美國加利福尼亞州一處鉆進(jìn)平臺。新華社/法新

    美國智庫的觀(guān)點(diǎn)認為，通過(guò)更積極的政策和獎勵措施而達到更加節能是有可能的，節能增效的技術(shù)目前絕大多數具有成本效益，并同樣可能對未來(lái)的能源選擇保持競爭力，此外，提高能效的技術(shù)還將不斷涌現。

　　用好現有節能增效技術(shù)

　　《技術(shù)與變革：美國能源的未來(lái)》提出，通過(guò)在建筑、運輸和工業(yè)部門(mén)加快推廣現有節能增效的技術(shù)，預計到2020年能夠節省15%的能源消費，到2030年能夠節省30%，節省的能源可以抵消美國能源信息管理局預估的同期能源消費增加量。建筑行業(yè)占美國能源消費的40%和用電量的73%，是節能增效潛力最大的行業(yè)。
　　事實(shí)上，到2030年，利用現有或新興的建筑節能增效技術(shù)，即使預期消費需求有所增長(cháng)，相比美國能源信息管理局的情景測算，仍可降低建筑部門(mén)25%到30%的能源使用。所節約的能源，假如不被其他部門(mén)所增加的用電量占用，就足以解決為平衡區域供電而在2030年前建立新電廠(chǎng)或尋求環(huán)境更加友好的電力資源替代等一系列問(wèn)題。
　　工業(yè)和交通運輸部門(mén)也可以大大提高其能源效率。到2020年，與美國能源信息管理局預期的趨勢相比，工業(yè)部門(mén)可以減少14%到22%的能耗。無(wú)論是電力生產(chǎn)還是余熱回收，都可以同其他特定的工藝技術(shù)一起擴大現有系統的使用。在交通運輸部門(mén)，到2020年，能效技術(shù)可能會(huì )使輕型車(chē)輛(轎車(chē)和越野車(chē))超過(guò)每加侖35英里的平均燃油水平。相比目前每加侖25英里的平均燃油，燃油經(jīng)濟性提高了40%，這種改善能夠抵消預計增加的燃油需求。插件式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和電池電動(dòng)汽車(chē)的應用增加，可以明顯減少汽油的使用，但其市場(chǎng)成功的關(guān)鍵還有賴(lài)于電池性能的發(fā)展和比現行車(chē)輛更低的成本。此外，燃料電池汽車(chē)技術(shù)的改進(jìn)可以為其在2035年至2050年期間大規模應用鋪平道路。中型和重型車(chē)輛，預計到2020年也能減少10%到20%的能耗。增加貨運鐵路的使用也能減少交通運輸部門(mén)的能耗，因為在能效方面它是卡車(chē)運輸的10倍。

