石油將繼續(xù)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，但從長期來看，在2030至2035年可能會出現(xiàn)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(jié)能的技術(shù)，現(xiàn)在已可以應(yīng)用，而且新技術(shù)還在不斷涌現(xiàn)。汽車節(jié)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(yù)計能夠商業(yè)化。

    開發(fā)將生物質(zhì)和煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)。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(zhuǎn)換還沒有商業(yè)規(guī)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(dāng)前的農(nóng)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)。如果屆時纖維素乙醇已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，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(dá)到每年供應(yīng)五億干噸生物質(zhì)的能力，不僅需要政府制定鼓勵農(nóng)民種植纖維素能源作物的激勵措施，還要求政府為數(shù)以百計的轉(zhuǎn)化廠和配套基礎(chǔ)設(shè)施提供許可。

    煤制液體燃料技術(shù)在美國以外得到了應(yīng)用示范，盡管其轉(zhuǎn)換過程產(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(dá)到每天300萬桶的生產(chǎn)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(dá)到上述指標(biāo)就需要增加比目前水平高50%的煤炭產(chǎn)量，這會導(dǎo)致增加額外的基礎(chǔ)設(shè)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(tǒng)。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)化帶來的煤炭消費量持續(xù)增長而抬高煤炭價格。結(jié)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(dá)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(dá)到每天250萬桶的生產(chǎn)能力，就相當(dāng)于美國運輸部門燃料用量的20%。

    先進(jìn)生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的研發(fā)要求生物工程和生物技術(shù)在基礎(chǔ)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(yīng)用，使輕型汽車電氣化。這種轉(zhuǎn)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(xiàn)代化改造。

    電力行業(yè)有望減少溫室氣體排放

    報告認(rèn)為，通過能效技術(shù)的廣泛應(yīng)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(yīng)技術(shù)替代的組合，電力行業(yè)在未來二三十年減少大量溫室氣體排放是可以實現(xiàn)的。

    碳捕獲和儲存與先進(jìn)核電對這個技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)的示范，以便其在2020年左右開始大規(guī)模應(yīng)用。

    (1)對用煤炭和天然氣發(fā)電的現(xiàn)有和新的發(fā)電廠來說，使用碳捕獲和儲存技術(shù)來封存二氧化碳，在技術(shù)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(shù)以及碳捕獲和存儲戰(zhàn)略的可行性，關(guān)鍵是要表明碳捕獲和儲存在各類地質(zhì)構(gòu)造條件下可以按所需規(guī)模安全地應(yīng)用。電力部門實現(xiàn)大幅度減排，可能需要數(shù)十年。

    (2)在未來十年，需興建約五個示范核電廠來驗證先進(jìn)核能在美國是否可以商用。如果這些示范項目能夠滿足成本、進(jìn)度和性能指標(biāo)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(yīng)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(fā)展核電的障礙主要面臨高成本、可能的應(yīng)用管理瓶頸以及公眾對安全的高度關(guān)注。來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、太陽能發(fā)電的電力成本，很可能會大大超過目前的電力生產(chǎn)成本。此外，關(guān)于用地、用水和潛在的健康安全影響等問題，可能會限制如碳捕捉和儲存與核能等一些技術(shù)的應(yīng)用。

    加快部署應(yīng)用新能源技術(shù)

    未來十年，公共和私營部門需要開展廣泛的研究、開發(fā)和示范工作。由于新技術(shù)的應(yīng)用包含大量的不確定因素，加之各區(qū)域條件和技術(shù)需求不盡相同，因此對基礎(chǔ)研究到示范推廣創(chuàng)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(shù)成敗為目標(biāo)的支持更為有效。在未來十年，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(guī)模的電力負(fù)載存儲管理、地?zé)岚l(fā)電和先進(jìn)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。

    許多新興能源供求技術(shù)的廣泛應(yīng)用遇到了障礙，包括周轉(zhuǎn)緩慢的基礎(chǔ)設(shè)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(nèi)的有關(guān)法規(guī)和政策，比如建立能效標(biāo)準(zhǔn)，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、購買者與用戶產(chǎn)生強烈吸引的技術(shù)才是市場能夠接受的技術(shù)。對性能指標(biāo)要求明確的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)可以刺激技術(shù)發(fā)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(shù)在未來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上仍然存在很多不確定性。

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    背景與目標(biāo)

    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(jìn)口及其來源的嚴(yán)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(yīng)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(dǎo)致的氣候變化問題，同國家利益和政治利益聯(lián)系愈加密切，也引起了對未來能源問題的日益關(guān)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(xù)的能源供應(yīng)是該報告研究的背景。

    報告的目標(biāo)是促使決策者通過技術(shù)選擇進(jìn)行合理的能源生產(chǎn)、分配和運用，提高可持續(xù)發(fā)展能力，支持經(jīng)濟長期繁榮，促進(jìn)能源安全，減少對環(huán)境的不利影響，并為后續(xù)的相關(guān)政策研究打好堅實基礎(chǔ)。由于正在開發(fā)與將來可能應(yīng)用的能源技術(shù)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(yīng)用的技術(shù)給予了重點關(guān)注和前景分析。報告指出，通過有效部署現(xiàn)有和新興能源的供應(yīng)，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(yīng)來源，實現(xiàn)大幅度的溫室氣體減排，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟長期繁榮和促進(jìn)能源安全的目標(biāo)。