世界能源结构的过去与未来

美国是个生产大国，也是个消费大国。在一般人的印象中，美国人大手大脚，不重视节约。其实不然。美国人在个人生活中很节俭，在国家政策层面则一向重视发展循环经济。在美国，早在上个世纪70年代末起就制定了一系列以循环为目标的能源政策。此后虽不断调整，但其核心内容一直围绕三点：一是促进可再生能源的开发利用，二是充分合理利用现有资源，三是鼓励节能。多年来，美国政府主要通过财政手段鼓励可再生能源的开发和利用。美国不仅拨款资助可再生能源的科研项目，还为可再生能源的发电项目提供抵税优惠。2003年，美国将抵税优惠额度再次提高，受惠的可再生能源范围也从原来的两种，扩大到风能、生物质能、地热、太阳能、小型水利灌溉发电工程等更多领域。为扩大可再生能源市场，美国采取了由政府部门带头使用这一新能源方式的办法。美国已经要求其联邦机构使用可再生能源的比例，在2011年达到总能耗的7.5%。去年美国根据《能源政策法》拨款3亿美元，用于实施太阳能工程项目，其目的是在2010年前在联邦机构的屋顶安装2万套太阳能系统。在不影响环境的前提下，充分合理利用现有资源也是美国政府的一贯方针。水电目前占美国能源产量的10%，也是其最大的传统可再生能源。美国现有约7.5万处堤坝，但只有约1/3得到利用。美国联邦政府去年增拨1亿美元用于提高现有水电站的生产能力，进一步提高水电站发电量。煤是美国最丰富的传统资源之一，近年该国提出了“让煤更干净”的口号，联邦政府准备在2004年到2012年期间，每年拨款2亿美元，用于减少煤电环境污染等技术的开发和相关工程建设。美国政府近期还承诺为建设更安全、更高效的新核电站提供贷款担保。节能是美国能源政策的另一大重要内容，也是循环经济的一个重要方面。在2004年到2006年间，美国政府准备每年拨款34亿美元给地方州政府，用于旧家电回收和鼓励购买节能新产品。美国还在法律中对一些耗能型商用和消费者产品设定了新的节能标准。这些产品包括变压器、电风扇、自动售货机、商用冷柜和冰箱等。另外，美国还为生产节能型家电的厂家提供抵税优惠。同时，消费者购买节能设备也将获得抵税优惠。石油是战略性资源。为节约石油资源，减少对石油的依赖，使能源来源多样化，美国从石油消费大户——汽车下手，鼓励研发和使用新型可再生能源车辆。美国规定，购买燃料电池车等新型车辆的消费者可享受抵税优惠。美国还鼓励乙醇和氢电池的研发和生产，以便为车辆提供新的燃料。

2008年5月初，美国《福布斯》杂志也发表了布莱恩·文费尔德（Brian Wingfield）的文章《美国最绿色的大学》，提出了10所最绿色的大学名单。它们是：哈佛大学、纽约大学、加州大学圣克鲁斯分校、佛蒙特大学、华盛顿大学、宾夕法尼亚大学、米德伯里学院、达特茅斯学院、大西洋学院、卡尔顿学院。

现在，我们就来看看其中的一些大学，看是什么原因使其成为了排名前10位的“最绿色”大学。

宾夕法尼亚大学。近年来，该校取代了纽约大学成为美国环境保护署绿色能源合作伙伴计划最大的绿色能源买家。尽管跟其他很多学校100%的比例相比，该校使用的能源只有46%是来自可再生资源，但它每年使用的1.92亿千瓦时的风能，促进了可更新资源上的投资。

哈佛大学。它提出的绿色校园行动计划，是全美水平最高的校园可持续发展规划,该项目有25名全职人员，数十名实习生和1200万美元的环境保护专项基金。哈佛大学位居美国环境保护署可再生能源购买者名单的前15名。其校园餐饮部门供应的食品有35%到70%都来自当地的农产品。

华盛顿大学位于美国西北部的美丽城市西雅图。该校是西雅图气候合作伙伴计划（Seattle Climate Partnership）的12家创建单位之一。在这个组织中，他们致力于要实现《京都国际气候协议》（Kyoto international climate agreement）提出的从1990年至2012年间减少7%的温室气体排放目标。该校同样保证碳平衡，并且其100%的电力都来自可持续资源。另外，作为华盛顿州的公立大学，该校要求所有由州政府拨款新建的建筑，都要能得到环境认证才行。

加州大学圣克鲁斯分校置身于森林与田野之中，俯瞰着蒙特里港湾，就所处的地理位置和环境看，就是一所典型的绿色大学。今天，圣克鲁斯分校几乎100%的动力来自于水电动力和风力。加州大学的8个分校，包括圣克鲁斯分校在内，均是加州气候变化行动登记处（California Climate Change Action Registry）的成员，这一组织是负责计算温室气体排放的。

佛蒙特大学6年来所有校车均用生态柴油做燃料，而且，学校要求所有新建筑都要能够获得美国绿色建筑委员会（U.S. Green Building Council）所颁发的证书。

从目前看，美国能源绿化最好的学校大都位于东北部及南部,因为那里的环保主义有悠久的历史，而且这些学校绝大部分都是私立大学或学院，拥有相当可观的捐赠资金，可用以实施绿色能源的倡议。正如哈佛大学绿色校园行动计划主任利思·夏普（Leith Sharp）所说，尽管完全实现环境的可持续发展任重而道远，但所有人都需要放远眼光，思考一下环保行动教会了我们什么以及在未来几年又该怎样不断加以改进。

可以很高兴地看到，现在，“碳平衡”这个词在中国也开始流行起来了。如果上谷歌输入“碳平衡”，就会得到50余万项的查询结果。同样期待中国的大学成为绿色大学，在环境保护中发挥更为重要的作用。

一、能源供需原因。

受疫情影响，2020年全球能源需求曾出现一轮下降，部分能源生产企业也因疫情停工停产，但随着各国货币宽松政策和财政扩张政策快速落地，需求端呈现快速恢复的态势。

二、货币政策原因。

以美国为首的发达国家为了应对疫情对经济的冲击，采取了无限量货币宽松政策，到21年10月初，美联储资产负债表已经接近8。5万亿美元，相对于疫前的4万亿美元已经翻倍。其结果是一方面居民的实际购买力快速提升，需求端快速恢复。

三、碳减排方面的原因。

当下碳减排已逐渐成为全球共识，多个国家的能源结构已经向“风光水”等可再生能源领域倾斜。比如德国，早在2017年时，可再生能源发电占比就达到37%，到了2020年，这一比例已提升至46%。碳减排的整体方向固然没有问题，但可再生能源发电稳定性出现了问题。

