第2单元 技术与激励

2.11 资本主义+碳=曲棍球棒式增长+气候变化

工业革命标志着能源结构的根本转型——从主要依赖光合作用、从而受到土地资源约束的经济形态，转向以化石燃料为基础的能源丰裕型经济。煤炭的使用是工业革命得以发生的必要条件。在1800年，如果英格兰以林木资源替代煤炭能源，所需林地面积将达到该地区总面积的三分之一。到1913年，全英国煤炭产能提供的能源已经相当于全国林地所能提供能源的四倍。

对于那些成功逃脱马尔萨斯陷阱的国家，其国民显然从人均收入的空前增长中获益颇多（见图1.1“曲棍球棒”曲线）。然而，地表温度同样攀升到了前所未有的水平（见图1.2b）。这一令人担忧的副作用源于持续技术革命所依赖的技术路线与制度体系的特定组合，我们将其概括为“碳+资本主义”。

“碳+资本主义”模式使数十亿人实现了物质生活水平的飞跃，但按高收入国家的标准来看，全球大多数人口仍处于贫困状态。然而，碳燃烧引发的气候变化表明，发达国家过去依赖的这一发展路径已无法再支撑全球减贫目标的实现。

资本主义+碳：发展模式已走到尽头？

十万多年来，与其他动物一样，人类的生存活动虽然对生物圈产生影响，但并未对其维持地球生命的能力造成不可逆转的严重损害。自18世纪起，人类开始学会利用大自然中的能量（燃烧碳基能源）来改变商品和服务的生产方式。资本主义经济体制的形成，则使得技术革命成为我们生活的常态。

在许多国家，随着选举权的扩大、奴隶制度的废除、童工雇佣的禁止以及工会和政党组织的兴起，工人的权力和工资水平显著提升（图2.18说明了这一变化在英国是如何发生的），他们的生活水平也随之提高。

但与此同时，劳动力成本的上升持续激励企业采用依赖化石燃料的劳动节约型技术，从而加剧了自然资源的耗竭。

这种创造经济繁荣的机制，却无力逆转其引发的环境退化与生态危机。工人为自身权益发声，成功地提升了工资水平和生活质量，但同时也促使企业在利润目标的指引下选择以自然资源等其他要素替代劳动力的技术路径。

你可能会想，类似的机制也可以推高自然资源的价格，从而催生自然资源节约型技术变革。然而，生物圈无法投票，濒临灭绝的动物也无法组建工会或政治组织来维护自身权益，市场机制亦未形成保护自然资源的利润激励。

新术语、新工具：存量与流量

想要理解如何遏制气候变化，我们首先来看其背后的科学原理。

在发电和工业生产过程中，燃烧化石燃料会向大气排放二氧化碳（CO~2~）。二氧化碳等温室气体允许太阳辐射穿透大气层，但却阻止地表反射的热量散逸到太空，导致大气温度上升并引发气候变化。此外，部分二氧化碳还会被海洋吸收，增加海水的酸度，并威胁海洋生态系统。

存量（stock）

指在某一时点上测量的数量，例如企业的资本存量或大气中的二氧化碳含量。其数值大小与时间单位无关。 参见：流量。

流量（flow）

指按单位时间测量的数量，例如每周收入或年度碳排放量。 参见：存量。

大气中的二氧化碳含量被称为存量，而每年新增的二氧化碳量被称为流量。想要更清晰地理解“存量”和“流量”的含义，可以参考图2.19，其中二氧化碳的存量相当于浴缸中的储水量。

流量是以时间维度衡量的增加量，例如每年形成的二氧化碳吨数。二氧化碳排放属于流入量，会增加大气中的温室气体总量；而二氧化碳的自然衰减及其被森林等碳汇吸收则属于流出量，有助于减少大气中的二氧化碳含量。

气候科学领域的一个基本事实是，全球变暖取决于存量，也就是浴缸中的储水量。流量仅通过改变存量发挥作用。图2.20展示了大气中二氧化碳存量和年均气温的变化趋势。

大气中二氧化碳存量的增加，是由于流出量（自然衰减及森林等碳汇的吸收）远低于每年新增的排放量。此外，亚马逊、印度尼西亚等地的森林砍伐不仅削弱了碳汇的吸收能力，还进一步加剧了二氧化碳的排放。被毁林地通常转为农业用地，而农业活动会排放更多温室气体，包括牲畜排放的甲烷以及施用过量化肥形成的一氧化二氮。

二氧化碳的自然分解速率极为缓慢。自工业革命开启大规模燃烧煤炭以来，人类排放至大气的二氧化碳中，百年后仍有三分之二滞留在大气中，千年后超过三分之一仍将留存于“浴缸”之中。前工业化时期维持温室气体平衡的自然循环机制，早已被人类的经济活动彻底打破，而且这种失衡态势正在加速恶化。