　　未來(lái)電力供應結構可能發(fā)生改變

　　在未來(lái)二三十年，特別是如能按需對碳捕獲和儲存以及先進(jìn)核能進(jìn)行規�；�部署與應用，將有許多選擇途徑來(lái)獲得新的電力供應并改變電力供應結構。目前，燃燒化石燃料生產(chǎn)的電力超過(guò)全美電量的70%，但幾個(gè)非傳統的電力生產(chǎn)來(lái)源在未來(lái)二三十年將明顯有可能改變供應結構。它們能夠顯著(zhù)減少溫室氣體排放，但同時(shí)也可能增加用電成本。
　　1、可再生能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、地熱能和生物能，在未來(lái)的電力系統中會(huì )發(fā)揮重要作用，預計到2020年每年可以額外提供大約500萬(wàn)億千瓦時(shí)的電力，到2035年，這個(gè)數字則增加到1100萬(wàn)億千瓦時(shí)(美國總耗電量目前大約每年4000萬(wàn)億千瓦時(shí))。
　　目前，常規水電占美國電力供應的6%，但受環(huán)境所限難以擴張�？傮w而言，太陽(yáng)能發(fā)電在美國的潛力最大，其次是風(fēng)能。除了成本相對較高，技術(shù)層面兩者擴展都不受限制。預計太陽(yáng)能和風(fēng)能提供的用電量在2020年能達到10%，2035年達到20%。到2035年，可再生能源發(fā)電量可能會(huì )超過(guò)集成碳捕捉和儲存的煤電或核電。
　　2、集成碳捕獲和儲存的燃煤發(fā)電，通過(guò)對現有電廠(chǎng)的技術(shù)改造和設備翻新，到2035年可以提供每年高達1200萬(wàn)億千瓦時(shí)的電力，而通過(guò)建設新電廠(chǎng)則可以達到1800萬(wàn)億千瓦時(shí)。
　　目前，燃煤電廠(chǎng)生產(chǎn)美國一半的電力，國內煤炭?jì)�備能夠滿(mǎn)足未來(lái)一個(gè)多世紀大幅增長(cháng)的用電需求。由于這些電廠(chǎng)產(chǎn)生大量二氧化碳，因此除非能夠實(shí)現碳捕獲和儲存，否則對溫室氣體排放的控制必然會(huì )限制燃煤電廠(chǎng)的生產(chǎn)。碳捕獲和儲存技術(shù)將二氧化碳注入到地下安全的巖層，如石油和天然氣儲層、深層的含鹽堿水層和深層的煤層�，F有的地質(zhì)調查表明，主要燃煤廠(chǎng)附近的地下巖層足夠存放幾十年的二氧化碳排放。運用碳捕獲和儲存改造現有的燃煤發(fā)電可以減少50%的二氧化碳排放，而集成碳捕獲和儲存的新廠(chǎng)最終可減少90%的二氧化碳排放。盡管成本顯著(zhù)增加，但到2035年所有現有燃煤電廠(chǎng)被集成碳捕獲和儲存的煤電廠(chǎng)替代還是可能的。
　　3、核電預計到2020年能夠每年增加160萬(wàn)億千瓦時(shí)的電力，到2035年則可以增加850萬(wàn)億千瓦時(shí)。目前核能提供全美用電量的19%，升級現有電廠(chǎng)和興建新電廠(chǎng)來(lái)提高生產(chǎn)能力，從而增加電力生產(chǎn)份額的潛力還很大，而升級電廠(chǎng)的成本還不到新建電廠(chǎng)成本的1/3。
　　4、到2035年，擴大天然氣發(fā)電可以滿(mǎn)足美國電力需求的很大一部分。不過(guò)，隨著(zhù)大幅提高的電力需求，屆時(shí)是否有足夠的且具備競爭力價(jià)格的天然氣供應還難以知曉，而這種擴大則可能使美國更加依賴(lài)進(jìn)口和導致二氧化碳排放量的增加。

　　擴建改造國家電力傳輸和分配系統

　　電網(wǎng)擴建及現代化將增強可靠性和安全性，適應負荷增長(cháng)和電力需求的變化，擴大能源效率技術(shù)的使用，使新能源的技術(shù)供給和效能發(fā)揮成為可能，特別是間歇性的風(fēng)能和太陽(yáng)能。
　　目前，美國電網(wǎng)營(yíng)運的技術(shù)已經(jīng)過(guò)時(shí)，由于自然和人為的原因很容易中斷。而更新電網(wǎng)所需的技術(shù)可以幫助消費者節約能源，提高運營(yíng)商的信息管理，并入可再生能源以及適應插件式混合動(dòng)力與電動(dòng)汽車(chē)的要求。經(jīng)過(guò)大約20年，電網(wǎng)的擴建和現代化即智能電網(wǎng)的建設可以全部完成，預計帶來(lái)的收益將遠遠超過(guò)改造成本。完成電網(wǎng)的擴建和現代化同時(shí)將進(jìn)一步降低營(yíng)運成本與更迅速地執行修正要求。兩者一同操作的費用經(jīng)測算，要比單獨擴建或現代化節省2500億美元。然而，建設智能電網(wǎng)要付出很高的成本，同時(shí)它還涉及許多政策問(wèn)題，比如需要制定鼓勵投資的法律和規章。

