石油將繼續發揮不可或缺作用

    在2020年之前，石油替代或減少石油使用的選擇有限，但從長期來看，在2030至2035年可能會出現較大變化，因此要有目的的減少運輸部門的石油使用。

    提高汽車能效。汽車節能的技術，現在已可以應用，而且新技術還在不斷涌現。汽車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年后預計能夠商業化。

    開發將生物質和煤轉化為液體燃料的技術。纖維素乙醇是一個主要的石油替代方案，雖然纖維素能源作物的轉換還沒有商業規模的示范。生物質是可再生的，但有限的土地和水資源將限制年產量。按當前的農業生產能力，到2020年每年可以生產五億干噸(dry　tons)生物質。如果屆時纖維素乙醇已經實現商業化生產，那么每天可以提供50萬桶燃料，到2035年，每天可以提供170萬桶燃料，接近目前輕型汽車燃料用量的20%。

    為了達到每年供應五億干噸生物質的能力，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和配套基礎設施提供許可。

    煤制液體燃料技術在美國以外得到了應用示范，盡管其轉換過程產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300萬桶的生產能力，大約能滿足目前運輸部門燃料用量的25%，但對減排二氧化碳幾乎沒有作用。而且，要達到上述指標就需要增加比目前水平高50%的煤炭產量，這會導致增加額外的基礎設施，包括煤炭開采、交通運輸、煤制液體燃料廠與碳捕獲和儲存系統。這除了對環境產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化帶來的煤炭消費量持續增長而抬高煤炭價格。結合碳捕獲和儲存技術的生物質煤混合液體燃料可以達到二氧化碳的零排放。60%為煤、40%為生物質的混合液體燃料達到每天250萬桶的生產能力，就相當于美國運輸部門燃料用量的20%。

    先進生物質轉換技術的研發要求生物工程和生物技術在基礎研究上有所突破。

    通過擴展插件式混合動力車、電池電動車和氫燃料電池車的應用，使輕型汽車電氣化。這種轉變需要先進電池和燃料電池技術的發展，以及為管理電力需求增加而對電網的現代化改造。

    電力行業有望減少溫室氣體排放

    報告認為，通過能效技術的廣泛應用，制定可再生能源、煤炭、天然氣、生物質能以及核能等多種電力供應技術替代的組合，電力行業在未來二三十年減少大量溫室氣體排放是可以實現的。

    碳捕獲和儲存與先進核電對這個技術組合的決策特別重要，為此，電力部門在未來10年必須盡快啟動和完成對這兩項關鍵技術的示范，以便其在2020年左右開始大規模應用。

    (1)對用煤炭和天然氣發電的現有和新的發電廠來說，使用碳捕獲和儲存技術來封存二氧化碳，在技術上和成本上能否被市場接受還需驗證。在2020年之前，這可能要求興建(新建或改造)15到20個具備碳捕獲和儲存的示范電廠，來驗證各種燃料、技術以及碳捕獲和存儲戰略的可行性，關鍵是要表明碳捕獲和儲存在各類地質構造條件下可以按所需規模安全地應用。電力部門實現大幅度減排，可能需要數十年。

    (2)在未來十年，需興建約五個示范核電廠來驗證先進核能在美國是否可以商用。如果這些示范項目能夠滿足成本、進度和性能指標的要求，從2020年到2035年，每年可能都會建造三至五個新電廠。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足的電力需求。

    在美國發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注。來自集成碳捕捉和儲存的燃煤發電、先進核電，海上風力發電、太陽能發電的電力成本，很可能會大大超過目前的電力生產成本。此外，關于用地、用水和潛在的健康安全影響等問題，可能會限制如碳捕捉和儲存與核能等一些技術的應用。

    加快部署應用新能源技術

    未來十年，公共和私營部門需要開展廣泛的研究、開發和示范工作。由于新技術的應用包含大量的不確定因素，加之各區域條件和技術需求不盡相同，因此對基礎研究到示范推廣創新鏈上的廣泛型組合支持，可能會比單一的以確定和選擇技術成敗為目標的支持更為有效。在未來十年，高優先級的推廣示范技術，包括碳捕獲和儲存、先進核電、纖維素乙醇和先進輕型車輛；而高優先級的研發則包括先進電池和燃料電池、大規模的電力負載存儲管理、地熱發電和先進的太陽能光伏發電技術。

    許多新興能源供求技術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法規和政策，比如建立能效標準，支持發展可再生能源，鼓勵碳捕獲與儲存、先進核能和纖維素燃料技術的示范推廣等。性能、易用性和成本等方面都能對投資人、購買者與用戶產生強烈吸引的技術才是市場能夠接受的技術。對性能指標要求明確的技術法規和標準可以刺激技術發展，并幫助改善市場的吸引力。報告指出：盡管這些新能源技術在未來二三十年具有可行性，但在科學技術領域、政策邊界以及能源市場上仍然存在很多不確定性。

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    背景與目標

    由于能源市場的劇烈波動，全球日益增加的能源需求以及美國對石油、天然氣進口及其來源的嚴重依賴，美國的能源安全愈益脆弱。目前，美國超過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%。美國運輸業的能源幾乎完全依賴石油，其中56%的石油消費需要進口。美國化石能源消耗每年產生約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題，同國家利益和政治利益聯系愈加密切，也引起了對未來能源問題的日益關注。

    面對上述問題，美國未來如何提供足夠的、廉價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技術選擇進行合理的能源生產、分配和運用，提高可持續發展能力，支持經濟長期繁榮，促進能源安全，減少對環境的不利影響，并為后續的相關政策研究打好堅實基礎。由于正在開發與將來可能應用的能源技術種類繁多，因此報告按2008—2020年、2020—2035年和2035—2050年三個階段，對每個階段最可能成熟應用的技術給予了重點關注和前景分析。報告指出，通過有效部署現有和新興能源的供應，加快發展上述技術，并使兩者有效組合，將有助于減少能源供應來源，實現大幅度的溫室氣體減排，從而實現可持續發展、經濟長期繁榮和促進能源安全的目標。