【经岚传递】Hubbert峰值理论
【经岚传递】16L84
环境经济学经典文献课堂阅读系列
Hubbert峰值理论
编译/苏榆强
Hubbert Curve是由美国地质学家King Hubbert于1956年一篇对于美国石油产量顶点预测的研究报告中所指用的预测方法。报告中，Hubbert将美国油田产量的历史数据与对称的钟形曲线进行拟合，发现有相当高的拟合度，于是提出以下两个假定：
对于一定存量的油田，从投入开发开始，产量随时间而上升，达到一个产量顶点后，产量开始随时间下降，最后趋近于零，而这整个过程服从钟形曲线，呈现左右对称。
当时间趋近于无限时，曲线下方的面积等于该油田最终可采储存量。
其内在的经济学涵义为：油田的开发初期，非所有的油田储藏量都被发现，并且开采石油的机械也需要时间来进行安装，因此产量才会随时间上升而上升，直到所有石油储藏量都已经被发现并且安装上了开采机械，此时石油产量达到“石油顶点”，石油顶点过后，由于石油开采机械已经不能再被安装，并且石油质量也开始下降，使得石油越来越难以被开采，因此石油产量随时间开始下滑。
然而，要能够使Hubbert Curve成立必须还有三个隐性的前提存在：
固定地理范围内的最大石油储藏量
技术不变
只开采“easy oil”－石油开采投资回报率(energy return on energy investment, ERoEI)＞0
三项前提确保了在一定时间内，所研究地区的最大石油储藏量是固定的，并且这些石油都具有开采的经济效益性。
为了确保Hubbert Curve是否是有效的，回顾Hubbert于1956年的报告中对于美国48州的石油顶点预测。凭借着过往的历史数据，Hubbert对美国石油顶点进行了两次预测，在当时被认为比较可能的预测，以150Gb(Giga barrel)为最大石油储藏量，得出顶点将于1965年到来；而在当时被认为比较乐观的预测，以200Gb为最大石油储藏量，得出顶点将于1970年到来。从现在的数据观察，发现当时Hubbert认为比较乐观的预测，成功的预言了美国于1970年出现的石油顶点，并且直到2005年这条Hubbert Curve依然能够比较好的预示美国的石油当年产量以及剩余最大储藏量。于同篇报告中，Hubbert还对世界的石油顶点进行了预测－“half a century”将会迎来世界石油顶点，但是考察历史数据发现，世界石油产量不仅没有停留在2006年，还不断地攀升向上，可以说Hubbert这次的预测是失败的。失败原因在于世界石油开采环境的变化Hubbert当时没有列入考虑，其中包括采油技术的进步、石油利用率提升、大量新油田的发现、经济萧条、新兴经济体崛起、OPEC组织成立等。但却不是说Hubbert Curve是失败的，只是还没有完整。
为了能够更好的预测石油顶点的发生，后人重新将传统Hubbert模型没有考虑的因素加入后，改写了原先的Hubbert模型：
传统Hubbert模型：
多循环Hubbert模型：
观察两个式子可以发现一个共同拥有的重要参数
，即最大石油储藏量，这也是为何无论使用传统模型或是多循环模型时，都会如此重视最大石油储藏量的数据信息。多循环Hubbert模型相比于传统Hubbert模型最大的改进主要两点：
(1) 克服传统Hubbert模型钟形曲线的对称分布问题：现实上由于石油供给顶点会早于石油需求顶点出现，导致石油供给顶点后的时侯稀缺性巨幅增加，使得石油价格大幅提高，同时造成石油加速产出，最后导致石油产量顶点后的产量递减速率对大于石油顶点前的石油产出递增速率，也就不服从钟形曲线的对称分布。
(2) 大大提高拟合度：综合考虑了更多可能影响石油产量的因素，包括技术、经济、政治等，曲线也不再呈现简单地增再简单递减的曲线，甚至可能出现多峰曲线。
即使现在一般采用多循环Hubbert模型作为预测石油顶点的主要模型，但是还是受到最大石油储藏量的约束，不同机构或学者由于使用了不同的最大石油储藏量，因而得到的世界石油顶点时间大不相同，从2003年到2040年之间都有分布，目前比较权威的数据为美国地质调查局(USGS)于2013年的调查，其中采用4700Gb为世界最大石油储藏量，并预测2037年世界石油顶点将到来。
Hubbert Peak Theory不仅仅能应用在石油顶点的预测，还能预测许多不可再生能源顶点，包括煤炭、天然气、核燃料，或是应用于众多基础工业原料，包括氦气、过度金属元素、贵金属等，甚至能够用来预测可再生能源的多峰顶点，包括鱼群、木材资源等。
虽然Hubbert Peak Theory只是非常简单直接的从量的角度切入，却对当代社会有意义非凡的警示作用。无须多言，当代经济在一定程度上奠基在石油的利用上，无论在运输或是能源供给方面，石油对于当代经济都有巨大贡献。也就使得石油顶点就像是一个不断倒数计时的炸弹，当今社会势必在石油顶点到来之前，必须改变对于石油的高度依赖。有趣的是，为了应对石油顶点的到来，使用石油的成本足见提高不单只推动了替代能源技术的进步，也同时推动了石油开采与利用的技术，那么，替代能源(尤其是干净能源)与石油能源技术的发展将决定世界未来的能源利用结构。从现状看来，石油开采与利用的技术不断进步，而干净能源技术始终没有突破瓶颈，从这个角度看来，使用石油能源的经济效益依然远远大于替代性干净能源，进而使更多的资本进入石油能源开发与利用的技术上，如此可能再进一步降低石油能源的利用成本，然而，利用石油能源造成的大量环境成本却没有一个很好的方式能够在世界范围内进行成本内部化。那么，如果从这个角度分析，世界面对的巨大危机可能并不是石油顶点，而是地球环境的承受顶点，2度目标是否能够达成，我想才是Hubbert Peak Theory最大的启发。
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