　　石油將繼續發(fā)揮不可或缺作用

　　在2020年之前，石油替代或減少石油使用的選擇有限，但從長(cháng)期來(lái)看，在2030至2035年可能會(huì )出現較大變化，因此要有目的的減少運輸部門(mén)的石油使用。
　　提高汽車(chē)能效。汽車(chē)節能的技術(shù)，現在已可以應用，而且新技術(shù)還在不斷涌現。汽車(chē)節能是近期減少石油使用的最佳選擇，此外，一些替代燃料在2020年后預計能夠商業(yè)化。
　　開(kāi)發(fā)將生物質(zhì)和煤轉化為液體燃料的技術(shù)。纖維素乙醇是一個(gè)主要的石油替代方案，雖然纖維素能源作物的轉換還沒(méi)有商業(yè)規模的示范。生物質(zhì)是可再生的，但有限的土地和水資源將限制年產(chǎn)量。按當前的農業(yè)生產(chǎn)能力，到2020年每年可以生產(chǎn)五億干噸(dry　tons)生物質(zhì)。如果屆時(shí)纖維素乙醇已經(jīng)實(shí)現商業(yè)化生產(chǎn)，那么每天可以提供50萬(wàn)桶燃料，到2035年，每天可以提供170萬(wàn)桶燃料，接近目前輕型汽車(chē)燃料用量的20%。
　　為了達到每年供應五億干噸生物質(zhì)的能力，不僅需要政府制定鼓勵農民種植纖維素能源作物的激勵措施，還要求政府為數以百計的轉化廠(chǎng)和配套基礎設施提供許可。
　　煤制液體燃料技術(shù)在美國以外得到了應用示范，盡管其轉換過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳是石油的兩倍。集成碳捕獲和儲存的液體煤燃料達到每天300萬(wàn)桶的生產(chǎn)能力，大約能滿(mǎn)足目前運輸部門(mén)燃料用量的25%，但對減排二氧化碳幾乎沒(méi)有作用。而且，要達到上述指標就需要增加比目前水平高50%的煤炭產(chǎn)量，這會(huì )導致增加額外的基礎設施，包括煤炭開(kāi)采、交通運輸、煤制液體燃料廠(chǎng)與碳捕獲和儲存系統。這除了對環(huán)境產(chǎn)生一系列潛在的影響，還可能由于碳捕獲和儲存的成功商業(yè)化帶來(lái)的煤炭消費量持續增長(cháng)而抬高煤炭?jì)r(jià)格。結合碳捕獲和儲存技術(shù)的生物質(zhì)煤混合液體燃料可以達到二氧化碳的零排放。60%為煤、40%為生物質(zhì)的混合液體燃料達到每天250萬(wàn)桶的生產(chǎn)能力，就相當于美國運輸部門(mén)燃料用量的20%。
　　先進(jìn)生物質(zhì)轉換技術(shù)的研發(fā)要求生物工程和生物技術(shù)在基礎研究上有所突破。
　　通過(guò)擴展插件式混合動(dòng)力車(chē)、電池電動(dòng)車(chē)和氫燃料電池車(chē)的應用，使輕型汽車(chē)電氣化。這種轉變需要先進(jìn)電池和燃料電池技術(shù)的發(fā)展，以及為管理電力需求增加而對電網(wǎng)的現代化改造。

　　電力行業(yè)有望減少溫室氣體排放

　　報告認為，通過(guò)能效技術(shù)的廣泛應用，制定可再生能源、煤炭、天然氣、生物質(zhì)能以及核能等多種電力供應技術(shù)替代的組合，電力行業(yè)在未來(lái)二三十年減少大量溫室氣體排放是可以實(shí)現的。
　　碳捕獲和儲存與先進(jìn)核電對這個(gè)技術(shù)組合的決策特別重要，為此，電力部門(mén)在未來(lái)10年必須盡快啟動(dòng)和完成對這兩項關(guān)鍵技術(shù)的示范，以便其在2020年左右開(kāi)始大規模應用。
　　(1)對用煤炭和天然氣發(fā)電的現有和新的發(fā)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，使用碳捕獲和儲存技術(shù)來(lái)封存二氧化碳，在技術(shù)上和成本上能否被市場(chǎng)接受還需驗證。在2020年之前，這可能要求興建(新建或改造)15到20個(gè)具備碳捕獲和儲存的示范電廠(chǎng)，來(lái)驗證各種燃料、技術(shù)以及碳捕獲和存儲戰略的可行性，關(guān)鍵是要表明碳捕獲和儲存在各類(lèi)地質(zhì)構造條件下可以按所需規模安全地應用。電力部門(mén)實(shí)現大幅度減排，可能需要數十年。
　　(2)在未來(lái)十年，需興建約五個(gè)示范核電廠(chǎng)來(lái)驗證先進(jìn)核能在美國是否可以商用。如果這些示范項目能夠滿(mǎn)足成本、進(jìn)度和性能指標的要求，從2020年到2035年，每年可能都會(huì )建造三至五個(gè)新電廠(chǎng)。這種擴張將大大增加美國能源供應的多樣性，彌補同階段集成碳捕捉和儲存與可再生能源不能滿(mǎn)足的電力需求。
　　在美國發(fā)展核電的障礙主要面臨高成本、可能的應用管理瓶頸以及公眾對安全的高度關(guān)注。來(lái)自集成碳捕捉和儲存的燃煤發(fā)電、先進(jìn)核電，海上風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電的電力成本，很可能會(huì )大大超過(guò)目前的電力生產(chǎn)成本。此外，關(guān)于用地、用水和潛在的健康安全影響等問(wèn)題，可能會(huì )限制如碳捕捉和儲存與核能等一些技術(shù)的應用。