解决

尽管存在诸多不确定性，从长远来看，要破解能源危局，可再生能源替代石油等基础能源是必然趋势。

即一方面短期需要注意传统能源和可再生能源过渡期的电力供应保障工作。

另一方面则需要加大储能行业发展速度，通过储能行业发展弥补可再生能源等新能源发电不稳定等先天缺陷，如加大抽水蓄能电站建设。

一、世界能源消费现状和趋势

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计，全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的，将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明，全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为，到2030年世界能源需求将增长60%，届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门，运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出，C02排放也将增多，减排温室气体是一个严峻的挑战。

国际能源署认为，中东将增加投资以扩增常规石油资源产能，非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用，氢能将有少量应用，可再生能源将有更大发展潜力。到2030年，替代能源尤其是可再生能源，不仅将成为不可或缺的重要能源，而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。

据预测，目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50，大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右，均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年，中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。

二、世界可再生能源发展趋势

世界大部分国家能源供应不足，各国努力寻求稳定充足的能源供应，都对发展能源的战略决策给予极大的重视，其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应，污染环境等，这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。

从目前世界各国既定能源战略来看，大规模的开发利用可再生能源，已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快，世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看，风能、太阳能和生物质能发展最快，产业前景最好，其开发利用增长率远高于常规能源。

风力发电技术成本最接近于常规能源，因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术，风电是世界上增长最快的能源，年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明，在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下，到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%，可再生能源在能源消费中总的比例将达30%，无论从能源安全还是环境要求来看，可再生能源将成为新能源的战略选择。

三、世界部分国家可再生能源发展目标

2004年，美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%；到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%；到2020年将都提高到20%以上；到2050年，德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右，2020年分别达到20%和15%。

四、世界部分国家可再生能源利用进展

美国正在加大可再生能源研发和利用力度，2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元，其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划，克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里，安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。

德国新的《可再生能源法》，为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发，迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年，德国可再生能源发电量占总发电量的8%，年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%，太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划，2007年之前将生物燃料的产量提高3倍，使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂，年均生产能力达到20万吨，生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨，用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍，法国已出台一系列优惠措施，鼓励生物燃料的生产和消费。

英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口，设立了5000万英镑的专项资金，重点开发海洋能源。不久前，在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展，目前风电装机总量已达650兆瓦，可满足44万多个家庭的电力需求，近期还将建设10座类似规模的风电场。

日本官方报告，将从2010年正式启动生物能源计划，并与美国和欧盟共同开发可再生能源，建设500个示范区。预计将投资2600亿日元，而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。

其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家，越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》，编制了《可再生能源中长期发展规划》，将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部，政府全力推动可再生能源资源的开发利用，目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划，包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划，到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦，其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。

