第二代（2G）液体生物燃料被视为满足交通运输部门全球能源需求的一项前景可期的未来技术；目前，该部门仍由原油衍生燃料主导。生命周期分析表明，与玉米乙醇相比，2G生物燃料可抵消多得多的碳排放。环保人士认为，这有助于降低全球碳足迹，尤其是在航空领域——目前尚不存在生物燃料以外的低碳替代方案。由于第二代生物燃料的原料包括柳枝稷以及森林和收获残余物等非食用生物质，它们不会直接与粮食作物争夺资源。因此，关注贫困和营养问题的人士认为，2G生物燃料有助于减轻生物燃料对食品价格的影响。
据近期一份 联合国贸易和发展会议（UNCTAD）报告称，美国、欧盟国家以及巴西、印度和中国等先进发展中国家均已投资第二代生物燃料，而其商业化应用长期以来一直被认为“就在眼前——或许还需十年”。
随着近期创新不断涌现，且过去十年间油价走高，美国国家研究委员会关于增加生物燃料的经济和环境影响委员会 的报告认为，我们或许即将终于看到纤维素转化为液体燃料技术的商业规模应用。但开发和实施这些新技术对社会整体具有怎样的经济价值？哪些因素决定这一价值？这一估值对气候影响与政策、经济增长、能源价格和人口增长方面的不确定性有多敏感？
对2G生物燃料技术全球规模应用的净收益进行估值面临诸多挑战。2G技术的可行性取决于有关可再生燃料和气候减缓的政策、气候影响以及油价。事实上，近期一项 研究 显示，由于未来油价存在巨大的不确定性，私人投资者目前不愿大规模投资第二代生物燃料技术。而在缺乏全球碳排放市场的情况下，私营企业不会在决策中计入生物燃料对温室气体（GHG）排放的潜在影响。然而，2G生物燃料技术的大规模应用所产生的影响远不止温室气体排放。全球土地利用将发生深刻且长期的变化，可能影响自然土地提供非市场生态系统服务；通过土地市场与商业木材、畜牧业和种植业活动产生的相互作用，也可能具有重大意义。
我们近期的一项 研究 通过在大规模不确定性和非市场外部性的背景下，对改进后的2G生物燃料技术进行系统估值，帮助更好地理解这些问题。研究采用了一个可计算的全球土地利用局部均衡模型，昵称为FABLE（模型说明见 此处）。我们将模型运行两次——一次设定可使用2G技术，一次设定不可使用——由此可以确定2G生物燃料对社会的全球价值。此外，我们还可以分解推动这一估值的因素，包括土地转化成本、耕地租金、化肥成本，以及规划期结束时森林和自然土地的遗赠价值。
我们的基准情景基于若干假设，包括：
根据 美国能源信息署（EIA）参考预测，21世纪石油价格将上涨；
2G技术可用，其水平以当前生物化学工程最佳实践为基础；
气候变化对粮食作物产量的影响适中；
经济和人口增长遵循最可能的路径，依据是 联合国预测；以及
不存在针对土地利用相关温室气体排放的气候监管。
图1：2G生物燃料转化技术的估值，单位：美元/人。
纵轴数值对应全球人均福利的差值，由两次求解FABLE模型得出：一次纳入该技术，一次不纳入。该差值表示在四组不同基准假设下，现有2G技术（方形标记）或改进后的2G技术（圆形标记）的价值。彩色部分表示现有技术情景下福利变化的来源。
在没有政府强制要求使用2G生物燃料的情况下，预计现有2G技术将在2035年实现商业化，其对社会的全球折现价值估计为每人10.03美元，或按2004年价格和人口水平计算为642亿美元（图1第一根柱中的灰色圆圈）。在这一基准情景下，几乎所有社会效益都来自石油支出的减少（图1蓝色部分）。然而，若仅关注这一变化，就会严重误导对社会总体效益的判断。引入2G生物燃料后，土地竞争加剧，影响土地租金，进而推高其他土地相关服务的生产成本，包括农作物、畜牧业和林业产品以及生态系统服务。这会降低其他土地相关产品的消费水平（图1绿色部分），也会促使土地进一步转化，而土地转化本身成本高昂。由于2G技术的引入会促使更多土地转化为生物燃料原料生产用地，到2205年（情景的终止年份），留存的森林和自然土地也会减少。这会降低社会留给子孙后代的“遗赠”价值，进而也削弱2G技术对社会的总价值（图1浅蓝色部分）。
