能源领域基础设施的日常运行直接关系到各个行业，即使是短时间因功能故障而导致的能源系统中断，都会给全社会带来严重后果。因此，不论何时何地，保护能源基础设施，保证能源基础设施正常工作，对于经济和社会均具有重要意义。

无论当前还是未来，气候变化始终是能源基础设施的潜在威胁之一。为了使决策者能够针对气候变化提出更有效的应对政策，全面而系统化的信息服务必不可少，这对于能源领域等相关职能部门具有重要的指引作用。受现有技术的限制，大多数能源系统对气候变化极为敏感。因此，如何调整能源结构和能源基础设施使其适应气候变化，成为一个富有挑战性的问题。此外，基础设施通常具有非常长的经济寿命，对于能源设施而言尤其如此，例如普通发电厂的使用寿命长达40年，电网的使用寿命甚至高达80年。Sonnenschein J， Hennicke P， The German Energiewende. A Transition towards an Efficient， Sufficient Green Energy Economy， Lund： International Institute for Industrial Environmental Economics， Lund University， 2015， pp.36-79. 在这种情况下，只有了解早期能源基础设施的结构特点与弱点，以及气候变化可能导致的问题，才能有针对性地落实保护措施，提升当下能源基础设施的建设水平，使得整个能源系统能够适应气候变化。此外，社会主流企业是否会主动采取措施，如改变能源结构以适应潜在的气候变化，即自主适应过程是否能够实现，已经成为能源领域应对气候变化的关键问题之一。同时，另一个问题亦会由此产生，即能源基础设施调整是否需要政府干预，值得各方深入探讨。

本文以德国为例，从该国目前的能源结构出发，讨论适应气候变化的经济效应，并根据相关现状阐述气候变化适应过程中政府干预措施的必要性及可能带来的影响。

阅江学刊：2017年 第 5 期

朱寿鹏、周斌、智协飞：气候变化背景下能源基础设施调整的政府干预

二、气候变化背景概述

气候与人类的活动一直互相影响。联合国政府间气候变化专门委员会（The Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次报告（The Fifth Assessment Report，AR5）指出，由于全球生产活动的影响，温室效应加剧，全球平均温度升高，从1880年至2012年，全球平均温度升高幅度已达085℃。Stocker T F， Qin D， Plattner G K， et al， Climate Change 2013： the Physical Science Basis： Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC， 2014. 气候变化影响着地球的大气、海洋、生态系统等方方面面，对人类的生产生活带来干扰，主要表现为：全球平均温度升高，导致海平面上升，冰川、极地冰盖减少；极端天气事件频发，而相应的预报能力依然有限，无法在极端天气事件到来之前准确地提供预警，容易导致难以预估的严重后果；干旱区域更加干旱，土地荒漠化加剧；蚊蝇活跃期延长，一些疾病死灰复燃；更严重的高温将使传染病更容易扩散，对人类健康造成威胁。 Pachauri R K， Allen M R， Barros V R， et al， Climate Change 2014： Synthesis Report， Contribution of Working Groups I， II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC， 2014.

同时，由于局地自然环境存在差异，社会发展状态不均衡等多种因素，区域气候变化具有相当大的不确定性。气候学家借助多种气候模式，对德国未来的气候变化趋势进行预测，预测结果表明：在现行的政策条件下，2021年至2050年，德国年平均气温将升高10℃至20℃；从2071年至2100年，年平均气温将升高22℃至40℃。德国的冬季将更加湿润（多雨），夏季将更干燥（少雨）。高温、干旱和暴雨等极端天气事件的出现将更为频繁，且强度提高。区域气候差异进一步扩大，德国南部与东部受到的影响较北部、西部将更为明显。Bundesregierung， Aktionsplan Anpassung der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel， http：//www.bmub.bund.de. Bundesregierung， Fortschrittsbericht zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel， http：//www.bmub.bund.de. 上述研究结果有力地说明，在当前气候变化的背景下，减缓政策已经难以起到有效的遏制作用，适应政策的重要性不断显现。

气候变化将导致更频繁、更具有破坏性的灾害性天气事件，对本文重点讨论的能源系统始终存在直接或间接的影响，且相关风险很难得到准确的评定与预估。 Field C B， Barros V， Stocker T F， et al， Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation： Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change， Cambridge：Cambridge University Press， 2012，pp.231-486.