一、前言 美国，是矿产资源大国，也是世界重要的矿产品生产国和消费国。美国的矿产资源与矿业管理制度，在西方发达国家中具有一定的代表性。 美国作为世界资源消耗大国,被称为"车轮上的国家"，虽然也是资源大国，但它高度发达的经济消耗了太多的资源，造成了美国的"能源危机"，经常为了能源而以这样或那样的借口发动对外战争。 在经历资源破坏、环境污染所带来的一系列灾难及能源危机给经济造成的重创后,美国开始在节约能源、合理利用资源方面采取了一些举措,并取得显著成效。开源节流，使美国逐步改变其资源使用方式,走上了资源节约型社会发展之路。 美国在节约能源及合理利用资源方面积累的经验值得借鉴。 二、矿产资源概况 美国矿产资源丰富。据美国地质调查局2006年和BP世界能源统计回顾2006年提供的最新资料数据，美国目前探明的矿产储量为：石油3600百万吨，煤炭246643百万吨，天然气192.5万亿立方英尺，铁矿石6900百万吨，钼270万吨，铜3500万吨等。 其中，美国的煤炭、稀土、铁矿石、钼、铜、铅、锌、金、银、硼、硅藻土、天然碳酸钠、重晶石等矿产储量分别占世界总储量的27.1％（煤炭）、14.8％（稀土）、4.3％（铁矿石）、31.4％（钼）、7.4％（铜）、12.1％（铅）、13.6％（锌）、6.4％（金）、9.3％（银）、23.5％（硼）、27.2％（硅藻土）、95.8％（天然碳酸钠）和12.5％（重晶石）。分别列居世界第1、3、7、2、2、3、3、5、6、2、1、1和3位。 此外，美国的石膏、滑石（和叶腊石）、高岭土、膨润土等矿产储量或资源量，也在世界上处于领先位置。 美国油气资源主要分布在全国5大油气区30多个油气盆地中。5大油气区分别为：墨西哥湾含油气区、北美地台含油气区、加利福尼亚含油气区、落基山含油气区和阿拉斯加含油气区。 目前探明的石油储量主要集中在德克萨斯、路易斯安纳、阿拉斯加和加利福尼亚等4个州。其中，得克萨斯州的石油储量占美国总储量的22％，路易斯安那州占20％；阿拉斯加占20％；加利福尼亚州占18％。 美国煤炭资源则主要分布在蒙大拿州、伊利诺斯州、怀俄明、西弗吉尼亚、堪萨斯、宾西法尼亚、德克萨斯和印第安那等州，其中，蒙大拿州和伊利诺斯州是美国煤炭资源最丰富的两个州，蒙大拿州煤炭资源量占美国煤炭总资源量的24％，而伊利诺斯州占美国煤炭总资源量的21％。 美国金属矿产资源如铜、铅、锌、金、银、钼、铀等主要分布在西部地区，包括内华达、犹他、亚利桑那、蒙大拿、爱达荷、加利福尼亚、阿拉斯加、科罗拉多和新墨西哥等州。 铁矿资源则主要分布在苏必利尔湖区一带。美国非金属矿产资源则遍布全美各地，但以东部和西部地区居多。 三、石油与金属消费状况 2005年，美国石油消费为每天20660千桶，煤炭消费为1023.4百万吨，天然气消费量为219780亿立方英尺，分别占世界总消费量的25.0％、19.6％和23.0％。 在2000年到2005年的6年中，美国石油年消费量最高为2005年的每天20660千桶，最低为2004年的每天19625千桶，平均为每天19907千桶。煤炭消费量则变化在961.4－1023.4百万吨之间，平均年消费量为988.2百万吨。天然气消费量变化在219780－233330亿立方英尺之间，平均年消费量为225420亿立方英尺。 在消费发展趋势上，从2000年到2005年，美国石油消费量年均增长率为1.0％，煤炭消费量年均增长率为0.8％，而天然气消费量则成负增长，即减少趋势2005年，美国精炼铝消费量为611.4万吨，精炼铜消费量为233.6万吨，精炼铅消费量为146.9万吨，精炼锌（锌锭）消费量为101.8万吨，精炼镍消费量为13.3万吨，精炼锡消费量为4.21万吨，钨消费量为1.16万吨，钼消费量为3.42万吨。 前六种金属（铝、铜、铅、锌、镍和锡）的消费量占世界总消费量的比例分别为19.3％、13.5％、19.5％、9.8％、10.1％和12.1％。2005年美国钨和钼的消费量在世界总消费量中的比例，目前无可得数据进行计算。 在2000年到2005年的6年中，精炼铝的消费量变化在523.0－616.1万吨之间，平均每年消费量为574.7万吨；精炼铜的消费量变化在229.0－301.0万吨之间，平均每年消费量为250.5万吨；精炼铅消费量变化在146.9－169.4万吨，平均年消费量为158.0万吨；精炼锌消费量变化在101.8－131.5万吨之间，平均年消费量为116.6万吨；精炼镍消费量变化在11.8－14.7万吨之间，平均年消费量为13.0万吨；精炼锡消费量变化在4.21－5.72万吨之间，平均年消费量为4.88万吨；钨消费量变化在1.01－1.45万吨之间，平均年消费量为1.25万吨；钼消费量变化在1.96－3.42万吨之间，平均年消费量为2.65万吨。 四、资源节约型社会的建设经验 (一)以节约能源为重点。美国对资源的节约使用始于节能,并始终视为重点。从总体上看,美国的节能政策和措施可分为两类:一是在政府管理下,通过法律等形式施行,属于政策性手段二是通过财税等经济手段鼓励节能,属于市场行为。 1.实施能源管理。美国政府设有专门的节能机构,同时允许非政府组织参与能源管理。这些机构的职责主要是为节能工作创造一个有规则的市场环境,同时对政策的实施起到监督和调控作用。美国负责能源管理的政府机构分为国家(联邦)和地方(州政府)两个主要层次。其中,美国能源部(DOE)是最主要的政府机构,负责能源政策的制定和执行。美国环保署(EPA)和联邦能源管理机构(FERC)是推动节能工作的辅助部门。此外,大部分州政府设有相应的能源管理部门,负责抓各州的节能工作和执行国家的能源政策。美国节能机构的另一个重要组成部分是非政府机构,美国能源效率经济委员会(ACEEE)和美国自然资源保护委员会(NRDC)是其中最重要的两个组织。 2.制定节约能源的法律法规。美国在能源管理方面十分重视法制建设,注重用法律手段加强节能管理,形成了完善的节能法律法规体系。美国能源立法大体经历三个阶段。第一,能源危机紧急应对阶段。为应对1973年以来的两次石油危机,美国于1975年颁布《能源政策和节能法案》,于1978年颁布《国家节能政策法案》和《公用电力公司管理政策法案》。第二,降低电器设备耗能阶段。美国于1987年制定了国家设备能源保护法,颁布《国家家用电器节能法案》。第三,制定国家能源综合战略阶段。美国于1992年颁布《能源政策法案》,于1998年公布了《国家能源综合战略》,并于2005年颁布《国家能源政策法》。 3.重视能效标准的制定。制定并执行能源效率标准是美国节能工作的重要一环。美国颁布和实施的能源效率标准分为强制性和自愿性两类。在全国范围内实施的强制性标准需经过国会讨论和批准,具有法律效力。自愿性标准则由企业界自行制定和实施,若实施后得到政府、企业界和公众的认可,则有可能被改为强制性标准。能效标准的具体应用归功于"能源之星"项目的推行。"能源之星"是美国政府推出的一项旨在指导企业和个人提高能源利用效率,从而保护环境的节能项目。它是美国环保局20世纪90年代推出的商品节能标识体系,凡符合节能标准的商品会贴上带有绿色五角星的标签,并进入美国环保局的商品目录得到推广。 4.对节能行为进行现金补贴。现金补贴是直接刺激节能行为的一种有效方式。在美国,联邦政府、州政府及电力公司等公用事业组织每年均会给予大量经费补贴用予鼓励用户购买节能产品。此外,美国在节能研发方面也采取多种融资方式提供现金支持,并以多种形式进行资金资助和补贴。 5.减免节能项目的税收。税收减免是节能财税政策的一项重要举措。如,在2001年美国财政预算中,对新建的节能住宅、高效节能建筑设备等实行了减免税收政策,规定在2001年1月1日~2005年12月31日期间,凡在美国国家节能标准(IECC标准)基础上再节能50%的新建建筑,每幢减免税收2 000美元,对各种节能型设备,根据能效指标分别减税10%或20%。 6.提供抵押贷款服务。美国一些官方和商业贷款机构对节能型产品提供抵押贷款服务,对此类产品提供优惠的低息贷款以鼓励节能产品的开发。此外,还采取返还现金、低利息等措施鼓励居民购买"能源之星"认证的住宅等。 (二)推动循环经济发展。早在20世纪70年代,美国就开始提出循环经济概念。由于政府措施得当,加之产业界和公众的支持,美国正在向循环型社会发展。美国制定一系列以循环利用为目标的资源使用政策,主要内容有:一是促进可再生资源的开发利用,二是充分合理利用现有资源,三是鼓励节能。 1.回收利用废弃物。经过几十年的发展,废弃物的回收利用在美国取得了很大发展。据美国环保局公布的数据,1999年美国回收利用的固体废弃物高达6 400万吨,废弃物的回收利用率比15年前提高一倍,达28%。 2.鼓励发展可再生资源。美国政府采取一系列调控手段培育与可再生资源相关的市场。如,1993年克林顿总统签署行政令,要求再生产品在所有政府机构的办公用品中应占20%,1999年将这一比例提高到30%,这一行政令的实施使再生产品在联邦政府的采购物品中两年内增加到35%。在政府的带动下,各州和地方政府也相继制定政策,鼓励人们购买使用再生物质的产品,推动了美国可再生资源的开发。 (三)实施资源节约战略 1.通过立法管理资源。美国政府注重用法律手段来管理资源。迄今为止,美国已制定了一系列严格的资源保护法律、法规,主要有《多重利用、持续产出法》、《森林、牧场可更新资源规划法》、《联邦土地利用和管理法》、《濒危物种法》、《海岸带管理法》及国家公园管理法规系列。这些资源保护法和控制资源开发活动的各类经济法,加上有关国际公约,共同构成完整的资源保护法律法规体系,大大增强了对资源开发利用和保护效应。 2.利用经济手段管理资源。美国经济以市场为导向,注重充分利用经济手段管理资源。为改变资源短缺与资源大量耗用并存的矛盾,美国政府着力完善资源产权制度,调动各方保护资源、节约资源的积极性,实现资源产业化管理,改变了资源无偿或低价使用的状况。此外,美国正逐步建立完善统一的资源市场及合理的资源价格体系,利用经济杠杆推动资源的高效利用。 五、能源资源利用的现状 (一)能源利用效率明显提高。由于节能政策的不断调整和技术上的不断进步,美国的能源利用效率长期处于世界领先水平,能源利用效率不断提高,节能取得显著成效,GDP单位能耗逐年下降,从1970~2005年,全美GDP单位能耗下降了将近50%。目前美国的能源利用效率仍然很高:2007年美国单位GDP能耗为8.8百万BTU/美元(BTU:英制热单位),比1973年下降了98%。 (二)能源消费结构得到优化。美国能源消费以石油、煤炭和天然气为主。二战后,美国的石油进口量逐年增加,石油进口依存度极高。随着美国政府出台的一系列相应措施,其能源消费结构得到优化。据美国能源部统计,2005年全美一次能源消费中,石油占40%,煤炭占23%,天然气占23%,核能占8%,可再生能源占6%发电消耗的一次能源中,煤炭占49.8%,核电占19.9%,天然气占17.9%,可再生能源约占9.1%。这表明美国石油消费比例已大大降低。 (三)可再生能源发展成效显著。美国是世界上最大的可再生能源生产国,并实现了可再生能源的多元化利用。美国联邦政府还制定许多经济激励政策,以降低可再生能源产品及服务的成本和价格,培育和扩大可再生能源的市场需求。近年来对几种不同的可再生能源利用现状如下:风力发电方面,美国的风电装机容量处于世界领先地位,2002年累计装机容量达467万千瓦太阳能光伏发电方面,美国已开展100万套屋顶光伏计划美国是世界上生物质发电装机最多的国家,目前拥有350多座生物质发电站美国还非常重视氢能,2003年投资17亿美元启动氢燃料开发计划,2004年建立了第一座氢气站。 六、经验启示 (一)建立基于市场的节能政策调节机制。美国在充分发挥市场对节能的激励、约束作用基础上,灵活采用财税政策,引导不同群体出于自身利益去自发节能。完善相关的配套政策,使市场机制能够发挥作用。 (二)出台资源节约的法律、法规,制定能效标准。进行节能立法,制定能效标识和节能监督等法律法规,形成完备的节能法律法规体系；制定和实施能效标准体系,为节能工作提供依据和衡量标准。 (三)提高资源利用效率,开发可再生资源。坚持节能与开发并举,在加强技术研发、提高能源利用效率的同时,开发和利用我国丰富的可再生能源,如风能、地热能,等等,实现能源利用多元化。借鉴循环经济的做法,提高资源整体利用效率,并着力开发各类可再生资源,鼓励消费者使用可再生资源生产的产品。 (四)加强节约型社会理念的宣传。美国在制定每项政策措施的同时注重宣传,公众的积极参与是推动美国节约型社会建设的重要动力。利用各类媒体进行宣传,建立长效宣传机制,在全社会形成科学消费、循环节约的理念

