節省的能源可以抵消同期能源消費增加量

    美國近期發布《技術與變革：美國能源的未來》報告，該報告是由美國能源部立項啟動支持的技術報告，對美國能源優先發展領域，戰略能源技術發展和有關政策進行研究，并對當前使用的技術和未來二三十年的系列潛在技術的發展狀態、成本、執行的障礙和影響做出評估。本文介紹和分析了報告的主要內容，對我們了解美國現階段能源狀況和未來走向很有幫助。

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

    用好現有節能增效技術

    《技術與變革：美國能源的未來》提出，通過在建筑、運輸和工業部門加快推廣現有節能增效的技術，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。

    事實上，到2030年，利用現有或新興的建筑節能增效技術，即使預期消費需求有所增長，相比美國能源信息管理局的情景測算，仍可降低建筑部門25%到30%的能源使用。所節約的能源，假如不被其他部門所增加的用電量占用，就足以解決為平衡區域供電而在2030年前建立新電廠或尋求環境更加友好的電力資源替代等一系列問題。

    工業和交通運輸部門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，工業部門可以減少14%到22%的能耗。無論是電力生產還是余熱回收，都可以同其他特定的工藝技術一起擴大現有系統的使用。在交通運輸部門，到2020年，能效技術可能會使輕型車輛(轎車和越野車)超過每加侖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。插件式混合動力電動汽車和電池電動汽車的應用增加，可以明顯減少汽油的使用，但其市場成功的關鍵還有賴于電池性能的發展和比現行車輛更低的成本。此外，燃料電池汽車技術的改進可以為其在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的能耗，因為在能效方面它是卡車運輸的10倍。

    未來電力供應結構可能發生改變

    在未來二三十年，特別是如能按需對碳捕獲和儲存以及先進核能進行規模化部署與應用，將有許多選擇途徑來獲得新的電力供應并改變電力供應結構。目前，燃燒化石燃料生產的電力超過全美電量的70%，但幾個非傳統的電力生產來源在未來二三十年將明顯有可能改變供應結構。它們能夠顯著減少溫室氣體排放，但同時也可能增加用電成本。

    1、可再生能源，如風能、太陽能、水能、地熱能和生物能，在未來的電力系統中會發揮重要作用，預計到2020年每年可以額外提供大約500萬億千瓦時的電力，到2035年，這個數字則增加到1100萬億千瓦時(美國總耗電量目前大約每年4000萬億千瓦時)。

    目前，常規水電占美國電力供應的6%，但受環境所限難以擴張。總體而言，太陽能發電在美國的潛力最大，其次是風能。除了成本相對較高，技術層面兩者擴展都不受限制。預計太陽能和風能提供的用電量在2020年能達到10%，2035年達到20%。到2035年，可再生能源發電量可能會超過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電，通過對現有電廠的技術改造和設備翻新，到2035年可以提供每年高達1200萬億千瓦時的電力，而通過建設新電廠則可以達到1800萬億千瓦時。

    目前，燃煤電廠生產美國一半的電力，國內煤炭儲備能夠滿足未來一個多世紀大幅增長的用電需求。由于這些電廠產生大量二氧化碳，因此除非能夠實現碳捕獲和儲存，否則對溫室氣體排放的控制必然會限制燃煤電廠的生產。碳捕獲和儲存技術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。現有的地質調查表明，主要燃煤廠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最終可減少90%的二氧化碳排放。盡管成本顯著增加，但到2035年所有現有燃煤電廠被集成碳捕獲和儲存的煤電廠替代還是可能的。

    3、核電預計到2020年能夠每年增加160萬億千瓦時的電力，到2035年則可以增加850萬億千瓦時。目前核能提供全美用電量的19%，升級現有電廠和興建新電廠來提高生產能力，從而增加電力生產份額的潛力還很大，而升級電廠的成本還不到新建電廠成本的1/3。

    4、到2035年，擴大天然氣發電可以滿足美國電力需求的很大一部分。不過，隨著大幅提高的電力需求，屆時是否有足夠的且具備競爭力價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進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

    電網擴建及現代化將增強可靠性和安全性，適應負荷增長和電力需求的變化，擴大能源效率技術的使用，使新能源的技術供給和效能發揮成為可能，特別是間歇性的風能和太陽能。

    目前，美國電網營運的技術已經過時，由于自然和人為的原因很容易中斷。而更新電網所需的技術可以幫助消費者節約能源，提高運營商的信息管理，并入可再生能源以及適應插件式混合動力與電動汽車的要求。經過大約20年，電網的擴建和現代化即智能電網的建設可以全部完成，預計帶來的收益將遠遠超過改造成本。完成電網的擴建和現代化同時將進一步降低營運成本與更迅速地執行修正要求。兩者一同操作的費用經測算，要比單獨擴建或現代化節省2500億美元。然而，建設智能電網要付出很高的成本，同時它還涉及許多政策問題，比如需要制定鼓勵投資的法律和規章。