三、能源產业现状及其面对气候变化的敏感性

（一）能源产业现状——以德国为例

简单来说，能源产业包括了使用不同资源生产能源、通过配给向用户提供能源的全过程，主要包括原料提取、原料运输、能源生产、能源传输等环节，具体如图1所示。

能源原料的提取水平与可利用性是能源产业链的基础，包括众多常规能源（传统能源）如煤、石油、天然气等化石燃料，以及可再生能源（新能源）如风能、水能、核能、太阳能、地热能、生物质能等。需要说明的是，在气候变化背景下，无论是对不同能源原料的需求量还是原料本身的可获取量都将有所改变，再加上未来不确定的政治因素，能源原料结构也可能会有所改变。本文主要侧重于气候变化对能源产业整体结构的影响，暂不考虑原料本身可获取量的变化与政治框架的变化。

21世纪以前，德国的能源生产分布较为集中，大型发电企业主要位于人口较为密集的南部和西部地区。随着经济、社会的发展，德国对电能的需求量日益提高，发电厂的选址也不再仅仅取决于厂址与用户的空间距离，同时还需兼顾原料、冷却水等必需品的供应。因此，近年来，德国能源系统开始向北部、东部扩散，许多分散化的、小规模的能源生产单位逐步出现。

据德国电力部门统计，目前，德国电网线路总长约170万公里，其中包含11万公里的高压电配送网。Statista， Branchenreport 2016 — Energieversorgung，https：//de.statista.com. 由于技术限制，再加上安全隐患等问题，电网中的高压电线很难使用海底或地底电缆。在极端天气事件频发的背景下，暴露在地面上的配电设施极易受到损坏，因此，极端天气成为威胁供电安全的严重问题之一。

（二）能源產业的脆弱性

能源产业增值链的各个阶段都将直接或间接地受到气候变化的影响。由于发电厂的自身储备以及原料提取、运输途径具有可替代性，第一阶段（原料提取）、第二阶段（原料运输）只有在长时间受到全方位的阻碍时，才会影响到增值链的末端——用户使用，而第三阶段（能源生产）、第四阶段（能源传输）则相对脆弱，最容易受到气候变化的影响。

在增值链的第三部分即能源生产过程中，对于常规能源而言，气候变化所带来的持续升高的环境温度将对热力发电造成直接的负面影响，对燃气发电的影响最为严重，增温将导致燃气发电产能效率下降，导致大量的经济损失。此外，热力发电效率还取决于冷却水的数量与质量。褐煤发电一般直接从附近的露天矿坑抽取地下水作为冷却水，因而与河流水量无关。但是，硬煤发电、燃气发电以及核电等发电方式在能源生产过程中使用的冷却水主要来自河流，冷却质量与河水温度直接相关——水温越低冷却效果越好。因此，在高温热浪袭来之时，这类发电方式通常都会受到冷却水条件的限制：一方面，冷却水总量减少，供应量有限；另一方面，水温升高导致冷却水质量降低，冷却效率不足。另外，由于环境保护等原因，本来就不够充裕的冷却水被发电厂使用后，不能直接排回河流，无法满足持续性使用的需求。尽管当前已经出现了诸多现代化的热力发电系统，自备冷却设施，但德国尚未对能源生产结构进行大范围的调整，大部分生产线依然是老式结构的，冷却水的供应依然依赖于河流水源，上述影响一直存在。Hake J F， Fischer W， Venghaus S， et al， “The German Energiewende-History and Status quo，” Energy， vol.93， no.3（2015.04）， pp. 532-546. 同样，诸多新能源的生产过程也受到气候条件的限制，如太阳能电池板、风电涡轮机等生产设备都极易受到极端天气事件的影响。因此，在气候变化的背景下，上述种种影响必将使能源系统难以持续高效地运行。