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文/赵学良 中国石化发展计划部，当代石油石化

1美国氢能及燃料电池产业概况

美国能源局从1970年就开始布局燃料电池研发，并一直处于世界领先地位。燃料电池备用电源和燃料电池叉车已具备市场竞争力，处于商业推广阶段；燃料电池乘用车处于政府补贴商业推广阶段；燃料电池巴士、大型货车、商用车处于行车实验验证阶段。2018年美国被评为国际氢能经济和燃料电池伙伴计划IPHE（International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy，为2003年由18个国家和欧盟共同发起成立的国际合作组织）主席国。

美国参议院决议确定2018年10月8日为美国国家氢能与燃料电池第四个纪念日，“参议院第664号决议”给出如下13点理由：

1）氢原子质量为1.008，而且是宇宙中含量最丰富的化学物质；

2）美国是燃料电池和氢能技术开发和部署的世界领先者；

3）氢燃料电池在美国太空计划中发挥了重要作用，帮助美国完成了登陆月球的任务；

4）私营企业、联邦和州政府、国家实验室以及高等教育机构持续提高燃料电池和氢能技术，以解决美国最迫切的能源、环境和经济问题；

5）利用氢和富氢燃料发电的燃料电池是清洁、高效的技术，被用于固定电源和备用电源、以及零排放轻型 汽车 、公共 汽车 、工业车辆和便携式电源；

6）固定式燃料电池正投入到连续和备用电源的使用中，以便在电网停电时为商业和能源消费者提供可靠的电力；

7）与传统发电技术相比，固定式燃料电池有助于减少用水量；

8）燃料电池轻型 汽车 和使用氢气的公共 汽车 可以完全复制内燃机车的经验，包括行驶里程和加油时间；

9）氢燃料电池工业车辆正在美国各地的物流中心和仓库部署，并出口到欧洲和亚洲；

10）氢气是一种无毒气体，可以从各种国内可获得的传统和可再生资源中获取，包括太阳能、

风能、沼气以及美国丰富的天然气；

11）氢和燃料电池可以储存能量以帮助增强

电网，并使可再生能源的部署机会最大化；

12）美国每年生产和使用超过1100万吨的氢气；

13）工程和安全人员及标准专业人员就氢气的交付、处理和使用已经达成共识，并已制定出相关协议。

2美国发展氢能及燃料电池的初衷

美国参议院决议的理由充分说明，从国家层面而言，发展氢能及燃料电池具有降低二氧化碳排放、减少空气污染等清洁环保层面的意义，同时还具有降低燃油消耗、提高可再生能源利用率及电网可靠性等增加能源自给率、保障国家能源安全的优点。2014年美国发布《全面能源战略》，将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点，并明确提出，氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。

2.1减少温室气体排放

由于氢燃料电池具有高效率和温室气体近零排放的特性，燃料电池系统能够在很多应用领域实现温室气体减排。美国能源部研究了燃料电池的温室气体减排潜力。燃料电池应用于热电联产系统时，相比传统热电联产系统可减少35%~50%的排放；燃料电池货车相比燃油货车可减少55%~90%的排放；燃料电池叉车相比柴油叉车或动力电池叉车可减少35%的排放；燃料电池巴士比内燃机巴士效率高40%；燃料电池备用电源相比柴油发电机可减少60%的排放。

美国能源部对比测算了不同能源介质运输工具的油井到车轮（WTW）温室气体排放情况。天然气制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳200克，低于美国现有电网取电－电动 汽车 路线230克和传统燃油车450克的排放标准。配有二氧化碳封存的煤气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳95克，生物质气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳仅37克。