通过调整基准情景的相关假设，我们能够评估2G技术估值对多种因素的敏感性，例如气候对作物产量的影响、油价、全球经济和人口增长率、温室气体监管，以及社会对未来收益的折现率。
对全球土地相关温室气体排放的限制会提高森林的社会价值，从而抑制将森林转化为农业用途。这会推高粮食和生物燃料生产用地的成本，继而增加粮食、林产品和生态系统商品与服务的成本——凸显温室气体排放与消费之间的权衡。通过减少液态化石燃料生产和燃烧产生的排放，部署2G生物燃料技术可在温室气体排放约束下腾出空间，用于进一步土地转化、化肥使用等，从而降低机会成本，并促进土地相关商品和服务的消费（图1：气候监管/绿色部分）。总体而言，在全球温室气体排放约束下，现有2G技术对社会的价值是无此约束时的两倍多，使部署2G技术带来的全球收益提高至近每人22美元，按2004年人口水平计算总价值为1390亿美元。
用于开采页岩油气的新技术兴起并得到应用，引发了对化石能源充裕、近期油价上涨趋势逆转的担忧。事实上，近期油价已跌至约50美元/桶。在这种情况下（且不存在土地相关温室气体排放监管），2G生物燃料技术对社会几乎没有经济价值（图1“能源价格平稳”）。
近期的科学 证据 表明，气候变化造成的农业不利影响若更为严重，可能会显著拖累全球粮食作物的生产率增长。我们的建模结果显示，届时需要更多耕地来满足全球粮食需求，这会提高生物燃料生产用地的机会成本，并略微减少生物燃料产量。然而，对总经济福利的影响很小（图1“气候影响”：每人9.98美元；基准技术情景下为每人10.03美元）。
经济增长率较低，会减缓土地租金随时间上涨的速度。土地相对不那么稀缺，使用土地的2G生物燃料技术面临的竞争也较少，因此其价值会略高于基准经济增长率情景（图1“低增长”：每人10.14美元，基准情景为每人10.03美元）。高人口增长情景也遵循同一原理，只是方向相反。与基准情景相比，人口增长更快，意味着需要供养和安置的人口更多，土地也更加稀缺。在这种情况下，2G技术对社会的价值较低；在人口快速增长情景下，降至每人8.54美元（图1“高人口增长”）。
目前正在进行大量公共投资，以改进2G技术；我们估计，成本总计有可能降低18%。相较于基准情景，这些技术改进有望使2G技术的社会估值提高约30%（按2004年人口计算约为200亿美元）（图1第一根柱中的黑色圆圈）。另一方面，如果技术悲观派的判断正确，2G技术试点未能有效扩大规模，那么其全球估值可能低于预测。在我们的悲观情景中，预计成本比基准情景高18%，2G技术的社会估值约为每人7.49美元，或按2004年人口计算为479亿美元（图1第一根柱中的白色圆圈）。
我们的研究结果表明，评估2G技术的社会效益，不能只考虑其替代石油支出的价值和生物燃料生产成本。纤维素生物燃料的大幅扩张将产生更广泛的影响，包括土地租金和土地转化成本上升、其他土地相关商品与服务消费减少，以及留给子孙后代的天然森林和保护地减少。考虑这些因素后，我们发现，在高度优先考虑减缓气候变化且2G技术持续进步的世界中，获得改进后的技术能够为社会带来显著效益。
本文最初发表于 世界银行“让我们谈发展”博客。本文发表并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Jevgenijs Steinbuks是世界银行发展研究部经济学家。Thomas Hertel是普渡大学农业经济学杰出教授。Tyner教授是能源经济学家，也是普渡大学James and Lois Ackerman农业经济学教授。
图片：2014年4月18日，一名女子走过希腊东北部色雷斯地区克桑西镇附近的一片生物柴油原料作物田。路透社/Yannis Behrakis