增值链的第四部分是能源传输过程，从某种角度来说，这是整个增值链中最为脆弱的部分。架设在地面上的高压电设施在极端天气事件中极易受损，这将严重威胁能源网络的安全性与稳定性。强天气事件如大风、洪水、雷暴等将直接对输电和配电网（如电线杆、电力变压器和配电站等）造成不可抗拒的损害，如淹没输电设备、腐蚀电线、造成短路等。上述影响均会对能源基础设施造成直接的物理损害。同时，极端气温甚至会改变输电网络的部分物理属性，严重影响能源传输效率。

能源生产受到干扰，能源生产效率将会降低；若能源传输过程受到干扰，将直接导致能源供给中断（如停电等），并产生级联效应，迅速影响经济与社会的其他方面。尽管在一般情况下，此类能源中断的情况主要集中在较小的区域内，且历时较短，但是依然会严重影响经济、社会的稳定，甚至威胁广大人民群众的生命财产安全。如果能源中断的情况持续，或者影响范围很大，后果将更为严重。电力中断事故并非都是由气候变化引起的，但是电力中断事故所导致的严重后果足以说明能源设施作为国家关键基础设施的重要性。例如，2003年8月14日开始的长达10天的“美加大停电”事件，21座电厂停运，波及美国东北部地区和加拿大东部地区，约5000万人受灾，至少8人因此死亡，经济损失高达300亿美元。Andersson G， Donalek P， Farmer R， et al， “Causes of the 2003 Major Grid Blackouts in North America and Europe， and Recommended Means to Improve System Dynamic Performance，” IEEE Transactions on Power Systems， vol.20， no.4（2005）， pp.1922-1928.

在不断变化的气候条件下，尤其是极端天气事件愈发频繁，能源基础设施的脆弱性不断增加。我们必须从结构、设备、调度、保护以及经济等各方面统筹考虑，全方位保证整个能源系统安全稳定运行。

四、经济效应的影响

正如前文所述，当前能源系统对气候变化的适应性问题主要包括两个方面：第一，如何使能源设施适应气候变化？第二，相关企业是否会主动采取措施？全社会是否需要一个合理的有针对性的激励机制？从经济学的角度来说，市场是一个很好的调节工具。然而，在某些特殊情况下，如涉及公有财产（也称公共物品）、外部效应（也称溢出效应）、制度性障碍或监管性障碍等问题时，市场将无法有效发挥发现问题、解决问题的作用，也不能为相关决策提供足够准确的信息。Cortekar J， Groth M， “Adapting Energy Infrastructure to Climate Change - Is There a Need for Government Interventions and Legal Obligations within the German Energiewende？” Energy Procedia， vol.73（2015）， pp.12-17. 在气候变暖的背景下，具体表现为：市场无法为适应政策的制定及实施提供充分有效的信息。

适应政策一般是从局地区域性的角度防止未来可能产生的不利影响，而减缓政策则需要在更大的空间尺度上甚至在全球范围内采取减排措施，比如通过减少温室气体排放、促进温室气体分解使大气中温室气体浓度趋于稳定，等等。而且，减缓措施通常由某个经济个体（如企业等）或某些机构（如国家能源部门等）来操作，由他们承担所有的经济成本，受益者则是整个社会。因此，从经济学的角度来看，减缓政策可以被视作一种公有财产，针对气候变化的能源系统适应政策在更大程度上则属于私有财产（也称私有物品）。

在气候变暖的背景下，针对发电厂的冷却水问题，解决方案主要为采用新型冷却技术，使冷却过程不再依赖于河水。新的能源生产系统可以在规划和建造的时候就使用较为先进的冷却技术，而旧的能源生产系统也可以通过改进冷却设备解决冷却水问题。能源生产企业承担上述改进措施的成本，并获得相应的收益，因此这些冷却设备的改良或更新均属于私有财产的变动。事实上，尽可能降低能效损失正好符合能源生产企业增加收益的需求，针对上述问题，影响企业最终决策的关键因素在于效益成本比。已有研究表明，若对德国能源生产系统的冷却设备进行改造或更新，每年总成本为400万—800万欧元，每年预期收益为1000万—2000万欧元，效益成本比为25左右。 Altvater S， de Block D， Bouwma I， et al， Adaptation Measures in the EU： Policies， Costs， and Economic Assessment， Berlin：Ecologic Institute， 2012， pp.103-269.

