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创造性破坏的力量 5.中间能源与能源转型
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如果有中间能源（污染小于煤炭和石油，但大于可再生能源）可供选择，我们又该如何向可再生能源转型？天然气就是这样的例子，尽管同属化石能源，它却被视为最清洁的碳氢化合物，其燃烧释放的二氧化碳比石油少30%，比煤炭少50%。因此，页岩气这种非传统的天然气也作为中间能源重新受到了关注。[18]这里不对页岩气的开采做深入讨论，我们只是用它作为例子来阐述利用中间能源的利弊得失。[19]
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腾飞的页岩气已成为美国天然气市场上的革命性角色。图9.4展示了美国页岩气产量的变化，我们看到从2008年开始急剧加速（号称页岩气繁荣），产量在2008—2018年间增长了约500%。图9.5则显示，从2008年开始，天然气取代煤炭的速度大大加快。
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图9.4 页岩气繁荣
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资料来源：转引自D. Acemoglu, P. Aghion, L. Barrage and D. Hémous,“Climate Change, Directed Innovation and Energy Transition: The Long-Run Consequences of the Shale Gas Revolution,”unpublished manuscript, February 28,2019，图1。
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图9.5 煤炭与天然气在发电能源中的占比
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资料来源：转引自D. Acemoglu, P. Aghion, L. Barrage and D. Hémous,“Climate Change, Directed Innovation and Energy Transition: The Long-Run Consequences of the Shale Gas Revolution,”unpublished manuscript, February 28,2019，图2A。
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从煤炭向天然气转型对二氧化碳排放有何影响？图9.6显示，二氧化碳密度（即单位能量产出对应的二氧化碳排放量）出现了急剧下降（图中虚线）。这一下降属于替代效应的结果：由于高污染的煤炭被低污染的天然气部分取代，单位能量产出带来的污染随之减少。然而，该效应可能被规模效应完全抵消并超过：页岩气作为补充能源引入后，会增加能源的总体供给，使能源价格乃至企业生产成本被压低，从而鼓励企业扩大产出，排放更多的二氧化碳。图9.6显示，实际的二氧化碳总排放量在长期持续攀升后，从2008年起开始减少（图中实线），说明替代效应占据了主导。
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图9.6 发电产生的排放与二氧化碳密度
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资料来源：转引自D. Acemoglu, P. Aghion, L. Barrage and D. Hémous,“Climate Change, Directed Innovation and Energy Transition: The Long-Run Consequences of the Shale Gas Revolution,”unpublished manuscript, February 28,2019，图2B。
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先不管与污染效应有关的批评意见，我们能否就此认为应该毫不犹豫地大规模开采页岩气呢？同样，如果把创新效应纳入考虑，我们就必须重新评估上述推理。近期有一项研究提出，如果在一个经济体中，最终消费品的生产需要三种能源：煤炭、页岩气和可再生能源。[20]煤炭造成的污染大于页岩气，后者又大于可再生能源。企业可以选择投资于化石能源（煤炭与天然气）的技术创新，或者可再生能源的技术创新。在上述条件下，页岩气繁荣对二氧化碳排放在短期和长期分别有何影响？
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在短期内，依靠现有技术，页岩气的引入会带来上文提到的两种相反效应：减少污染的替代效应与加重污染的规模效应。如图9.6所示，替代效应似乎能占据主导。那么在考虑到创新因素，企业需要在化石能源与可再生能源两类技术之间做选择时，长期又会产生何种结果？化石燃料繁荣会刺激企业至少暂时放松可再生能源的创新，因为化石燃料的市场规模和租金都在增长。事实上，从图9.7也可以看到：可再生能源的专利数量占美国全部专利的比例在之前持续提升后，于2008年开始急剧下跌。
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图9.7 可再生能源专利在总专利数量中的占比变化
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资料来源: D. Acemoglu, P. Aghion, L. Barrage and D. Hémous,“Climate Change,Directed Innovation and Energy Transition: The Long-Run Consequences of the Shale Gas Revolution,”unpublished manuscript, February 28,2019。
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所以，页岩气繁荣或者会推迟向绿色创新的转型，或者会因为路径依赖而完全阻碍这一转型。受页岩气繁荣的影响，化石燃料技术领域的专业知识积累会促使企业无止境地继续开发这些技术，我们可以称之为“中间能源陷阱”。在这两种情形下，页岩气的引入都会在长期导致二氧化碳排放量增加和潜在的气候灾难，而在没有页岩气繁荣时本可以避免。
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这是否表明人们应该忽略中间能源，或者说有更好的办法，能让我们利用它们在短期的积极效应，但尽量减小其对创新的长期危害？我们认为，如果在模型中采用合理的参数值，则最优政策选项是在利用页岩气繁荣的同时大力补贴可再生能源创新，并显著但不过度地提高碳税（增幅2~3个百分点）。这样的政策可以成功避开中间能源陷阱，加速向绿色创新的转型。
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创造性破坏的力量 6.结论