2.2减少燃油消耗

燃料电池提供了一种几乎不消耗石油的提供动力方式，且可覆盖美国大部分的石油消耗，如 汽车 、巴士、备用发电机和辅助发电机等。美国能源部的研究结果表明，氢燃料电池轻型 汽车 相比汽油内燃机 汽车 可降低95%的燃油消耗，相比混合动力车可降低85%的燃油消耗，相比插电式混合动力车可降低80%的燃油消耗。可以看出，相较大规模使用生物燃料、提高内燃机效率（ICEV包括使用混合动力 汽车 ），燃料电池车大规模应用后可以大幅减少国家的石油消费，到2050年燃油消耗量将降到目前的40%左右。

2.3提高电网可靠性、最大程度部署可再生能源

美国能源部预估光伏和风电的建设成本将大幅下降，“太阳计划2030”（SUNSHOT2030）设定的目标是2030年光伏电站成本为3美分/千瓦时，2018年美国陆上风电成本已低至2.9美分/千瓦时。光伏和风电将得到迅速普及，预计到2050年风能装机容量将达到404吉瓦，装机容量占总容量的35%；光伏装机容量将达到632吉瓦，发电量占总发电量的19%。

根据国际能源署发布的研究报告《GettingWindandSunontotheGrid》，当电网中间歇性可再生能源（以风电、光伏为主）的比例超过15%时，就必须配置相应的储能设施。另外由于可再生能源的生产水平在不同时间段、不同季节之间存在显著差异，例如欧洲的太阳能发电在冬季比夏季低60%左右，但电力需求却增加40%，也需要配置大规模、长时间的储能设施才能提高可再生能源的利用小时数，减少“弃风”“弃光”。

丰田、通用、奔驰、林德等企业组成的氢能理事会研究表明，氢能是大规模储存电能的一种重要选择：相比超级电容、压缩空气、电池、飞轮储能、抽水蓄能，氢能更适合长期大量储存能量。当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴，估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间，与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当，显著低于其他的能量存储方式。

2.4高能源转化效率

燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，效率非常高且不需要燃烧。氢燃料电池 汽车 的能量转化效率约60%，大约是汽油内燃机的两倍。

燃料电池用于固定电源，用天然气或丙烷发电效率大致为45%；如果将透平系统与高温燃料电池组合，发电效率可达到70%，结合热电联产系统效率可达80%，相比传统煤电、天然气发电45%~50%的综合效率提高35%~40%。

2.5降低污染物排放

美国能源部的研究课题表明，燃料电池发电系统比燃煤、燃气发电系统少排放75%~90%的氮氧化物、75%~80%的颗粒物（PM）。

2.6 H2@Scale计划

H2@Scale是美国能源部（DOE）的一项倡议，将利益相关者聚集在一起，促进可负担得起的氢气生产、运输、储存和利用，增加多个能源部门的收入。通过政府资助将国家实验室和工业界以项目形式整合在一起共同合作，以加快适用氢技术的早期研究、开发和示范。H2@Scale联盟促进了工业界和学术界合作，利用国家实验室世界级的研发能力，依赖私营部门进行至关重要的示范。

通过示范使尖端技术集成到现有系统中、验证未来部署的商业可行性，并指导未来的研发计划。美国目前生产超过1100万吨氢气，占全球供应量的1/6，主要用于炼油和化肥工业。大型基础设施包括超过1600英里的氢气管道、不断增长的加氢站和数千吨的地下储存洞穴。H2@Scale计划中氢能的地位与日本的氢能战略类似，把氢能作为一种重要的二次能源，氢能与电能之间可以相互转化。通过利用电解槽在发电量超过负荷时生产氢气，可以减少可再生能源的浪费，并有助于电网的稳定。从现有基本负荷（如核能）中产生的氢气也可以储存、分配，并用作多种用途的燃料。这些应用包括运输、固定动力、工艺或建筑用热，以及工业部门，如钢铁制造、氨生产和石油炼制。

3燃料电池商业化推广现状

截至2017年，在世界范围内共有超过70000台、共计650兆瓦燃料电池处于商业运行状态，其中移动领域应用占比接近70%，非移动领域应用占比30%，相关营收超过20亿美元。

截至2018年10月，美国共出售或者租赁超过6200辆燃料电池乘用车，包括丰田Mirai、本田Clarity、现代Tucson；建成39个加氢站；商业应用超过23000辆燃料电池叉车；商业化普及超过240兆瓦燃料电池备用电源，遍及美国40个州；FedEx、UPS在试用燃料电池快递车；多家公司试验运行共33辆燃料电池巴士，其中最长行驶里程已经超过50万公里。

3.1燃料电池备用电源应用现状

截至2017年底，据美国DOE统计数据显示，全美共销售8400套燃料电池备用电源，其中900套获得美国DOE经费支持，其他7500套未获支持。燃料电池将天然气转换成电能供大型超市、数据中心、生产企业及其他工商设施使用，能源转化效率从传统发电的30%~40%提高到60%~65%，加上热能利用可达90%，极大地减少了污染物排放，同时还减排二氧化碳。相较美国某些州的电网供电电费，使用燃料电池供电可节省一部分费用。

BloomEnergy是美国燃料电池发电的领军企业，其燃料电池成本2016年第一季度为5086美元/千瓦时，2018年第一季度降至3855美元/千瓦时；而其安装成本也从同期的1280美元/千瓦时降至526美元/千瓦时。

家得宝2014年在加利福尼亚试用安装第一套200千瓦的燃料电池备用电源。验证了其经济性后，到2016年底为其140家连锁超市都安装了燃料电池系统，并准备将全部170家店都安装上燃料电池备用电源。家得宝的首席财务官CarolTome曾披露：“使用燃料电池发电比从电网取电节省15%~20%的费用，同时减排大量二氧化碳。”

沃尔玛在加利福尼亚、新泽西的60家超市安装了燃料电池备用电源，用电规模按其单店用电量40%~60%确定，保障在电网断电时冷柜、照明系统、收款机可继续工作，不至于致使食物腐败，并在恶劣天气情况下继续为顾客服务，且使用燃料电池供电价格低于从电网取电价格。

Johnson&Johnson于2015年安装了1台500千瓦BloomEnergy燃料电池电源，经其测算20年的运转周期将总共节省1000万美元的费用，每年减排130万磅二氧化碳；Medtronic公司的报告显示，其安装的400千瓦燃料电池电源每年可节省电费230万美元，每年减排100万磅二氧化碳；Ratkovich公司的报告显示，其安装的500千瓦燃料电池电源每年可节省电费20万美元；JuniperNetworks公司的报告显示，其安装的1兆瓦燃料电池电源配合300千瓦太阳能电池每年可节省电费12万美元，每年减排270万磅二氧化碳。

