新能源的代價是什麼？_風聞

文 | 五花王

今年以來由於國際局勢影響，油價持續暴漲，與此同時，以比亞迪為代表的電動車企們迎來春天，5月比亞迪銷量大漲，市值也超過大眾，再次進入全球車企前三，網絡車友們最近討論起話題，大多離不開油車還值不值得買，電車時代是不是要徹底來了之類。

在碳中和和環保的歷史大勢下，電車取代油車固然是一個大趨勢，同時電車也代表了我國在汽車工業這個發達國家最重要的堡壘支柱產業上快速趕上歐美日的希望，不過從人類能源史的角度看，這個進程顯然不會是一蹴而就的。今天我們來梳理一下這個脈絡。

就經濟史的角度而言，在煤炭與蒸汽機投入大規模工業生產之前，人類歷史的“大分流”並不具備條件：無論社會治理結構如何，本質上都生活在依賴植物光合作用所積蓄的有機燃料和農產品生產消費鏈條之上，即便有一定剩餘，也會被人口增長所消耗，此即所謂的“馬爾薩斯經濟體”狀態：全部社會生產只夠養活吃飯的嘴，處於臨界均衡，技術的進步有，但緩慢。

格里高利·克拉克在《告別施捨》一書中認為，在前工業時代，土地是最關鍵的生產要素，但土地供給基本上是固定的。在這種先天限制下，不管在哪個社會，只要技術保持不變，隨着勞動力增加，每名工人的平均產出便會下滑。因此，人均收入會隨人口增加而下降。技術發展主要只導致人口增長。在工業革命之前，定居社會無法提升人們的生活水準，大家仍然處在自然經濟狀態下。

裏格利在《延續、偶然與變遷》一書中強調，工業革命象徵社會從“有機”的製造體系（organic system）轉變為“無機”近代世界體系（inorganic system）的開端。公元1800年以前世界的糧食、能源、衣物和建築的原料都是以有機的方式在農業領域製造出來的。經濟對動植物持續性生產的依賴愈來愈低，對能源及礦物的依賴則愈來愈深，就是從仰賴煤、鐵的古典工業革命開始的。

裏格利認為，有機生產體系有三個重要特色：第一，長期而言，所有從這個體系取得的產出，一定會被同等的投入抵消。第二，在無機體系中，生產效率的基準率為零，在毫無創新的有機體系，效率增長卻是負數。第三是改良生產方式的實驗本身就難以進行。因為生產期間比較長，若是飼養動物則可能長達數年。每一年，氣候和病蟲害的變化都會對產出造成巨大的衝擊。每一塊地，甚至同一塊地裏面的土壤條件也各不相同，所以一個對甲環境有益的變化，對乙可能毫無效果，甚至有弊無利。

在引起巨大爭議的《大分流》一書中，彭慕蘭堅稱工業革命不是一個連續發展過程的延續，而是一個突然背離前工業時代停滯型平衡的意外。他認為歐洲發生這場意外的源頭在於兩個地理方面的偶發因素——煤和殖民地。對彭慕蘭來説，阻止世界經濟核心迅速增長的關鍵在生態方面。

公元1800年前，所有社會都必須在固定面積的土地上，以可更新為原則生產資源——糧食、能源、原料。歐洲和亞洲的“先進有機技術”在1800年發展到其天然的極限。要大幅提升能源密集物資（如鐵）的產出——也就是工業革命的特徵——只有一種可能：在體系外發現新的能源或原料來源。

歐洲能跳出這一步，是因為人口重鎮附近即有煤礦藴藏。另外，它還有廣大、空曠的美洲土地可供使用，以一整個大洲的糧食和原料暫時解除了生態限制。這些地理優勢——而非創新潛能的差異——正是歐洲成、亞洲敗的原因。