与能源生产过程有所不同，在能源传输方面，在气候变化的背景下实施的一系列维护电网等适应措施一般属于对公有财产的变更。尽管电网运营商承担了这部分费用，但是，由于此类措施降低了电网使用群体可能面临的能源供应中断等风险，获利者是整个用户群体（包括私人家庭、商业公司等），因此，在很大程度上该措施是对公有财产的维护。从经济学的角度来说，电网运营商的客户几乎包括了社会的方方面面，但是电网运营商并不会获得外部经济援助，因此他们没有动力对所有的适应措施进行持续性的投资。此外，已有研究表明，就德国而言，每年维护现有电网（不包括新架设部分）的成本已经高达10亿欧元，而预期收益只有1000万—2亿欧元，效益成本比仅为001—02。在这种情况下，企业自然不愿意主动实施气候变化背景下的能源适应措施，导致出现自主适应水平较低的情况。

五、政府干预

在实施能源基础设施适应气候变化的措施时，需要从多方面进行考虑。其一，对于新建设的基础设施，尤其是一些寿命较长的大型基础设施，在选址、设计以及经营方针等各方面都要考虑到当前以及未来的气候状况，确保这些基础设施具备足够的适应弹性，因为这将关系到未来几代人的利益。其二，针对现有的基础设施，进行维护或改造，使其具备更完善的应对气候变化的能力。比如，加强暴露在地面上的配电设施，使其能够在更大程度上适应气候变化，应对极端天气事件；提高地下或海底电缆的铺设率，以取代架设在地面上的配电设施，减少极端天气事件或气候变化对电力传输的影响。Inderberg T H， Lchen L A， “Adaptation to Climate Change among Electricity Distribution Companies in Norway and Sweden： Lessons from the Field，” Local Environment， vol.17， no.6-7（2012.11）， pp. 663-678.但是，此类适应措施一般是针对公有财产而进行的，在自主适应过程中很难实现，因此，政府干预的重要性显而易见。

了解电网监管的背景，是讨论政府应对气候变化激励措施的前提。20世纪90年代之前，德国的能源政策主要以经济效益最优为目标，关注社会效益较少。在20世纪90年代以后，欧盟的监管制度使其内部的能源价格始终保持稳定，收入的一部分用于平衡收支，另一部分则用于进一步的投资建设，扩大生产规模，提高能源生产效率，促进整个能源产业的发展，使之更好地服务于全社会。Groth M， Cortekar J， Climate Change Adaptation Strategies within the Framework of the German“Energiewende”： Is There a Need for Government Interventions and Legal Obligations？ University of Lüneburg Working Paper Series in Economics， 2014， No. 315.因此，在某种程度上，政府干预（比如鼓励投资等）能够使能源基础设施更好地适应气候变化。