3.2燃料电池叉车推广情况

据美国能源部2016年5月统计显示，2008年美国氢燃料电池叉车数量在500辆左右，到2016年，美国26个州的氢燃料电池叉车数量已经超过11000辆，年复合增速高达56%。而截至2017年底，统计数据显示全美共销售21838台燃料电池叉车，其中713台获得美国DOE经费支持，其他21125台并未获得DOE经费支持。713台燃料电池叉车共获得DOE970万美元经费支持。

目前在美国使用燃料电池叉车的公司包括但不限于亚马逊、宜家、宝马、可口可乐、奔驰、尼桑、联邦快递及一批食品公司，仅沃尔玛在其北美的19个配送中心就配备了3000辆燃料电池叉车。PlugPower、NuveraFuelCells和OorjaProtonics，Hydrogenics及H2Logic提供了绝大多数的燃料电池叉车。

亚马逊在2014年采购了535辆氢燃料电池叉车，在证明其成本效益的合理性后，于2017年4月收购了美国燃料电池制造商PlugPower23%的股权。除此之外，亚马逊为其11个大型仓库配备氢燃料电池叉车。2021年1月，电池巨头SK集团与旗下天然气子公司SKE＆S各出资8000亿韩元，共约合13亿美元，收购PlugPower9.9%的股份。短短几年间PlugPower公司市值升值50倍。

相较内燃机叉车，氢燃料电池叉车没有任何污染物排放，因此广受食品工业青睐，更多被用于室内作业。相较电池叉车，氢燃料电池叉车可节省充电的时间和空间，并在整个轮班期间全功率运行，在冷藏仓库环境中运行时不会出现任何电压骤降的情况，从而提高运营效率和节省成本。

美国国家实验室（NREL）对动力电池叉车和燃料电池叉车的总运行成本进行了评估，包括电池和燃料电池系统的购置成本、支持基础设施的成本、维护成本、仓库空间成本和劳动力成本。考虑到所有这些成本，NREL发现燃料电池叉车的总体拥有成本比同类动力电池叉车要低。

燃料电池叉车的样本约60台，每天工作2~3班，每周6~7天。NREL发现，对于用于多班作业的Ⅰ类和Ⅱ类叉车，燃料电池可将总体拥有成本降低10%，从每辆叉车每年19700美元降至每辆叉车每年17800美元。三级叉车的拥有成本可降低5%，从每年12400美元降至每年11700美元。NREL的评估仅限于考虑电池和燃料电池叉车的拥有和运行成本，未评估燃料电池叉车提高生产力的潜在效益。

通过NRTL的敏感性分析，只要燃料电池叉车车队的数量足够大（敏感性分析中燃料电池叉车台数为30~100台）、多班次工作，燃料电池叉车的总操作费用会低于动力电池叉车。PLUGPOWER公司测算，对于拥有超过90辆二级叉车的客户，5年预计节省成本超过40万美元。

PLUGPOWER公司建设的加氢设施主要配合燃料电池叉车使用，建设在配送中心、工厂等厂房内，加注压力350千克，操作温度0~40 ，加注1台叉车耗时1分钟，与美国、日本通常建设的车用加氢设施有所区别。

3.3燃料电池乘用车及加氢站情况普及情况

美国的加氢站主要集中在加州地区和美国东北部地区，东北部地区项目由美国液化空气集团和丰田公司推动和主导，加州地区参与建设加氢站的企业包括空气产品公司、Shell、Linde、丰田、本田等公司。全美目前已投运加氢站39座，计划到2025年建成200座，2030年建成1000座。

截至2018年底，在美共销售Mirai、Clarity、TucsonFuelCellSUV共计6200辆。除丰田、本田、现代已有燃料电池车商业化推广外，奔驰最新推出了GLCF–Cell燃料电池车，宝马、奥迪、通用等企业也有燃料电池合作研发计划。

3.4燃料电池巴士试验运行结果

DOE于2012年制定的2016年燃料电池巴士技术预期指标及终极目标见表1。33辆试验运行的燃料电池巴士中，ACTransit公司的13辆由UTCPOWER公司提供燃料电池系统，Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA公司的12辆由Ballard公司提供燃料电池系统。根据统计，截至2018年2月28日，最好的1辆车运行总时长超过27330小时，超过DOE终极目标；12辆ACTransit运营车辆平均运行时长19000小时，达到了2016年预期目标值。ACTransit公司车辆从2006年开始逐步投入试验，试验结果基本达到预期；Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA等公司从2015年逐步投入车辆试验运行，周期较短，未达到验证燃料电池寿命的时限。

3.5燃料电池货车及商用车测试情况

丰田2017年推出第一代燃料电池卡车Alpha，在长滩和洛杉矶港口进行了近1万英里的测试和拖曳操作；2018年8月推出了第二代燃料电池卡车Beta，续航增加50%。Kenworth、Scania、Asko等传统卡车制造商在DOE、挪威政府科研资助下开展了氢燃料电池卡车的研发。PowerCell是一家低温质子交换膜电堆开发、制造及零售商，开发和生产世界顶级能量密度的固定和移动应用的燃料电堆，开发的100千瓦S3燃料电池供欧洲运输企业制造燃料电池卡车。Nikola为美国电动 汽车 制造商，宣称其制造的燃料电池卡车2020年正式上路测试，2022年正式上市销售，单价40万美元；通过其官方推特宣称已获得80亿美元的预订单，并计划与挪威NelHydrogen公司合作，2018年开始在全美陆续建设364个加氢站，并在2019年末陆续向公众开放，到2028年将累计达到700座。FedEx和UPS都在DOE的资助下开展燃料电池快递车辆运行试验。

4结论

1）美国高度重视氢能及燃料电池产业的发展，视氢能为未来不可或缺的、仅次于电能的重要二次能源，在未来的工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将占有相当的比重。

2）美国在燃料电池领域开展了长期、深入、全面的技术研发以及工业验证实验。美国从20世纪70年代就开展了氢能相关领域的研究工作，在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。在燃料电池发电、燃料电池叉车、燃料电池商用车、燃料电池巴士、燃料电池载重货车等领域进行了长期的工业验证实验。

3）美国商业化推广燃料电池态度是积极的，方式是慎重而稳妥的。在有充分的技术储备后，美国政府仅利用少量的补贴进行了市场引导用于商业初期验证实验，实践证明这部分技术已经具备市场竞争力，有望看到未来美国在燃料电池领域取得更长足的进步，获得更多更广泛的应用。

4）燃料电池技术是保障国家能源安全重要的技术手段。氢能可有效整合多种化石能源和可再生能源，加大可再生能源部署、提高能源自给率、有效降低原油消耗，为 社会 提供一种环保、高效的能源，对保障国家能源安全具有重要意义。

