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早在20世纪70年代，自然资源的损失就成为经济观察家和决策者的重要焦点之一。1970年，罗马俱乐部任命的麻省理工学院研究小组提交了《米多斯报告》

鉴于不可再生资源库存有限，地球空间有限，我们必须普遍接受以下原则，人口增长最终会导致生活水平下降和更复杂的问题。

克里斯蒂安戈利耶在启发性的作品《月底后的气候》中明确指出，直到19世纪初，大气中的碳浓度才稳定在280万(280ppm)下面。海洋和植物的光合作用足以吸收人类活动产生的二氧化碳。

然而，随着1820年的工业起飞和大规模煤炭开采，这种平衡被打破，280年初大气中的二氧化碳浓度ppm持续增加，至2018年达到410ppm二氧化碳浓度的急剧增加导致温室效应，全球气候明显变暖。

全球变暖对环境有许多后果：干旱、野火和洪水变得越来越频繁和严重，生物多样性显著降低。全球变暖也对人类活动产生了影响，如气候相关自然灾害导致的死亡增加，热浪导致生产率显著下降。

自然资源的损失和气候变化挑战的必要性给了我们一些问题。著名经济学家菲利普·在《创造性破坏的力量》一书中，阿吉翁等人提出了中间能源陷阱的概念。

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，如何转化为可再生能源？

用天然气代替传统能源合理吗？

天然气是一种中间能源，虽然属于化石能源，但被认为是最清洁的碳氢化合物，燃烧释放的二氧化碳比石油少30%，比煤少50%。

因此，页岩气作为一种非传统天然气，再次受到中间能源的关注。这里没有深入讨论页岩气的开采。我们只是以此为例，阐述利用中间能源的利弊。

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.它显示了美国页岩气产量的变化。我们可以看到，2008年以来，页岩气产量急剧加速（称为页岩气繁荣）-2018年增长约500%。

图9.从2008年开始，天然气取代煤炭的速度大大加快。

煤炭向天然气转型对二氧化碳排放有什么影响？

图9.6、二氧化碳密度(即单位能量产出对应的二氧化碳排放量)急剧下降(图中虚线)。这种下降是替代效应的结果:由于高污染煤被低污染天然气部分取代，单位能量产出造成的污染减少。

然而，该效应可能完全抵消并超过规模效应：页岩气作为补充能源引入后，会增加能源的整体供应，降低能源价格甚至企业生产成本，鼓励企业扩大产出，排放更多的二氧化碳。

图9.6.实际二氧化碳总排放量长期持续上升后，从2008年开始下降(图中实线)，说明替代效应占主导地位。

无论与污染效应有关的批评如何，我们能否认为页岩气应该毫不犹豫地大规模开采？同样，如果考虑到创新效应，我们必须重新评估上述推理。

什么是中间能源陷阱？

最近的一项研究表明，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，后者大于可再生能源。

企业可以选择投资于化石能源（煤炭和天然气）或可再生能源的技术创新。页岩气的繁荣对短期和长期二氧化碳排放有什么影响？

短期内，依靠现有技术，页岩气的引入将带来两种相反的效果：减少污染的替代效应和加重污染的规模效应。

如图9.如6所示，替代效应似乎占主导地位。那么，考虑到创新因素，当企业需要在化石能源和可再生能源之间做出选择时，会产生什么结果呢？

由于化石燃料的市场规模和租金都在增加，化石燃料的繁荣至少会刺激企业暂时放松可再生能源的创新。

事实上，从图9开始.也可以看出，2008年可再生能源专利数量占美国所有专利比例持续上升后，开始大幅下降。

因此，页岩气的繁荣可能会推迟绿色创新的转型，或者由于路径依赖而完全阻碍转型。受页岩气繁荣的影响，化石燃料技术领域的专业知识积累将促进企业继续无休止地开发这些技术，我们可以称之为中间能源陷阱。

在这两种情况下，页岩气的引入会导致二氧化碳排放和潜在气候灾害的长期增加，在没有页岩气繁荣的情况下可以避免。

如何充分利用中间能源？

这是否意味着人们应该忽视中间能源，或者有更好的方法让我们利用它们在短期内的积极影响，但尽量减少它们对创新的长期危害？

我们认为，如果在模型中采用合理的参数值，最佳政策选择是在利用页岩气繁荣的同时大力补贴可再生能源创新，显著但不过度提高碳税（增长2）~3个百分点)。这样的政策可以成功避免中间能源陷阱，加快绿色创新转型。

天然气等中间能源的利用可以在短期内减少二氧化碳排放，但创新的焦点可能会落入中间能源领域，从而阻碍清洁能源的转型。这需要政策制定者发挥作用，选择合适的政策组合，以防止各国在能源转型中停滞不前。

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