能源危机:2023年必须回答的五个问题

今年以来，能源市场就像坐过山车一样。为了应对俄罗斯入侵乌克兰，西方国家对俄罗斯实施了金融制裁，并禁止其石油出口。作为报复，俄罗斯切断了对欧洲的天然气供应。德国等主要能源进口国不得不削减能源消耗，并从其他地方寻找供应。低收入和中等收入国家难以获得负担得起的能源。巴基斯坦、孟加拉国和斯里兰卡等国面临停电;燃料价格上涨波及到食品市场。

随着今年接近尾声，乌克兰的大部分能源系统都成了废墟。全球天然气和电力价格仍然居高不下，能源卡特尔和化石燃料丰富的国家重新占据了主导地位。2023年及以后，能源危机将对世界的发展方向以及如何走上绿色未来的轨道产生深远影响。但后果究竟是什么?政策制定者应该如何应对?在这里，我们列出了研究人员能够——而且必须——给出答案的五个领域。

全球能源版图将如何变化?

过去一年发生的事件从根本上改变了俄罗斯在全球能源市场的地位，也改变了这些市场的形态。新的联盟正在建立，旧的联盟正在巩固。2021年，欧洲接收了俄罗斯一半以上的石油出口和约四分之三的天然气销售。现在，欧盟正在接触挪威、阿尔及利亚和美国等主要天然气供应国，以及非洲和中东的液化天然气生产国自然604, 232 - 233;2022)．2023年，一个历史性的转变是，欧盟国家将联合起来购买足够的天然气，以补充其15%的商店。欧盟将在多大程度上与发达经济体七国集团(G7)的其他伙伴协调这一举措，将是值得关注的重要问题。成功将提高欧盟的议价能力，并加强七国集团(G7)伙伴之间的政治团结。本月早些时候，七国集团与澳大利亚一道，对俄罗斯在全球范围内的石油出口设定了价格上限。

与此同时，俄罗斯正在将失去的欧洲出口向东转移到亚洲，主要是中国和印度(参见“石油和天然气重组”)。在这些关系中，尤其是与中国的关系中，它可能最终会成为一个次要的伙伴。然而，它仍然可以保持或增加其在欧佩克+化石燃料联盟中的影响力，特别是如果沙特阿拉伯继续疏远其通常的盟友美国的话。

由于能源效率提高、转向绿色替代能源，以及钢铁和化肥等能源密集型行业向其他国家转移或外包，欧洲的天然气消费量将持续下降。东亚国家将希望减少对昂贵的液化天然气的依赖，转而使用更便宜的煤炭。美国正在开发其可再生能源和化石燃料国内能源资源，以使自己免受全球能源紧张局势和价格波动的影响。

在全球范围内，投资是否从天然气基础设施转向煤炭或可再生能源，将对碳预算产生深远影响。一些长期存在的公理必须被抛弃，例如廉价天然气作为绿色能源系统的“桥梁燃料”的作用。

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其他能源解决方案也得到了推动，尤其是绿色氢——从可再生能源供电的电解水中获得。例如，今年8月宣布的加拿大-德国氢联盟正在调整政策和投资，以发展两国之间的氢供应链。欧盟正在重新调整与包括阿尔及利亚、尼日利亚和纳米比亚在内的非洲国家的能源贸易关系，将重点放在绿色氢和“power-to-X”技术上，这些技术使用清洁电力制造合成天然气、液体燃料或碳中性的化学品。

2023年，研究人员需要考虑这些措施是否足以弥补俄罗斯进口的损失，并避免全球供应短缺。他们必须评估在紧张的市场中平衡液化天然气供需的战略，以及在中国制造业因COVID-19而关闭后的增长。能源经济学家和政治学家必须建立激励机制、权衡和成本影响的模型，以便为必须如何重新设计监管和政策工具提供信息。

必须调查新能源项目的技术和经济可行性。有些是仓促提出、重新调整或快速推进的。例如，由法国、西班牙和葡萄牙联合建设的BarMar管道项目，旨在在未来4-5年内通过巴塞罗那和马赛之间的海底网络输送天然气——以及后来的绿色氢气。然而，这种基础设施的技术和经济可行性仍有待确定。

我们需要更好地理解俄罗斯将石油和天然气出口转向亚洲的能力。俄罗斯可以通过苏伊士运河和北冰洋海运石油。天然气需要管道。一条名为“西伯利亚力量2号”(Power of Siberia 2)的天然气管道计划在2030年后通过蒙古将俄罗斯与中国之间的连接延长，尽管对俄罗斯的制裁可能会推迟该管道的建设。研究人员需要考虑基础设施、行政和经济瓶颈可能在多大程度上减缓俄罗斯对华出口，从而阻碍其经济发展。制裁会起作用吗?还是俄罗斯会自行开发解决方案来规避制裁?