5）氢能是可以安全部署和利用的。几万台氢燃料电池叉车十几年的安全运行经验，十几台氢燃料电池巴士上百万公里的运行试验，证明了氢气是可以被安全、高效利用的。

6）固定地点或固定线路、高运营负荷的的燃料电池应用场景更适用于氢能产业的初步推广。对比美国和日本的实践，美国的模式是1个加氢站服务1个物流中心数十台、数百台燃料电池叉车，制氢售氢企业和燃料电池用户的初始投资不高，而数十台满负荷运行的燃料电池叉车就可以平衡1个35兆帕加氢站的投资收益，制氢售氢企业和燃料电池应用企业的投资回报合理，产品在没有补贴的情况下得到迅速推广；而日本在本州岛大量建设加氢站，由于初期氢燃料电池乘用车售价较高、数量不足，平均每个站1天只服务几台车，制氢售氢企业处于全面亏损状态，同时由于加氢站的密度不够、使用不便，用户没有经济收益，一般用户也不愿意选择氢燃料电池乘用车替代燃油乘用车。燃料电池乘用车的继续推广需要制氢售氢企业坚定战略方向，等待燃料电池成本下降，燃料电池乘用车得到普及。

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除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。

使用化石燃料的发电站仍然是大多数州最常见的电力来源。除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。自2007年以来，煤炭作为最普遍的发电燃料的州数出现了回落，天然气、核能和水力发电已经获得了更多的市场份额。

在2017年，煤炭在18个州中提供了最大的发电份额，而2007年则为28个。天然气在16个州中占有最大的份额(2007年为11个)。

石油仍然是在一个州的发电份额中占比最高—夏威夷—2017年提供了州内62%的电力。对美国整体而言，2017年天然气提供了32%的发电量，略高于煤炭30%的份额。

除了化石燃料，核电提供了9个州最大的电力来源，高于2007年的6个。从2007年4月起，水电一直是6个州最普遍的电力来源。

水力发电原本是唯一的可再生能源发电来源，在美国各个州可再生能源发电中占据第一位。

扩展资料：

作为世界上最大的核电生产国，美国生产的核电占全球核发电量的30％以上，占美国发电总量20%。不过，美国几乎所有核电产能都是在40年前批准投产的，现有反应堆正陆续退役。

传统的核电投资大、安全要求高，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，但美国核电一直在寻找新的发展方向。

美国的商业反应堆多为私营公司所有，整个核工业的私人参与程度远高于其他国家。由于核电投资大、回收周期长，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，加之对安全防护要求不断升级，也成为核工业开发创新的绊脚石。

参考资料来源：中国网-2030年世界电力需求将翻番美国核电产业正在寻求突破

【嵌牛导读】：新能源发展日新月异，逐渐威胁到传统能源石油的地位

【嵌牛鼻子】：新能源

【嵌牛提问】：近期内石油为何不能被新能源所取代？

【嵌牛正文】：

（文／曼哈顿研究所的高级研究员 Robert Bryce）要说过去 10 年里面最主要的环境问题，很简单——气候变暖，一直以来都没有变过。再有的话，就是世界各国减少或限制 CO2的排放量。

但就是在这个 10 年间，全球  CO2的排放量大约为 33 亿吨，增长了 28.5％ 。据国际能源机构预计，到 2030 年，全球  CO2排放量还会再增加 21％，上升至约 40 亿吨。

CO2排放量将继续增长，因为工业发展会消耗更多的能源，具体来说是更多的碳氢化合物，例如煤炭、石油和天然气。许多理想化的环保主义者以及一些决策者认为我们应该停止使用碳基燃料，转向一个只使用可再生能源的全球经济。不过，我们不得不接受的现实是：碳氢化合物不可能被取代。

碳氢化合物将继续主导未来几十年全球能源结构的原因有三：成本、能源转化的步伐缓慢及能源规模的计算。

可再生能源造价高昂

第一个原因解释起来相对简单。全球能源行业是迄今为止世界上最大的产业，每年花费在寻找、改善以及提供给消费者各种形式能量的资金投入就超过了 5 万亿美元。风能与太阳能等可再生能源有它们的优势，但从经济上讲是不能跟碳氢化合物相比的。

据美国能源情报署（ Energy Information Administration, EIA ）最近的一项分析估计，由陆上风力涡轮机进行的风力发电，成本是 97 美元／兆瓦时，约为天然气产生同等电量所耗成本（EIA估计 63 美元／兆瓦时）的 1.5 倍以上。海上风力发电更贵，成本为 243 美元／兆瓦时。最便宜的一种太阳能发电——光伏电池板发电，成本为 210 美元，比燃烧天然气发电耗资的 3 倍还多。

社会的能源转换是一项长期进程

可再生能源若真能做到比碳氢化合物便宜很多，那或许我们还可以对它将来在全球能源结构中占有较大比重保持乐观。但即便如此，我们的能源结构发生整体变化还需要很长的时间。对能源问题多有著述的马尼托巴大学（ University of Manitoba ）特聘教授瓦茨拉夫 · 斯米尔（ Vaclav Smil ）在 2008 年的时候写道：“所有的能源转换都有一个共同点：它们都是耗时数十年的长期进程。”

确实，在《独立宣言》签署后的 109 年时间里，美国能源的主要来源一直是木材，直到 1885 年被煤炭赶超。煤炭的王者地位一直维持到 1950 年，后又被石油所取代。斯米尔还写道， “现行能源的使用规模越大、替代能源的转换规模越大，更替的时间将越长。”  斯米尔认为，虽然  “不燃烧化石燃料的社会是很理想……然而要发展到那一步，不仅要花相当高的成本，也需要足够多的耐心：未来的能源过渡将会跨越数十年，而不是仅仅在几年之内展开。”

能源问题专家，瓦茨拉夫 · 斯米尔（左）在能源问题上多有著述。这里列出了其中的两部，中间一本是  2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（Global Catastrophes and Trends），右边是 2010 年出版的《能源神话与现实：能源政策辩论的科学解析》（Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate）

碳氢化合物的强大优势

斯米尔的观点可以通过比较石油在美国主要能源消费中所占的份额找到证明。据 EIA 估计， 1949 年的时候，石油在美国能源总需求中所占比重为 37％ 。 2009 年，这一数字保持不变。也就是说，过去 60 年以来，为了减少对石油的依赖，我们砸了几十个亿的美元进去，但石油的地位岿然不动。当然了，阴谋论者这时候肯定会把矛头对准石油寡头。可实际上根本不存在什么阴谋，石油的物理性质本就如此。石油是种神奇的物质：无论你爱也好、恨也罢，我们都喜欢石油带给我们的东西，哪怕心里一直想着该恨那些石油公司。