克拉克進一步總結到，1850及1860年代，四大創新降低了蒸汽動力海洋運輸的成本：螺旋槳、鐵製船體、複合發動機以及表面冷凝器。螺旋槳通過水流，更有效率地將動能轉為動力。鐵製船體的重量比以往輕30%到40%，在同等蒸汽動力條件下增加15%的載貨量。複合發動機能提升煤轉換為機械動力的效率。表面冷凝器能節省用水。複合發動機與表面冷凝器大幅減少了發動機每馬力小時的耗煤量。

1830年代，每馬力小時需消耗10磅煤炭，到了1881年，已降至2磅。1838年“大西部”號（Great Western）在大西洋行駛的最快時速為10英里。1907年，“毛里塔尼亞”號（Mauretania）每小時已經可以跑29英里了。最後，蘇伊士運河與巴拿馬運河分別於1869年和1914年竣工，更大大縮短了一些主要遠洋航線的路程。蘇伊士運河將倫敦至孟買的旅程縮短41%，倫敦至上海的路途縮短32%，大幅拉近了歐洲與亞洲市場的距離。1906年從英國運往東半球的運輸成本，只有1793年的2%。

“毛里塔尼亞”號

另一方面，在工業革命之前，木材是首要的建築、工具和燃料來源，帆船要依靠木材和帆布，傢俱、馬車和幾乎所有運輸設備、生產工具都要依賴木材來製造，取暖和照明都離不開木炭和柴火，動力則主要依賴畜力——以植物為食物。理查德·羅茲的《能源傳》一書，其第一章標題便是“沒有木頭就沒有王國”。伊麗莎白時期的觀察家威廉·哈里森(William Harrison)在1577年寫道：“我們英格蘭的城市和好的城鎮，大部分的建築都只使用木材。”

當時的工具，比如犁和鋤頭，也都是木製的，最多隻是用鐵鑲個邊。倫敦是一座用木頭建造起來的城市，房子一般都是屋頂高聳，半木結構，靠在石頭做的爐子裏燒木柴取暖，這種建在房子中間的爐子叫作“reredos”，木頭燒出的煙霧吹過房間，飄出窗外。建造英國艦隊的一艘船隻，大約需要用掉2500棵大橡樹。1630年，英格蘭有大約300家鍊鐵作坊，每年要燒掉30萬車的木材來製造木炭，每車木材都相當於是一棵大樹。

在中國，由於工業化的遲滯，到新中國建立後的首次森林普查時，全國森林覆蓋率僅餘11.81%。也正是這種“木材能源危機”，使得煤炭在英格蘭率先普及，紐卡斯爾的煤炭運量從16世紀中期的大約3.5萬噸增加到1625年的大約40萬噸，“在兩代人的時間內，來自泰恩河的煤炭貿易增加了12倍。”在1591年至1667年間，運進倫敦的煤炭量從每年的3.5萬噸增加到每年26.4萬噸；到1700年，總噸位又幾乎翻了一番，達到了每年46.7萬噸。

能源從“有機”轉向“無機”的第一次革命帶來了對木材的初次替代：使用鋼鐵和玻璃，陶瓷製品的大量普及。在《鋼鐵、蒸汽與資本》一書中，羅傑·奧斯本詳細描述了這一進程。也正是廉價玻璃儀器的普及，和大量鋼鐵工業母機的出現，以及蒸汽動力使得標準化加工的公差和穩定性都得到大幅提升之後，層出不窮的物理和化學實驗進步才得以進一步發展，從而使得對石油的精細利用成為可能，如果沒有蒸汽機時代奠定的精密鋼鐵加工技術，內燃機驅動汽車和飛機的設想很難如此便捷地實現。

煤炭還可以產生煤氣、提煉煤油，加拿大醫生亞伯拉罕·格斯納是商用煤油工藝最早的改進者和推廣者之一，很快，耶魯大學的化學教授小本傑明·西利曼發明了原油裂解工藝，使得石油開採真正成為了一門可以運行的生意。到1870年，美國石油工業的投資已經達到2億美元(相當於今天的近40億美元)。賓夕法尼亞州的石油年產量總計超過了480萬桶，美國出口的商品中，只有棉花賣了更多的錢。然而，由於沒有合適的用途，煤油生產商們只好選擇將揮發性較好的蒸餾物——特別是汽油——倒入坑中或澆在地上讓它們蒸發掉。