高昂的能源价格会促进可再生能源的发展吗?

各国能在多大程度上快速转向绿色能源是2023年的一个关键问题。全球石油和天然气价格高企(见“能源成本上涨”;)为家庭和企业安装太阳能电池板和热泵以降低能源费用提供了激励，就像今年欧洲许多国家所做的那样。欧盟政策制定者快速审批了可再生能源的安装许可，并简化了改造建筑以提高能源效率的相关规定。美国今年通过了《通货膨胀减少法案》，其中包括对国内生产清洁技术的补贴，这应该会促进吸收。研究人员需要了解这些政策转变在经济和政治逆风增强的情况下如何发挥作用。

西方国家正在加大绿色技术的国内制造，以减少对地缘政治竞争对手中国的依赖。俄罗斯的战争加剧了人们对中国在清洁技术领域的领先地位及其对稀土等关键原材料的控制的日益加剧的不安。今年，美国通过了《美国芯片法案》(CHIPS for America Act)，以加强对所有电子产品至关重要的国内半导体产业。该国还禁止从中国新疆地区进口太阳能电池板，以回应那里强迫劳动的报道。

但是，这种“回流”的可行性和价值还有待商榷，这种回流是指将商品的生产和制造重新带回一个国家。在太阳能等领域，中国数十年来投资数十亿美元，成为主要的加工中心。对于欧洲国家和美国来说，一个更明智的策略可能是专注于开发下一代技术，包括钠电池或薄膜非硅太阳能电池板。

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拥有钴和锂等关键金属和矿物储量的国家也需要受到关注。他们未必会经历一场“淘金热”:就像中东对石油的渴求一样，资源财富可能会引发冲突。以外币计价的出口会抑制国内经济，尼日利亚和委内瑞拉的情况就是如此。研究人员需要评估这种“绿色榨取主义”对中低收入国家的经济和社会影响。

低碳领先者和落后者之间不断扩大的差距应该受到监控。投资失衡非常严重:2021年，发展中国家和新兴经济体仅获得了所有清洁能源投资的8%——其余大部分流向了工业化国家和中国^1，2．这对经济发展有影响^3.如果投资者避开以煤炭为能源系统的国家，许多低收入和中等收入国家将更难迎头赶上并实现工业化。需要向他们提供更多的资金。到目前为止，各国对绿色气候基金的承诺还不够。我们需要的是更多的倡议，比如全球气候联盟⁴这是上个月在埃及举行的COP27气候大会上提出的。这些协议要求富裕国家利用通过碳税计划和其他方法产生的资金为气候融资池做出贡献。然后，根据低收入和中等收入国家的气候承诺，将资金池分配给它们。

归根结底，脱碳转型的本质是一种政治选择。世界是否将这一转变视为全球共同的挑战——需要开发银行、金融机构和政府俱乐部(从七国集团到20国集团)的共同努力?还是作为一场绿色竞赛——接受赢家和输家以及后果，包括那些无法吸引“清洁”资本的国家前景更差?研究人员需要提供证据来帮助决策者。

产业格局将如何转变?

高成本和有限的能源供应将重组行业，包括流程和地点。这将需要时间，但随着结构变化的落实，脱碳正在推进，而且效果已经显现。

包括铝、化肥和其他化学品在内的一些能源密集型制造业，正开始迁往能源更便宜的地方，如美国或中东。其他行业也在创新。欧洲钢铁制造商正在投资转向绿色氢气，并与能源公司合作建造大型风能制氢设施。汽车制造商正在转向使用可再生能源锻造的“绿色钢铁”制成的底盘，以及使用低碳方法生产的“绿色铝”制成的车轮。

从长远来看，钢铁、铝和power-to-X技术设施将越来越多地部署在阳光、风能、水力发电和生物燃料丰富的地区。北非、西澳大利亚、北海沿岸或中东部分地区可能成为经济强国。位于天然气管道末端或煤矿附近的老牌制造商将失去竞争优势。考虑到对就业和经济增长的影响，去工业化对发达国家来说是一个非常可怕的威胁，它是一个真正的风险，可能会加剧社会紧张局势和对脱碳的政治反弹。

研究人员需要为新的商业模式提供信息，以帮助重工业在保持竞争力的同时迅速进行调整。随着条件和实践的变化，这些模型需要迅速更新。例如，石化炼油厂只有转向低碳液体燃料并将其商业化，才能长期生存下去。怎样才能降低成本?什么样的公众支持可以帮助将可行的清洁产品迅速推向市场?