如果世界上没有石油这种东西，我们早晚也得把它给造出来。若要论能量密度、使用方便，适用场合、运输容易，成本低廉、储量丰富，没有什么能比得过石油。电动汽车可谓时下话题的焦点，不过现在的电池也就是比爱迪生做出来的强一点儿。最好的锂离子电池，能量密度也只有汽油的 1 / 80 。

最后再补充一点。不管你信不信，2009 年，可再生能源在美国主要能源的供能比重跟 1949 年相比，还有所下降。风能和太阳能最近几年确实有大幅度的增长，但在 1949 年，可再生能源（基本上是水力发电）为全美提供了能源需求的 9.3％ 。 2009 年，可再生能源（大部分依然是水力发电）为全美供能 8.2％ 。

原油：全球能耗的统一度量

第三个问题——能源的规模——极少有人讨论。对很多人来说，这可能是理解起来最棘手的一点。这么说并不不奇怪，看看我们常用的那些计算能源规模的单位吧：石油论桶、吨、加仑和升出售；天然气按立方米、立方英尺、英热单位（ BTU ）及其他单位来测量和销售；煤炭分长吨和短吨（ 1 吨 [t] = 1000 千克 [kg] = 1.102 短吨 [ sh.ton ]  =  0.934  长吨 [ long.ton ] ），但其价格取决于一大堆其他因素，包括热含量、灰分、硫含量，以及最重要的：煤矿和电厂之间的距离；电力销售按 （千瓦 / 时） 计算， 牵涉的术语面更广，包括伏特、安培、欧姆，还有焦耳、瓦、尔格、卡路里和英热单位，事情变得愈发复杂。

我们需要一个更简便的方法来衡量全球的能源消耗量——目前大约是每天 2.41 亿桶原油。这相当于沙特阿拉伯日产原油量总额的 29 倍。其中，有25个（相当于大约 2.1 亿桶原油）是碳氢化合物提供的。

此外，仅在过去的 10 年中，全球能源消耗已大约增加了 27 个百分点，或者说 6 个沙特阿拉伯的原油日产量。这些增加的能源消耗几乎全部是由碳氢化合物所提供的。

沙特阿拉伯的加瓦尔场油田（Ghawar field），推算储油量约 850 亿桶原油（dailymail.co.uk）

科学家和决策者可以说  CO2不好。我们可以谈风能、太阳能、地热能、氢气以及许多其他形式的能源生产。但少人愿意问及的是：我们要在哪里，用什么方法找到相当于 25 个沙特阿拉伯输出的能量，而且还是无碳的？

残酷的现实是，我们不会。过去几十年间，沙特投资超过数千亿美元用于钻井和修建基础设施，以确保他们世界第一石油出口国的地位。不要忘了，所有这些投进去的美元也让他们产生了对能源的需求，正好是一个沙特阿拉伯的日产能量，约占全球能源需求的 3.4 ％。

两者加起来，世界各国都投入万亿美元的能源和电力传输系统已经到位。对此，斯米尔在他 2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（ Global Catastrophes and Trends ）一书中进行了概括， “不存在加速转向非化石燃料社会的紧迫性：地球上的化石燃料供应充足，几个世代都用不完；新能源在性能上并不具有优越性，新能源的生产成本也不会大幅下降。”

斯米尔关于“［石油成本］更便宜”的观点对当前能源转换的规模及速度也有影响。在美国，可再生能源遭受到的最大挑战不是别的，正是来自于廉价天然气价格的持续下跌。天然气是风能和太阳能最直接的竞争对手。过去 3 年间，美国的页岩气革命让全国石油及天然气的市场格局大为改观。

实际上，美国现在脚底下就踩着用都用不完的低成本 页岩气 （天然气的一种）。 2011 年 4 月，据美国潜在天然气委员会（ Potential Gas Committee, PGC，是一个由学界、政府及产业界人士组成的非营利性组织）估计，美国大约存有 2170 兆立方英尺的天然气资源。按照目前的消耗速度来计算，美国存有的天然气足够用上 90 年或更久。

总而言之，在接下来的几十年时间里，可再生能源在全球能源结构中仍将处于比重极小的一部分。在可以预见的未来，碳氢化合物将继续保持当前的主导地位。而天然气，碳氢化合物中最清洁的一种，则会在短期内争取做大，并最终占有全球能源蛋糕的更大份额。

21世纪初，美国陆续出台了《21世纪清洁能源的能源效率与可再生能源办公室战略计划》、《国家能源政策》等十多项政策来推动节约能源。2001年5月“美国国家能源政策发展小组”建立表明美国已经高度重视建筑节能问题和交通节能问题。2003年，美国能源部出台了《能源战略计划》，把“提高能源利用率”上升到“能源安全战略”的高度，并提出四大能源安全战略目标。此后，美国还颁布了《2005年国家能源政策法》核心内容是以优惠政策来辅助科研力量，达到节能降耗的目的。美国政府引导节能减排具备三个因素。一是要有强势的环境法规；二是政府要投入相当多的资源来发展和实施节能减排计划；三是整体战略要连接起整个行业。也就是说包括农业、建筑业等其他相关行业在内，需要投入足够的资源来添置设备、提高燃油质量，提高发动机排放水平。

美国的环保法规几乎是世界上最严格的。美国现行节能法规主要体现在2005年8月布什总统签署的《2005年国家能源政策法》中。另外，美国早在1976年就制定了《固体废弃物处置法》。美国是世界上最大的能源消耗和污染物排放大国，美国的法律法规就能源消耗和污染标准进行严格、详细的限制，如果一家企业被判处违反节能、洁能法规，处罚将非常严历，要么倒闭垮台，要么常年承担清理污染责任而负担沉重。2007年4月，美国联邦最高法院作出判决，认为二氧化碳属于污染物质，应当受《清洁空气法》的调整，联邦环保局应当对汽车尾气的排放予以管制。在八国峰会召开前几周，总统布什指示联邦机构，要求其制定措施，将美国的汽油消费量减少20%，并降低美国的汽车尾气排放量。这是布什政府自拒绝签署《京都议定书》以来首次表态要采取措施减排温室气体。

美国还通过财税优惠政策鼓励企业家及家庭、个人更多的使用节能、洁能产品，以达到减排目标。美国政府向全美能源企业提供减税额度，以鼓励石油、天然气、煤气和电力企业采取节能、洁能措施。美国政府在2001年的财政预算中，对新建的节能住宅、高效建筑设备等都实行减免税收政策。对于超出最低能效标准的商业建筑，每平方英尺减免75美分，约占建筑成本的2%。在个人消费方面，政府将提供税收减免优惠，甚至更换室内温度调控器、换窗户，维修室内制冷制热设备的泄漏等，也可获得全部开销10%的税收减免。规定购买太阳能设施30%的费用可用来抵税。