小本傑明·西利曼

從1887年到1896年，西屋和托馬斯·愛迪生打了一場所謂的“電流之戰”，也是在這一時期，威拉米特瀑布電力公司”(Willamette Falls Electric Company)於1889年安裝了美國第一座水力交流發電站，將俄勒岡市的電力輸送到13英里外的俄勒岡州的波特蘭市。在1896年的時候，美國已經有近300座水力發電站投入了運行。

實際上，電動汽車並不是什麼新鮮東西：它和內燃機汽車幾乎同時發明。費城一個早期的電動汽車製造者和發燒友佩德羅·薩洛姆於1895年在富蘭克林研究所的一次演講中説道：

“相比(電動車)的簡單結構，汽油車的驅動裝置複雜無比，有無數的鏈條、皮帶、皮帶輪、管道、閥門和旋塞，等等。這就給我們提出了問題——這樣是否切實可行？如果有這麼多部件，我們就可以合理地推測，這些零部件中總有一個會出現故障。”

早期電動車

那為什麼內燃發動機贏了？羅茲總結到，基礎設施制約是主要原因——這是圍繞一項新技術出現時，支持技術發展所需要的必要條件。電動車主要侷限於城市駕駛，因為當時尚未通電的農村缺乏充電站。蒸汽汽車和內燃機車通常可以在鄉間的油漆店或百貨店裏找到燃料，部分原因是汽油已經被人們用作清潔劑和溶劑，部分原因是農民們已經用固定式的汽油發動機來驅動從洗衣機到穀物磨坊這類機器。

到1914年，美國有170萬輛在冊汽車，而在1900年時這個數字只有8000輛。紐約市的汽車數量在1912年首次超過了馬匹的數量，並且在後來的10年間，這個差距逐漸擴大。到了1920年，每年有50萬匹的馬被製成寵物食品，拿去餵了貓狗。“除了在當地短途運送一些貨物，馬匹不斷從城市裏離開，再也不會回來了”。

風電技術的發明也比我們通常的印象早得多：馬塞盧斯·雅各布和喬·雅各布兄弟倆在20世紀20年代製造了第一批商用風力渦輪機，但由於成本問題在50年代逐漸失去了市場。硅光伏(PV)電池的發明則始自20世紀50年代的貝爾實驗室，貝爾實驗室的第一批硅光伏電池太陽能轉換功率為6%。但隨着硼摻雜的改善和生產技術的提高，到1955年時，這個功率提高到了11%。貝爾實驗室的科學家估計其光伏電池的最高效率約為22%。光伏發電開始規模化應用，需要感謝70年代第一次石油危機年代的高油價：南加州愛迪生公司於1982年在莫哈維沙漠的希斯皮里亞鎮附近啓動了第一個兆瓦級的太陽能發電場。

但就供給穩定性而言，所有的發電方式都比不上核電：2016年，產能佔全國電力近20%的美國核電站，平均容量係數為92.1%，這意味着它們在每年365天裏有336天全功率運行(另外29天則被隔離開電網進行維修)。相比之下，美國水力發電系統穩定發電的時間是38%(每年138天)，風力發電機組是34.7%(每年127天)，而太陽能光伏電站穩定發電的時間只有27.2%(每年99天)。哪怕是用煤或天然氣供電的電廠，也只能保證一半左右的發電時間。

此外，從發電機流向電源插口的電荷幾乎是瞬間發生的，這意味着：它必須實時產生，才能滿足需求，對發電進行儲能也因此成為了一大難題：可行的主流方式目前只有電池儲能或者抽水蓄能兩種。大量使用風光水電源的一大制約因素就在於，必須準備煤炭或天然氣電廠，在其由於天氣原因無法有效工作時，來給電網補充供給，俗稱調峯。

 