没有化石燃料的未来

第1单元中GDP的曲棍球棒式曲线展示了一个震撼人心的事实：一个又一个国家已步入生活水平持续提升的轨道，而还有许多国家仍未实现基础广泛的增长。目前，全球87%的温室气体排放来自能源生产。对于占全球人口85%、尚未达到高收入国家贫困线标准的人群而言，以化石燃料为基础实现那样的生活水平是他们的未来吗？

气候科学领域的研究表明，要想让全球85%人口收入提升至该标准（预计需要全球经济总量扩张超四倍），必须构建基于可再生能源与单位消费能耗降低的新型增长范式。

转型的速度和成本在很大程度上取决于政府推行的政策，而各国在政策选择上存在差异。图2.21展示了生活水平提升与二氧化碳排放之间的关系：人均GDP较高的国家往往伴随更高的二氧化碳排放量。这一结果并不意外，因为人均收入的增长源于人均商品和服务的产出增加，而这通常会消耗更多的化石燃料。图中向上倾斜的“最佳拟合线”显示了不同人均GDP水平对应的人均碳排放量均值。低收入国家的低碳排放水平仅反映了其面临的能源贫困问题，而非使用清洁能源或实行能源节约的结果。

但即便在人均收入相近的国家间，碳排放量也存在显著差异。比如，美国、加拿大和澳大利亚的碳排放水平远高于法国、瑞典和德国。挪威和瑞士的人均收入甚至高于美国，但二氧化碳排放量仅为其一半。

这表明，生产组织方式调整可以在一定程度上抵消由收入增长带来的碳排放压力。在法国和瑞典等低排放国家，非化石燃料能源发电占比极高（分别为92%和99%），并且汽油价格远高于美国和南非等高排放国家（这些国家位于拟合线之上）。对于图中左侧的低收入国家而言，其收入增长路径应尽可能沿水平方向延伸，而非沿着“最佳拟合线”上升。

政府可以凭借行政命令推动电力生产低碳转型，但如果这些低碳能源具备成本优势，无论是政府主导还是市场选择，转型都更有可能发生。直到进入21世纪后相当长的一段时间，可再生能源的发电成本都远高于化石燃料。然而，近年来，即便在未征收碳税（旨在提高化石燃料发电成本）的情况下，可再生能源和化石燃料发电成本的相对关系也已经发生颠覆性转变。在全球多数地区，来自新建可再生能源设施的电力已经比来自新的化石能源设施的电力更便宜。

自1976年以来，可再生能源的发电成本断崖式下跌。图2.22通过太阳能发电过程中光伏电池的成本变化，清晰地展现了这一趋势。这张图采用了一种不同于前文图表的刻度类型，即比率刻度（或对数刻度）：纵轴上每上升一个单位，价格翻一倍；横轴上每增加一个单位，装机容量扩大十倍。从数据点的分布来看，它们近乎呈直线分布：其斜率表明，装机容量每增长十倍，发电成本大约下降一半。

聚焦最近十年，图2.23比较了可再生能源与化石燃料发电成本的变化趋势。正如本单元所讨论的，影响能源技术更替的关键因素是电厂在整个生命周期内的相对发电成本。随着风能和太阳能的发电成本大幅下降（尤其是太阳能由最昂贵的能源变为最廉价的能源），2019年全球新增发电产能中72%来自可再生能源。

图2.22展示的太阳能技术指数级提升最初正是由政府政策所驱动的。同样，风能和锂离子电池技术取得的重大突破，也源于政府干预与市场竞争的协同作用。例如，20世纪70年代开始，日本、德国、美国和中国等国陆续推出光伏补贴政策，激励能源供应商采用太阳能技术，并鼓励私营企业竞争市场份额。此外，政府提供的科研资助同样发挥了重要作用，这些资金推动的科技创新成果催生了新型光伏材料与更高能效的光电转换面板设计。

可再生能源领域的技术突破表明，在不依赖化石燃料的情况下提升生活水平或许是可行的。然而，这一路径是否足以真正遏制气候变化并显著减少全球贫困，仍然存疑。

毫无疑问，实现经济增长与环境破坏的脱钩已成为当今社会亟待达成的目标。瑞典的案例表明，这一目标是可以实现的。图2.24展示了自1995年以来，瑞典在人均GDP持续增长的同时，其人均能源消耗却有所下降——无论是按国内能源消耗计算，还是按贸易调整后的能源消耗计算（即扣除用于出口产品的能源消耗，并加上进口产品的能源消耗）。