美國可再生能源利用現狀與規(guī)劃

錢伯章 編譯

一 能源供應中可再生能源消費比例

1 2009年

根據美國能源部(DOE)能源情報署(EIA)發(fā)布的《能源評論月報》(Monthly Energy Review)2009年的年終數據顯示，美國2009年全國共消耗7815萬億BTU可再生能源，其中包括3980萬億BTU的生物質能源(包括木材、廢料、生物燃料)，2682萬億BTU的水電能源，約697萬億BTU的風能，366萬億BTU的地熱能源和91萬億BTU的太陽能光伏電能。報告同時指出，在1973年，美國可再生能源總消費量僅為4433萬億BTU，這一數字在1990年、2000年和2005年分別是6206、6260和6406萬億BTU。除生物能源外，可再生能源的消耗量基本等于產量?？稍偕茉吹漠a量在2009年為7833萬億BTU，而2008年為7425萬億BTU。地熱能源既包括電網發(fā)電，還包括地熱源熱泵，而太陽能光伏發(fā)電則包括電力和熱能。《能源評論月報》給出了包括總能源產量、消費量、貿易量和能源價格，對石油、天然氣、煤炭、電力、核能可再生能源和國際石油等能源的市場點評以及二氧化碳排放量政府官方統(tǒng)計數字。事實上，美國在2009年創(chuàng)下的7815萬億BTU的可再生能源消耗量僅僅占全國一次性能源消費量(約94892萬億BTU)的8.2%。而一次性能源消耗量包括78631萬億BTU的化石燃料和8328萬億BTU的核能源。同時，美國每年進口29744萬億BTU的可再生能源。

EIA于2010年8月20日公布的2009年度能源評論報告指出，從2008年到2009年，美國來自能源消費的二氧化碳(CO2)排放量下降7%，主要貢獻在于煤炭和石油消費下降。

2009年，美國可再生能源的市場份額達到了總能源消費的8%，而總能源消費下降近5個百分點，可再生能源消費量增長5個百分點，見圖1。

美國能源總消費量從2008年的9940萬億BTU下降到2009年的9480萬億BTU。煤炭跌幅最大，減少240萬億BTU；石油下降200萬億BTU，這些波動在一定程度上反映了2009年經濟不景氣狀態(tài)。與此同時，可再生能源總消費量相應從740萬億BTU上升至770萬億BTU。增幅最大的是生物燃料(173萬億BTU)，常規(guī)水電(1700萬億BTU)，風能(150萬億BTU)；跌幅最大為木材和木材衍生燃料(153萬億BTU)，其中127萬億BTU為工業(yè)應用。

與2008年相比，2009年生物燃料的消費量有所上升，但效益并不如2007年和2008年。乙醇消費(減變性劑)增加94萬億BTU至約894萬億BTU。國內生物柴油消費量從40萬億BTU增加到44萬億BTU。受政策影響，出口市場略顯劣勢。2009年美國乙醇行業(yè)繼續(xù)得到拓展。幾家主要煉油商趁機獲取乙醇生產能力，以減少替代費用，目前替代費用為每年2美元/加侖。

據美國風能協會(AWEA)報告，2009年美國風能工業(yè)新增能力近1萬MW，2009年底達到總量3.5萬MW。

2 2010年上半年

EIA于2010年10月5日發(fā)布評論報告指出，截至2010年上半年，可再生能源(即生物燃料、生物質能、地熱能、水電、太陽能、風能)占美國電力使用量11.14%，延續(xù)了可再生能源的穩(wěn)定增長趨勢。至2009年上半年，可再生能源占國內能源生產量10.71%，而2008年上半年，可再生能源占國內能源生產量10.35%。

截至2010年6月30日，可再生能源提供了能量4.106×1015BTU，比2009年上半年增加4.91%，比2008年上半年增加8.37%。最大的單一可再生能源是生物質(包括生物燃料)，占可再生能源生產量50.66%，其次是水電、風能、地熱能、太陽能，分別提供了可再生能源總生產量的32.56%、10.91%、4.53%和1.32%。此外，目前可再生能源對國內能源生產的貢獻幾乎等于核電提供的數量。2010年上半年，核電占國內能源生產量11.19%，而可再生能源占11.14%。但是，可再生能源生產量不斷擴大，而2010年核電產量下降，比2009年水平下降1.3%。

二 能源使用總量分解

據美國Lawrence Livermore國家實驗室于2010年8月25日發(fā)布的統(tǒng)計報告，與2008年相比，2009年美國使用的能源總量下降，使用的煤炭和石油大大減少，可再生能源使用增多，風能發(fā)電大大增長。天然氣使用量也有所下降，太陽能、水力能和地熱發(fā)電均有增長。美國家庭平均使用能源約為9500萬BTU/年。圖2為2009年美國能源使用總量的分解。2009年住宅、商業(yè)、工業(yè)和運輸領域使用的能源均分別下降了0.22、0.09、2.16和0.88×1015BTU。

2009年美國風能發(fā)電增長到占一次能源的0.70 quads，而2008年為0.51 quads。這些能源的大多數直接用于發(fā)電，因此有助于降低用于產生電力的煤炭使用量?？稍偕茉吹脑黾犹峁┝肆己玫膽B(tài)勢，尤其在風能領域。由于受總電力需求量下降、燃料轉向天然氣、有更多的風力發(fā)電予以補償的影響，用于發(fā)電的煤炭使用量大大下降。2009年核能使用量保持相對穩(wěn)定，開工率稍低于2008年。