圖表來源：《能源傳：一部人類生存危機史》，理查德·羅茲著，人民日報出版社

意大利物理學家塞薩雷·馬切蒂認為，從經濟的角度來看，“基本的假設是——這個假設已經被證明是非常富有成效而且強大的——主要能源、次要能源和能源分配系統，只是不同技術之間為市場而進行了競爭，它們也應該有相應的表現”。社會是一個學習系統。它的工作原理是文化傳播——思想從一個人傳播到另一個人——就像流行疾病傳播那樣。發明新技術只是一個開始，亨利·福特的T型車需要加油站。加油站需要汽油，汽油來自石油，石油必須先被發現，要有煉油廠來加工，還必須有管道將油輸送到煉油廠，而汽油又必須被運送到停放着汽車的城市那裏。人們不得不放棄騎馬或馬拉的車，選擇購買汽車，學習如何開車，等等。

布萊恩·阿瑟在《技術的本質》一書中指出，新技術不可避免是粗糙的。他寫道：“在早期，它只要能用就足夠了。”在它第一次出現之後，阿瑟繼續寫道，“新生技術現在就必須有適當的組件使其可靠，得到改進並擴大規模，並且有效地應用於不同的用途”。這使得只有在具備成本優勢時，“新能源”才能得到大規模投資和改進。

葡萄牙政治學家路易斯·德索薩解釋説：“所有工業時代的能源在進入市場時都遵循了類似的趨勢。某****種能源需要40~50年的時間才能從佔有市場1%的份額擴大到10%的份額，而要最終佔據市場一半的份額，則需要從達到1%份額的時候算起，再花上近一個世紀的時間才能夠實現。”

“對許多伊麗莎白女王時代的英國人來説，煤炭是魔鬼拉出的糞便，如同今天許多反對核能的人一樣”，羅茲寫到，能源問題已經變得政治化了。

如果我們拋開願景，只關注圖表本身，無論寧德時代、隆基股份還是比亞迪，其市值和股價，運行時間週期基本和原油價格同步，在原油價格的最低谷，特斯拉和馬斯克也曾經一籌莫展幾近崩盤，“大趨勢”的實現，要比我們想象的路徑要曲折的多：

曾經在2008年7月，國際原油價格也一度到達高點，為146.08美元/桶（目前是120美元左右），而彼時中國政府為了穩定經濟，採用補貼和油企價格與市場脱鈎的方法來壓低成品油價格，當時北京地區93號汽油價格為6.2元/升。但由於當時中國人均汽車擁有量非常少，此舉也一度招來了“補貼富人”的批評。

後來，國內油價開始與國際市場接軌，同時從光伏，風電到電動汽車，政府開啓了大規模補貼扶植新能源發展的戰略。僅就在兩年前，2020年全球疫情初期的油價低谷，人們還在懷疑電動車汽車的前途，然而新冠還沒結束，油價飛漲的就讓人們又開始相信一個新的時代馬上要到來。

**新能源的歷史進程，需要老能源的價格危機來推動。沒有老能源的價格危機？那就通過戰爭和政治，來製造老能源的價格危機，這也是一種促進和補貼。**我們都知道，08年那次西方金融危機最終是靠中國緩了過去，然而今天更廣泛更系統的危機面前，指望再像當年那樣續上一口氣已經不太現實了。

高油價時代持續得越久，電池和替代能源發電技術的窗口期就越長，如果真的擔心氣候危機和全球變暖，那就更應該限制煤炭、石油和天然氣的使用和開採，不斷縮減供給，讓“老能源”的價格繼續高漲，使得風光水核的“套利空間”能夠持續，這樣才能加快能源替代的過程。

都是犧牲當期“福利”，補貼新技術的效用不經濟，方式區別只在於通過政府公共補貼還是通過消費者的效用溢價進行補貼，綠水青山歸誰，金山銀山歸誰，不需要一致，也不會一致。

要想實現國家層面上的能源自主，把電池揣在自己兜裏，這種對非化石能源技術應用的補貼，在未來的一段時間裏，還真得繼續持續下去，直到其成本徹底“白菜化”為止，只不過，未來可能更多是以消費者支付“溢價”的方式來實現了。