　　加快部署應用新能源技術(shù)

　　未來(lái)十年，公共和私營(yíng)部門(mén)需要開(kāi)展廣泛的研究、開(kāi)發(fā)和示范工作。由于新技術(shù)的應用包含大量的不確定因素，加之各區域條件和技術(shù)需求不盡相同，因此對基礎研究到示范推廣創(chuàng )新鏈上的廣泛型組合支持，可能會(huì )比單一的以確定和選擇技術(shù)成敗為目標的支持更為有效。在未來(lái)十年，高優(yōu)先級的推廣示范技術(shù)，包括碳捕獲和儲存、先進(jìn)核電、纖維素乙醇和先進(jìn)輕型車(chē)輛；而高優(yōu)先級的研發(fā)則包括先進(jìn)電池和燃料電池、大規模的電力負載存儲管理、地熱發(fā)電和先進(jìn)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。
　　許多新興能源供求技術(shù)的廣泛應用遇到了障礙，包括周轉緩慢的基礎設施、有限的資源、潛在的高成本、性能以及有關(guān)溫室氣體排放限制的不確定等。要克服這些障礙，就需要制定包括獎勵措施在內的有關(guān)法規和政策，比如建立能效標準，支持發(fā)展可再生能源，鼓勵碳捕獲與儲存、先進(jìn)核能和纖維素燃料技術(shù)的示范推廣等。性能、易用性和成本等方面都能對投資人、購買(mǎi)者與用戶(hù)產(chǎn)生強烈吸引的技術(shù)才是市場(chǎng)能夠接受的技術(shù)。對性能指標要求明確的技術(shù)法規和標準可以刺激技術(shù)發(fā)展，并幫助改善市場(chǎng)的吸引力。報告指出：盡管這些新能源技術(shù)在未來(lái)二三十年具有可行性，但在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、政策邊界以及能源市場(chǎng)上仍然存在很多不確定性。
　　相關(guān)鏈接
　　背景與目標
　　由于能源市場(chǎng)的劇烈波動(dòng)，全球日益增加的能源需求以及美國對石油、天然氣進(jìn)口及其來(lái)源的嚴重依賴(lài)，美國的能源安全愈益脆弱。目前，美國超過(guò)85%的能源供應由化石燃料提供，而化石燃料也占世界能源和消費的21%。美國運輸業(yè)的能源幾乎完全依賴(lài)石油，其中56%的石油消費需要進(jìn)口。美國化石能源消耗每年產(chǎn)生約60億噸的二氧化碳，約占世界二氧化碳總排放量的1/4。主要由溫室氣體排放導致的氣候變化問(wèn)題，同國家利益和政治利益聯(lián)系愈加密切，也引起了對未來(lái)能源問(wèn)題的日益關(guān)注。
　　面對上述問(wèn)題，美國未來(lái)如何提供足夠的、廉價(jià)的以及可持續的能源供應是該報告研究的背景。
　　報告的目標是促使決策者通過(guò)技術(shù)選擇進(jìn)行合理的能源生產(chǎn)、分配和運用，提高可持續發(fā)展能力，支持經(jīng)濟長(cháng)期繁榮，促進(jìn)能源安全，減少對環(huán)境的不利影響，并為后續的相關(guān)政策研究打好堅實(shí)基礎。由于正在開(kāi)發(fā)與將來(lái)可能應用的能源技術(shù)種類(lèi)繁多，因此報告按2008—2020年、2020—2035年和2035—2050年三個(gè)階段，對每個(gè)階段最可能成熟應用的技術(shù)給予了重點(diǎn)關(guān)注和前景分析。報告指出，通過(guò)有效部署現有和新興能源的供應，加快發(fā)展上述技術(shù)，并使兩者有效組合，將有助于減少能源供應來(lái)源，實(shí)現大幅度的溫室氣體減排，從而實(shí)現可持續發(fā)展、經(jīng)濟長(cháng)期繁榮和促進(jìn)能源安全的目標。