根据经济学原理，如果创造公有财产所需要的成本由私人企业承担，政府或其他外部机构可以通过提供补贴的方式来激励私人企业持续进行生产活动，以保证其有能力且有动力持续地创造社会公有财产。以德国为例，可使用团结互助税（Solidarittszuschlag）为与气候变化适应政策相关的关键基础设施建设提供部分资金支持。团结互助税是德国联邦政府用来维护国家统一的专项税收，是采用全德统一固定税率的企业税收，该概念于1991年被联邦政府引入。1995年，德国全面征收团结互助税。Bundesministeriums der Justiz，Solidarittszuschlaggesetz 1995 （SolzG 1995）， https：//www.gesetze-im-internet.de.作为所得税的附加税项，团结互助税的税率为所得税税率的55%（并非应纳税所得额本身的55%），每年征收总额可达140亿欧元。Statista，Steuereinnahmen durch den Solidarittszuschlag in Deutschland von 1999 bis 2015， https：//de.statista.com.设立团结互助税的最初目的是帮助两德统一，促进前东德地区的建设。尽管德国统一已近30年，但有明确的政治迹象表明，这项税收在短时间内不会被废除。 Infratest Dimap，Eine Umfrage zur Politischen Stimmung im Auftrag der ARD-Tagesthemen und der Tageszeitung DIE WELT， https：//www.infratest-dimap.de.这项税收由德国联邦政府直接课征，完全供政府支配使用。在政治条件允许的情况下，该税收可被用于资助建设具备气候适应性的能源基础设施或其他关键基础设施等。

除了团结互助税外，德国能源和气候基金（Energie-und Klimafonds，EKF）也可以对适应气候变化的基础设施建设提供资助。该基金目前主要用于对欧盟排放交易体系提供资金补偿，所支持的项目包括提高能源利用效率、开发可再生能源、存储与输送能源以及气候环境变化减缓措施等。 Bundesregierung，International Climate Finance： Germanys Contribution， http：//www.bmub.bund.de.当前，德国有关部门正在讨论该基金未来的使用方向，或将气候变化适应措施的具体需求纳入资助范畴，以更好地服务于“能源与气候”。

此外，在信息传播的层面上，气候变化及其影响，相关应对措施等将在德国联邦政府有关部门和机构的出版物中得到更多、更详细的展示，如德国联邦国民灾难救援总署（Bundesanstalt Technisches Hilfswerk，THW）对此已有所作为。2008年，英国在制定《气候变化法案》（Climate Change Act 2008）时，已将气候变化风险管理评估与应对的政策制定、报告编撰、公众普及等工作纳入能源部门的法律职责。 Parliament of the United Kingdom，Climate Change Act 2008， http：//www.legislation.gov.uk.毫无疑问，这些举措将有助于促进能源部门更好地履行职能，让全社会认识到气候变化及其所带来的关键基础设施风险，重视相关应对措施和政策法规，从而号召全社会共同应对气候变化，共同解决气候变化与社会发展之间的矛盾。

六、結语

数十年来，全球平均温度持续升高，尽管采取了一系列的减缓措施，温室气体排放加剧等问题依然不可逆转，大范围、长时间的气候变化成为必然，气候变化适应政策的制定与推行已成为当务之急。

本文主要从德国能源产业的现状及其不足，经济因素影响下的气候变化适应政策等方面讨论了政府干预措施在促进能源产业适应气候变化过程中的必要性。自始至终，政府机关尤其是相关决策部门必须确保不同气候条件下能源产业的完善性与高效性，政府决策在能源产业适应区域性气候变化乃至全球气候变化的过程中发挥着关键性的作用。

对欧盟而言，决策部门除了要关注输电安全，还要重视配电设施的跨境连接等问题；此外，能源部门需要进一步推进气候变化对能源产业影响的研究（比如气候变化对能源存储的影响研究），从而提高能源产业在气候变化过程中的适应能力，保证极端天气条件下能源供应的稳定性，保证全球气候变化背景下能源供应的稳定性。

同样，对于中国而言，当前乃至未来，整个能源产业链也会受到气候变化的影响。政府部门可研究欧盟的发展经验，以之为鉴，汲取精华，尽快制定相应的法律法规，采取经济调控等手段，对能源产业进行合理干预， 以提高能源产业适应气候变化的能力。同时，如何设计并实施干预措施，也是值得关注的问题之一，需要进一步的科学分析。此外，相关部门还需要通过众多渠道向全社会普及气候变化的科学知识，倡导合理的应对方法，制定相应的政策法规，弘扬众志成城的团结精神，齐心协力，维护气候变化与社会发展的平衡，共同创造可持续发展的美好未来。

〔责任编辑：沈丹〕