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人们对未来的绿色技术供应链知之甚少。绿色氢的生产和运输成本需要计算出来。氨是一种很有前途的长距离运输这种燃料的方法，但这种方法的商业前景仍然是个问题。

最终，绿色工业转型的速度和形式将取决于各国如何组织生产、劳动力和国家干预(如补贴)。自由市场国家，如美国或英国，可能会从根本上通过创新走出化石燃料时代。但他们将如何管理煤炭、钢铁或化工等传统行业?社团主义经济体，如德国或法国，擅长通过公共当局和有组织的劳工之间的合作来实现渐进式的工业变革⁵．它们是会繁荣发展，还是会因为保留可能成为负债的旧部门而放缓经济增长?研究人员应该帮助政府决定哪些部门应该得到补贴，哪些部门面临暗淡的未来，以及如何激励能源转型。

持久的经济影响将是什么?

未来一年，“去全球化”和经济民族主义的趋势将变得清晰。一些经济学家预测，随着市场分裂，“回流”将减缓全球能源转型。研究人员还需要观察推动清洁技术发展和削减太阳能电池板成本的全球分工发生了什么——美国的创新、中国在制造业的投资和欧洲的补贴的混合。如果各国孤立行事，纯粹出于竞争，这种良性循环可能会破裂。

今年，各国政府对能源市场进行了大规模的金融干预，远远超出了危机管理的范畴。自去年9月以来，欧洲各国政府已拨出超过7000亿欧元(7430亿美元)的能源补贴，以缓解家庭和企业面临创纪录价格的痛苦(见“能源成本上涨”，下半部分)。能源公司也得到了支持;有些被国有化了，包括在德国和法国。欧盟能源平台将汇集天然气(后来还有氢气)的采购，相当于一个正在形成的卡特尔。研究人员需要问的是，这些事件是暂时的例外，还是持久的重新定位。关键在于开放的全球市场推动稀缺资源的有效配置，而不是自上而下的国家计划。

能源危机正在加剧国家内部和国家之间的社会不平等。能源价格上涨对弱势家庭和中低收入国家的打击最大。其影响是深远的。能源危机仍有可能演变为财政或债务危机——在2019冠状病毒病大流行之后，发展中国家的债务负担已达到50年来的最高水平(见go.nature.com/3hnrcky)．脆弱经济体的工业可能会萎缩。政府对境况不佳行业的支持呈螺旋式上升，掏空了公众口袋，减少了外汇储备，并有可能提高金融借款的风险评级。

研究人员必须评估对国家政策和多边援助、贷款和发展政策的影响。它们应阐明日益严重的能源贫困、能源价格冲击和能源引起的通货膨胀在多大程度上削弱社会凝聚力并威胁政治稳定。富裕国家也会受到影响，英国和捷克共和国的抗议活动就是明证。

能源危机将如何影响气候行动?

这方面的后果可能很严重。中低收入国家对西方对能源危机的反应感到不安;富裕国家转而使用煤炭来取代从俄罗斯进口的煤炭，同时呼吁贫穷国家尽最大努力去碳化，这似乎很虚伪。

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随着预算受到打击，富裕国家将进一步落后于其气候融资目标(见自然598, 400 - 402;2021)．将国家划分为贸易集团的气候倡议——如七国集团提议的对进口商品中嵌入的碳征收关税的气候俱乐部——如果不能与全球气候行动中的共同但有区别的责任原则适当地保持一致，可能会在富国和穷国之间造成紧张关系⁶．

社会和政治科学家和经济学家需要确定哪些双边、区域和多边机制最适合促进《巴黎气候协定》所承诺的气候融资、技术转让和能力建设。需要重新审查跨境碳排放措施⁶．

在COP27气候会议的支持下，还需要研究设计一个全球“损失和损害基金”，以补偿各国受到气候变化的直接影响。这样一个基金应该采取什么形式，应该支持什么类型的活动，富裕国家如何提供资金，以及在什么条件下提供资金，这些都需要决定。否则，国家之间的紧张关系将加剧，并有可能使气候谈判陷入停滞——我们失去了我们所没有的时间。

能源危机既是机遇，也是挑战。随着时间进入2023年，研究人员必须给出保护绿色能源转型的答案。