消費量94.6 quads BTU中，僅39.97quads BTU作為能源服務使用。從能源服務與使用的總能源之比可度量美國的能源效率。

三 可再生能源增長預測

IHS新興能源研究公司于2010年7月4日發(fā)布“2010～2025年美國可再生能源使用標準(RPS)市場和實用策略”研究報告，根據這項研究，美國可再生能源使用標準(RPS)將成為美國可再生能源加快增長至為關鍵的推動力。美國可再生能源使用標準(RPS)將使其市場到2025年增長250%。根據這項研究，預計未來3年內在美國供應結構中可再生能源將增加約70%。

自2005年以來，美國可再生能源市場呈現出爆炸性增長，總設置量從30GW增大到2009年底超過60GW。據IHS公司估計，美國所有各州執(zhí)行RPS政策后累計可再生能源需求量將從2010年的137 TWh增加到2025年約479 TWh，到2025年增加約250%。

截至2010年6月，強制性推行的RPS政策，要求各州提高可再生能源所占的比例，已有31個州和哥倫比亞特區(qū)獲得通過，另有6個州確定了準入條件或非強制性的可再生能源目標。

隨著面臨的挑戰(zhàn)越來越多，包括電價和不確定的聯邦政策，不斷升級的RPS需求將決定在未來數年內美國可再生能源增長的時間和定位。

四 能源使用的CO2排放

EIA的能源展望報告顯示，在2010年和2011年，美國來自化石燃料的CO2排放量預計將分別增加3.4%和0.8%。這主要由于運輸部門對石油(汽油、柴油和噴氣燃料)的需求增多，以及電力部門對煤炭需求繼續(xù)增長。

美國NextEra能源公司于2010年8月27日發(fā)布2010年可持續(xù)發(fā)展報告，在過去十年中，由于大量投資低碳和無碳發(fā)電，從而使該公司CO2排放減少33%。2009年，該公司電力的93%來自低排放和無排放的燃料來源，包括風能、太陽能、天然氣和核能。2000～2009年，NextEra能源公司的CO2排放量從985磅/MWh下降到657磅/MWh。該公司投資數十億美元建設了最大的風能業(yè)務和第三大核電企業(yè)，同時還增加大量新的聯合循環(huán)天然氣發(fā)電能力。因此，該公司的CO2排放量比美國電力行業(yè)平均排放量(1297磅/MWh)低近50%，如圖3所示。根據美國自然資源保護委員會(NRDC)統(tǒng)計，NextEra能源公司是美國第四大電力生產商，但其CO2、SO2和NOx排放率和總排放量均大大低于大多數同行，該公司擴大風能發(fā)電為減排作出了重要貢獻。

截至2009年，NextEra能源公司仍是美國第一位的風力發(fā)電生產商，設置能力超過7500 MW。該公司估計，僅采用風力發(fā)電就減排CO2超過1400萬t、NOx近3.1萬t和SO2超過3.3萬t。該公司也是美國第一位的太陽能發(fā)電運營商，投用能力335 MW，包括位于加利福尼亞州莫哈韋(Mojave)沙漠的世界最大的太陽能發(fā)電廠。某些項目包括簽約的太陽能項目，從其Genesis太陽能項目向太平洋天然氣和電氣公司出售250MW太陽能熱力發(fā)電電力。2009年，該公司1580萬MWh的電力來自風力發(fā)電場。

五 提升清潔能源投資

美國總統(tǒng)奧巴馬2011年1月中旬設立了一系列清潔電力目標，包括開發(fā)清潔煤炭和天然氣發(fā)電，并于2011年2月14日批準295億美元預算請求，包括美國能源部2012財政年度為提高能效和發(fā)展可再生能源(EERE)支出32億美元。這項EERE預算要求比現在2010財政年度的22億美元撥款提高44%。該擬議的預算目的是為增強可再生能源、提升清潔能源研究削減開支，到2035年實現從清潔能源產生電力80%的愿景。

六 相關州和軍方能源供應新目標

美國加利福尼亞州空氣資源局(ARB)于2010年9月23日立法要求2020年達33%可再生電力標準，按照這項法律，2020年該州銷售電力的1/3必須來自于可再生能源。分階段使用可再生能源的目標比例是:2012～2014年20%，2015～2017年24%，2018～2019年28%，2020年33%。

軍隊是美國最大的燃料消耗部門，占美國官方年耗油量的90%以上。為節(jié)約能源和保護環(huán)境，美軍近年來開始了軍用生物燃料的研發(fā)工作。然而，能量密度低、糧食消耗大一直是戰(zhàn)斗機使用生物燃料的障礙。為避免與農作物和森林爭奪土地，美國軍方曾計劃利用荒地來種植燃料作物。據美國空軍官方報道，目前美國空軍正在研發(fā)使用海藻和藍菌生產燃料的新一代生物燃料技術，預計產量將提高40倍以上。

美國國防部和海軍均已設立“能源對策辦公室”。美國海軍還制定目標，到2015年將確保目前約6000輛車輛的石油使用量減半，到2020年使港口等設施使用能源的一半來自太陽能發(fā)電和風力發(fā)電。4月22日，使用生物燃料和常規(guī)燃料各50%的混合燃料的F/A-18戰(zhàn)斗機“綠色大黃蜂”在馬里蘭州空軍基地進行了首次飛行試驗。